炼铁学
炼铁学复习资料
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名词解释：
假象及半假象赤铁矿：由于地表的氧化作用，自然界中纯磁铁矿很少见，在化学成分上Fe3O4被氧化成Fe2O3，但仍保留了原磁铁矿结晶结构特征。
有效容积利用系数：每立方米高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量。
焦比：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数。
煤比：冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数。
燃料比：冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和。
（燃料比=焦比+煤比）
综合焦比：焦比+煤比X煤焦置换比
煤焦置换比：喷吹1kg煤粉所能代替的焦炭数。
焦炭冶炼强度：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数。
综合冶炼强度：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数。
燃烧强度：每平方米炉缸截面积每昼夜燃烧的焦炭吨数。
工序能耗：Ci=（燃料消耗+动力消耗-回收二次能源）/产品产量
固相反应：在一定温度下，某些离子克服晶格结合力，进行位置交换，并扩散到与其相邻的其他晶格内的过程，叫固相反应。
铁酸钙理论（低温烧结理论）：生产高碱度烧结矿，粘结相主要由铁酸钙组成。
该系的特点是无需高温，燃料消耗少；矿物的强度高还原性好。
自蓄热作用：随着烧结层的下移，料层温度的最高值逐渐提高。
自蓄热来源于被上层热烧结矿预热了的空气以及上层带入的热废气的加热作用。
HPS：指小球烧结法，即将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定粒度（上限为6·~8mm），然后使小球外裹部分燃料，最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺。
SFCA：即复合铁酸钙理论，实际烧结矿中的铁酸钙，无论是针状还是片状，都不是单纯的CaO和Fe2O3组成的，铁酸钙中含有一定量的Al2O3和SiO2等，称为复合铁酸钙。
铁氧化物的直接还原：还原剂为固体C，还原产物为CO。
铁氧化物的间接还原：还原剂是H2或CO，还原产物为H2O或CO2。
直接还原度：通过直接还原方式还原出来的铁量与还原出来的总铁量之比。
耦合反应：风口以下炉缸区域，渣铁间的氧化还原反应，即耦合反应。
熔化温度：炉渣受热升温过程中，固相完全消失的最低温度，即相图上的液相线温度（相当于软熔带下沿温度）。
熔化性温度：炉渣可以自由流动时的最低温度。
长渣和短渣：温度降到一定值后，粘度急剧上的称为短渣；随温度下降粘度上升缓慢称为长渣。
表面张力：生成单位面积的液相与气相的新交界面所消耗的能量。
界面张力：渣铁之间形成单位面积界面所消耗的能量。
燃烧带：风口前碳被氧化而气化的区域，又叫风口回旋区，它是高炉内唯一的氧化区域，故又称氧化带。
管道行程：煤气总是沿着透气性好的路线上升，高炉炉料的特性及在炉内的分布时不同的，在炉内局部出现气流超过临界速度的转态，局部区域煤气流过分发展的现象。
液泛现象：当渣量多，渣粘度大，煤气流速快时，出现煤气把渣铁拖住而不能降落的现象。
空区（热储备区）：高炉中下部，炉料与煤气的温差很小，大约只有5~50℃左右，发生微弱
炼铁学
1、高炉系统包括高炉本体、原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统、煤气清洗处理系统。
2、高炉生产过程控制的关键性环节有送风条件，软熔区的位置、形状及尺寸，固体炉料区的工作状态3、铁矿石的分为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿4、铁矿石评价的要点有含铁品位、脉石的成分及分布、有害元素的含量、有益元素、矿石的还原性、矿石的高温性能。
5、炼焦工艺过程中影响焦炭质量的环节大体上可分为洗煤、配煤、焦炉操作、熄焦等，其中配煤起着决定作用，配煤中最重要的是控制混合煤料的胶质层厚度。
6、洗煤的目的在于降低原煤中灰分及硫的质量分数。
7、高炉生产的产品有生铁、铁合金、高炉煤气、炉渣 1、散状物料聚集时颗粒间的固结力＝联结力—排斥力 2、烧结过程的主反应有燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、气化反应、水分蒸发和凝结。
3、烧结料固结经历固相反应、液相生成、冷凝固结过程。
4、烧结过程中固相反应能够进行的重要因素是温度。
5、液相生成是烧结成型的基础，液态物质的数量和性质是影响烧结固结好坏，乃至冶金性能的重要因素。
6、常见的烧结矿显微结有粒状结构、斑状结构、骸状结构、丹点状的共晶结构、熔蚀结构。
7、烧结矿冷凝形成的矿物组成及其结构是影响烧结矿质量的重要因素。
8、生球成型的机理是利用细磨粉料表面能大的特性。
9、铁矿粉球团过程包括生球成型和熔烧固结两个主要作业。
成球过程分为三个阶段：形成母球、母球长大、长大了的母球进一步紧密。
10、生球干燥的目的是避免焙烧时发生破裂、同时提高焙烧效率。
由表面气化和内部扩散两个过程组成。
11、球团矿在高温下焙烧，引起强度增加的原因有：晶桥联结；固相烧结固结；液相烧结固结 12、现代高炉冶炼最佳炉料结构为高碱度烧结矿配加酸性球团矿。
1、FexO，方铁矿，俗称浮士体，是立方晶系氯化钠型的Fe2缺位的晶体。
2、FexO在低温下不能稳定存在，当温度低于570℃时，将分解成为Fe3O4 ＋α-Fe。
炼铁学PPT(辽宁科技大学)
1.2 高炉本体及主要构成
