【正文】 國(guó)家將支持融熔還原技術(shù)的開發(fā)，實(shí)施走出去的戰(zhàn)略，開發(fā)利用海外的鉻礦、鎳礦等礦產(chǎn)資源，建立穩(wěn)定的原料基地。對(duì)涉及行業(yè)布局調(diào)整的大企業(yè)搬遷，東北等老工業(yè)基地鋼鐵企業(yè)的改革、改組、改造等問題，國(guó)家也將給予重點(diǎn)支持。對(duì)未按法定程序向環(huán)境保護(hù)行政主管部門報(bào)批環(huán)境影響報(bào)告書擅自開工建設(shè)的項(xiàng)目，在建的一律停建，投產(chǎn)的一律停產(chǎn)，并依照有關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行處理。 ? 二、嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入 為保證技術(shù)的先進(jìn)性和滿足環(huán)境保護(hù)的要求，實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入條件。為此，國(guó)家正在采取必要的，主要是經(jīng)濟(jì)和法律的辦法加以調(diào)整，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、升級(jí)和推進(jìn)企業(yè)聯(lián)合重組。目前國(guó)內(nèi)大部分鋼種都采用綜合脫氧。 ? 電爐煉鋼脫氧方法有：沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧和綜合脫氧。 ? （ 4）氧化期 ? 氧化期的任務(wù)是進(jìn)一步脫磷、去除鋼中的氣體及非金屬夾雜物和加熱、均勻鋼溫到出鋼要求。電極要隨著不斷上升的熔池面相應(yīng)回升。 ? 熔化期可分為四個(gè)階段：起弧、穿井、電極回升和熔化。 ? 裝料次序?yàn)椋菏紫葘⒓s為料重 1%2%的石灰均勻地鋪在爐底，接著在石灰上加入小料和輕薄料，上面加入大廢鋼（布臵在電弧高溫區(qū)），中快料一般布在大塊料四周，在爐壁處和大塊料上方放小料。 ? 氧化法是以一般廢鋼為原料，冶煉過程中用礦石或氧氣來氧化爐料中的雜質(zhì)，同時(shí)通過氧化沸騰過程去除鋼水中大部分氣體，此法不能回收廢鋼中的大部分合金元素，但它是電爐冶煉的基本方法，在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛。 ? 2 設(shè)備 ? 電弧爐的構(gòu)造主要是由煉鋼工藝和工藝裝備水平來決定的，同時(shí)又與電爐的容量大小、裝料方式、傳動(dòng)方式等有關(guān)。 . 3 電爐煉鋼法 ? 1 概述 ? 電爐煉鋼，主要是指電弧爐煉鋼，是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)特殊鋼的主要方法。爐料應(yīng)按一定次序依次從幾個(gè)爐門裝入爐內(nèi)。圖 212為增爐蓄熱原理示意圖。上部包括熔煉室、爐頭，下部結(jié)構(gòu)包括沉渣室、蓄熱室、換向閥及排煙系統(tǒng)等。由于這種煉鋼爐形狀低平又有一個(gè)平展的熔池，所以被稱為 “平爐”。最初，此法主要是用于玻璃熔化爐，可節(jié)省 50％的燃料。 ? 判定終點(diǎn)后，提升氧槍并停止供氧，倒?fàn)t進(jìn)行測(cè)溫和取樣。當(dāng)氧槍降至規(guī)定槍位時(shí)，即調(diào)到規(guī)定氧壓開始吹煉鋼。 ? 