【正文】 將給燒結(jié)生產(chǎn)帶來不利影響。 3)燒結(jié)終點(diǎn)的判斷與控制。實(shí)際生產(chǎn)中，～4m／min為宜。若為厚料層，雖然燒結(jié)速度有所降低，但可以較好地利用熱量，減少燃料用量，降低Fe0含量，改善還原性，但料層厚度增加，阻力增大，產(chǎn)量下降。料層厚度與機(jī)速直接影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前，平均每噸燒結(jié)礦需風(fēng)量為3200m3，按燒結(jié)面積計(jì)算為(70～90)m3／(cm2．min)。 1)燒結(jié)風(fēng)量和真空度。 在點(diǎn)火后直至燒結(jié)整個(gè)過程中，料層不斷發(fā)生變化，為了使燒結(jié)過程正常進(jìn)行，對(duì)于燒結(jié)的風(fēng)量、真空度、料層厚度、機(jī)速和燒結(jié)終點(diǎn)的準(zhǔn)確控制是很重要的。 點(diǎn)火真空度影響點(diǎn)火深度。 在一定溫度下，為了保證表面料層所需熱量，需要足夠的點(diǎn)火時(shí)間。過低時(shí)，表層出現(xiàn)浮灰，返礦量增加。 點(diǎn)火溫度取決于燒結(jié)生成物的熔化溫度。點(diǎn)火要求有足夠的點(diǎn)火溫度，適宜的高溫保持時(shí)間，沿臺(tái)車寬度點(diǎn)火均勻，以利料層中燃料順利燃燒。(1)布料 是指將鋪底料、混合料鋪在燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上的作業(yè)。用粒度10～Omm的富礦粉燒結(jié)時(shí)，因其粒度已經(jīng)達(dá)到造球需要，采用一次混合，混合時(shí)間約50s。 混合作業(yè)包括加水潤(rùn)濕、混勻和造球，并通入蒸汽以提高混合料的溫度。2．混合按一定配比組成的燒結(jié)料需進(jìn)行混合，目的是使燒結(jié)料的成分均勻，水分合適，易于造球，從而獲得粒度組成良好的燒結(jié)混合料，以保證燒結(jié)礦的質(zhì)量和提高產(chǎn)量。容積配料法是基于物料堆積密度不變，原料的質(zhì)量與體積成比例這一條件進(jìn)行的。對(duì)入廠燒結(jié)原料的一般要求詳見表2—2。 在燒結(jié)料中加入一定量的白云石，使燒結(jié)礦含有適當(dāng)?shù)腗gO(其含量決定于高爐造渣要求)，對(duì)燒結(jié)過程有良好的作用，可以提高燒結(jié)礦的質(zhì)量。除鐵礦石外，還有一些工業(yè)副產(chǎn)品，如高爐爐塵、軋鋼皮、鋼渣等也可作為燒結(jié)原料。 1．含鐵原料鐵礦石和鐵精礦是燒結(jié)的主要含鐵原料。 燒結(jié)生產(chǎn)所用原料品種較多，為了保證生產(chǎn)過程順利進(jìn)行，并且保證燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此對(duì)所用原燃料有一定的要求。圖24當(dāng)冷卻時(shí)，液相將礦粉顆粒黏結(jié)成塊，即燒結(jié)礦。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團(tuán)礦。各種化學(xué)產(chǎn)品是化學(xué)、農(nóng)藥、醫(yī)藥和國(guó)防工業(yè)部門的主要原料。 熄焦方法有干法和濕法兩種。 結(jié)焦過程示意圖因此，在沿炭化室寬度方向上，焦炭質(zhì)量是不均勻的。 3 煉焦是將配合好的煤裝入煉焦?fàn)t的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過一定時(shí)間，最后形成焦炭。一般認(rèn)為，為了提高爐頂煤氣中的CO2含量，改善煤氣利用程度，在較低溫度下，希望焦炭的反應(yīng)性差些為好；為了擴(kuò)大燃燒帶，使?fàn)t缸溫度及煤氣流分布更為合理，使?fàn)t料順利下降，亦希望焦炭的燃燒性差一些為好。 (2)粒度均勻、粉末少對(duì)于焦炭粒度，既要求塊度大小合適，又要求粒度均勻。鑒定焦炭在高溫下的強(qiáng)度的方法有待于進(jìn)一步研究。焊角鋼一塊，共計(jì)4塊。它是焦炭的重要質(zhì)量指標(biāo)。 (4)水分 焦炭中的水分是濕法熄焦時(shí)滲入的，通常為2％～6％。因此焦炭揮發(fā)分高低將影響焦炭的產(chǎn)量和質(zhì)量。(3)揮發(fā)分 焦炭中的揮發(fā)分是指在煉焦過程中未分解揮發(fā)完的HCHN2等物質(zhì)。 (2)硫和磷在一般冶煉條件下，高爐冶煉過程中的硫有80％是由焦炭帶入的。我國(guó)冶金焦炭灰分一般為11％～l4％。 生產(chǎn)實(shí)踐證明：固定碳含量升高l％，可降低焦比2％。因?yàn)楣潭ㄌ己扛撸l(fā)熱量高，還原劑亦多，有利于降低焦比。 1．焦炭的化學(xué)成分焦炭的化學(xué)成分常以焦炭的工業(yè)分析來表示。 焦炭質(zhì)量好壞，直接影響高爐冶煉過程的進(jìn)行及能否獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，因此對(duì)入爐焦炭有一定質(zhì)量要求。焦炭燃燒還為爐料下降提供自由空間。高爐冶煉過程中的熱量有70％～80％來自焦炭的燃燒?，F(xiàn)代高爐都使用焦炭做燃料，全部從爐頂裝入。第五節(jié)適宜的石灰石入爐粒度范圍是：大中型高爐為20～50mm，小型高爐為l0～30mm。否則，冶煉單位生鐵的熔劑消耗量增加，渣量增大，焦比升高。 三、對(duì)堿性熔劑的質(zhì)量要求對(duì)堿性熔劑的質(zhì)量有如下要求：生產(chǎn)上極少遇到這種情況。 高爐使用主要含堿性脈石的礦石冶煉時(shí)，可加入酸性熔劑。常用的堿性熔劑有石灰石(CaC03)和白云石(CaC03 1)重力選礦法。礦石經(jīng)過選礦可得到三種產(chǎn)品：精礦、中礦和尾礦。焙燒的目的是改變礦石的礦物組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，去除部分有害雜質(zhì)，回收有用元素，同時(shí)還可以使礦石變得疏松，提高礦石的還原性。 四、鐵礦石的焙燒所謂直取，即取礦時(shí)，沿料堆垂直斷面截取礦石，這樣可以同時(shí)截取許多層次的礦石，從而達(dá)到混勻的目的?！?0176。其目的是篩除粉末，同時(shí)也要將大于規(guī)定粒度上限的大塊篩除進(jìn)行再破碎，并對(duì)合格塊度進(jìn)行分級(jí)。 二、篩分 對(duì)于天然鐵礦石的粗、中、細(xì)碎作業(yè)，目前采用的主要破碎設(shè)備有顎式破碎機(jī)和圓錐式破碎機(jī)兩大類，其工作原理如圖2—1所示。 細(xì)碎：從l00～25mm破碎到25～5mm； 第三節(jié)　鐵礦石冶煉前的準(zhǔn)備和處理 為了確保礦石成分的穩(wěn)定，加強(qiáng)原料的整粒和混勻是非常必要的。0．03～0．1。在前述各項(xiàng)指標(biāo)中，礦石品位、脈石成分與數(shù)量、有害雜質(zhì)含量的穩(wěn)定性尤為重要。 六、鐵礦石各項(xiàng)指標(biāo)的穩(wěn)定性 鐵礦石的軟化性包括鐵礦石的軟化溫度和軟化溫度區(qū)間兩個(gè)方面。鐵礦石的機(jī)械強(qiáng)度是指礦石耐沖擊、抗摩擦、抗擠壓的能力，力求強(qiáng)度要高一些為好。 礦石的粒度是指礦石顆粒的直徑。燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的氣孔率高，其還原性一般比天然富礦的還要好。影響鐵礦石還原的因素主要有礦物組成、礦物結(jié)構(gòu)的致密程度，粒度和氣孔率等。當(dāng)這些元素達(dá)到一定含量時(shí)，可顯著改善鋼的可加工性，強(qiáng)度和耐磨、耐熱、耐腐蝕等性能。當(dāng)鋼中含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0．