❖ 密闭的高炉本体是冶 炼生铁的主体设备。 它是由耐火材料砌筑 成竖式圆筒形，外有 钢板炉壳加固密封， 内嵌冷却设备保护 （图1-2）。
❖ 高炉内部工作空间的 形状称为高炉内型。 高炉内型从下往上分 为炉缸、炉腹、炉腰、 炉身和炉喉五个部分， 该容积总和为它的有 效容积，反映高炉所 具备的生产能力。
❖ 冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确 定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。 从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产 生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、 熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后 生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。 上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变 化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。
传统的高炉—转炉炼钢流程，工艺成熟，可大 规模生产，是现代钢铁生产的主要形式。
现代钢铁生产的一般流程
现代炼铁方法
❖ 现代炼铁方法分为:
非高炉炼铁法 非高炉炼铁法，泛指高炉以外，不用焦炭，用
煤、燃油、天然气、电为能源基础的一切其它 炼铁方法。例如直接还原法，主要是指在冶炼 过程中，炉料始终保持固体状态而不熔化，产 品为多孔状海绵铁或金属化球团的方法。熔融 还原法是用高品位铁精矿粉（经预还原）在高 温熔融状态下直接还原冶炼钢铁的一种新工艺。 新兴的直接还原—电炉炼钢流程，规模较小， 目前还正在发展，是钢铁生产的重要补充。
❖ 高炉还可生产特殊生铁，如锰铁、硅铁、镜铁（含 10~25%Mn）、硅镜铁（含9~13%Si， 18~24%Mn）等，主要用作炼钢脱氧剂和合金化 剂。
1.3 高炉冶炼产品
❖ 此外，生铁中还可能含有部分微量元素。生铁中微 量元素含量常以ΣT为指标：
❖ ΣT= Pb +Sn +Sb +As +Ti +V +Cr +Zn
钢铁冶金分学科发展——炼铁
煤气 (CO2%) 24.91 24.47 20.56 19.14 20.30 21.00 17.40
近年来冶金工程技术取得较大发展，钢铁冶金理念的不断提升，使炼铁生产 技术得到不断的提高，炼铁学科也有了新的进展。高炉、烧结机、焦炉等冶金设
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备加速向大型化、高效化、自动化、长寿化、生产过程环境友好方向发展。以降 低炼铁燃料比和提高喷煤比为中心的科学研究和生产实践不断进步，促进了炼铁 系统的结构优化。中国炼铁生产技术水平的不断提高，缩小了与国际先进水平的 差距。宝钢 COREX-3000 的顺利投产，标志着中国非高炉炼铁技术有了较大的 进步。
1
continuously increased. In November 2007, the biggest and world leading COREX-3000 smelting reduction
equipment was put into operation in Baosteel. Improvements have been made in raw materials prepareing, feeding equipment and operation, etc, which promote the development of non-blast-furnace iron making.
In recent years, prominent progresses of iron making technology in China are made in design theory of blast furnace, blast furnace equipment and production, blast furnace operation technology, raw materials structure optimization, blast furnace with oxygen-enriched large PCI and smelting reduction process, etc.
冶金炼铁学重点
高炉有效容积利用系数：每m3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（t/m3.d）焦比：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数（Kg/T）CO煤气利用率：煤气中CO2体积与co和co2体积总和的比值ηCO = CO2 ⁄ (CO+CO2)，表明煤气利用程度的好坏。
管道行程：高炉中各种炉料的粒度和密度各不相同且分布不均匀，在炉内局部出现气流超过临界速度的状态，气流会穿过料层形成局部通道而逸走，压差下降，在高炉中形成管道行程。
COREX炼铁工艺：CO REX炼铁工艺：典型的二步法熔融还原炼铁工艺，由奥钢联（V AI）于70年代末合作开发，其目的是以煤为燃料，由铁矿石直接生产液态生铁。
由预还原竖炉和熔融气化炉组成。
高炉渣溶化性温度：炉渣可自由流动的最低温度。
高炉的硫负荷：冶炼每吨生铁炉料带入硫的千克数称为硫负荷。
高炉冶炼强度是高炉冶炼过程强化的程度，以每昼夜（d）燃烧的干焦量来衡量：冶炼强度(I)=干焦耗用量/有效容积×实际工作日[t/(m3·d)]高炉渣熔化温度：炉渣在受热升温过程中固相完全消失的最低温度。
