高炉转炉流程.pptx

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1、2023/3/27高炉高炉(gol)转炉流程转炉流程第一页，共80页。2023年3月27日2.1高炉高炉炼铁炼铁(linti)转炉转炉炼钢炼钢流程流程铁矿石铁矿石还原剂还原剂(焦炭、煤焦炭、煤)熔剂熔剂(石灰石、白云石石灰石、白云石)燃烧或电热燃烧或电热直接还原炉直接还原炉高炉高炉熔融还原炉熔融还原炉铁水铁水海绵铁海绵铁转炉转炉电炉电炉钢钢水水炉外精炼炉外精炼连铸或模铸连铸或模铸钢坯或钢锭钢坯或钢锭轧轧机机成品钢材成品钢材第二页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 p目前，钢铁联合企业的主要生产流程还是目前，钢铁联合企业的主要生产流程还是p传统流程：传统流程

2、：p采矿采矿选矿选矿铁矿石铁矿石原料预处理原料预处理p高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢炉外精炼炉外精炼p连续铸钢连续铸钢(zhn)轧钢轧钢成品钢材成品钢材p短流程短流程Mini-Mill：p海绵铁或废钢海绵铁或废钢电炉炼钢电炉炼钢炉外精炼炉外精炼p连续铸钢连续铸钢(zhn)轧钢轧钢成品钢材成品钢材2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流程流程第三页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第四页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流程流程第五页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶

3、金(yjn)与生态工程学院 2.1.1高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁用原料、燃料原料是高炉冶炼的基础。原料是高炉冶炼的基础。“精料精料”是高炉稳是高炉稳定、顺行、优质、低耗、高产、长寿的主定、顺行、优质、低耗、高产、长寿的主要条件。因此在高炉炼铁生产中，要求要条件。因此在高炉炼铁生产中，要求(yoqi)尽可能精的原料。尽可能精的原料。高炉炼铁原料：铁矿石、燃料和熔剂高炉炼铁原料：铁矿石、燃料和熔剂铁矿石：天然富矿，人造富矿铁矿石：天然富矿，人造富矿(1.62.0t/THM)燃料：焦炭，喷吹燃料燃料：焦炭，喷吹燃料(如煤粉如煤粉)(0.40.6t/THM)熔剂：石灰石，白云石熔剂：石灰石，白云石(

4、0.20.4t/THM)2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程第六页，共80页。2023年3月27日2.1.1高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁用原料、燃料(1)铁矿石铁矿石能从中提取铁或铁的化合物的矿物。能从中提取铁或铁的化合物的矿物。富铁矿：可直接冶炼的，如富铁矿：可直接冶炼的，如:含铁含铁50%的天然的天然(富富)铁矿。铁矿。贫铁矿：品位太低，需经选矿加工贫铁矿：品位太低，需经选矿加工(jigng)富富集的铁矿石。集的铁矿石。铁精矿：经选矿加工铁精矿：经选矿加工(jigng)处理后获得的高处理后获得的高品位铁矿石，通常为粉矿，粒度品位铁矿石，通常为粉矿，粒度200目左目左

5、右。右。脉石：矿中没有利用价值的矿物，通常在矿石处脉石：矿中没有利用价值的矿物，通常在矿石处理过程被废弃。理过程被废弃。我国铁矿石资源特点：我国铁矿石资源特点：分布分布“广广”、品位、品位“贫贫”、成分、成分“杂杂”2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第七页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 2.1.1高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁用原料、燃料铁矿石分类及特征铁矿石分类及特征(tzhng)：赤铁矿：赤铁矿：Fe2O3，理论含铁量，理论含铁量70%、含氧、含氧30%，暗红色，还原性好，含暗红色，还原性好，含P、S、As少。又称为少。又称为

6、红矿。红矿。磁铁矿：磁铁矿：Fe3O4，理论含铁量，理论含铁量72.4%、含氧、含氧27.6%，灰色或黑灰色结构致密，坚硬有磁性，还原，灰色或黑灰色结构致密，坚硬有磁性，还原性差，含性差，含P、S较高，如我国海南岛、内蒙古白较高，如我国海南岛、内蒙古白云鄂博矿。云鄂博矿。褐铁矿：褐铁矿：mFe2O3 nH2O，理论含铁量，理论含铁量5566%，暗褐色或黑色，结构疏松，还原性好。我国这暗褐色或黑色，结构疏松，还原性好。我国这种矿石不多。种矿石不多。菱铁矿：菱铁矿：FeCO3，含铁，含铁48.2%，灰色或黄褐色，灰色或黄褐色，焙烧后含铁量提高，变得多孔，还原性好。焙烧后含铁量提高，变得多孔，还原性

