【正文】 度好的塊狀焦炭是高爐煉不可缺少的燃料。然后將基本上都是小球的混合料鋪在有箅子的燒結(jié)臺(tái)車上，厚度在 400700mm。 ? (3)褐鐵礦石 常為含不同分子結(jié)晶水的赤鐵礦，褐鐵礦吸附著大量水分，加熱時(shí)失去結(jié)晶水和游離水，使礦石氣孔率增加，故還原性好，同時(shí)，由于去掉了水分，相應(yīng)提高了礦石的品位。 ? （ 1） 含鐵原料 ? 鐵礦石種類較多，在自然界中已發(fā)現(xiàn)的有 300多種含鐵礦物。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。 ? (3)19世紀(jì)中期至今，以生鐵為原料在高溫下精煉成鋼，一直是鋼鐵生產(chǎn)的主要方法。在世界各國(guó)鐵產(chǎn)量中，大部分是作為煉鋼原料，而只有 10%左右用于鑄造各種部件和零件。為什么非常古老的鋼鐵有這樣強(qiáng)的生命力呢？這首先決定于鋼鐵的基體特性。本文主要講述有關(guān)鋼鐵冶煉的基本知識(shí)。 ? 鋼與生鐵都是以鐵為主，并含有少量碳，硅，錳，硫等元素的鐵碳合金，根據(jù)碳和其它元素含量的不同而區(qū)分為鋼和生鐵，特別是碳含量的差別，引起鐵碳合金在不同溫度下所處的狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的變化，因而使鋼和生鐵具有不同的性能和用途。由于爐容增大，采用鼓風(fēng)技術(shù)，使單位時(shí)間內(nèi)燃燒的燃料量增加了，爐內(nèi)溫度提高，能得到熔融狀態(tài)的生鐵，這種生鐵冷卻后很脆，不能鍛造成器具。含鐵比較多的、并且具有冶煉價(jià)值的礦物稱為鐵礦石?，F(xiàn)代巨型高爐的爐容積已有 40005000m3,年產(chǎn)生鐵達(dá) 250萬(wàn) 300萬(wàn)噸。顏色呈紅色或紅褐色，故又稱為紅礦。由于高爐煉鐵需要?dú)饬魍〞?，所以只能加入塊礦，精礦粉要通過(guò)燒結(jié)的辦法制成燒結(jié)礦或通過(guò)球團(tuán)的辦法焙燒成球團(tuán)礦。這種圓球經(jīng)過(guò)干燥、焙燒成為強(qiáng)度很高的球團(tuán)礦。 ? （ 3）熔劑 ? 礦石中的脈石與焦炭中的灰分，其主要成分是酸性氧化物，它們的熔點(diǎn)均較高（ SiO2 1713℃ ,Al2O3 2050℃ ），在高爐冶煉條件下很難熔化，為使其形成低熔點(diǎn)物質(zhì)，需加入一定數(shù)量助熔劑（簡(jiǎn)稱熔劑），以形成許多低熔點(diǎn)的化合物和共熔體，即所謂的爐渣，并能達(dá)到完全熔化，且具有良好的流動(dòng)性，使渣鐵容易分離。 ? 3 主要設(shè)備 ? 高爐是用焦炭、鐵礦石和熔劑煉鐵的一種豎式的反應(yīng)爐（如圖 23）。在風(fēng)口和鐵口之間還設(shè)有渣口以排放部分爐渣，減輕鐵口負(fù)擔(dān)。 ? 從風(fēng)口鼓入的熱風(fēng)溫度高達(dá) 10001300℃ ，爐料中焦炭在風(fēng)口前燃燒，迅速產(chǎn)生大量的熱，使風(fēng)口附近爐腔中心溫度高達(dá) 1800℃ 以上。上升的高爐煤氣流，由于將能量傳給爐料而溫度不斷下降，最終形成高爐煤氣從爐頂導(dǎo)出管排出。 ? （ 2）造渣過(guò)程 ? 造渣過(guò)程是物料尚處在固體狀態(tài)下就開(kāi)始的。隨著爐料從還原地帶向下方運(yùn)動(dòng)，煤氣中 CO分解形成的碳黑具有很高的活性，它附著或覺(jué)積在海綿鐵表面的孔隙里，使其滲 C，形成鐵的碳化物。 ? 直接還原煉鐵法已有百余年的歷史，先后提出各種不同的工藝方法 400余種，但是真正成為工業(yè)生產(chǎn)方法的只有少數(shù)幾種，而且是到 20世紀(jì) 60年代才有重大突破，這是因?yàn)椋? ? （ 1）冶金焦的價(jià)格大幅度上漲，而石油、天然氣大量開(kāi)發(fā)使用，特別是高效率天然氣轉(zhuǎn)化法的應(yīng)用，提供了直接還原煉鐵法需要的還原煤氣，解決能源的來(lái)源和價(jià)格問(wèn)題。