燃烧强度：每昼夜、每平方米炉缸截面积上每昼夜燃烧的干焦量。
水当量：单位时间内炉料和炉气流温度变化1℃时所吸收或放出的热量。
提高高炉鼓风温度对其冶炼过程的影响如何，并说明其原因。
答：（1）风口前燃烧碳量减少，风温提高，焦比下降；（2）高炉内温度场发生变化：炉缸温度升高，炉身上部、炉顶温度下降，中温区（900～1000℃）扩大，由于每升高100℃风温，风口理论燃烧温度上升60～80℃，风口前燃烧碳减少，煤气量降低，导致炉身上部温度降低；（3）直接还原度略有升高，生成的CO减少，炉身温度降低；（4）炉内压损增大，焦比下降，炉内透气性变差，高炉下部温度升高，煤气流速度增大，同时SiO的挥发增加，堵塞料柱孔隙；（5）有效热消耗减少，焦比降低，渣量减少，S负荷降低，脱硫耗热减少；（6）改善生铁质量，焦比降低，S负荷降低，炉缸热量充沛，易得到低S生铁；炉温升高，可控制Si的下限，生产低Si铁。
炼铁学 教学大纲
课程名称：炼铁学英文名称：Iron Making学时与学分:32/2（其中实验学时：,课内上机学时：）先修课程要求：无机化学，物理化学，钢铁冶金原理适应专业：矿物加工工程、冶金工程参考教材：钢铁冶金学（炼铁部分），王筱留，北京:冶金工业出版社，2005.3铁冶金学，张家驹，沈阳:东北工学院出版社,1988钢铁冶金教程，包燕平，冯捷，冶金工业出版社，2008.7课程简介：本课程为矿物加工工程（团矿方向）钢铁冶金工程学科的专业课，课程内容包括高炉炼铁的基本物理化学原理、传输理论、能量利用、工艺过程与强化方法、数学模型及非高炉炼铁的原理与工艺，主要讲述炼铁过程的基本理论、工艺过程与强化及炼铁技术的最新发展，使学生掌握炼铁基础理论和系统的专门知识，为从事本领域的科学研究和生产实践奠定基础。
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程是面向矿物加工工程专业（团矿方向）本科生的专业必修课程，主要任务是讲述炼铁过程的基本理论、工艺过程与强化及炼铁技术的最新发展，为从事炼铁生产、设计、教学、科学研究与开发、技术经济管理奠定基础。
二、课程的基本要求正确理解炼铁原理，掌握高炉冶炼工艺过程及其强化措施，了解高炉冶炼过程数学模型、自动控制技术、非高炉炼铁的原理与工艺及炼铁技术的最新发展。
三、课程的基本内容以及重点难点1．基本内容1）绪论：钢与铁，钢铁联合企业钢铁工业的发展，炉内主要过程，炼铁原料、燃料及其他辅助原料，炉料结构，高炉产品、技术经济指标。
2）高炉炼铁过程物理化学基础：蒸发、分解与气化，铁氧化物及其它元素的还原，耦合反应，造渣过程，生铁的形成等。
3）高炉炼铁过程中的传输现象：高炉内的动量传输与热量传输。
4）高炉炼铁能量利用：高炉炼铁能量利用指标，高炉炼铁能量利用分析。
5）高炉炼铁工艺：高炉生产的原则，高炉操作制度，高压操作，高风温操作，喷吹补充燃料，富氧和综合鼓风,加湿与脱湿鼓风等。
6）高炉冶炼过程数学模型概述：高炉冶炼过程模拟及控制，人工智能高炉专家系统。
炼 铁 学
所以 反应平衡气相中 （CO%） = 100/（1+Kp）= f(T) ） （ ） 由于各反应的平衡常数 Kp 值不同，故相应平衡气相中CO%也不同。根据以上各反 应在不同温度下的平衡气相成分作图，可以得到 CO 还原铁氧化物的平衡气相组成与温 度的关系图如下：
2.2 H2 作还原剂
＞570 ℃ 时
由上图还可见，在一个大气压下只有﹤ 400 ℃（673k) 时，平衡气相 全部由CO2组成； ﹥ 1000 ℃（1273k) 时则完全由CO组成。事实上除了生铁中含有的碳以外，高炉内的碳 全以焦炭的形式存在。焦炭的溶损反应 C焦 +CO2 =2CO 焦炭的溶损反应 的开始反应温度与激烈反应温 才开始反
3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2 O Fe3O4 + H2 = 3 FeO + H2 O FeO + H2 = Fe + H2 O
＜570 ℃ 时，同样有
+ 21814 KJ
- 63600 KJ - 28011 KJ
1/4 Fe3O4 + H2 = 3/4 Fe + H2 O
- 36908 KJ
应该指出的是 FeO 在小于570℃ 时很不稳定，它会分解为Fe3O4 和 Fe 因此在570℃ 以 下的温度范围内铁氧化物是按着以下顺序还原 3 Fe2O3 2Fe3O4 6Fe
FeO的含氧量是22.8%，但在570℃ 以上氧在FeO 固相内溶解形成固溶体，称为浮氏体 浮氏体
（以 FexO 表示，式中X＜1）它在不同温度时的含氧量是不同的（一般为22.65~25.6%）。
•
第一篇
1、铁氧化物的逐级还原特性
高炉炼铁原理
炼铁学 高炉冶炼过程的物理化学
炼铁学——高炉冶炼过程的物理化学
炼铁学——高炉冶炼过程的物理化学
3.1.3 碳酸盐分解
当炉料中单独加入熔剂（石灰石或白云石） 当炉料中单独加入熔剂（石灰石或白云石）或炉料中尚有其他类型 的碳酸盐时，随着温度的升高，当其分压 超过炉内气氛的CO 的碳酸盐时，随着温度的升高，当其分压pCO2超过炉内气氛的 2分压 时，碳酸盐开始分解。 碳酸盐开始分解。 FeCO3、MnCO3、MgCO3分解较容易，在炉内较高的位置即可开始。 分解较容易，在炉内较高的位置即可开始。 以上三种碳酸盐的分解反应发生在低温区，对冶炼过程无大影响。 以上三种碳酸盐的分解反应发生在低温区，对冶炼过程无大影响。 但石灰石（CaCO3）开始分解的温度高达 开始分解的温度高达700℃，且其分解速度受熔剂 但石灰石 开始分解的温度高达 且其分解速度受熔剂 粒度的影响较大。目前石灰石粒度多为 粒度的影响较大。目前石灰石粒度多为25～40mm，有相当一部分 有相当一部分 CaCO3进入 进入900℃以上的高温区后才发生分解 此时反应产物 此时反应产物CO2会与 ℃以上的高温区后才发生分解。此时反应产物 会与 固体碳发生碳素溶解损失反应： 固体碳发生碳素溶解损失反应： CO2＋C＝ 2CO