3％時(shí)能改善鋼材抗腐蝕性。 (6)銅因此要限制礦石中堿金屬的含量。冶煉過程中，在高爐下部高溫區(qū)被直接還原生成大量堿蒸氣，隨煤氣上升到低溫區(qū)又被氧化成碳酸鹽沉積在爐料和爐墻上，部分隨爐料下降，從而反復(fù)循環(huán)積累。 高爐冶煉中鋅全部被還原，其沸點(diǎn)低(905℃)，不熔于鐵水。％。因?yàn)榱谆锸谴嘈晕镔|(zhì)，冷凝時(shí)聚集于鋼的晶界周圍，減弱晶粒間的結(jié)合力，使鋼材在冷卻時(shí)產(chǎn)生很大的脆性，從而造成鋼的冷脆現(xiàn)象。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生鐵的含硫量有嚴(yán)格規(guī)定，煉鋼生鐵，％，％。 ，抗腐蝕性和耐磨性。 ，會(huì)降低鐵水的流動(dòng)性，阻止Fe3C分解，使鑄件產(chǎn)生氣孔、難于切削并降低其韌性。這是由于FeS和Fe結(jié)合成低熔點(diǎn)(985℃)合金，冷卻時(shí)最后凝固成薄膜狀，并分布于晶粒界面之間，當(dāng)鋼材被加熱到1150～1200℃時(shí)，硫化物首先熔化，使鋼材沿晶粒界面形成裂紋。硫的危害主要表現(xiàn)在： (1)硫主要有S、P、Pb、Zn、As、K、Na等。所以要求鐵礦石中含Si02愈低愈好。貧礦必須經(jīng)過選礦和造塊后才能入爐冶煉。從礦山開采出來的礦石，含鐵量一般在30％～60％之間。礦石有無開采價(jià)值，開采后能否直接入爐冶煉及其冶煉價(jià)值如何，均取決于礦石的含鐵量。決定鐵礦石質(zhì)量的主要因素是化學(xué)成分、物理性質(zhì)及其冶金性能。第二節(jié)菱鐵礦經(jīng)過焙燒，分解出C02氣體，含鐵量即提高，礦石也變得疏松多孔，易破碎，還原性好。 4．菱鐵礦3H2O的形式存在的。磁鐵礦化學(xué)式為Fe3O4，結(jié)構(gòu)致密，晶粒細(xì)小，黑色條痕?，F(xiàn)在已知道的含鐵礦物有300多種，但在目前的工藝條件及技術(shù)水平下能夠用作煉鐵原料的只有20多種。 二、鐵礦石的分類及主要特性礦石中能夠被利用的礦物為有用礦物，目前尚不能利用的礦物為脈石礦物。礦石和巖石均由礦物所組成，是礦物的集合體。第二章 煉鐵原材料【本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)】本章學(xué)習(xí)鐵礦石的分類及主要特性，高爐冶煉對(duì)鐵礦石的要求，鐵礦石冶煉前的準(zhǔn)備和處理，焦碳在高爐煉鐵中的作用和對(duì)焦碳的質(zhì)量要求，燒結(jié)生產(chǎn)原料準(zhǔn)備和燒結(jié)生產(chǎn)過程，球團(tuán)礦生產(chǎn)等。 六　煉鋼生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1．年產(chǎn)量式中把熔煉好的合格鋼液澆注成一定尺寸和形狀的鋼錠或連鑄坯，以便下一步軋制成鋼材。把熔煉過程中進(jìn)入鋼液中的有害氣體(氫和氮)及非金屬夾雜物(氧化物、硫化物和硅酸鹽等)排除掉。 1)脫碳。鋼的綜合性能，特別是機(jī)械性能(抗拉強(qiáng)度、韌性、塑性)比生鐵好得多，從而用途也比生鐵廣泛得多。其主要區(qū)別見表1—3。 利用系數(shù)、焦比和冶煉強(qiáng)度之間的關(guān)系(當(dāng)休風(fēng)時(shí)間為零、不噴吹燃料時(shí))為：冶煉強(qiáng)度是表示高爐生產(chǎn)強(qiáng)化程度的指標(biāo)，它取決于高爐所能接受的風(fēng)量，鼓入高爐的風(fēng)量越多，冶煉強(qiáng)度越高。當(dāng)高爐噴吹燃料時(shí)，每晝夜每立方米高爐有效容積消耗的燃料總量，稱為綜合冶煉強(qiáng)度()，即：目前我國(guó)噴吹高爐的焦比一般低于450kg／t，燃料比小于550kg／t。2．焦比(K)和燃料比(Kf)式中越高，高爐生產(chǎn)率越高，每天所產(chǎn)生鐵越多。 