7、好。2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流程炼钢流程第八页，共80页。2023年3月27日2.1.1高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁对铁矿石要求：高炉炼铁对铁矿石要求：品位高：品位高：即铁矿石含铁量高即铁矿石含铁量高脉石成分少，且以碱性为主：脉石成分少，且以碱性为主：CaO、MgO多较多较好好有害杂质少，有益元素适中：有害杂质少，有益元素适中：特别特别S、P少少还原还原(hunyun)性好：性好：易还原易还原(hunyun)高温冶金性能好高温冶金性能好强度高、粒度均匀强度高、粒度均匀化学成分稳定化学成分稳定2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程

8、第九页，共80页。2023年3月27日2.1.1高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁用原料、燃料人造富矿：烧结矿人造富矿：烧结矿球团矿球团矿烧结矿：铁矿粉烧结矿：铁矿粉(精矿粉、富矿粉、含铁粉尘精矿粉、富矿粉、含铁粉尘和烟尘和烟尘)。加入适量的燃料和熔剂烧结成块。加入适量的燃料和熔剂烧结成块矿。矿。优点：可利用粉矿，扩大矿源，冶金性能优点：可利用粉矿，扩大矿源，冶金性能好好球团矿：把润湿球团矿：把润湿(rnsh)的精矿粉和少量添加的精矿粉和少量添加剂混合，在造球机中滚成剂混合，在造球机中滚成815mm的圆球，的圆球，再经过干燥和焙烧，使生球固结，成为适合再经过干燥和焙烧，使生球固结，成为适合高炉使用的

9、含铁原料。高炉使用的含铁原料。2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流程炼钢流程第十页，共80页。2023年3月27日2.1.1高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁用原料、燃料(2)燃料：燃料燃烧给高炉炼铁提供热量和还燃料：燃料燃烧给高炉炼铁提供热量和还原剂原剂焦炭：焦炭：高炉消耗的热量高炉消耗的热量7080%来自焦炭来自焦炭作用：发热剂、还原剂、料柱骨架作用：发热剂、还原剂、料柱骨架对焦炭质量要求：灰分低，对焦炭质量要求：灰分低，S、P杂质少，杂质少，强度高、粒度均匀、粉末少，成分强度高、粒度均匀、粉末少，成分(chngfn)稳定，挥发分适当。稳定，挥发分适当。喷吹燃料喷吹燃料(风口风口)

10、：煤粉、重油、天然气煤粉、重油、天然气目的：代替焦炭目的：代替焦炭(代替部分焦炭提供热能和代替部分焦炭提供热能和化学能化学能)对煤粉要求：灰分含量低、固定碳高、含硫对煤粉要求：灰分含量低、固定碳高、含硫低、可磨性好、粒度细、燃烧性好、爆炸性低、可磨性好、粒度细、燃烧性好、爆炸性弱。弱。2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第十一页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流转炉炼钢流程程p炼焦炼焦(linjio)工艺工艺流程：流程：p煤煤p洗煤洗煤配煤配煤炼焦炼焦(linjio)熄焦熄焦焦炭焦炭高炉高炉第十二页，共80页。2023年3月27日

11、2.1.1高炉炼铁用原料、燃料高炉炼铁用原料、燃料(3)熔剂熔剂目的：目的：形成低熔点的化合物，并能达到完全形成低熔点的化合物，并能达到完全熔化，且具有良好的流动性，使渣铁容易熔化，且具有良好的流动性，使渣铁容易分离，并有利于脱硫。分离，并有利于脱硫。熔剂种类：熔剂种类：碱性熔剂：石灰石、石灰、白碱性熔剂：石灰石、石灰、白云石云石(酸性熔剂：石英酸性熔剂：石英(shyng)、硅石、硅石)对碱性熔剂要求：对碱性熔剂要求：有效成分含量高。碱性氧化物含量高，有效成分含量高。碱性氧化物含量高，酸性氧化物含量低；酸性氧化物含量低；S、P含量低；含量低；粒粒度均匀，强度好，粉末少。度均匀，强度好，粉末少。

12、2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第十三页，共80页。2023年3月27日2.1.2铁矿粉造块铁矿粉造块(1)粉矿造块的意义粉矿造块的意义我国的铁矿大部分是贫矿，必须我国的铁矿大部分是贫矿，必须(bx)经过经过选矿与造块之后才能入高炉。选矿与造块之后才能入高炉。富矿越来越少，不得不大量利用贫矿。富矿越来越少，不得不大量利用贫矿。富矿开采过程产生大量粉矿，粉矿不能直接入高富矿开采过程产生大量粉矿，粉矿不能直接入高炉冶炼。炉冶炼。充分利用工业废品，如：高炉炉尘、轧钢铁皮、充分利用工业废品，如：高炉炉尘、轧钢铁皮、均热炉炉渣等。均热炉炉渣等。改善和控制含铁原料的冶金性能。改善

