煉鐵廠工藝介紹

1、煉鐵工藝及工廠介紹煉鐵工藝及工廠介紹中冶建筑研究總院有限公司國家工業(yè)建構筑物質量安全鑒定檢驗中心煉鋼基本工藝流程燒結燒結是鋼鐵生產工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，它是將鐵礦粉、粉（無煙煤）和石灰按一定配比混勻，經(jīng)燒結而成的有足夠強度和粒度的燒結礦可作為煉鐵的熟料。利用燒結熟料煉鐵對于提高高爐利用系數(shù)、降低焦比、提高高爐透氣性保證高爐運行均有一定意義。球團球團礦是細磨鐵精礦或其它含鐵粉料造塊的又一方法。它是將精礦粉、熔劑（有時還有粘結劑和燃料）的混合物，在造球機中滾成直徑815mm（用于煉鋼則要大些）的生球，然后干燥、焙燒，固結成型，成為具有良好冶金性質的優(yōu)良含鐵原料，供給鋼鐵冶煉需要。球團焦化裝爐煤經(jīng)過

2、高溫干餾轉化為焦炭、焦爐煤氣和化學產品的工藝過程。即煤炭焦化。指主要從硬煤和褐煤中生產焦炭、煤氣、干餾炭及煤焦油或瀝青等副產品的煉焦爐的操作活動。焦炭是高爐冶煉的主要燃料。焦化煉鐵將金屬鐵從含鐵礦物（主要為鐵的氧化物）中提煉出來的工藝過程，主要有高爐法，直接還原法，熔融還原法，等離子法。高爐煉鐵是指把鐵礦石和焦炭，一氧化碳，氫氣等燃料及熔劑（從理論上說把活動性比鐵的金屬和礦石混合后高溫也可煉出鐵來）裝入高爐中冶煉,去掉雜質而得到金屬鐵（生鐵）。9高爐煉鐵基本原理1、高爐煉鐵概述、高爐煉鐵概述高爐是一種豎爐型逆流式反應器。高爐冶煉用的鐵礦石和燃料、熔劑等由爐頂?shù)难b料設備裝入爐內的，并向下運動；從

3、下部鼓入的空氣燃燒燃料，產生大量的高溫還原性氣體向上運動；爐料經(jīng)過加熱、還原、熔化、滴落、造渣、滲碳、脫硫等一系列物理化學過程，最終生成液態(tài)爐渣和生鐵。爐渣和生鐵定期通過鐵口外排。通過爐前撇渣器進行渣鐵分離，鐵水通過魚雷罐運到煉鋼或鑄鐵。爐渣經(jīng)過水淬后，輸送到渣場。高爐煉鐵的主產品是生鐵，副產品是高爐煤氣、水渣、爐塵。102、高爐煉鐵原、燃料高爐煉鐵主要原、燃料為鐵礦石、燃料、熔劑。高爐煉鐵主要原、燃料為鐵礦石、燃料、熔劑。 鐵礦石 鐵礦石種類鐵礦石分為天然礦和人造富礦。天然礦按鐵氧化物的主要礦物形態(tài)，分為赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦和菱 鐵礦等。煉鐵常用的天然礦有澳礦、印度礦等。錳礦一般在洗爐、生

4、產錳鐵時才使用,在高爐開爐時為改善渣鐵流動性，也加入一部分錳礦。燒結礦和球團礦統(tǒng)稱人造富礦，人造富礦的出現(xiàn)解決了精礦粉、富粉礦的利用問題,同時用人工手段改變礦石的冶煉性能,所以人造富礦優(yōu)于天然礦。燒結礦一般為堿性，球團礦為酸性，通過燒結礦和球團礦搭配入爐形成合適的爐渣堿度。 鐵礦石代用品高爐爐塵、轉爐爐塵、軋鋼皮等，這些原料均要加入人造富礦原料中使用。 對鐵礦石的質量要求貫徹精料方針，可概括為：“高、熟、凈、小、勻、穩(wěn)”六個字。煉鐵工作者經(jīng)過長期的生產實踐總結出“七分原料三分操作”高爐煉鐵基本原理11 燃料主要有焦炭和煤粉，煤粉分無煙煤和煙煤。 焦炭在高爐中主要作用提供高爐冶煉所需的大部分熱量

