兰州理工大学钢铁冶金学第一章炼铁部分

钢铁冶金学兰州理工大学材料学院中国冶金的辉煌历史发展与人文千锤钢、百炼钢-------------千锤百炼炼、锻--------------锻炼模、范---------------------模范龙泉宝剑（欧冶子）----千锤百炼灌钢原理及工艺比较钢----铁碳----氧化锻造---轧制能源环保木----煤------焦------电电（煤、水、风、太阳能、核、核聚变）流程铁矿石石灰石铁矿粉原料堆场原料原料炼铁原料堆场取料机在作业烧结机在生产烧结矿焦炉焦炭高炉系统高炉系统宝钢高炉全貌莱钢1880立高炉工程夜本钢高炉宝钢集团有限公司参考书1.曲英主编，《炼钢学原理》，冶金工业出版社。2.徐文派主编，《转炉炼钢学》，冶金工业出版社。3.章天华等编，《炼铁》，冶金工业出版社。4.成兰伯.高炉炼铁工艺及计算，冶金工业出版社，19915.陈新民主编，《火法冶金过程物理化学》，冶金工业出版社。6.王筱留，钢铁冶金学（炼铁部分)（第二版），冶金工业出版社，20007.陈家祥，钢铁冶金学（炼钢部分），冶金工业出版社，20048.炼铁章天华冶金工业出版社19869.铁冶金学文光远重庆大学出版199310.炼钢工艺学高泽平冶金工业出版社200611.电弧炉炼钢工艺与设备沈才芳冶金工业出版社200212.炼钢学、炼铁学北京科技大学参考网站冶金技术网，中国钢铁新闻网，中国钢铁工业协会网，钢铁大学(利物浦大学主办)武汉科技大学钢铁冶金学课件辽宁科技大学钢铁冶金学课件主要授课内容第一章：现代高炉炼铁工艺第二章：高炉炼铁原料第三章：高炉炼铁基础理论第四章：高炉炉料和煤气运动第五章：高炉强化冶炼第六章：非高炉炼铁第一章现代高炉炼铁工艺•1.1我国钢铁生产情况•1.2炼铁生产流程•1.3高炉本体•1.4高炉炼铁原料及产品•1.5高炉生产主要技术经济指标1.1我国钢铁生产情况19901992199419961998200020022004200620080.40.81.21.62.02.42.83.23.64.04.44.8我国钢材表观消费量和生产量（亿吨）钢材年表观消费量钢材年生产量年份78年1亿吨，07年钢产量4.89亿吨，日本钢铁产量为1.2亿吨。09年年产6亿吨，10年7.4亿吨（世界14.14亿吨），11年6.83亿吨,12年8亿吨,2013年钢材产量达10.6762亿吨，同比增长11.4%；2014预计8亿吨钢厂2013年2012年变化（%）名次产量名次产量安赛乐米塔尔191.2188.23.4新日铁住金248.2247.90.7河北钢铁345.8342.87.0宝钢集团443.9442.72.8武钢集团539.3636.47.9浦项636.4537.9-4.0江苏沙钢735.1732.38.7鞍钢集团833.71030.211.6首钢931.5831.40.3JFE1031.2930.42.52013年世界前10大钢厂粗钢产量和排名（单位：百万吨）2001-2011年中国铁矿石消耗量(万吨)2001-2011年中国粗钢表观消费量（万吨）20081996199820002002200420060.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5矿石进口量钢产量钢产量和矿石进口量，亿吨2007年铁矿石原矿总量8.05亿吨左右，进口铁矿石总量为3.7亿吨左右10年铁矿石原矿总量10亿吨左右，进口铁矿石总量为6.2亿吨左右，铁矿石对外依存63%左右。项目2008年1-10月进口量比重2007年全年量比重全部进口量：3766938309其中：1、澳大利亚1553541.2%1456038.0%2、巴西852622.6%976325.5%3、印度767620.4%793720.7%4、南非12173.2%12233.2%5、乌克兰6271.7%2280.6%6、印度尼西亚5981.6%4421.2%7、伊朗4891.3%5041.3%进口铁矿石国家及量（万吨）2013铁矿石进口8.19亿吨，较2012年的7.44亿吨增长10.2%；进口总额1057.28亿美元，同比增长10.4%。1.2炼铁生产流程矿山精矿粉矿块矿球团矿烧结矿焦化厂焦炭制粉车间煤粉热风炉鼓风机高炉铁水炉渣高炉煤气铸造生铁铸铁机炼钢生铁水泥厂转炉轧钢炼钢厂发电厂喷吹燃料熔剂高炉的五大系统高炉的原料系统称量料斗送风系统送风系统之——热风炉原料系统之一——上料皮带炉顶布料1.3高炉本体ABCDuHH:炉顶法兰标高；：风口中心线标高；：铁口中心线标高；：炉底水冷管中心线标高；：铁口中心线至料线零位之间的高度，称为有效高度；：铁口中心线至炉顶钢圈（炉顶法兰）之间的高度，称为高炉全高；料线零位：是测定料面高度的基准点。钟式炉顶：大钟开启时大钟的底边；无钟炉顶：炉喉钢砖的转折点处或钢砖顶部。