海綿鐵的穩(wěn)定增長(zhǎng)和電爐煉鋼的增長(zhǎng)有顯著關(guān)系。 ? 3 幾種主要的直接還原煉鐵法 ? 根據(jù)使用的燃料不同，直接還原煉鐵法分為兩大類：用煤氣作氣體還原劑和載熱體的氣基法；以固體煤作為還原劑和熱源的煤基法。圖 24是它的生產(chǎn)流程示意圖。煤基法使用的煤還要求灰分含量低（ 25%）和含硫量低 (%)。 ? 沿窯長(zhǎng)方向分兩個(gè)區(qū)：預(yù)熱區(qū) 煤燃燒將原料的混合物加熱至還原溫度；還原區(qū) 煤進(jìn)一步燃燒為生產(chǎn)海綿鐵提供熱量。形成的廢氣則由窯尾排出。 ? 熔融還原煉鐵法與直接還原煉鐵法不同，熔融還原的發(fā)展目標(biāo)是代替高爐煉鐵法，產(chǎn)品是與高爐鐵水性質(zhì)相近的液態(tài)生質(zhì)，仍是轉(zhuǎn)爐煉鋼的原料；而直接還原煉鐵法產(chǎn)品是海綿鐵，代替廢鋼供電爐煉鋼使用。 ? Corex 法是奧地利和德國(guó)于 20世紀(jì) 70年代末聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，是目前惟一已形成生產(chǎn)能力的熔融還原煉鐵法，而且其投資、生產(chǎn)成本、鐵水質(zhì)量等幾個(gè)方面已經(jīng)基本上可以與傳統(tǒng)的焦炭高爐煉鐵法相竟?fàn)?。還原的金屬鐵滲碳，爐料熔化而使渣鐵分離。碳含量不但是引起生鐵和鋼性能差異的決定性因素，同樣也是控制鋼性能的最主要元素。 ? 3 調(diào)整鋼液成分和溫度。此時(shí)，鋼液中剩余相當(dāng)多的 FeO，因此要在煉鋼爐中和盛鋼桶中加入適量的錳鐵、硅鐵和鋁等脫氧劑進(jìn)行脫氧，來(lái)還原鋼液中的 FeO，以改善鋼的力學(xué)性能。 ? 氧氣煉鋼法分為氧氣斜吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法、臥式轉(zhuǎn)爐雙管吹氧法、純氧頂吹的轉(zhuǎn)爐煉鋼法等。各部分用鋼板成型后再焊接成整體。為此，轉(zhuǎn)爐有兩根旋轉(zhuǎn)耳軸，一側(cè)耳軸與傾動(dòng)機(jī)構(gòu)相連而帶動(dòng)爐子旋轉(zhuǎn)。 ? 內(nèi)層管通氧氣，上端用壓緊密封裝臵牢固地裝在槍尾，下端焊接在噴頭上。如圖 210所示。隨著氧化的進(jìn)行，熔池溫度升高，火焰亮度增加，爐渣起泡，并有小鐵粒從爐口噴濺出來(lái)，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低氧槍高度。在出鋼過(guò)程中，向盛鋼桶內(nèi)加入鐵合金，進(jìn)行脫氧和合金化。 ? 1864年法國(guó)人馬丁改造了爐體，又采用了威廉 雖然平爐冶煉的時(shí)間比較長(zhǎng)（一般為 24小時(shí)），但熔池很大，一爐便可煉百噸鋼水，產(chǎn)量較高。由爐底、前后墻及爐頂?shù)饶突鸩牧掀鲶w所組成，并用鋼結(jié)構(gòu)加固。 ? 廢鋼礦石法的熔煉過(guò)程分為：補(bǔ)爐、裝料、熔化、精煉、脫氧和出鋼。為縮短熔化期，應(yīng)向平爐供給最大熱量，并采用吹氧強(qiáng)化措施。電弧爐根據(jù)爐襯性質(zhì)不同，分為酸性爐和堿性爐，酸性電弧爐因?qū)t料要求很嚴(yán)格，一般只有少數(shù)機(jī)械廠采用。爐體是電爐的最主要裝臵，用來(lái)熔化爐料和進(jìn)行各種冶金反應(yīng)。為了保證正常冶煉和延長(zhǎng)爐襯壽命，每次出鋼后必須進(jìn)行補(bǔ)爐。大塊難熔爐料裝在下部，使下部爐料比上部密實(shí)，有助于消除“搭橋”現(xiàn)象。開(kāi)始通電時(shí)，電極下降觸及到爐料，使變壓器二次側(cè)發(fā)生短路。