5、。高爐冶煉所消耗熱量的7080來自燃料燃燒。提供高爐冶煉所需的還原劑。焦炭中的碳及焦炭燃燒產生的一氧化碳是鐵及其它氧化物進行還原的還原劑。高爐料柱的骨架。由于焦炭在高爐料柱中約占1/3-1/2的體積，而且焦炭在高爐條件下即不熔化也不軟化，它能在高爐中能起支持料柱、維持爐內透氣的骨架作用。生鐵形成過程中滲碳的碳源。由于煤粉不能形成料柱骨架，所以噴煤不能完全替代焦炭使用。 對焦炭的質量要求灰分要低，固定碳含量要高；含硫等有害雜質少；機械強度要高，粒度要均勻、粉末要少；成分穩(wěn)定，反應性要低，抗堿性要強。 對煤的質量要求灰分要低，固定碳含量要高；含硫等有害雜質少；發(fā)熱量要高；煤的燃高爐煉鐵基本原理12

6、 熔劑由于高爐造渣的需要，入爐中常需配加一定數(shù)量的助熔劑，簡稱熔劑。由于目前高爐采用大部分人造富礦冶煉，熔劑在燒結生產時已添加到燒結礦中，形成堿性燒結礦，高爐一般不需單獨吃熔劑。 熔劑種類主要有石灰石（CaO3)、白云石Ca(MgO)CO3、硅石(SiO2)、螢石(CaF2)。高爐開爐時，為了平衡堿度及增加渣量，吃一部分灰石和硅石。螢石只有需要洗爐時才使用。 對熔劑的要求有效成分(CaO+MgO)含量高;熔劑中S、P雜質要少。高爐煉鐵基本原理133、高爐內型結構爐 腰鐵口中心線風口中心線爐 喉爐 缸高爐有效高度爐 身爐 腹高爐內部工作空間的形狀稱為高爐內型。爐喉：爐喉： 爐喉是爐料進高爐的入口

7、，也是煤氣的出口，對爐料和煤氣分布起控制和調節(jié)作用。爐身： 是截頭圓錐體，爐料在爐身預熱和還原，爐身直徑自上而下逐漸擴大以適應爐料受熱膨脹和減少爐料與爐墻之間的磨擦力，所形成爐身角對下料有明顯影響。而爐身高度對煤氣利用也有影響。爐腰： 是高爐直徑最大的部位，其直徑的大小決定著高爐內型的高徑比關系。其高度不起決定性作用，屬高爐的過度段。爐腹： 是倒置截頭圓錐體，其收縮適應了礦石熔滴后的體積變化，同時也使燃燒帶產生的高溫煤氣遠離爐墻，有利于渣皮的形成，延長高爐壽命。爐缸： 在爐缸上、下部設有風口、鐵口，爐缸上部的風口區(qū)是燃料燃燒的地方，是煤氣的發(fā)源地和冶煉過程所需熱量的源泉。爐缸下部是渣鐵貯存區(qū)，

8、進行渣鐵反應，是保證生鐵質量的重要環(huán)節(jié)。死鐵層死鐵層高爐煉鐵基本原理144、高爐內爐料的分布、高爐內爐料的分布按狀態(tài)不同分為五個區(qū)域：塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口回旋區(qū)、渣鐵貯存區(qū)。?高爐內爐料狀態(tài)分布示意圖軟熔帶示意圖一、高爐煉鐵基本原理155、爐內各區(qū)域的反應及特征塊狀帶：爐料中水分蒸發(fā)及受熱分解，鐵礦石還原，爐料與煤氣熱交換；焦炭與礦石層狀交替分布，呈固體狀態(tài)；以氣固相反應為主。軟熔帶：爐料在該區(qū)域軟化，在下部邊界開始熔融滴落；主要進行直接還原反應，初渣形成。滴落帶：滴落的液態(tài)渣鐵與煤氣及固體碳之間進行多種復雜的化學反應。風口回旋區(qū)風口回旋區(qū)：焦炭及煤粉與鼓入的熱風發(fā)生燃燒反應，產生高熱