炼铁学——高炉冶炼过程的物理化学
该反应吸收大量热量，并消耗碳素，对高炉能量消耗不利。 该反应吸收大量热量，并消耗碳素，对高炉能量消耗不利。计算中一 般取石灰石在高温区分解的部分占50～70％。 般取石灰石在高温区分解的部分占 炉料中碳酸盐来源：生熔剂 石灰石 白云石)、 石灰石、 炉料中碳酸盐来源：生熔剂(石灰石、白云石 、天然块矿 碳酸盐分解反应： 碳酸盐分解反应： FeCO3= FeO+ CO2 MnCO3= MnO+ CO2 MgCO3= MgO+ CO2 CaCO3= CaO+ CO2 碳酸盐分解条件 开始分解： 分解压) 炉内CO 分压)⇐⇒T开 开始分解：Pco2(分解压 ≥Pco2(炉内 2分压 分解压 炉内 化学沸腾： 分解压) 总 炉内总压 炉内总压)⇐⇒T沸 化学沸腾：Pco2(分解压 ≥P总(炉内总压 分解压
炼铁学
一、名词解释题（每题3分，共18分）1. 高炉有效容积利用系数2. SFCA3. 煤气CO利用率4. 高炉的管道行程5. 高炉的碱负荷6. 高炉冶炼强度7．HPS 8.高炉渣熔化性温度 9.高炉的悬料 10.高炉的硫负荷11.理论燃烧温度 12.燃烧带 13.水当量 14.焦比 15.直接还原度二、简答题（每题8分，共24分）1.简述烧结矿固结机理，何种粘结相（液相）有利于改善烧结矿质量?2.提高高炉鼓风温度对其冶炼过程的影响如何，并说明其原因。
3.画出高炉理想操作线，并说明A、B、C、D、E点的意义。
4.简述酸性氧化球团矿生产工艺，说明该类球团矿的焙烧固结机理。
5.分析高炉冶炼过程中，用CO、H2 还原铁氧化物的特点。
分别从热力学、动力学上比较CO、H2 还原铁氧化物的异同。
6.液泛现象的定义及其危害。
7.高炉高压操作对冶炼的影响。
8.富养对高炉冶炼的影响。
9.喷煤对高炉冶炼的影响。
10.软熔与造渣过程简介。
11.烧结矿烧结工艺、烧结矿质量（强度、还原性），几种烧结新技术（厚料层、小球等）12.理论燃烧温度的概念及影响因素。
13.煤气流合理分布的分析。
四、论述题 (每题14分，共28分)1.论述降低高炉燃料比的技术措施。
a . 画出高炉能量利用图解分析的rd—C图，分析指出我国高炉降低燃料比的两大途径；b . 根据所学的炼铁理论和工艺知识，阐述降低高炉燃料比的具体对策。
2. Ergun公式如下：∆PLwdewdeg=⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯15012321.75213ηεφερεφε()()()a.说明式中各因子的物理意义以及用上式对高炉作定性分析时适用的区域。
b.从炉料和煤气两方面分析影响△P的因素, 并论述改善炉内透气性的方法。
3.传热问题—炉料与煤气作用，水当量的运用（阐述高炉炉料与煤气互相传热的问题）4.脱硫问题—硫的行为、热力学和动力学的分析。
5．透气性问题—固态料区、固液料区，如何分析？钢铁冶金学试题答案要点一．名词解释（每题3分，共18分）1 高炉有效容积利用系数：每M3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（T/ M3.d）；2 SFCA：复合铁酸钙，烧结矿中强度和还原性均较好的矿物；3 煤气CO利用率：煤气中CO2体积与CO和CO2体积总和的比值，ηCO = CO2/ (CO+CO2)，表明了煤气利用程度的好坏；4 高炉的管道行程：高炉中各种炉料的粒度和密度各不相同且分布不均匀，在炉内局部出现气流超过临界速度的状态，气流会穿过料层形成局部通道而逸走，压差下降，在高炉中形成“管道行程”。
钢铁冶金学(炼钢学)
02 炼钢原料及预处理
炼钢原料种类及性质
A
铁矿石
主要含铁矿物，分为磁铁矿、赤铁矿等，是炼 钢的主要原料之一。
废钢
来自报废的汽车、建筑、机器等，是炼钢 的重要原料之一，具有可回收性和环保性。
B
C
熔剂
如石灰石、白云石等，用于造渣和脱硫，保 证钢的质量。
合金元素
如铬、镍、钨等，用于提高钢的力学性能和 耐腐蚀性。
特点
钢铁冶金学是一门综合性很强的 技术科学，它涉及地质、采矿、 选矿、冶炼、金属加工和金属材 料性能等多方面的知识。
炼钢学发展历史及现状
发展历史
炼钢学的发展经历了漫长的岁月，从 古代的铁匠铺到现代的钢铁联合企业 ，炼钢技术不断得到改进和完善。
现状
目前，炼钢学已经成为一门高度自动 化的技术科学，采用了许多先进的工 艺和设备，如高炉炼铁、转炉炼钢、 电炉炼钢等。
钢铁冶金学(炼钢学)
目录
• 绪论 • 炼钢原料及预处理 • 炼钢工艺过程及设备 • 炉外精炼技术与应用 • 连铸技术与发展趋势 • 节能环保与资源综合利用 • 课程总结与展望
01
绪论
钢铁冶金学定义与特点
定义
钢铁冶金学是研究从矿石中提取 金属，并用各种加工方法制成具 有一定性能的金属材料的学科。
01
02
03
04
高炉
用于将铁矿石还原成生铁的主 要设备，具有高温、高压、高
还原性的特点。
转炉
用于将生铁和废钢转化为钢水 的重要设备，通过吹氧和加入 造渣剂去除杂质和调整成分。
电炉
利用电能加热原料进行熔炼的 设备，具有灵活性高、环保性
好的优点。
连铸机
将钢水连续浇铸成坯或板的设 备，提高了生产效率和产品质
钢铁冶金学(炼铁部分)
钢铁冶金学（炼铁部分）第一部分基本概念及定义1.高炉法：传统的以焦炭为能源，与转炉炼钢相配合，组成高炉―转炉―轧机流程，被称为长流程，是目前的主要流程。
2.非高炉法：泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分成轻易还原成和熔融还原成，通常与电炉协调，共同组成轻易还原成或熔融还原成―电炉―轧机流程，被称作长流程，就是目前的辅助流程。
