钢铁冶炼过程

钢铁 是怎样 炼成的？ 炼成的？盈德气体应用技术讨论会

Objectives:

1。重温炼铁和炼钢的基础知识 2。了解炼铁和炼钢的流程和设备 3。通过学习加深对我们用户的了解 4。自学，互学，共同学习，一起成才 自学，互学，共同学习，

生铁和钢

铁 合 金

生 铁

炼钢生铁(白口铁) 炼钢生铁(白口铁) 铸造生铁(灰口铁) 铸造生铁(灰口铁) 球墨生铁 合金生铁 碳素钢 合金钢生铁和钢的比较

低碳钢 中碳钢 高碳钢

钢

铁的合金 含碳的质量分数 杂质

生铁 2~4.3% 硅锰(较多) 硅锰(较多) 硫磷(较多) 硫磷(较多)

钢 0.03~2% 硅锰(适量) 硅锰(适量) 硫磷(较多) 硫磷(较多) 可铸，可锻， 可铸，可锻，可压延 硬而韧， 硬而韧，有弹性3

机械加工 机械性能

可铸不可锻 硬而脆

炼铁中的问题： 炼铁中的问题：

铁是以什么形态存在的？ 铁是以什么形态存在的？ 铁的熔点是多少？ 铁的熔点是多少？ 炼铁过程中需要哪些原料？ 炼铁过程中需要哪些原料？ 它们各自的作用的是什么？ 它们各自的作用的是什么？ 炼铁是在什么设备里进行的？ 炼铁是在什么设备里进行的？ 炼铁需要什么样的条件？ 炼铁需要什么样的条件？ 焦炭是怎么制成的？ 焦炭是怎么制成的？ 焦炭在炼铁过程中的作用是什么？ 焦炭在炼铁过程中的作用是什么？ 石灰石在炼铁过程中的作用是什么？ 石灰石在炼铁过程中的作用是什么？ 炼铁过程中产生了哪些有用的副产品？它们是怎么利用的？ 炼铁过程中产生了哪些有用的副产品？它们是怎么利用的？ 怎样提高炼铁过程中的能源效率？ 怎样提高炼铁过程中的能源效率？ 炼铁过程中的环保问题 炼铁过程中的“休风” 封炉” 难行” 悬料” 崩料” 炼铁过程中的“休风”,“封炉”,“难行”,“悬料”,“崩料”?

炼铁原料：铁矿石，焦炭，石灰石： 炼铁原料：铁矿石，焦炭，石灰石：

高炉构造： 高炉构造：

炼铁： 炼铁：

3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2CO2+C=2CO C+O2=CO2

炼铁生产工艺流程及下游产品处理： 炼铁生产工艺流程及下游产品处理：

炼铁 炼铁：铁矿石(化合态) 铁单质 游离态) 铁单质( 一 炼铁：铁矿石(化合态)→铁单质(游离态)基本反应原理： (1)基本反应原理：3CO+ Fe2O3=====2Fe+3CO2 利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂(主要是CO) CO)从铁矿石中还原出铁 利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂(主要是CO)从铁矿石中还原出铁 (2)设备：高炉 设备： 原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气( (3)原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气(氧) (4)炼铁的主要反应过

程： 炼铁的主要反应过程：高温

①产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO 产生还原剂： 空气，焦炭) (空气，焦炭) ②还原铁矿石： Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 还原铁矿石： 铁矿石) (铁矿石) ③造渣(除脉石): CaCO3===CO2+CaO 造渣(除脉石): CaO+SiO2=CaSiO3 熔剂：石灰石) (熔剂：石灰石)(5)炼铁产品：生铁 炼铁产品：高温 高温

高炉物料平衡与气体消耗：(供参考) 高炉物料平衡与气体消耗：(供参考) :(供参考

吨生铁需要1.5 – 2.0吨铁矿石，0.4 – 0.6 吨焦炭，0.2 – 0.4 吨石灰石。 吨铁矿石， 吨焦炭， 吨石灰石。 通常冶炼 1 吨生铁需要 吨铁矿石 宝钢4063立方米高炉，日产生铁超过10,000吨，炉渣 立方米高炉，日产生铁超过 多吨。 宝钢 立方米高炉 吨 炉渣4000吨，日耗焦炭 吨 日耗焦炭4000多吨。 多吨

Some useful approximations are:0.5 to 0.6 ton of oxygen are consumed per ton of coal injected. At high coal injection rates 100 Nm3 or 150kg of oxygen are consumed per ton of hot metal. A large 10,000 TPD blast furnace utilising max. coal injection rates will result in an oxygen demand of 1400 to 1500 TPD O2.

Nitrogen may be used to pressurise lock-hoppers to prevent escape of furnace gas during charging to cool gearboxes associated with the charge distribution system Indicative figures expressed on a per ton of hot metal basis are:Inerting of coal systems 10Nm3/t Pnuematic transport of coal 1Nm3/t Other blast furnace uses 0.01 Nm3/t12

炼钢 二 炼钢： 炼钢： 生铁 → 钢(1)需要做到： 1)需要做到： 需要做到

①降：降低含碳量 除去硫、 ②除：除去硫、磷等杂质 ③调：调节合金元素的含量 2)基本反应原理 基本反应原理： (2)基本反应原理： 利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂(用纯氧气) 利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂(用纯氧气)把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除 用纯氧代替空气炼钢可以避免氮气的影响使钢质变脆，同时避免排放氮气时带走热量。 去。用纯氧代替空气炼钢可以避免氮气的影响使钢质变脆，同时避免排放氮气时带走热量。 (3)炼钢设备：转炉，电炉，平炉 (3)炼钢设备：转炉，电炉， 炼钢设备

(4)炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁 炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，(5)炼钢的主要反应过程： 炼钢的主要反应过程： ①产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO 产生氧化剂： (氧气) 氧气)

②除硅，锰，碳等杂质：Si+2FeO=SiO2+2Fe 除硅， 碳等杂质： Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe 生石灰) ③造渣： CaO+SiO2=CaSiO3 造渣： (生石灰) 磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。 硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。 脱氧剂：硅铁，锰铁) ④脱氧： Si+2FeO=SiO2+2Fe (脱

氧剂：硅铁，锰铁) 脱氧： 调节合金元素13

炼铁和炼钢

炼铁和炼钢的比较炼铁 相同点 都是氧化还原反应 把铁从铁矿石中还原出来 目的 不同点 原理 氧化-还原反应， 氧化 还原反应，还原剂还原出铁 还原反应 降低含碳量; 除硫磷等杂质; 降低含碳量 除硫磷等杂质 调节合金元素的含量 氧化-还原反应， 氧化 还原反应，氧化剂氧化杂质除去 还原反应 炼钢

原料 设备

铁矿石、石灰石、焦碳、 铁矿石、石灰石、焦碳、空气 炼铁高炉

生铁(废钢)、纯氧、 生铁(废钢)、纯氧、氧化钙 )、纯氧 转炉、平炉、 转炉、平炉、电炉

炼钢

转炉结构图

转炉炼钢： 转炉炼钢：

电炉炼钢： 电炉炼钢：

平炉炼钢示意图： 平炉炼钢示意图：

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