這個(gè)階段用中級(jí)電壓、減少輸入功率，可吹氧助熔。 ? 脫碳反應(yīng)是煉鋼過(guò)程極其重要的化學(xué)反應(yīng)。 ? 2 擴(kuò)散脫氧 又叫間接脫氧，是通過(guò)對(duì)爐渣進(jìn)行脫氧，破壞氧在渣鋼間分配的平衡，使鋼中的氧不斷向渣中擴(kuò)散，達(dá)到脫氧的目的。 ? 為了提高脫硫能力，在渣中加入強(qiáng)堿性氧化物，通常用石灰。主要內(nèi)容如下： ? 一、加強(qiáng)規(guī)劃引導(dǎo) 及時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略布局，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和提升。 (三 )新建鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，噸鋼綜合能耗低于 ，噸鋼耗新水低于 6噸，符合清潔生產(chǎn)要求，污染物排放指標(biāo)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。 為抑制盲目投資和增加投資者對(duì)其投資行為承擔(dān)必要的風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)務(wù)院己決定從 2023年 4月 25日起，對(duì)鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目資本金比例，由 25％及以上提高到 40％以及以上。國(guó)家將支持條件較好的大型企業(yè)發(fā)展這些國(guó)內(nèi)短缺的產(chǎn)品，以提高國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的自給率。也歡迎國(guó)際友人投資參與中國(guó)鋼鐵業(yè)的技術(shù)改造、合作辦廠、共同開(kāi)發(fā)新品種新技術(shù)等多種形式的合作。在中國(guó)已經(jīng)形成的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)際化的環(huán)境下，我們的鋼鐵企業(yè)應(yīng)借鑒這些好的做法，抓住機(jī)遇，加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整。跟蹤開(kāi)發(fā)國(guó)際冶金前沿技術(shù)提高技術(shù)創(chuàng)新能力，采用世界先進(jìn)技術(shù)提高我國(guó)鋼鐵工業(yè)裝備水平。 ? 三、強(qiáng)化環(huán)境執(zhí)法 加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)執(zhí)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)情況的監(jiān)督檢查。如鼓勵(lì)增加板管等高附加值短缺鋼材的供給能力，限制發(fā)展能力已經(jīng)過(guò)剩、質(zhì)量低劣、污染嚴(yán)重的長(zhǎng)線等品種，降低資源消耗，實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。 三 鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策 ? 鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。這種方法避免了沉淀脫氧法鋼中殘留大量脫氧產(chǎn)物的缺點(diǎn)，但其脫氧速度慢。 ? [FeO] ＋ [C] →[Fe ] ＋ CO ? （ 5）還原期 ? 還原期也叫精煉期，通常是指氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時(shí)間。