3.钢铁联合企业：将铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢锭或连铸坯，经轧制等塑形变形方法加工成各种用途的钢材。
4.高炉有效率容积：由高炉出来铁口中心线所在平面至大料钟上升边线下沿水平面之间的容积。
5.铁矿石：凡是在一定的技术条件下，能经济提取金属铁的岩石。
6.富矿：一般含铁品位超过理论含铁量70%的矿，对于褐铁矿、菱铁矿及碱性脉石矿含铁量可适当放宽。
7.还原性能够：矿石中铁融合的氧被还原剂夺回的深浅程度。
主要依赖于矿石的球状程度、空隙及气孔原产状态。
通常还原性不好，碳素燃料消耗量高。
8.熔剂：由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定数量的助熔剂，该物质就称为熔剂。
9.耐火度：抗炎高温熔融性能的指标，用耐热锥变形的温度则表示，它表观耐火材料的热性质，主要依赖于化学共同组成、杂质数量和集中程度。
实际采用温度必须比耐火度高。
10.荷重软化点：在施加一定压力并以一定升温速度加热时，当耐火材料塌毁时的温度。
它表征耐火材料的机械特性，耐火材料的实际使用温度不得超过荷重软化点。
11.耐急冷急热性（抗热震性）：就是所指在温度急剧变化条件下，不脱落、不碎裂的性能。
12.抗蠕变性能：荷重工作温度下，形变率。
13.抗渣性：在使用过程中抵御渣化的能力。
14.高炉有效率容积利用系数（吨/米日）=合格生铁约合产量/（有效率容积×规定工作日）。
15.入炉焦比：干焦耗用量/合格生铁产量（kg/t），一般250~550kg/t。
16.冶炼强度：干焦耗用量/（有效容积×实际工作日），t/m3h。
炼铁学书籍
炼铁学书籍
以下是一些关于炼铁学的书籍推荐：
1. 《炼铁学导论》：作者为王博。
这本书是炼铁学的经典教材之一，介绍了炼铁学的基本概念、过程和技术。
2. 《炼铁冶金学》：作者为孙希慎。
这本书深入讲解了炼铁冶金学的各个方面，包括炼铁原理、炼铁过程、冶金设备等。
3. 《炼铁学》：作者为由明江、李松峰。
这本书详细介绍了炼铁学的理论和实践，包括矿石处理、高炉冶炼、喷吹炉冶炼等各个环节。
4. 《炼铁学简明教程》：作者为蒋光. 陈恩泽. 孙纯熙. 这本书以简明易懂的方式介绍了炼铁学的基本知识和技术。
5. 《炼铁学与冶金技术》：作者为刘守其. 卢松庭. 程京学. 这本书系统地介绍了炼铁学的基本理论和工艺，并结合冶金技术进行了综合讲解。
总的来说，炼铁学的书籍有很多，选择一本适合自己水平和需求的教材进行学习是很重要的。
炼铁学
5）焦比K
• 它是冶炼It生铁所需要的干焦量：
6）折算焦比K折
• 它是将所炼某品种的生铁折算成炼钢铁 以后，计算冶炼It炼钢铁所需要的干焦炭 量：
7）煤比Y和油比M
• 煤比是每炼It生铁所喷吹的粉煤量。
• 油比是每炼It生铁所喷吹的重消耗的干焦炭量与煤 粉、重油量之和。
10．动力系统包括那些部分？
• 动力系统包括水、电、压缩空气、氮气、蒸汽等系 统。 • 电：包括高炉各系统的设备运转与控制、照明等双 电源。 • 水：包括高炉本体（包括风渣口）、热风炉阀门冷 却用的工业水、软化水的给排水系统，铸铁机、煤 气清洗系统、水力冲渣用水的循环分级利用给排水 系统，以及事故备用水源与清洗水箱和水温升高时 用的高压水设备。 • 此外，还有输送煤粉和动力用压缩空气，防火防爆、 驱赶体风时管道与设备中残留煤气的氮气和蒸汽以 及保温用的蒸汽等。
11．高炉生产有哪些特点？
• 一是长期连续生产。高炉从开炉到大修停炉一 直不停地连续运转，仅在设备检修或发生事故 时才暂停生产（休风）。高炉运行时，炉料不 断地装入高炉，下部不断地鼓风，煤气不断地 从炉顶排出并回收利用，生铁、炉渣不断地聚 集在炉缸定时排出。 • 二是规模越来越大型化。现在已有5000m3以上 容积的高炉，日产生铁万吨以上，日消耗矿石 近2万t，焦炭等燃料5kt。
• 国外某些国家的表示方法正好相反，它是指每 昼夜冶炼It炼钢铁所占的有效容积：
2）冶炼强度I
• 现已分为焦炭冶炼强度和综合冶炼强度两个指 标。焦炭冶炼强度是指每昼夜、每立方米高炉 有效容积消耗的焦炭量，即一昼夜装入高炉的 于焦炭量（Qk）与有效容积 （Vu）的比值：
• 由于采取喷吹燃料技术，将一昼夜喷吹的燃料 量与焦炭量相加后与有效容积之比就叫做综合 冶炼强度：
炼铁学 概论
⑹ 反应性 高炉用焦炭希望较低的反应性，以保障高炉良好的透气性。
B. 炼焦工艺 干燥——预热（50~200℃）——热分解（200~300 ℃ ）—— 软化（300~500 ℃ ）——固化为半焦（500~800 ℃ ）—— 成焦（900~1000 ℃ ） 炼焦工艺过程中影响焦炭质量的环节大体上可分为洗煤、配煤、焦 炉操作及熄焦等，其中配煤起着决定作用。 洗煤的目的在于降原煤中的灰分及硫的质量分数。配煤中最重要的 是控制混合煤料的胶质层厚度。
炼铁学——概论
④ 有益元素含量 Cr、Ni、V Nb ⑤ 矿石还原性 矿石在炉内被煤气还原的难易程度称为“还原性”。易于还原的矿 石可降低碳素消耗。矿石的还原性与其结构有关。 ⑥ 矿石的高温性能 矿石在受热及被还原的过程中及还原后应保持足够强度而不至破碎， 以免粉矿堵塞气流通道。 矿石软化熔融温度区间不宜过宽，一方面可保持炉内有良好的透气 性，另一方面可使矿石在软熔前达到较高的还原度，以减少高温直接还 原度，降低能源消耗。 C. 国外铁矿石分布及成分 D. 矿石入炉前的加工处理 “平铺切取”法 （中和、混匀处理）
炼铁学——概论
矿石名称 磁铁矿
矿物名称 磁铁矿（ 磁铁矿（Fe3O4）
理论含 铁量/% 铁量 72.4
密度/ 密度 （t.m-3） 5.2
颜色 黑或灰 有光泽 红或浅 灰 黄褐、 黄褐、 暗褐或 绒黑 黑
条痕
实际富矿 含铁量/% 含铁量 45--70
强度及还 原性 坚硬、 坚硬、致 密、难还 原 软、易破 碎、易还 原 疏松、 疏松、易 还原