3 工藝流程 ? 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼，就是利用氧氣將鐵水中的碳、硅、錳、磷等元素快速氧化到吹煉終點(diǎn)。 圖 29 吹氧管基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1吊環(huán)； 2中心管； 3中層管； 4上托座； 5外層管； 6下托座； 7噴頭 ? 吹氧管是槍身、槍尾與噴頭組成。大、中型轉(zhuǎn)爐托圈，一般用鋼板焊接成箱式結(jié)構(gòu)，可通水冷卻。 ? 下面主要介紹頂吹轉(zhuǎn)爐工藝技術(shù)。１８７９年，托馬斯提出了堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即采用白云石高溫?zé)傻氖炝?，混合焦油做成堿性的耐火磚爐襯，冶煉過程中吹入空氣并加入生石灰。鐵液中的 FeO越多，各種元素被氧化得越劇烈。一般是向鋼液中加入比鐵有更大親氧力的元素來降低鋼中的含氧量（如 Al、 Si、Mn等合金） ? （ 3） 去除氣體和非金屬夾雜物：鋼中氣體主要是指溶解在鋼中的氫和氟。生鐵除了含有較高的碳外，還含有一定量的的其它雜質(zhì)。 ? 熔融制氣爐類似于高爐的爐腹和爐缸部位，在上部連續(xù)均勻地輸入金屬氧化物的同時(shí)，煤塊亦從上部加入，而從其下部爐缸風(fēng)口鼓入氧氣。一步法熔融還原是在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成鐵礦石還原和渣鐵分離全部過程的方法。此法由于作業(yè)率低、產(chǎn)量小、耐火材料消耗高等重在缺點(diǎn)，近年來逐漸被淘汰。 圖 26 SL/RN法工藝流程 ? 原料（鐵礦石、煤粒、熔劑）從窯尾加入圓形回轉(zhuǎn)窯中。 圖 25 回轉(zhuǎn)窯示意圖 ? 窯體稍有傾斜（ 4%的斜度），窯中裝有耐火襯，在窯頭、窯中、窯尾設(shè)有耐火材料擋圈以增加爐料停留時(shí)間。然后海綿鐵進(jìn)入下部沒有磚襯的冷卻帶，用專門的冷卻氣或爐頂氣冷卻，冷卻到30℃ 時(shí)排出爐外，可保證海綿鐵在大氣中不再氧化，細(xì)碎的產(chǎn)品可壓制成塊存放，供電爐熔煉使用。 Midrex氣基法屬豎爐法，為美國(guó)米德萊克斯（ Midrex）公司所發(fā)明，是目前最完善、生產(chǎn)能力最強(qiáng)、使用最普遍的直接還原煉鐵法。危害電爐鋼品質(zhì)的有害元素，如銅、砷等則因?yàn)殡姞t鋼品種不同而有不同的要求。 ? （ 4）選礦技術(shù)的提高，擴(kuò)大了直接還原煉鐵法的礦石資源。 直接還原煉鐵法 ? 1概述 ? 直接還原法是指在鐵礦石熔化溫度下把鐵礦石還原成海綿鐵的煉鐵生產(chǎn)過程，產(chǎn)品叫直接還原鐵或海綿鐵。鐵液穿過渣層時(shí)，在渣鐵界面上發(fā)生渣鐵間的反應(yīng)，調(diào)整生鐵成分和爐渣成分，最后形成終渣。以 FeO還原為例，反應(yīng)式是： ? FeO ┼ C ─ Fe ┼ CO ? 直接還原反應(yīng)是不可逆的，雖然它還原單位鐵所消耗的還原劑量少，但它是吸熱反應(yīng)，需要燃燒更多的焦炭來補(bǔ)償反應(yīng)的吸熱量。生鐵的熔點(diǎn)約為 1200℃ ，以液體狀態(tài)滴入爐缸。 ? 爐料從受料斗進(jìn)入爐腔。在高爐下部爐缸的上沿，沿圓周均勻地布臵了若干個(gè)風(fēng)口（ 100m3小高爐有 810個(gè)， 4000m3以上的大高爐則有 3642 個(gè)）。 ? （ 4）鼓風(fēng) ? 