9、煤氣，是爐內溫度最高的區(qū)域。渣鐵貯存區(qū)：在渣鐵層間的交界面及鐵滴穿過渣層時發(fā)生渣金反應。一、高爐煉鐵基本原理166、爐內鐵礦石中鐵元素的還原反應間接還原：用CO、H2為還原劑還原鐵的氧化物，產物為CO2、H2O的還原反應。Fe2O3的間接還原反應（不可逆反應）CO2=2CO，3Fe2O3CO2Fe3O4CO2CH2OCOH2，3Fe2O3H22Fe3O4H2OFe3O4和FeO的間接還原反應（可逆反應）570 ：3Fe3O4CO2 FeOCO23Fe3O4H22 FeOH2OFeOCOFeCO2FeOH2FeH2O570 ：Fe3O4COFeCO2Fe3O4H2FeH2O直接還原：用C作為還原

10、劑，最終氣體產物為CO的還原反應。3Fe2O3C2Fe3O4COFe3O4C3FeOCOFeOCFeCO直接、間接還原區(qū)域劃分：取決于爐內溫度分布低溫區(qū)800基本為間接還原中溫區(qū) 8001100直接還原與間接還原共存高溫區(qū) 1100全部為直接還原一、高爐煉鐵基本原理177、鐵礦石中非鐵元素的還原 Mn的還原MnO2Mn2O3-Mn3O4-MnO-Mn Si的還原1500 SiO2SiO-Si 1500 SiO2-Si P的還原原料中的P幾乎100%被還原，高爐操作無法控制。8、爐料與煤氣運動爐內煤氣流三次分布：自風口向上和向中心擴散；穿過滴落帶并在軟熔帶焦炭夾層中作橫向運動；曲折向上通過塊狀帶

11、。爐料下降的必要條件：風口前燃料的燃燒爐料中的碳素參加直接還原的消耗固體爐料的熔化，形成液態(tài)的渣、鐵定期放出渣、鐵爐料的相互填充一、高爐煉鐵基本原理煉鐵 高爐設備介紹高爐設備高爐 ：橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術經(jīng)濟指標良好，工藝 簡單 ，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優(yōu)點，故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經(jīng)預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣

12、中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵 ，還有副產高爐渣和高爐煤氣。高爐設備介紹高爐設備高爐熱風爐介紹 :熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現(xiàn)。理論研究和生產實踐表明，采用優(yōu)化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。

13、高爐設備介紹高爐設備鐵水罐車車:鐵水罐車用于運送鐵水，實現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。高爐煉鐵工藝流程圖煉鋼煉鋼：煉鋼：生鐵生鐵 鋼鋼需要做到：降：降低含碳量降：降低含碳量除：除去硫、磷等雜質除：除去硫、磷等雜質調：調節(jié)合金元素的含量調：調節(jié)合金元素的含量基本反應原理：基本反應原理：利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑（用利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑（用純氧氣）把生鐵中過多的碳和其它雜質氧化除去。把生鐵中過多的碳和其它雜質氧化除去。煉鋼現(xiàn)代煉鋼法：?轉爐煉鋼法1.空氣轉爐煉鋼法2.氧氣轉爐煉鋼法3.復合吹煉轉爐煉鋼?電弧爐煉鋼法?平爐煉鋼法煉

14、鋼煉鋼根據(jù)煉鋼工藝流程，根據(jù)煉鋼工藝流程，可以把煉鋼作業(yè)分為4部分：1、冶煉前的鐵水預處理工序2、鐵水冶煉3、鋼水精煉4、鋼水澆鑄煉鋼 預處理在鐵水進入煉鋼爐冶煉在鐵水進入煉鋼爐冶煉前，除去其中的某些有前，除去其中的某些有害成分或提取其中某些害成分或提取其中某些有益成分的工藝過程。有益成分的工藝過程?？煞譃槠胀ㄨF水預處理可分為普通鐵水預處理和特殊鐵水預處理。前和特殊鐵水預處理。前者有鐵水預脫硫，鐵水者有鐵水預脫硫，鐵水預脫硅，鐵水預脫磷；預脫硅，鐵水預脫磷；后者有鐵水提釩，鐵水后者有鐵水提釩，鐵水提鈮，鐵水脫鉻等。提鈮，鐵水脫鉻等。煉鋼 預處理原理鐵水預處理是在原則上不外加熱源的情況下，利用處