13、和控制含铁原料的冶金性能。2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程第十四页，共80页。2023年3月27日2.1.2铁矿粉造块铁矿粉造块造块方法：烧结法和球团法造块方法：烧结法和球团法配加熔剂，去除有害杂质。配加熔剂，去除有害杂质。人造人造(rnzo)富矿或熟料：粉矿经造块后获富矿或熟料：粉矿经造块后获得的烧结矿和球团矿得的烧结矿和球团矿(冶金性能高于天然冶金性能高于天然富块矿富块矿)统称人造统称人造(rnzo)富矿或熟料。富矿或熟料。我国鞍钢、首钢、本钢我国鞍钢、首钢、本钢95%。2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程第十五页，共80页。2023年3

14、月27日2.1.2铁矿粉造块铁矿粉造块(2)烧结矿生产烧结矿生产将矿粉将矿粉(富矿粉或精矿粉富矿粉或精矿粉)、燃料、燃料(焦末或焦末或无烟煤无烟煤)、熔剂、熔剂(石灰粉、石灰石粉、白云石灰粉、石灰石粉、白云石粉等石粉等)按一定比例混合，然后放在烧结机按一定比例混合，然后放在烧结机上点火进行上点火进行(jnxng)烧结，利用其中燃料烧结，利用其中燃料燃烧所产生的热量，使局部生成液相，将燃烧所产生的热量，使局部生成液相，将矿粉粘结在一起，形成坚实而多孔的烧结矿粉粘结在一起，形成坚实而多孔的烧结矿。矿。烧结工艺流程：烧结工艺流程：原料准备原料准备配料配料混合混合铺底料铺底料布料布料点火点火烧结烧结冷

15、却冷却破碎破碎筛分筛分成品烧成品烧结矿结矿高炉高炉2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第十六页，共80页。2023年3月27日第十七页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程钢铁厂烧结钢铁厂烧结(shoji)工艺流程工艺流程第十八页，共80页。2023年3月27日2.1.2铁矿粉造块铁矿粉造块(2)烧结矿生产烧结矿生产抽风抽风(chufng)烧结设备及产品：烧结设备及产品：烧结机本体：布料设备、点火器和抽风烧结机本体：布料设备、点火器和抽风(chufng)除尘系统组成除尘系统组成有效抽风有效抽风(chufng)面积面积=台

16、车有效长度台车有效长度宽度宽度料层厚度：料层厚度：300400mm，目前最高已达，目前最高已达700mm点火温度：点火温度：10501300，时间，时间0.52.0min抽风抽风(chufng)负压：负压：9001200mmH2O柱柱能耗：能耗：64.3kg标准煤标准煤t烧结矿烧结矿还原性：目前低温烧结生产的铁酸钙型烧结矿，还原性好，强度也较高。还原性：目前低温烧结生产的铁酸钙型烧结矿，还原性好，强度也较高。碱度：自熔性碱度：自熔性:1.01.4；熔剂性；熔剂性:1.4；高碱度；高碱度:1.82.52.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流转炉炼钢流程程第十九页，共80页。2023年3月2

17、7日2.1.2铁矿粉造块铁矿粉造块(3)球团矿生产球团矿生产将精矿粉、熔剂和少量粘结剂，在造球将精矿粉、熔剂和少量粘结剂，在造球机中滚成直径机中滚成直径815mm的生球，然后的生球，然后(rnhu)干燥、焙烧固结成型，成为具有干燥、焙烧固结成型，成为具有良好冶金性能的含铁原料。良好冶金性能的含铁原料。发展球团矿原因：发展球团矿原因：过细精矿粉不易烧结易于成球；过细精矿粉不易烧结易于成球；球团矿粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度球团矿粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高、易于贮存高、易于贮存(冶金性能好冶金性能好)；可生产氧化球团、预还原球团、金属化球团等。可生产氧化球团、预还原球团、金属化球团

18、等。2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流程炼钢流程第二十页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流程流程球球团团矿矿生生产产(shngchn)工工艺艺流流程程第二十一页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁是现代钢铁联合企业的重要部门高炉炼铁是现代钢铁联合企业的重要部门(bmn)：高炉冶炼产品高炉冶炼产品生铁或铁水是炼钢的原料；生铁或铁水是炼钢的原料；高炉产生的大量煤气是重要的二次能源；高炉产生的大量煤气是重要的二次能源；高炉是原材料和能量的巨大消

19、耗者：能耗占高炉是原材料和能量的巨大消耗者：能耗占1/31/2，消耗焦炭，消耗焦炭80%。高炉本体及附属系统：高炉本体及附属系统：高炉本体、供料系统、送风系统、煤气净化高炉本体、供料系统、送风系统、煤气净化除尘系统、燃料喷吹系统和渣铁处理系统等除尘系统、燃料喷吹系统和渣铁处理系统等2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第二十二页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流炼钢流程程高炉高炉(gol)生产工艺流程生产工艺流程第二十三页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流程炼钢流程第二十四页，共8