矿石焦炭块状带焦炭天窗软熔带滴落带风口带及回旋区渣铁贮存区（炉缸区）炉身炉喉炉腰炉腹炉缸高炉内型及各区域分布示意图焦炭疏松区死料柱高炉区域划分铁矿石焦炭熔剂高炉煤气炉尘上渣铁水、下渣鼓风、煤粉炉腹炉缸炉腰炉身炉喉原料：1）铁矿石烧结矿球团矿块矿2）焦炭3）熔剂：萤石石灰石白云石硅石锰矿4）煤粉5）鼓风：•吨铁原料消耗：铁矿石：1.6-1.8t/tFe焦炭：250-500kg/tFe煤粉：100-250kg/tFe熔剂：0-400kg/tFe鼓风：1700-2200Nm3/tFe（1）块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式及粒度有关，占BF总体积60%±（200~1100℃）主要反应：水分蒸发结晶水分解除CaCO3外的其它MCO3分解间接还原碳素沉积反应（2CO=C+CO2）（2）软熔带：矿石层开始熔化与焦炭层交互排列，焦炭层也称“焦窗”形状受煤气流分布与布料影响，可分为正V型，倒V型，W型主要反应：Fe的直接还原Fe的渗碳CaCO3分解收S（焦炭中的S向渣、金、气三相分布）碳的气化反应：C+CO2=2CO区域划分（3）滴落带：主要由焦炭床组成，熔融状态的渣铁穿越焦炭床。主要反应：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接还原，Fe的渗C（4）回旋区：焦炭在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧，是高炉热量发源地（C的不完全燃烧），高炉唯一的氧化区域。主要反应：C+O2=CO2CO2+C=2COFe及合金元素的氧化（5）渣铁贮存区（炉缸区）：渣铁分层存在，焦炭浸泡其中。主要反应：渣铁间脱S，Si、Mn等元素氧化还原（特点3个、主要冶炼过程3个）1.4高炉产品及副产品1)铁水：C、Si、Mn、P、S，1450～1550℃。生铁规格：炼钢生铁[Si]1.25%：L04、L08、L10；铸造生铁[Si]≥1.25%：Z14、Z18、Z22、Z26、Z30、Z34。我国生铁产品国家标准铁种炼钢生铁铸造生铁牌号炼04炼08炼10铸34铸30铸26铸22铸18铸14代号L04L08L10Z34Z30Z26Z22Z18Z14Si≤0.450.45~0.850.85~1.253.2~3.62.8~3.22.4~2.82.0~2.41.6~2.01.25~1.6Mn一组二组三组≤0.3＞0.3~0.5＞0.5＜0.5＞0.5~0.9＞0.9~1.3P一级二级三级四级五级≤0.15＞0.15~0.25＞0.25~0.4≤0.06＞0.06~0.1＞0.1~0.2＞0.2~0.4＞0.4~0.9S特类一类二类三类≤0.02＞0.02~0.03＞0.03~0.05＞0.05~0.07≤0.03≤0.04≤0.050.040.050.062)高炉煤气CO、CO2、N2、H2、CH42000m3/tFe左右（2560kg/tFe），70%以上烧热风炉。3)炉渣SiO2、CaO、Al2O3、MgO、MnO、FeO、S（R=1.0～1.3）,200～500kg/tFe，温度比铁水高50～100℃。4)炉尘20～100kg/tFe。1.5高炉生产主要技术经济指标•1）有效容积利用系数：每米3高炉有效容积每天生产的铁水量（t/m3.d）（1.8-4.0）。有效容积利用系数=日产量/高炉有效容积•2）焦比K：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量（kg/t）（250-550）焦比K=每天装入高炉的焦炭量（kg)/高炉每天出铁量(t)•3）煤比M：冶炼每吨生铁消耗的煤粉量（kg/t）（80-230）煤比K=每天装入高炉的煤量（kg)/高炉每天出铁量(t)•4）喷煤率=•5）综合焦比：•6)折算综合焦比：生铁牌号折算系数生铁牌号折算系数炼钢生铁1.0Z141.14Z181.18Z221.22Z261.26Z301.30Z341.34硅铁2.0锰铁2.5镜铁1.5tkgK/,高炉每天出铁量置换比每天喷入高炉的煤粉量每天装入高炉的焦炭量tkgK/,生铁折算系数高炉每天出铁量置换比每天喷入高炉的煤粉量每天装入高炉的焦炭量折算各种生铁的折算系数%100%100燃料比煤比高炉每天消耗的燃料量每天喷入高炉的煤粉量•7)冶炼强度I(0.8-1.0)每米3高炉有效容积每天消耗的（干）焦炭量：•8）综合冶炼强度(0.9-1.15)或•9）炉缸燃烧强度：每米2炉缸截面积每天消耗的焦炭量：•10）焦炭负荷：一批炉料=批矿+批焦焦炭负荷=批矿/批焦=dmtI3/,高炉有效容积高炉每天消耗的焦炭量高炉有效容积置换比高炉每天消耗的煤粉量高炉每天消耗的焦炭量IuuKIKIu炉缸截面积每天高炉消耗的焦炭量炉缸燃烧强度每批炉料中的焦炭量锰矿石每批炉料中的铁矿石•11）休风率=规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修时间和封炉时间•12）生铁合格率•13）炼铁工序能耗：每月、年或季度内（1）高炉生产系统：原料供给、高炉本体、渣铁处理、鼓风、热风炉、喷吹燃料、给排水、碾泥等；（2）辅助生产系统：机修、化验、计量、环保等；（3）直接为炼铁生产服务的附属系统（厂内食堂、浴室、保健站、休息室、生产管理和调度指挥系统等）所消耗的各种能源的实物消耗量，扣除回收利用的能源，并折算成标准煤（7000kcal/t或29300kJ/t）后与该段时间内生铁产量之比。我国重点企业的炼铁工序能耗约500kg标准煤/吨铁，吨钢综合能耗800~1000kg标准煤/吨钢。%100规定的日历作业时间高炉休风时间%100生铁总产量每合格生铁量