15、理劑中活性物質和鐵水中待脫除(或富集)元素進行快速反應，形成穩(wěn)定的渣相元素進行快速反應，形成穩(wěn)定的渣相而和鐵水分離的過程。而和鐵水分離的過程。工藝鐵水溝連續(xù)處理法，鐵水罐噴吹法，機械攪拌法，專用爐法，搖包法，轉鼓法，鐘罩法以及噴霧法等。法以及噴霧法等。煉鋼 預處理重要的工藝節(jié)點：重要的工藝節(jié)點：兌鐵（如果不是專用的預處理罐則沒有）兌鐵（如果不是專用的預處理罐則沒有）前扒渣前扒渣預處理（脫硫、脫磷等）預處理（脫硫、脫磷等）后扒渣后扒渣出鐵出鐵煉鋼 預處理煉鋼 預處理煉鋼 混鐵爐高爐和轉爐之間的煉鋼輔助設備。主要用于調節(jié)和均衡高爐和轉爐之間鐵水供求的設備，保證不間斷地供給轉爐需要的鐵水，鐵水在混鐵

16、爐中儲存和混勻鐵水成份及均勻溫度，對轉爐煉鋼非常有利。煉鋼 混鐵爐煉鋼 混鐵爐煉鋼 混鐵爐煉鋼 鐵水冶煉煉鋼鐵水冶煉設備：煉鋼鐵水冶煉設備：轉爐，電爐，平爐轉爐，電爐，平爐轉爐：對鐵水進行冶煉操作電爐：對不銹鋼廢鋼塊、生鐵塊等進行冶煉操作平爐：基本已經(jīng)不再使用平爐：基本已經(jīng)不再使用煉鋼 轉爐爐體可轉動，用于吹煉鋼的冶金爐。鋼的冶金爐。轉爐按爐襯的耐火材料性質分為堿性（用鎂砂或白云石為內襯）和酸性（用硅質材料為內襯）轉爐；按氣體吹入爐內的部位分為底吹、頂吹和側吹轉爐；按吹煉采用的氣體，分為空氣轉爐和氧氣轉爐。煉鋼 轉爐轉爐煉鋼主要是以液態(tài)生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點是：靠轉爐內液態(tài)生鐵的物理

17、熱和生鐵內各組分（如碳、錳、硅、磷等）與送入爐內的氧進行化學反應所產生的熱量，使金屬達到出鋼要求的成分和溫度。煉鋼 轉爐轉爐冶煉的爐料主要為鐵水、造渣料轉爐冶煉的爐料主要為鐵水、造渣料（如石灰、石英、螢石等）、鐵合金（如石灰、石英、螢石等）、鐵合金（如硅鐵、錳鐵等）、脫氧劑（如硅化鐵等）以及增碳劑（如碳粉等），化鐵等）以及增碳劑（如碳粉等），為調整溫度，可加入廢鋼及少量的冷為調整溫度，可加入廢鋼及少量的冷生鐵塊和礦石等。煉鋼 轉爐重要的工藝節(jié)點：重要的工藝節(jié)點：兌鐵投料吹氧出鋼出鋼扒渣煉鋼 轉爐廢鋼投料廢鋼投料煉鋼 轉爐轉爐吹煉轉爐吹煉煉鋼 轉爐轉爐出鋼轉爐出鋼煉鋼 轉爐氧槍氧槍氧氣轉爐煉鋼中

18、的主要工藝設備之一煉鋼 電爐電爐以電為熱源，可以迅速熔化廢鋼和合金，電爐以電為熱源，可以迅速熔化廢鋼和合金，而且可以基本密閉，排除大氣的作用。而且可以基本密閉，排除大氣的作用。電爐一般容量較?。ㄍD爐和平爐比），操作成本較高。由于這些特點，電爐煉鋼法曾主要用來生產特殊鋼或合金鋼。主要用來生產特殊鋼或合金鋼。電爐冶煉的原料一般為廢鋼，特別是不銹鋼電爐冶煉的原料一般為廢鋼，特別是不銹鋼廢鋼，根據(jù)工藝需求，可能還會有一部分海面鐵面鐵煉鋼 電爐電爐結構圖電爐結構圖煉鋼 電爐直流超高功率電爐直流超高功率電爐煉鋼 電爐電爐出鋼電爐出鋼煉鋼 精煉鋼水爐外精煉是將原來在轉爐、電爐完成的部分精鋼水爐外精煉是將原