易破碎、 易破碎、 焙烧后易 还原
一般以矿石中全铁含量ω（Fe全）与ω（FeO）量的比值判断磁体矿受到氧化 的程度。 ω（Fe全）/ω（FeO）≥7.0 7.0 ＞ ω（Fe全）/ω（FeO）≥3.5 ω（Fe全）/ω（FeO） ＜3.5 假象磁铁矿 半假象磁铁矿 磁铁矿
工业炼铁课程心得体会(2篇)
第1篇一、引言工业炼铁是冶金工业的核心环节，也是我国国民经济的重要支柱产业。
在我国，炼铁工业已经取得了举世瞩目的成就，为国家的经济建设做出了巨大贡献。
作为一名学习工业炼铁专业的大学生，我有幸参加了工业炼铁课程的学习，通过这段时间的学习，我对工业炼铁有了更加深入的了解，以下是我对这门课程的心得体会。
二、课程内容1. 炼铁的基本原理工业炼铁的基本原理是通过高温还原铁矿石中的铁氧化物，使其转化为铁水。
在这个过程中，焦炭、矿石和石灰石等原料在高温下发生一系列复杂的化学反应，最终生成铁水。
2. 炼铁工艺流程炼铁工艺流程主要包括烧结、球团、高炉冶炼、炼钢等环节。
烧结是将铁矿石、焦炭和石灰石等原料混合后，在高温下进行还原，形成烧结矿。
球团是将烧结矿进一步加工成球状，便于在高炉中冶炼。
高炉冶炼是炼铁工艺的核心环节，通过高温还原铁矿石，生成铁水。
炼钢是将铁水进一步加工，去除杂质，形成钢水。
3. 炼铁设备炼铁设备主要包括烧结机、球团炉、高炉、炼钢炉等。
这些设备在炼铁过程中发挥着至关重要的作用。
烧结机、球团炉等设备用于原料的加工和预处理；高炉是炼铁工艺的核心设备，负责将铁矿石还原成铁水；炼钢炉则用于炼钢环节。
4. 炼铁生产管理炼铁生产管理主要包括生产计划、设备维护、质量控制、安全环保等方面。
生产计划是根据市场需求和原料供应情况，合理安排生产任务。
设备维护是确保设备正常运行的关键环节。
质量控制是保证产品质量的重要手段。
安全环保则是企业社会责任的体现。
三、心得体会1. 增强了对工业炼铁的认识通过学习工业炼铁课程，我对炼铁的基本原理、工艺流程、设备和管理等方面有了全面、深入的了解。
这使我认识到，工业炼铁是一个复杂的系统工程，涉及到多个环节和多种因素。
2. 提高了专业素养工业炼铁课程的学习，使我的专业素养得到了很大提升。
在课程中，我学会了如何分析炼铁过程中的问题，如何优化工艺流程，如何提高生产效率等。
这些知识和技能对我今后的工作具有重要意义。
炼铁学
第一章概论1.传统的长流程生产面临能源和环保等的挑战，直接还原和熔融还原是用来替代高炉炼铁的两种工艺。
2.高炉炼铁具有庞大的主体和辅助系统，包括高炉本体、原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统和煤气清洗处理系统。
在建设上的投资，高炉本体占15%~20%，辅助系统占85%~80%。
3.高炉炼铁过程的特点：在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂的交织在一起的化学反应的和物理变化，且由于高炉是密封的容器，除去投入及产出外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器、仪表间接观察。
4.高炉冶炼过程的主要目的：用铁矿石经济而高效的得到温度和成分合乎要求的液态生铁，为此一方面要实现矿石中金属元素与氧元素的化学分离，既还原过程：另一方面还要实现已经被还原的金属与脉石的机械分离，既熔化与造渣过程。
5.高炉冶炼的全过程可以概括为：在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效率的完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程。
得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品，供下步工序使用。
6.P7 表1—2 高炉各区内进行的主要反映及特征7.凡是在当前技术条件下可以从中经济的提取出金属铁的岩石，均称为铁矿石铁矿石中除含铁的有用矿物外，还含有其他化合物，统称为脉石。
脉石中常见的氧化物有SiO2、Al2O3、CaO、及MgO等。
8.人们把铁矿石分为赤铁矿，磁铁矿，褐铁矿，菱铁矿。
9.铁含量高并可直接送入高炉冶炼的铁矿石称为富矿，含铁品位低、需要经过富选才能入炉的铁矿石称为贫矿。
10.渣中的碱性氧化物（CaO、MgO等）与酸性氧化物（SiO2等）的质量分数应该大体相等，应为只有如此，渣的熔点才较低，粘度也较小，易于在炉内处理不至于有碍正常操作。
为此，实际操作中应根据铁矿石带入的脉石的成分和数量，配加适当的“助溶剂”（简称溶剂），以便得到较理想的炉渣。
此外，造渣物的另外一个重要来源是焦炭及煤粉灰分，几乎是100%酸性的氧化物，必须从其他炉料中摄取碱性成分。
炼铁学7
33
4）物料的温度： ）物料的温度：
我国杭钢等厂在混合料烘干后造球，料温有所提高， 对造球机的产量和生球质量都取得良好的效果。 这是由于料温提高后，水的粘度降低，流动性变好， 加快了母球的长大。当然随着温度的升高，水的表面 张力也降低，影响成品球的机械强度。 由于温度上升时水的粘度比它的表面张力减小得多， 在实际生产上表现出预热对造球有利，但是物料加热 温度不宜过高，控制在50℃为合适。
12
2.4.1.1 形成母球
通常用于造球的矿粉，要求其粒度较细，水分较低。 在这种物料中，各个颗粒已被吸附水和薄膜水层所 覆盖，毛细水仅存在于各个颗粒的接触点上，即颗 粒间的其余孔隙为空气所填充。 处于这种状态的粉料具有中等的松散度，各颗粒间 的粘结力较弱，一方面是因颗粒接触不紧密，薄膜 水不能起到应有的作用，另一方面是因毛细水的数 量太少，颗粒间的毛细管尺寸又过大，毛细力也起 不到应有的作用。
17
这样，过湿的母球表面就易于粘上润湿程度较 低的颗粒。多次重复就使母球逐渐长大，直到 母球中颗粒间的摩擦力比滚动成型时机械压缩 作用力大时为止。 此后，为使母球进一步长大，必须人工地使母 球的表面过分润湿，即往母球表面喷雾化水。