20、0页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 第二十五页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 第二十六页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁原理及工艺(1)高炉冶炼过程及其特点高炉冶炼过程及其特点高炉冶炼特点：高炉冶炼特点：逆流反应器：在逆流逆流反应器：在逆流(炉料下降及煤气炉料下降及煤气(miq)上上升升)过程中，完成复杂的物理化学反应；过程中，完成复杂的物理化学反应；“黑箱黑箱”过程：在投入过程：在投入(装料装料)及产出及产出(铁、渣、铁、渣、煤气煤气(miq)之外，无法直接观察炉内反应过之外，无法直

21、接观察炉内反应过程；程；生产过程的连续性：维持高炉顺行生产过程的连续性：维持高炉顺行(保证煤气保证煤气(miq)流合理分布及炉料均匀下降流合理分布及炉料均匀下降)是冶炼过是冶炼过程的关键。程的关键。(热效率高，生产能力大；机械化热效率高，生产能力大；机械化和自动化水平较高和自动化水平较高)2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流程炼钢流程第二十七页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁原理及工艺(1)高炉冶炼过程及其特点高炉冶炼过程及其特点高炉冶炼三大过程：高炉冶炼三大过程：还原过程：还原过程：实现矿石中金属元素实现矿石中金属元素(主要是主要是Fe)和氧

22、元和氧元素的化学分离；素的化学分离；造渣过程：造渣过程：实现已还原的金属与脉石的熔融态机械实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离；分离；传热传热(chunr)及渣铁反应过程：及渣铁反应过程：实现成分及温度均合格的液态铁水。实现成分及温度均合格的液态铁水。2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程第二十八页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁原理及工艺(2)高炉冶炼过程主要反应高炉冶炼过程主要反应燃烧反应：燃烧反应：风口回旋风口回旋(huxun)区区(燃燃烧带烧带)作用：作用：提供热源；提供热源；提供还原剂提供还原剂CO；提供炉料下降的空间。提供

23、炉料下降的空间。燃烧带：风口前碳被氧化而气化的区域燃烧带：风口前碳被氧化而气化的区域,又叫又叫风口回旋风口回旋(huxun)(循环循环)区。它是高炉内区。它是高炉内唯一的氧化区域唯一的氧化区域,又称氧化带。又称氧化带。焦炭焦炭75%以上以上C到达风口前燃烧，其它参与还到达风口前燃烧，其它参与还原、气化、渗原、气化、渗C。风口区为高温、过剩风口区为高温、过剩C,离开燃烧带的碳氧化离开燃烧带的碳氧化物全为物全为CO!2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第二十九页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理高炉炼铁原理(yunl)及工艺及工艺(2)高炉冶炼过程主要反应

24、高炉冶炼过程主要反应燃烧反应：燃烧反应：风口回旋区风口回旋区(燃烧带燃烧带)燃烧反应及其产物：燃烧反应及其产物：C+O2=CO2+33388kJ/kgC(7980kcal)，完全，完全燃烧；燃烧；C+1/2O2=CO+9791kJ/kgC(2340kcal),不完全燃不完全燃烧烧,C过剩过剩O不足；不足；CO2+C=2CO13806kJ/kgC(3300kcal),碳碳气化反应气化反应(强烈吸热强烈吸热)。C+H2O=H2+CO6911kJ/kgH2O最终燃烧产物：最终燃烧产物：CO，H2，N22.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第三十页，共80页。2023年3月27日2

25、.1.3高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁原理及工艺(2)高炉冶炼过程主要反应高炉冶炼过程主要反应铁氧化物还原反应：铁氧化物还原反应：间接还原：间接还原：逐级还原性：逐级还原性：3Fe2O3+CO(H2)=2Fe3O4+CO2(H2O)Fe3O4+CO(H2)=3FeO+CO2(H2O)FeO+CO(H2)=Fe+CO2(H2O)放热放热反应！反应！直接直接(zhji)还原：还原：FeO+C=Fe+COQ高温区强烈吸热反高温区强烈吸热反应！应！(CO2+C=2CO)(FeO+CO=Fe+CO2)2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第三十一页，共80页。2023年3月27日2.1.3

26、高炉炼铁原理高炉炼铁原理(yunl)及工艺及工艺(2)高炉冶炼过程主要反应高炉冶炼过程主要反应非铁氧化物还原反应：非铁氧化物还原反应：全部直接还原：全部直接还原：全部吸热全部吸热Si的还原：的还原：SiO2+2C=Si+2COQMn的还原：的还原：(MnO)+C=Mn+COQP的还原：的还原：2Ca3(PO4)2+3SiO2+10C=3Ca2SiO4+4P+10COTi还原：还原：TiO2+2C=Ti+2COQV的还原：的还原：V2O5+5C=2V+5COQ2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第三十二页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁原理