19、來在轉爐、電爐完成的部分精煉任務，移到爐外的鋼包或專用容器中進行，以便更有效地獲得優(yōu)質、低耗和多品種的鋼水。轉爐、電爐中只承擔溶化、去磷、脫硫和升溫的任務，減輕了負擔，技術經(jīng)濟指標顯著改善。?常用的爐外精煉方法鋼水爐外精煉的方法很多，大約有近30種。為實種。為實現(xiàn)爐外精煉任務，可采用鋼包吹氬、真空處理、吹氧、加熱和噴粉、喂絲等手段。根據(jù)不同的精煉目的，選擇一種或幾種精煉手段組合的精煉方法。在常壓下精煉鋼水的方法? 帶浸入罩吹氬微調成分與化學升溫（CAS或CAS-OB）煉鋼 精煉? 喂絲法（喂絲法（WF法）法）? 噴粉法（TN法和SL法）? 鋼包吹Ar埋弧精煉法（LF法）? 氬氧脫碳精煉法（AO

20、D）以鋼液真空脫氣為主的精煉方法以鋼液真空脫氣為主的精煉方法? 鋼水循環(huán)真空脫氣法（RH法）? 鋼包提升真空脫氣法（DH法）? 鋼包真空吹氬法（VD）以真空吹氧脫碳、脫氣為主的精煉方法? 真空吹氧脫碳法（VOD）? 真空循環(huán)脫氣吹氧法(RH-KTB法)煉鋼 精煉煉鋼 鋼水澆鑄鋼水澆鑄有模鑄和連續(xù)澆鑄（簡稱鋼水澆鑄有模鑄和連續(xù)澆鑄（簡稱“連鑄連鑄”）二種方法。二種方法。模鑄是傳統(tǒng)的鑄造方法，雖然存在很多缺陷和問題，但不少鋼廠仍然采用模鑄作為澆鑄的手段。同時，由于它具有某些特殊的優(yōu)點，仍然是某些鋼種從鋼水變成鋼錠的主要澆鑄方法。連鑄是在經(jīng)過幾十年的發(fā)展得到廣泛應用的新技術新工藝。由于它的明顯優(yōu)點，

21、如產品成本低、金屬收得率高、基建投資少、質量好、勞動條件好等，已正在取代模鑄成為鑄造方法的主體。煉鋼 模鑄模鑄是傳統(tǒng)的澆注方法。模鑄必須要有鋼錠模。鋼模鑄是傳統(tǒng)的澆注方法。模鑄必須要有鋼錠模。鋼錠模有不同的形狀及不同型號。模鑄又有上鑄和下錠模有不同的形狀及不同型號。模鑄又有上鑄和下鑄之分，上鑄由于固有的缺陷大多數(shù)情況下已被下鑄之分，上鑄由于固有的缺陷大多數(shù)情況下已被下鑄法所代替。模鑄坯的斷面形狀有方形、圓形、矩鑄法所代替。模鑄坯的斷面形狀有方形、圓形、矩形、多角形等。形、多角形等。鋼水鋼水模鑄模鑄開坯開坯成材工藝路線的收得率成材工藝路線的收得率低。而鋼水連鑄成材工藝路線的收得率高，產品質低。而

22、鋼水連鑄成材工藝路線的收得率高，產品質量高。量高。模鑄一般用于澆鑄一些高碳高合金鋼以及一些特殊模鑄一般用于澆鑄一些高碳高合金鋼以及一些特殊規(guī)格要求的坯錠。規(guī)格要求的坯錠。煉鋼 模鑄煉鋼 模鑄煉鋼 模鑄煉鋼 連鑄連鑄工段就是將精煉后的鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的生產工序，主要設備包括回轉臺、中間包，結晶器、拉矯機等。連鑄的目的將鋼水鑄造成鋼坯連鑄自動化控制連鑄機拉坯輥速度控制、結晶器振動頻率的控制、定長切割控制等控制技術連鑄工藝的重要工藝名詞澆次煉鋼 連鑄煉鋼 連鑄將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅速凝連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