鼓風(fēng)是經(jīng)風(fēng)機(jī)壓縮后具有很高壓強(qiáng)的空氣，在現(xiàn)代大高爐上鼓風(fēng)壓強(qiáng)可達(dá) 。因些，向高爐噴吹補(bǔ)充燃料，特別是噴吹煤粉來替代部分焦炭，就是 20世紀(jì)高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步最成功的一項(xiàng)。在高溫下，混合料中的一些熔化溫度低的礦物轉(zhuǎn)變成液體，這些液體將周圍的礦粉溶入 ,形成新的礦物質(zhì)，當(dāng)溫度降低時(shí)，液體冷凝析出晶體，并將周圍顆粒較大而沒有溶入液體的礦粒粘結(jié)在一起，形成大塊的多孔蜂窩狀的燒結(jié)礦。它是含鐵的碳酸鹽。各種礦石的組成及性能見表 21。 ? 1 概述 ? 高爐煉鐵是一種古老的冶煉方法，高生產(chǎn)率、低消耗、低成本是它的最大優(yōu)勢(shì) ,加上不斷地吸收新技術(shù)，高爐煉鐵法仍然不斷地在發(fā)展。建立了作為生鐵精煉爐的轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐的煉鋼法。 ? (1) 13世紀(jì)末以前，古代人的冶煉方法十分簡(jiǎn)單，利用自然地形將鐵礦石與木炭一起放入稱為地窯爐的爐膛內(nèi)，加熱冶煉，因不能獲得熔化礦石的高溫，僅能制成半熔融狀態(tài)的鐵塊，其中混雜有相當(dāng)多的氧化鐵渣，稱為海綿鐵。固態(tài)鐵的密度是 7870Kg/m3。黑色金屬冶金技術(shù) 鋼鐵知識(shí)講座 李 鵬 2023年 7月 主要內(nèi)容 ? 一：鋼鐵基礎(chǔ)知識(shí) ? 二：鋼鐵的冶煉 ? 三：鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策 一 鋼鐵基礎(chǔ)知識(shí) ? 黑色金屬包括鐵、鉻、錳三種。 ? 高純度的鐵是很柔軟的，沒有多少使用價(jià)值。其含碳量極低，所以塑性較高，經(jīng)鍛打成型，制成器具，在此時(shí)期，冶煉工場(chǎng)在出產(chǎn)鐵礦石和木材豐富的山區(qū)非常發(fā)達(dá)。 鐵的生產(chǎn)工藝 ? 鐵的化學(xué)性質(zhì)較為活潑 ,自然界中的鐵都是以鐵的化合物形式存在的。因而在可以預(yù)見的將來，高爐煉鐵仍然是煉鐵的主力軍。 表 21 常用鐵礦石的分類、組成及性能 礦石名稱 礦物及化學(xué)式 密度(t/m3) 顏色 含 Fe量 ,% 強(qiáng)度 還原性 磁鐵礦石 Fe3O4 黑色或灰色 4070 堅(jiān)硬致密 難還原 赤鐵礦石 Fe2O3 紅色至淺灰色 5560 軟，易破碎 易還原 褐鐵礦石 (m=13,n=14). 黃褐暗褐或絨黑色 3755 疏松 易還原 菱鐵礦石 FeCO3 灰色帶黃褐色 3040 易破碎 焙燒后易還原 ? (1)磁鐵礦石 主要礦物是磁鐵礦，呈黑色金屬光澤，磁性強(qiáng)（復(fù)合礦可通過磁選富集鐵分），在自然界中純磁鐵礦礦石較少，常含有 TiO2及 V2O3組成復(fù)合礦石，即釩鈦磁鐵礦，由于受氧化作用，磁鐵礦易被氧化成赤鐵礦，有的仍保留著磁鐵礦石的結(jié)晶形態(tài)，但無磁性，被稱為假象赤鐵礦或半假象赤鐵礦。在自然界中，有工業(yè)開采價(jià)值的菱鐵礦比其它三種礦石要少，含鐵量不高，但受熱分解放出CO2后，不僅含鐵量顯著提高，而且也變得疏松多孔，易還原。燒結(jié)礦生產(chǎn)的流程見圖 22。 ? 