第二章炼铁系统用耐火材料副本PPT课件

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辽 宁
采 矿
科
技
大
学
镁
质
材
料
工
程
中
心
耐火材料在钢铁冶金中的应用
一、钢铁冶炼过程
选矿
烧结
炼焦
炼铁
三脱
炉外精炼
LF精炼炉 ANS-OB
喂丝 VD真空脱气 RH真空处理
转炉炼钢
连铸
轧钢
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
二、炼铁用耐火材料
辽
宁
科 技
• 2.1 高炉本体用耐火材料
大 学
• 2.2 高炉炉前用耐火材料
质 40%，其中我国上海宝山钢铁有限公司引进的日本技术，也
材 分别于1985年和1991年建成投产了炉容为4063m3的1号和2
料 工 程
号大型高炉，最大的沙钢5800 m3的高炉于2009年投产，首 钢京唐钢铁公司5500 m3的1号和2号大型高炉也分别于2009
中 年和2010年投产，该高炉采用68项自主创新和集成创新的先
上部的热辐射、 渣铁与焦炭的换
热
最终的精炼、 渣铁间的还原 、脱硫、渗碳
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.3 高炉炉衬用耐火材料的使用条件：
辽
高炉用耐火材料，必须对炉内的反应保持物理和
宁
化学上的稳定，应达到以下要求：
科
技 大
（1）在高温下，不熔化、不软化、不挥发；
学
镁
（2）应具有能在高温、高压条件下保持炉体结构完整
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
高炉发展简介
辽 宁
• 目前，世界钢铁工业发达国家相继完成了高炉的大型化，据 不完全统计，炉容大于2000m3的高炉已有100多座，大于
科
4000m3的大型高炉有40多座，其中5000m3以上的超大型高
技 炉有10多座。
大 学 镁
• 我国现有高炉1370余座，大于1000m3的高炉有227座， 4000m3的高炉我国约有20座，占到了世界4000m3高炉的
质
的强度；
材
料 工
（3）耐热冲击，耐磨损；
程 中
（4）具有对铁水、炉渣和炉内煤气等的化学稳定性；
心
（5）具有适当的导热率，同时又不影响冷却效果。
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.4我国高炉用耐火材料的发展
辽 • 中国高炉用耐火材料的发展：
宁
1、二十世纪八十年代以前：Al2O3-SiO2系统天然矾土为主； Si3N4-
材
料
炉腹
1200～1450 ℃
工 程
炉缸`炉底 1450～1600 ℃
中
心
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.2 炉料在炉内分布
辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.2 炉料在炉内分布（状态）
固相区（块状带） ：固体
辽 宁
料软融前所分布的区域。
心 进技术，打破了国外公司对特大型高炉技术的垄断，投产以
来，高炉利用系数、送风温度、燃料比、焦比等主要技术均
达到了国际领先水平。
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
高炉的主要原料和产品
主要原料
辽 宁 科
➢ 含铁原料，如：铁矿石、烧结矿、球团矿、碎铁，并以人造 富矿为主；
技 ➢ 提供热量的燃料，如冶金焦炭、喷吹煤粉或重油、天然气；
科
软融区（软融带） ：炉料
技 大
从开始软化到融化所占的
学
区域。
镁 质
滴落区（滴下带）：渣、铁
材
全部融化滴落，穿过焦炭
料 工
层下到炉缸的区域。
程 中
回旋区（燃烧带）：风口前
心
燃料燃烧的区域。
炉缸区（渣铁带）：形成最
终渣、铁的区域。 11
耐火材料在钢铁冶金中的应用
辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心
直接还原、渗 碳
材 料 工 程
滴落区
（滴下带 ）
固体焦炭下降 ，向回旋区供 给焦炭，熔铁
下流
上升的煤气与滴 下的溶渣、铁水 及焦炭进行交换
合金元素还原 、脱硫、渗碳 、直接还原
中 心
回旋区
（燃烧带 ）
鼓风使焦炭回 旋运动
焦炭燃烧放热， 产生高温煤气
燃烧反应、部 分再氧化
炉缸区（ 渣铁带）
铁水和溶渣的 储存
大 学
➢ 少量的熔剂材料，如石灰石、白云石、硅石等；
镁 ➢ 热风。
质 材
主要产品
料 ➢ 生铁，其中80～90%为炼钢生铁，它是由铁（94%）碳（4%
工 ）和少量杂质（Si，Mn，P，S）组成。有10～15%含硅较高
程 中
的铸造生铁，5%左右少量铁合金。
心 ➢ 煤气是高炉在生产生铁过程中生产的副产品之一，可以给本
耐火材料在钢铁冶金中的应用
耐火材料在钢铁冶金中的应用
辽 宁
(第二部分)
科
技
大
学
镁
质
材
料
工
程
中
心
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
主要内容
辽
宁 科
一．钢铁冶炼过程
技 大
二．炼铁用耐火材料
学 镁
三．铁水预处理用耐火材料
质
材
四．转炉炼钢用耐火材料
料
工
五．电炉炼钢用耐火材料
程
中
六．炉外精炼用耐火材料
心
七．连铸用耐火材料
科
SiC开始试用。
技 大
2、二十世纪九十年代：Al2O3-C Al2O3-SiC Si3N4-SiC开始使用
学
3、 2000年以后：Sialon系列产品全面实现工业化生产
镁 质
• 中国高炉用耐火材料技术路线：
镁
质
材
料
工
程
中
心
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
炼铁过程工艺示意图
辽
宁
焦炉coke battery
科
技 大 学 镁
铁水
Hot metal
高炉
Blast furnace
热风炉 Hot stove
质
材 料
其他设备 Other equipment
炼铁主体设备示意图
工
程 高炉是生产铁水的主要工具。从1709年，Abraham Darby首次在
中 心
英国实施以焦炭为原料还原铁矿石炼铁以来，历经300多年时间 的发展，特别是近半个世纪，高炉冶炼采用了一系列的新技术和
新装备，实现了高炉冶炼的智能化管理，形成了现代化的高炉-
热风炉-焦炉-烧结机四位一体的炼铁工艺。 5
耐火材料在钢铁冶金中的应用
辽 宁 科 技 大 学 镁 质 材 料 工 程 中 心
厂或其他厂(作为气体燃料，也可以用来发电或城市取暖。)
➢ 高炉炉渣，它是制造水泥的好原料。
➢ 少量高炉粉尘，也可以送烧结厂使用。
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1 高炉炉衬用耐火材料
辽
2.1.1 高 炉结构简介
宁 科
高炉炉体由上而下依次为：
技 大
Leabharlann Baidu炉喉
＜400℃
学 镁
炉身
400～1100 ℃
质
炉腰
1100～1200 ℃
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耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.2 炉料在炉内分布
辽
区域
相对运动
热交换
反应
宁 科 技 大
固相区
（块状带 ）
固体炉料下降 煤气上升
上升煤气对固体 炉料进行加热和
干燥
间接还原、气 化反应，碳酸 盐分解、部分
直接还原
学 镁 质
软融区
（软融带 ）
煤气通过焦炭 夹层
矿石软化、半熔 、煤气对半熔层
进行传热