27、及工艺(2)高炉冶炼过程主要反应高炉冶炼过程主要反应脱硫反应：脱硫反应：FeS+(CaO)+C=(CaS)+Fe+CO4660kJ/kgS有利于脱硫的因素：有利于脱硫的因素：温度：温度：T，炉渣脱硫能力，炉渣脱硫能力(nngl)炉渣碱度：炉渣碱度：R,即即炉渣内碱性氧化炉渣内碱性氧化物量物量,有利于脱硫有利于脱硫气氛影响气氛影响(还原还原)：还原性气氛，渣中：还原性气氛，渣中(FeO)LS提高铁水中提高铁水中S的活度系数的活度系数fS：铁水中：铁水中C、Si、PLS2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流炼钢流程程第三十三页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理及工艺

28、高炉炼铁原理及工艺(2)高炉冶炼过程主要反应高炉冶炼过程主要反应(fnyng)渗碳反应渗碳反应(fnyng)与铁水形成：与铁水形成：液铁渗碳：液铁渗碳：3Fe液液+C焦焦=Fe3C液液固固液反应液反应(fnyng)，渗碳速度快，渗碳，渗碳速度快，渗碳量大，可达终点量大，可达终点C水平水平3.04.5%。铁水形成：铁水形成：渗碳、合金元素还原溶入，熔点下降，成液渗碳、合金元素还原溶入，熔点下降，成液态。态。2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流炼钢流程程第三十四页，共80页。2023年3月27日2.1.3高炉炼铁原理及工艺高炉炼铁原理及工艺(3)高炉造渣过程高炉造渣过程“三分炼铁，七

29、分炼渣三分炼铁，七分炼渣”固相反应和矿石软化固相反应和矿石软化(runhu)：初渣的形成：熔融状态，流动性差，初渣的形成：熔融状态，流动性差，FeO1030%。中间渣：滴落下降过程中的成分、温度都不断变化的炉渣。中间渣：滴落下降过程中的成分、温度都不断变化的炉渣。终渣：渣、铁口定期排出的炉渣。终渣：渣、铁口定期排出的炉渣。FeO最低最低0.5%。2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第三十五页，共80页。2023年3月27日2.1.4高炉高炉(gol)生产主要技术经济指标生产主要技术经济指标质量指标：质量指标：生铁合格率：生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁合格率：生铁化学成

30、分符合国家标准的总量占生铁总产量的百分数。它是衡量生铁质量的指生铁总产量的百分数。它是衡量生铁质量的指标。标。V=生铁日产量生铁日产量(P)有效容积有效容积(Vu)，t/m3 d产量指标：产量指标：高炉高炉(gol)有效容积利用系数有效容积利用系数(V)：指每：指每m3高高炉炉(gol)有效容积，每昼夜生产的合格生铁量。有效容积，每昼夜生产的合格生铁量。休风率：高炉休风率：高炉(gol)休风时间休风时间(不包括计划大、中、不包括计划大、中、小修小修)占日历工作时间的百分数。占日历工作时间的百分数。2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流程炼钢流程第三十六页，共80页。2023年3月2

31、7日2.1.4高炉生产主要高炉生产主要(zhyo)技术经济指标技术经济指标能源指标：能源指标：焦比焦比K：每炼一吨生铁消耗的干焦炭量，单位：每炼一吨生铁消耗的干焦炭量，单位kg/tFe煤煤(油油)比：每炼一吨生铁所喷吹的煤粉比：每炼一吨生铁所喷吹的煤粉(重重油油)量，单位量，单位kg/tFe煤粉煤粉(重油重油)置换比：喷吹置换比：喷吹1kg煤粉煤粉(重油重油)所所能代替的焦炭能代替的焦炭kg数数燃料比：生产一吨生铁消耗的燃料总量，即等燃料比：生产一吨生铁消耗的燃料总量，即等于焦比于焦比+煤比煤比+油比油比综合焦比：焦比综合焦比：焦比+煤比煤比煤粉置换比煤粉置换比+油比油比重油置换比重油置换比2

32、.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流程流程第三十七页，共80页。2023年3月27日2.1.4高炉生产主要技术经济指标高炉生产主要技术经济指标强化指标：强化指标：冶炼强度冶炼强度I：每立方米高炉有效容积：每立方米高炉有效容积(rngj)，每昼，每昼夜燃烧的焦炭量，夜燃烧的焦炭量，t/m3 dV=IK经济指标：经济指标：生铁成本：生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材生铁成本：生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和，元料、动力、人工等一切费用的总和，元/tFe炉龄炉龄(高炉一代寿命高炉一代寿命)：从高炉点火到停炉大修之间：从高炉点火到停炉大修之间实际运行的时间