18
母球长大也是由于毛细效应，依靠毛细 粘结力和分子粘结力促使母球的生长。 但是，长大了的母球，如果主要靠毛细 力作用，其各颗粒间的粘结强度仍是很 小的。
9
根据对生球强度测定的数据，归纳出一个计算K的 公式： （2－31） 式中c—结合因子，对于铁矿粉可取C＝0.7； φ—颗粒的形状系数； ρ—铁矿颗粒密度； aw—颗粒的比表面积。
10
4）如果水量超过毛细结构需要时（图2－ 21d），则颗粒散开，失去聚结性能，这时 的水分称为重力水。 重力水在成球过程中起着有害的作用，生产 中必须严格控制加水，使水量不超过毛细结 构所需要的水量。 铁矿粉造球过程中水有四种存在形式， 铁矿粉造球过程中水有四种存在形式，分别 为 重力水 、 吸附水 、 毛细管水 、 薄膜水
冶金学院钢铁冶金学炼铁部分炼铁学课件第四章
25
“管道行程”的生成机理
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第4章：高炉中的传输现象
26
“管道行程”的危害
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第4章：高炉中的传输现象
16
炉料下降的条件
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第4章：高炉中的传输现象
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炉料下降的条件
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第4章：高炉中的传输现象
18
逆流运动中散料的有效重量
第4章：高炉中的传输现象
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欧根公式 （E 课件
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第4章：高炉中的传输现象
9
欧根公式
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第4章：高炉中的传输现象
2
煤气流经过散料层的一般规律
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第4章：高炉中的传输现象
3
煤气流经过散料层的一般规律
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12
欧根公式的实际应用（1）
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第一章
有效容积利用系数：指高炉单位有效容积的日产铁量。
焦比：指生产每吨生铁所消耗的焦炭量。
综合焦比：是生产1t生铁实际耗用的焦炭以及各种辅助燃料折算为相应的干焦的综合。
冶炼强度：指单位体积高炉有效容积焦炭日消耗量，是标志高炉强化程度的指标之一。
焦炭负荷：指每批炉料中铁、锰矿石的总重量与焦炭重量之比，用以评估燃料利用水平操作水平，调节配料的重要参数。
生铁合格率：指合格生铁量占高炉总产量的百分数。
休风率：指高炉休风时间占规定作业时间的百分数，降低休风率是增产节约的重要途径。
生铁成本：指生产1t生铁所需的费用。
是衡量高炉生产经济效益的重要指标。
炉龄：指从高炉点火开炉到停炉大修，或高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。
生铁分类：炼钢生铁、铸造生铁（翻砂铁、灰口铁）
高炉渣：由钙、镁、硅、铝的氧化物构成的复杂硅酸盐。
高炉煤气：是钢铁联合企业的重要二次能源，主要用作热风炉燃料，还可供动力、炼焦、烧结、炼钢、轧钢等部门使用。
第八章
高炉冶炼的五个主要区：块料带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁带
铁的氧化物存在形式：三氧化二铁（赤铁矿）、四氧化三铁（磁铁矿）、氧化亚铁FeO（浮士体）铁的低级氧化物比高级氧化物稳定，因此还原与分解的顺序是一致的。
还原顺序：3个三氧化二铁→2个四氧化三铁→6个氧化亚铁FeO→6个Fe
温度大于570摄氏度时：三氧化二铁→四氧化三铁→氧化亚铁FeO→Fe
温度小于570摄氏度时：三氧化二铁→四氧化三铁→Fe
间接还原：在低、中温区进行的还原反应。
高炉内铁氧化物用CO还原，生成CO（2），并主要为放热反应的还原反应。
直接还原：在高温区所进行的还原反应。
高炉内铁氧化物用C还原，生成CO，并吸收大量热量的还原反应。
高炉常用还原剂：C、CO、H(2)
CO与H（2）作为还原剂有何差异，他们的利用率如何表示？
答：当t小于810摄氏度时，CO还原能力比氢气强。
当t大于810摄氏度时，氢气还原能力比CO强。
说明氢气的还原能力随温度升高而升高。
炉顶煤气中CO2与煤气中CO2+CO 之比叫CO利用率，它是反映风口前碳燃烧和炉内直接还原产生的CO在上升过程中参加间接还原程度的指标。
CO（2）+C=2CO一般叫什么反应，对高炉冶炼过程有何影响？
答：碳的气化反应。
是高炉可直接根据温度划分稳定区，没有这个方程则需根据图划分稳定区。
A消耗焦炭B吸收高温区热量C破坏焦炭强度D影响料柱透气性。
复杂Fe氧化物：先分解为游离的铁氧化物，再被还原剂还原（先分解再还原）
为什么100%直接还原与100%间接还原都不是高炉冶炼最理想过程？
答：事实上焦炭燃烧既发热，又提供还原剂，而要完成冶炼过程，热能和化学能的消耗，或者说直接还原和间接还原的发展，在一定的冶炼条件下，有一个合适的比值，在此比值下，高炉冶炼需要的热能和化学能都能得到满足，从而获得最小的燃料消耗，这也就是最合适的高炉行程。