所謂噴吹煤粉，就是將不能煉焦的煤磨成細(xì)粉，與鼓風(fēng)一起通過風(fēng)口噴入爐缸的燃燒帶，如同焦炭一樣，煤粉在燃燒帶內(nèi)與鼓風(fēng)中的氧反應(yīng)形成煤氣并放出熱量，所以噴吹煤粉可以代替焦炭的還原劑和熱源兩個(gè)作用，但是不能代替焦炭的料柱骨架作用。為了強(qiáng)化高爐冶煉和向高爐噴吹補(bǔ)充燃料，常將制氧機(jī)生產(chǎn)的氧氣加入鼓風(fēng)中，使鼓風(fēng)的含氧量達(dá)到 22%30%。加熱到 1000℃ 以上的熱風(fēng)，經(jīng)銅質(zhì)水冷風(fēng)口送入爐內(nèi)，供焦炭燃燒形成高溫煤氣。在高爐底部的爐缸和爐腹中裝滿焦炭。礦石中未被還原的物質(zhì)形成熔渣，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。 ? 間接還原的特點(diǎn)之一是反應(yīng)可逆。 ? （ 3）生鐵的形成 ? 剛從鐵礦石還原出來的金屬鐵呈固體多孔狀，幾乎不含碳，稱為海綿鐵。由于低溫還原，得到的直接還原鐵未能充分滲碳，因而含碳較低 (2%),屬于鋼的成分。原來只能使用雜質(zhì)少且品位高的天然富礦，現(xiàn)在高品位鐵精礦粉制造的球團(tuán)礦，其脈石含量可以降低到不需要在還原生產(chǎn)中脫除，使直接還原技術(shù)簡(jiǎn)化，而且產(chǎn)量提高。 ? 直接還原法煉鐵法對(duì)于還原性和軟化溫度也有嚴(yán)格要求。它由供料系統(tǒng)、還原豎爐、煙氣處理、天然氣重整爐組成。直接還原后的廢氣中仍含有大量的 CO和 H2（約占 70%），通過洗滌器從新返回到重整爐，然后進(jìn)入豎爐循環(huán)使用。 ? 煤燃燒所需要的空氣通過風(fēng)管沿軸向吹入窯中，風(fēng)管安裝在沿窯長(zhǎng)方向的不同部位。窯緩慢旋轉(zhuǎn)使礦和煤在被加熱和還原的同時(shí)向出料端移動(dòng)。但此法適應(yīng)性大，是惟一能直接冶煉 SO2含量高的貧鐵礦的方法。二步法熔融還原在預(yù)還原爐內(nèi)進(jìn)行鐵礦石預(yù)還原，然后進(jìn)入終還原器內(nèi)進(jìn)一步還原和使渣鐵熔化分離，并產(chǎn)生還原性氣體供預(yù)還原使用。氧氣將燃燒成 CO并放出熱量。 ? 所謂煉鋼，就是通過冶煉降低生鐵中的碳和去除有害雜質(zhì)，再根據(jù)對(duì)鋼性能的要求加入適量的合金元素，使其成為具有高強(qiáng)度、高韌性或其它特殊性能的鋼。非金屬夾雜物包括氧化物、硫化物、磷化物、氮化物以及它們所形成的復(fù)雜化合物。碳被氧化成 CO氣體，直接從鐵液中逸出；硅和錳被氧化生成 SiO2和 MnO2進(jìn)入熔渣。這樣便使整個(gè)反應(yīng)在堿性高溫條件下進(jìn)行，被氧化的磷與石灰結(jié)合起來，殘留于渣內(nèi)而不返回鋼內(nèi)，脫磷問題因此得以解決。 ? 2 設(shè)備 ? （ 1）轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備 ? 轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備是實(shí)現(xiàn)煉鋼工藝的主要設(shè)備，它由爐體、爐體支撐裝臵和爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，見圖 28。托圈與耳軸連成整體，轉(zhuǎn)爐則坐落在托圈上。 ? 槍尾與進(jìn)水管、出水管和進(jìn)氧管相連，槍尾的另一端與槍身的三層套管連接，槍尾還有與升降小車固定的裝卡結(jié)構(gòu)，在它的端部有更