33、或单位实际运行的时间或单位m3有效容积有效容积(rngj)生生产的生铁总产量产的生铁总产量2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第三十八页，共80页。2023年3月27日高炉炼铁设备高炉炼铁设备高炉炼铁新技术高炉炼铁新技术(1)强化用氧强化用氧(2)喷吹燃料喷吹燃料(rnlio)(3)环境保护和热能利用环境保护和热能利用非高炉炼铁非高炉炼铁第三十九页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 高高炉炉(gol)炼炼铁铁设设备备第四十页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 高高 炉炉 炼炼 铁铁(linti)设

34、备设备第四十一页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 高高 炉炉 炼炼 铁铁(linti)设备设备第四十二页，共80页。2023年3月27日第一次课程作业第一次课程作业1.冶金的基本概念冶金的基本概念,钢与铁的主要区别钢与铁的主要区别(qbi)?2.一般工业产品生产流程图一般工业产品生产流程图;钢材料生产与国民经济的关系钢材料生产与国民经济的关系3.炼铁生产用的原料、燃料炼铁生产用的原料、燃料,生铁主要技术经济指标生铁主要技术经济指标?4.高炉炼铁的特点及主要化学反应高炉炼铁的特点及主要化学反应5.5.某高炉容积某高炉容积2000m32000m3，年产，年产

35、150150万吨炼钢生铁，消耗万吨炼钢生铁，消耗6060万吨焦万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉炭，每吨生铁喷吹煤粉150kg150kg，置换比为，置换比为0.90.9，计算高炉有效容，计算高炉有效容积利用系数、焦比积利用系数、焦比(jio b)(jio b)、燃料比、综合焦比、燃料比、综合焦比(jio b)(jio b)及及冶炼强度各为多少？冶炼强度各为多少？第四十三页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流程炼钢流程2.1.5转转炉炉炼炼钢钢(linn)生生产产转炉装铁水转炉装铁水转炉炉体转炉炉体第四十四页，共80页。2023年3月27日2.1.5转炉炼钢

36、生产转炉炼钢生产(1)炼钢用原材料炼钢用原材料主原料主原料(钢铁料钢铁料)：生铁：铁水、冷生铁生铁：铁水、冷生铁废钢：本厂、外购废钢：本厂、外购辅原料：辅原料：造渣剂：石灰、石灰石、萤石造渣剂：石灰、石灰石、萤石(ynsh)、白云、白云石、合成渣料石、合成渣料冷却剂冷却剂(氧化剂氧化剂)：铁矿石、氧化铁皮、球团、烧：铁矿石、氧化铁皮、球团、烧结矿结矿脱氧剂脱氧剂(合金料合金料)：FeSi、MnFe、Al合金合金等等2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流炼钢流程程第四十五页，共80页。2023年3月27日2.1.5转炉转炉(zhunl)炼钢生产炼钢生产(2)炼钢基本原理炼钢基本原理炼

37、钢基本任务炼钢基本任务四脱四脱(C、P、S、O)、二去、二去(气、夹气、夹)、升温、合金、升温、合金化化脱脱C：(区分钢铁区分钢铁)，C，硬度、强度、脆性，硬度、强度、脆性脱脱S、P：有害元素，：有害元素，S热脆，热脆，P冷脆冷脆脱脱O：钢中氧含量过多变脆：钢中氧含量过多变脆去气、夹杂：气去气、夹杂：气(H、N)，非金属夹杂非金属夹杂(氧、硫、氮、硫、磷化合物氧、硫、氮、硫、磷化合物)升温、合金化升温、合金化完成任务措施：完成任务措施：供氧、造渣、升温、加脱氧剂、加合金料供氧、造渣、升温、加脱氧剂、加合金料2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第四十六页，共80页。2023

38、年3月27日2.1.5转炉炼钢生产转炉炼钢生产(2)炼钢基本原理炼钢基本原理炼钢炉渣炼钢炉渣炉渣作用：炉渣作用：控制氧化还原过程控制氧化还原过程输送氧输送氧吸收夹杂，防止吸收夹杂，防止(fngzh)吸气吸气其它作用：其它作用：不利：不利：侵蚀炉衬、降低炉衬寿命侵蚀炉衬、降低炉衬寿命降低金属回收率：降低金属回收率：炼钢渣炼钢渣(FeO)20%2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程第四十七页，共80页。2023年3月27日2.1.5转炉炼钢生产转炉炼钢生产炉渣炉渣(lzh)来源：来源：杂质氧化杂质氧化炉衬侵蚀炉衬侵蚀造渣材料、脉石造渣材料、脉石废钢带入泥沙废钢带入泥沙炉渣炉渣