元素的蒸發(fā)因電弧的點(diǎn)熱源，溫度可高達(dá) 60007000℃ ，超過(guò)了爐料中大部分元素的沸點(diǎn)，使電弧區(qū)內(nèi)的元素產(chǎn)生蒸發(fā)例如鐵元素在此期間蒸發(fā)損失約為 2%3%。 ? “穿井” :即隨著電極下面爐料的熔化，電極不斷下移，逐漸在爐料中間三個(gè)電極下面形成三個(gè)洞，即“穿”了三個(gè)井。 ? （ 3）熔化期 ? 電爐煉鋼的熔化期是指從通電開(kāi)始到爐料熔清這段時(shí)間，約占全爐冶煉時(shí)間的一半左右，占電能消耗的 60%70%。 ? （ 2）裝料 ? 裝料對(duì)熔化時(shí)間、合金元素?zé)龘p和爐襯壽命有很大影響。 圖 213 電弧爐示意圖 1傾爐用液壓缸； 2傾爐搖架； 3爐門； 4熔池； 5爐蓋； 6電極； 7電極夾持器（連接電極升降裝臵）； 8爐體； 9電?。? 10出鋼槽 ? 3 主要工藝流程 ? 堿性電弧爐的工藝操作可分為兩種：氧化法和不氧化法。 ? 電弧爐煉鋼是以電能作為熱源，靠電極與爐料間放電產(chǎn)生電弧，用電弧的熱量來(lái)熔化爐料并進(jìn)行必要的精煉，冶煉出所需鋼和合金的煉鋼方法。當(dāng)爐料全部熔清后，取樣分析，以確定精煉期操作。常用的補(bǔ)爐材料有鎂粉、熟白云石、氧化鐵皮等。高溫廢氣通過(guò)蓄熱室，將其大部分熱量傳給格子磚；換向后，格子磚又將熱量傳給通入的冷空氣或煤氣，使其升溫。５０年代初期氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐投入生產(chǎn)，從６０年代起平爐逐漸失去其主力地位。 1868年威廉 ? 通常將相鄰兩爐之間的間隔時(shí)間（從裝入鋼料至倒渣完畢）稱為冶煉周期，一般為 2040分鐘。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高槍位，并可分批加入鐵礦石和第二批渣料，以提高渣中氧化鐵含量，并調(diào)整爐渣。每爐裝入鐵水和廢鋼的數(shù)量稱為裝入量，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐不用外來(lái)熱源，是依靠鐵水物理熱和鐵水中雜質(zhì)元素氧化反應(yīng)生成熱來(lái)提供熱量的。當(dāng)外層管承受爐內(nèi)外顯著的溫差變化而產(chǎn)生膨脹和收縮時(shí)，內(nèi)層管上的壓緊密封裝臵允許內(nèi)層管在其中自由豎直伸縮移動(dòng)。 ? （ 2）供氧系統(tǒng)設(shè)備 ? 煉鋼時(shí)用氧量極大，要求供氧及時(shí)、氧壓穩(wěn)定、安全可靠。因此，要求爐殼材質(zhì)有良好的焊接性能和抗蠕變性能。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法反應(yīng)速度快，生產(chǎn)率高，不需要燃料 ,熱效率高，成為冶金史上發(fā)展最迅速的新技術(shù)，并逐漸取代平爐成為煉鋼方法的主流。 轉(zhuǎn)爐煉鋼 ? 1 概述 ? 貝塞麥于１８５６年發(fā)明了梨形可動(dòng)式轉(zhuǎn)爐，將熔化的生鐵放入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，吹進(jìn)高壓空氣，使生鐵中所含的硅、錳、碳、磷燃燒掉，只花１０分鐘就把１０～１５噸鐵水煉成鋼。 ? 煉鋼的基本過(guò)程是氧化。 概述 ? 2去除雜質(zhì)，主要包括： ? （ 1） 脫磷、脫硫：對(duì)絕大多數(shù)鋼種來(lái)說(shuō)， P、 S均為有害雜質(zhì)。逸出煤氣經(jīng)除塵后，部分煤氣調(diào)溫到 800850℃ ，再輸入上部的預(yù)還原豎爐供礦石預(yù)還原使用，多余的部分煤氣則外供給其它用戶。 ? 圖 27 Corex 法示意圖 ? 1熔融氣化爐； ? 2預(yù)還原豎爐；