三、爐塵含鐵、碳、Ca0等有用物質(zhì)，可作為燒結(jié)的原料，每噸鐵產(chǎn)爐塵為l0～100kg，爐塵隨著原料條件的改善而減少。 4．爐塵 應(yīng)加強(qiáng)煤氣的使用管理。爐渣有許多用途，常用做水泥原料及隔熱、建材、鋪路等材料。 煉鋼生鐵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 717—82)合金生鐵作為煉鋼的輔助材料，如脫氧劑、合金元素添加劑。這些過程不是單獨(dú)進(jìn)行的，而是在相互制約下數(shù)個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行的。目前煉鋼的生產(chǎn)流程主要有以下兩種：鐵水→鐵水預(yù)處理→氧氣轉(zhuǎn)爐→初煉鋼水→爐外精煉→連鑄機(jī)→連鑄坯l996年我國(guó)鋼產(chǎn)量已達(dá)到一億多噸，其中氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法所煉鋼約占70％。2005年生鐵產(chǎn)量約3億t。l943年是我國(guó)解放前鋼鐵產(chǎn)量最高的一年(包括東三省在內(nèi))，生鐵產(chǎn)量180萬t，鋼產(chǎn)量90萬t，居世界第十六位。 19世紀(jì)英國(guó)和俄國(guó)首先把高爐鼓風(fēng)動(dòng)力改為蒸汽機(jī)，使煉鐵爐的規(guī)模不斷擴(kuò)大。 冶煉技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展，表現(xiàn)了我國(guó)古代勞動(dòng)人民的偉大創(chuàng)造力，有力地促進(jìn)了我國(guó)封建社會(huì)的經(jīng)濟(jì)繁榮。而歐洲各國(guó)推遲到14世紀(jì)才煉出液態(tài)生鐵。 由于時(shí)間倉促，加之編者水平所限，書中不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。全書以煉鐵、煉鋼的生產(chǎn)工藝為主線，也兼顧基本原理，突出生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用性。n鋼鐵冶煉工藝 內(nèi) 容 簡(jiǎn) 介本書共分13章，系統(tǒng)地介紹了冶煉概述、高爐原燃料、高爐冶煉原理、高爐冶煉工藝、高爐爐況判斷及爐況異常的處理、高爐技術(shù)的發(fā)展、煉鋼原材料、煉鋼基本原理、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝、轉(zhuǎn)爐爐襯材料及維護(hù)、電爐冶煉工藝、煉鋼技術(shù)的發(fā)展等內(nèi)容，較全面地反映了目前國(guó)內(nèi)外鋼鐵冶煉新技術(shù)、新工藝及發(fā)展趨勢(shì)等。前 言本書是根據(jù)職業(yè)技術(shù)院校冶金技術(shù)專業(yè)“鋼鐵冶煉工藝”課程教學(xué)基本要求編寫的教學(xué)用書，是在充分了解我國(guó)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀、分析了煉鐵煉鋼崗位能力要求的基礎(chǔ)上，精選內(nèi)容編寫而成。 本書由武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院陳勝清、周秋松主編，王展宏主審。一、鋼鐵工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史公元前513年，趙國(guó)鑄的“刑鼎”就是我國(guó)掌握冶煉液態(tài)鐵和鑄造技術(shù)的見證。與此同時(shí)，歐洲爆發(fā)了工業(yè)革命。之后，先后在鞍山、本溪、石景山、太原、馬鞍山、唐山等地修建了高爐。