39、(lzh)组成：组成：氧化物、硫化物、氟化物氧化物、硫化物、氟化物基本体系：基本体系：CaOSiO2FeO碱性渣碱性渣(碱度碱度CaO/SiO2=2.54.0)、酸性渣、酸性渣氧化性渣氧化性渣(FeO高高)、还原性渣、还原性渣2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程第四十八页，共80页。2023年3月27日2.1.5转炉炼钢转炉炼钢(linn)生产生产炼钢炼钢(linn)炉渣性质：炉渣性质：碱度：碱度：CaO/SiO2氧化性：炉渣向金属熔池传氧的能力氧化性：炉渣向金属熔池传氧的能力 O=O渣，平渣，平O实实 O0，氧化渣；，氧化渣；O1530，CSiMnPFe1530t14

40、00，SiCVMnPFet1400，SiVMnCPFe2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第五十页，共80页。2023年3月27日2.1.5转炉炼钢生产转炉炼钢生产炼钢过程中元素的氧化与还原炼钢过程中元素的氧化与还原Fe的氧化：的氧化：炼钢初期炼钢初期直接氧化：直接氧化：O2+2Fe=2(FeO)间接间接(jinji)氧化：氧化：O+Fe=(FeO)传传氧：氧：炉渣炉渣(FeO)金属液金属液Si的氧化与还原：的氧化与还原：炼钢前期全部氧化、强烈放炼钢前期全部氧化、强烈放热热Si+O2=(SiO2)直接氧化直接氧化(氧流直接吹氧流直接吹入金属熔池入金属熔池)Si+2(FeO)

41、=(SiO2)+2Fe 间接间接(jinji)氧化氧化(渣金界面渣金界面)成渣：成渣：(SiO2)+2(FeO)=(2FeOSiO2)(2FeOSiO2)+2(CaO)=(2CaOSiO2)+2(FeO)2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉炼钢转炉炼钢(linn)流流程程第五十一页，共80页。2023年3月27日nMn的氧化：冶炼前期大量氧化，但氧化程度比的氧化：冶炼前期大量氧化，但氧化程度比Si低低n间接氧化：间接氧化：Mn+(FeO)=(MnO)+Fe主主要反应要反应n脱碳反应：脱碳反应：n作用：作用：a.将碳氧化脱除到所炼钢种要求；将碳氧化脱除到所炼钢种要求；nb.产生沸腾产生沸腾增强搅拌，增大反

42、应接触增强搅拌，增大反应接触面，加速传质传热，改善动力学条件面，加速传质传热，改善动力学条件(tiojin)，均，均匀温度、成分，有利于气体夹杂物的排除；匀温度、成分，有利于气体夹杂物的排除；nc.CO通过渣层产生气通过渣层产生气渣渣金属三相乳金属三相乳化液。化液。n形式：形式：a.C+1/2O2=COnb.C+(FeO)=Fe+COnc.C+O=CO(主要反应主要反应)2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程一定一定T、P下，碳氧下，碳氧浓度积浓度积m为为Const.C%O%=m=Cp.139图8 1第五十二页，共80页。2023年3月27日炼钢过程中元素的氧化与还原炼钢

43、过程中元素的氧化与还原脱磷反应脱磷反应(fnyng)：P害处：害处：a.冷脆；冷脆；b.偏析度大。偏析度大。P越低越好，钢越低越好，钢P0.04%，高炉不能脱，高炉不能脱P，炼钢造渣目的，炼钢造渣目的之一是脱之一是脱P。脱脱P地点：地点：炉渣炉渣金属界面：金属界面：加石灰加石灰2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe脱脱P有利条件：有利条件：a.提高炉渣碱度：提高炉渣碱度：(CaO)b.提高炉渣氧化性：提高炉渣氧化性：(FeO)c.较低熔池温度：较低熔池温度：脱磷为放热反应脱磷为放热反应(fnyng)d.加大渣量：加大渣量：降低渣中降低渣中(P2O5)浓度浓度2.1高炉炼

44、铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流转炉炼钢流程程第五十三页，共80页。2023年3月27日炼钢过程中元素的氧化与还原炼钢过程中元素的氧化与还原脱硫反应：脱硫反应：炼钢脱硫能力、成本高，不宜提倡炼钢脱硫能力、成本高，不宜提倡S害处：害处：钢中钢中FeS：无限溶于液体铁中，几乎不溶于固态铁中。：无限溶于液体铁中，几乎不溶于固态铁中。降温时，降温时，FeS与与Fe形成低熔点形成低熔点(985)共晶体，共晶体，轧制轧制(zhzh)时，形成晶界时，形成晶界“偏析偏析”热脆热脆脱脱S反应：反应：炉渣脱硫炉渣脱硫总反应式：总反应式：FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO)脱脱S有利条件：有利条件：a.提高