锰的还原发生在高炉的滴落带区域
提高锰还原的条件：（1）足够高的炉缸温度（2）提高炉渣碱度，锰回收率增加（3）正确选择原料（4）调整软熔带位置
硅的还原：P144（低碱度、软熔带位置）
改善及控制硅还原的条件：（1）较高的炉缸温度和充足的热储备（2）适宜的造渣制度（3）注意原料选择
铸造铁炼酸性渣。
高炉条件下：完全不还原的有CaO、MgO、Al2O3部分还原的有MnO、SiO2(Cr、Mn、V、Si、Ti)容易还原的有Cu、Pb、Ni、Co、Fe最难还原的非Fe成分为C、Si、Mn、P、S消耗热量最多的为Si
C在Fe中存在形态：Fe3C（化合态、银白色、白口铁）、C（石墨、灰色、灰口铁）
第九章
炉渣的熔化温度（软熔带下面）：是指炉渣完全熔化成液相的温度也是炉渣冷却时开始析出固相的温度。
炉渣的熔化性温度：是指炉渣熔化后能够自由流动的温度。
炉渣的稳定性：指当化学成分或温度改变时，对炉渣物理性质影响的程度。
炉渣在成分波动条件下保持稳定的能力，成为化学稳定性；在温度波动条件下炉渣保持稳定的能力，成为热稳定性。
什么叫硫负荷，一般是多少？
答：每吨生铁的炉料带入的总硫量，成为硫负荷，一般在4~8kg/t范围。
渣的作用：（起到渣铁分离、脱硫、调整生铁成分，影响炉温，促进顺行和保护炉衬等作用）1)通过调整炉渣的成分、性质和数量，来控制钢液中各元素的氧化还原反应过程，如脱碳、脱磷、脱氧、脱硫等；2)吸收金属液中的非金属夹杂物；3)覆盖在钢液上面，可减少热损失，防止钢液吸收气体；4)能吸收铁的蒸发物，能吸收转炉氧流下的反射铁粒，可稳定电弧炉的电弧；5)冲刷和侵蚀炉衬，好的炉渣能减轻这种不良影响，延长炉衬寿命。
渣的成分：化学分析表明，炼钢炉渣的主要成分是：Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS等，这些物质在炉渣中能以多种形式存在，除了上面所说的简单分子化合物以外，还能形成复杂的复合化合物，如2Fe0·Si02、2Ca0·Si02、4Ca0·P205等。
渣的来源（形成）：1) 由造渣材料或炉料带入的物质。
2) 元素的氧化产物。
3) 炉衬的侵蚀和剥落材料。
4）合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物。
何谓液态炉渣的“表面性能”，表面性能不良会给冶炼过程造成哪些危害？
答：
有几种表示炉渣碱度的方法？
答：三种：（1）二元碱度CaO/SiO2；（2）三元碱度（总碱度）：CaO+MgO/SiO2（3）四元碱度（全碱度）：CaO+MgO/SiO2+ Al2O3
第十章
C与O的燃烧包括：风口回旋区加上中间层（区域：燃烧带）
燃烧带：就是风口前O2和CO2存在，并进行着碳燃烧反应的区域，即回旋区空腔加周围疏松焦炭的中间层。
由于是氧化性气氛，所以又称为氧化带。
影响燃烧带的因素：鼓风动能、燃烧反应速度、炉料分布状况
鼓风动能：指单位时间内鼓风所具有的能量，其大小表示鼓风克服风口前料层阻力，向炉缸中心穿透的能力。
影响鼓风动能的因素：风量、风温、风压和风口截面积等。
煤气体积变化：上升过程中，CO是先增加后减少，造成这一现象的原因是煤气在上升过程中，因直接还原、溶剂分解出的CO2被C还原生成的CO，以及焦炭挥发物的CO不断进入煤气中，使煤气上升到间接还原区时CO增至最大含量。
煤气成分变化：炉缸煤气中CO含量在35%~45%范围，而无CO2存在。
炉顶煤气中，CO 含量一般为20%~26%，而CO2含量为14%~22%。
煤气温度变化：在下部煤气温度迅速降低，中部变化很小，上部温度又迅速降低。
煤气温度不仅沿高炉高度有所变化，而且在同一断面上温度也是有差异的。
沿高炉截面上，中心和边缘气流发展，温度较高。
如何根据CO2曲线来分析炉内煤气能量利用与煤气流分：
答案：①中心与边缘CO2的高低，可说明中心与边缘气流的发展程度；
②CO2曲线平均水平的高低，说明高炉内煤气能量利用的好坏；
③4个方向CO2曲线的对称性，说明炉内煤气流是否偏行；
④CO2曲线平均水平无提高的情况下，CO2最高点移向2、3点，也说明煤气能量利用有所改善，因为此处正对应炉内截面积大、矿石多的地方；
⑤某一方向长期出现第2点甚至扩展到第3点CO2含量低于第1点，说明此方向炉墙破损，有结厚现象。
判断煤气的热能利用性质：炉顶煤气温度（t顶）。
t顶低，说明炉内热交换充分，炉料预热好，煤气热能利用好；反之，t顶高，炉料预热差，煤气热能利用差。
水当量（高炉内炉料）：指单位时间内，通过高炉的某一截面的炉料，温度升高1摄氏度所吸收的热量
水当量（煤气）：指单位时间内，通过高炉某一截面的煤气，温度降低1摄氏度所放出的热量。
水当量：单位时间内通过高炉某一截面的炉料（或煤气），其温度升高（或降低）1摄氏度所吸收（或放出）的热量。
水当量在高炉高度上的变化规律：（答案一）高炉上部：炉料所需热量主要消耗在加热炉料、水分蒸发、部分碳酸盐分解，因此需要热量较少，机上间接还原放出少量热量，故Ws<Wg,是t(s)上升较快。
高炉下部：炉料要进行大量直接还原、加热渣铁熔化等需要大量热量，愈到下部需要热量越大，因此，Ws上升很快，而t(s)上升很慢。
高炉中部：Ws约=Wg，煤气炉料温差很小，煤气放出热量与炉料吸收热量基本平衡，炉料的升温速率大致等于煤气降温速率。
（答案二）煤气当量在上升过程中又所增加，但因下部高温区煤气比热较大，而上部比热较小，故Ws基本保持不变。
（答案三）煤气水当量上、下部基本相同，这是因为G气上部大，下部小，而c气相反，上部小，下部大，两者乘积基本相同；炉料水当量上部小，下部大，这是由于上部不仅吸热反应少，而且C0间接还原还放热
第十三章
强化冶炼的方向：精料、高压操作、高风温、喷吹、富氧、综合鼓风和自动控制等技术。
精料八字：高、稳、熟、小、匀、净、少、好
第十四章
高炉操作制度：装料制度、送风制度、热制度、造渣制度。