1958年生鐵產(chǎn)量為l364萬t，1978年突破了3000萬t，1988年達(dá)到了6000萬t，1993年生鐵產(chǎn)量為8000萬t，躍居世界第二位，1995年生鐵產(chǎn)量為1億t，居世界第一位。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法以氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法為主，同時(shí)還有底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、頂?shù)讖?fù)合吹煉氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法。縱觀國(guó)內(nèi)外煉鋼方法的發(fā)展，以上三種主要煉鋼方法的總發(fā)展趨勢(shì)是：轉(zhuǎn)爐煉鋼法大力發(fā)展，成為最主要的煉鋼方法；電爐煉鋼法穩(wěn)步發(fā)展、長(zhǎng)興不衰；平爐煉鋼法則被淘汰。有爐料的揮發(fā)與分解，鐵氧化物和其他物質(zhì)的還原，生鐵與爐渣的形成，燃料燃燒，熱交換和爐料與煤氣運(yùn)動(dòng)等。生鐵按用途又可分為普通生鐵和合金生鐵，前者包括煉鋼生鐵和鑄造生鐵，后者主要是錳鐵和硅鐵。表11 表12鑄造生鐵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 718—82)礦石中的脈石和熔劑、燃料灰分等熔化后組成爐渣，其主要成分為Ca0、Mg0、Si0Al203及少量的Mn0、Fe0、S等。由于煤氣中含有可燃成分C0、H2和CH4,經(jīng)除塵脫水后作為燃料，其發(fā)熱值約(800～900)／m3 隨著高爐能量利用的改善而降低，每噸鐵可產(chǎn)煤氣2000～3000m3。 高爐煤氣是無色、無味的氣體，有毒易爆炸。 爐塵是隨高爐煤氣逸出的細(xì)粒爐料，經(jīng)除塵處理與煤氣分離。 式中 ——每立方米高爐有效容積在一晝夜內(nèi)生產(chǎn)鐵的噸數(shù)； 高爐有效容積利用系數(shù)是衡量高爐生產(chǎn)強(qiáng)化程度的指標(biāo)。d)以上。 　——高爐一晝夜消耗的干焦量和噴吹燃料之和。 如果只計(jì)算某種噴吹燃料的消耗，則分別表示煤比(M——每噸生鐵消耗的煤粉量)、油比(Y——每噸生鐵消耗的重油量)等。 焦比和燃料比是衡量高爐物資消耗，特別是能耗的重要指標(biāo)，它對(duì)生鐵成本的影響最大，因此降低焦比和燃料比始終是高爐操作者努力的方向。3：冶煉強(qiáng)度(Ｉ)式中　?。梢幻繒円姑苛⒎矫赘郀t有效容積燃燒的焦炭量。 計(jì)算冶煉強(qiáng)度要扣除休風(fēng)時(shí)間。 冶煉強(qiáng)度和焦比均影響利用系數(shù)，當(dāng)采用某一技術(shù)措施后，若冶煉強(qiáng)度增加而焦比又降低時(shí)，可使利用系數(shù)得到最大程度的提高。 4．生鐵合格率合格生鐵占高爐總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)為生鐵合格率，即： 生鐵合格率是評(píng)價(jià)高爐產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，我國(guó)一些企業(yè)高爐生鐵合格率已達(dá)100％。 5．休風(fēng)率降低消耗，尤其是降低焦炭消耗是降低成本的重要內(nèi)容。 7．爐齡延長(zhǎng)爐齡是高爐工作者的重要課題，大高爐爐齡要求達(dá)到10年以上，國(guó)外大型高爐爐齡最長(zhǎng)已達(dá)20年。 四、鋼和生鐵的主要區(qū)別鋼和生鐵都是鐵基合金，都含有碳、硅、錳、硫、磷5種元素。含碳量的變化引起鐵碳合金質(zhì)的變化。3)去氣和去非金屬夾雜物。按照熔煉工藝的需要，適時(shí)地提高和調(diào)整鋼液溫度到出鋼溫度。 6)澆注。 4．利用系數(shù)指每公稱噸位的容量每晝夜所生產(chǎn)的合格鋼產(chǎn)量，即：(2)電爐利用系數(shù)指每