45、碱度：提高碱度：但需保证炉渣具有良好的流动性但需保证炉渣具有良好的流动性b.高温：脱硫为吸热反应高温：脱硫为吸热反应c.低低(FeO)并加速化渣并加速化渣d.大渣量：大渣量或多次放渣造新渣，稀释大渣量：大渣量或多次放渣造新渣，稀释(CaS)浓度浓度炼钢脱硫不利方面：增加炼钢时间，降低生产率；炼钢脱硫不利方面：增加炼钢时间，降低生产率；消耗热量；降低金属回收率。消耗热量；降低金属回收率。2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第五十四页，共80页。2023年3月27日(2)炼钢基本原理炼钢基本原理脱氧和合金化脱氧和合金化脱氧：脱氧：脱氧目的：氧害处：脱氧目的：氧害处：a.破坏钢锭

46、合理结构；破坏钢锭合理结构；b.降低钢的机械性降低钢的机械性能能(液、固态溶解度差液、固态溶解度差)；c.加强热脆倾向。加强热脆倾向。脱氧方法：脱氧方法：沉淀脱氧、扩散沉淀脱氧、扩散(kusn)脱氧、真空脱氧脱氧、真空脱氧脱氧剂：硅铁、锰铁、铝及硅钙等复合脱氧剂脱氧剂：硅铁、锰铁、铝及硅钙等复合脱氧剂(沉淀沉淀)合金化：加入某一种或几种合金元素，使其在钢中的含量达到成合金化：加入某一种或几种合金元素，使其在钢中的含量达到成品钢的规格的操作过程。与脱氧同时进行。品钢的规格的操作过程。与脱氧同时进行。不氧化元素：不氧化元素：Ni、Mo、Cu，装料时加入，装料时加入弱氧化元素：弱氧化元素：W、Cr、

47、Mn，以铁合金加入炉内或钢包，以铁合金加入炉内或钢包易氧化元素：易氧化元素：Al、Ti、Si、B、V、Nb，脱氧好后加入，脱氧好后加入2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程第五十五页，共80页。2023年3月27日2.1.5转炉炼钢生产转炉炼钢生产(3)氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢特点氧气顶吹转炉炼钢特点生产率高：生产率高：原料适应性强：原料适应性强：冶炼的钢质量好、品种多：冶炼的钢质量好、品种多：基建投资少，建设速度快；基建投资少，建设速度快；热效率高，成本低；热效率高，成本低；利于自动化生产和开展综合利用。利于自动化生产和开展综合利用。不足之处不足

48、之处(bzzhch)：金属损失大；氧利用：金属损失大；氧利用率不高；脱率不高；脱S、P能力不强能力不强LD-LinzandDonawitz2.1高炉炼铁高炉炼铁转炉转炉(zhunl)炼钢流炼钢流程程第五十六页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 第五十七页，共80页。2023年3月27日第五十八页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 第五十九页，共80页。2023年3月27日第六十页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 第六十一页，共80页。2023年3月27日2.1.5转炉炼钢生产转炉

49、炼钢生产(3)氧气氧气(yngq)顶吹转炉炼钢顶吹转炉炼钢氧气氧气(yngq)顶吹转炉车间设备及布置顶吹转炉车间设备及布置顶吹转炉炼钢车间：包括原料系统；加料、冶炼顶吹转炉炼钢车间：包括原料系统；加料、冶炼和浇注系统；钢锭模准备系统；此外还包括和浇注系统；钢锭模准备系统；此外还包括炉渣处理、除尘、动力系统等。炉渣处理、除尘、动力系统等。a.原料跨：主要组织铁水和废钢的供应原料跨：主要组织铁水和废钢的供应b.转炉跨：布置转炉及其倾动机构、氧枪及转炉跨：布置转炉及其倾动机构、氧枪及副枪等副枪等c.浇注跨：将钢水通过钢锭模车或连铸机，浇注跨：将钢水通过钢锭模车或连铸机，浇注成钢锭或钢坯浇注成钢锭或钢

50、坯2.1高炉高炉(gol)炼铁炼铁转炉炼钢流程转炉炼钢流程第六十二页，共80页。2023年3月27日2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流转炉炼钢流程程第六十三页，共80页。2023年3月27日北京科技大学冶金(yjn)与生态工程学院 2.1高炉炼铁高炉炼铁(linti)转炉炼钢流程转炉炼钢流程氧气氧气顶吹顶吹转炉转炉炼钢炼钢主体主体(zht)设设备及备及氧枪氧枪第六十四页，共80页。2023年3月27日p原料供应设备原料供应设备p铁水供应设备：供应充足及时，铁水成分均匀、铁水供应设备：供应充足及时，铁水成分均匀、温度稳定温度稳定(wndng)，称量准确，称量准确p铁水供应方式：铁水供