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钢铁生产全流程中的气体供应和应用技术 Gas Supplies and Applications in Iron & Steel Making
Coal
Fluxes Iron Ore
N2
Coke Ovens
N2
Coke Sinter
Sinter Plant
Iron Ore
O2
Coke
Direct Reduction Fluxes Furnace
钢铁 是怎样 炼成的？
盈德气体应用技术讨论会
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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
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生铁和钢
生
炼钢生铁（白口铁）
铁
铸造生铁（灰口铁）
铁 合 金
钢
球墨生铁 合金生铁
碳素钢
低碳钢
中碳钢 高碳钢
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:
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炼造钢铁时的供气 （二）
氧、氮、氩是炼钢企业不可缺少的工业气体，据报导，目前炼铁、炼钢、轧钢的综合氧耗已达 100~140m3/t，氮耗80~120m3/t，氩耗3~4m3/t。
目前，钢铁企业用的大型空分设备主要采用分子筛常温净、增压膨胀、填料塔和全精馏制氩的 外压缩流程和内压缩流程两种形式，同时考虑提取部分液体作为生产调峰用。
（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）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除 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
（4）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁
（5）炼钢的主要反应过程：
①产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO
Scrap Stainless Steel
N2 O2 Ar
Coal
N2 Coal Injection
Pig Iron
Hot Rolled Products
Rolling Mills
Batch Annealing Furnace
H2
Continuous
N2
Annealing Furnace
Basic Oxygen Furnace
中文 热风炉 干法息焦 出铁场 耐火砖网格 炉渣 直接还原铁 吹氧炼钢 (BOS) 吹氧枪 溅渣护炉 无渣出铁
英文 stove coke dry quenching (CDQ) cast house refractory checkers slag Direct Reduced Iron, DRI Basic Oxygen Steelmaking lance slag splashing Slag-free tapping
✓ Inerting of coal systems 10Nm3/t ✓ Pnuematic transport of coal 1Nm3/t ✓ Other blast furnace uses 0.01 Nm3/t
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炼钢
二 炼钢： 生铁 → 钢
(1)需要做到： ①降：降低含碳量 ②除：除去硫、磷等杂质 ③调：调节合金元素的含量
盈德一“生气”钢铁就练成了！
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我们在冶炼钢铁， 我们也在锤炼人格！
－在马钢看到的标语
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中英炼铁炼钢常用词典：
中文 矿料准备 赤铁矿 磁铁矿 使成球团块 烧结 焦炭渣 （炉料）溶剂 块粒料 高炉喷煤粉（PCI） 鼓风口 焦炉煤气
英文 ore preparation hematite magnetite pelletising sintering coke breeze fluxes granular materials pulverized coal injection tuyere coke oven gas (COG)
Unrefined Carbon Steel
O2
Secondary Refined Carbon or Steelmaking Stainless Steel
N2
O2
Reheat Furnace
Blooms, Billets, Bars
Continuous Ar
Casting
Rolling Mills
高温
CaCO3===CO2+CaO
CaO+SiO2=CaSiO3 （熔剂：石灰石）
（5）炼铁产品：生铁
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高炉物料平衡与气体消耗：（供参考）
✓ 通常冶炼 1 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。 ✓ 宝钢4063立方米高炉，日产生铁超过10,000吨，炉渣4000吨，日耗焦炭4000多吨。
炼铁
炼钢
相同点
都是氧化还原反应
目的
把铁从铁矿石中还原出来
降低含碳量; 除硫磷等杂质; 调节合金元素的含量
不同点 原理 氧化-还原反应，还原剂还原出铁 氧化-还原反应，氧化剂氧化杂质除去
原料 设备
铁矿石、石灰石、焦碳、空气 炼铁高炉
生铁（废钢）、纯氧、氧化钙 转炉、平炉、电炉
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炼钢
转炉结构图
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转炉炼钢：
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.
（氧气）
②除硅，锰，碳等杂质：Si+2FeO=SiO2+2Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe
③造渣： CaO+SiO2=CaSiO3
（生石灰)
硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。
④脱氧： Si+2FeO=SiO2+2Fe （脱氧剂：硅铁，锰铁） 调节合金元素
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炼铁和炼钢
炼铁和炼钢的比较
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电炉炼钢：17源自炉炼钢示意图：1819
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轧钢与轧辊：
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轧钢：车轮，线材：
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炼造钢铁时的供气 （一）
—空分设备主要是为冶炼工艺过程提供工业气体。 —氧、氮、氩是钢铁企业不可缺少的工业气体，空分设备为钢铁企业的连续生产源耕源不断地提 供着气体。在炼钢生产工艺过程中要用到氧气、氮气和氩气。 —氧气主要用于吹氧炼钢。吹氧炼钢的主要方式有：转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平 炉炼钢。转炉炼钢每吨钢耗氧50~60m3；电孤炉炼钢每吨钢耗氧10~25m3；平炉炼钢每吨钢耗耗 氧20~40m3。此外，轧钢每吨钢耗氧3~6m3、钢材加工、连铸坯火焰切割，火焰清除、炉衬火焰 每吨钢耗氧11.4~14.2m3。 —氮气在钢铁厂的应用主要是用作保护气，如轧钢、镀锌、镀铬、热处理（尤为薄钢片）连续铸 造等都要用氮气作保护气，而且氮气纯度要求99.99%以上。 —氩气在炼钢过程的作用：如向熔融的钢水中吹入氩气，使成份均匀，钢液净化，并可除掉溶解 在钢水中的氢、氧、氮等杂质，提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期，缩短冶炼时间，提高产 量，节约电能等。氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径。
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中文 电炉 废钢 氧－燃料烧嘴/喷枪 出钢至出钢的周期 钢水包/铁水包 板坯 方坯 石墨电极 高炉设计/专利公司名
英文 EAF scrap oxy-fuel burner tap-to-tap cycle ladle slab bloom/billet graphite electrode Paul Wurth
中文
英文
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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
（3）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气（氧）
（4）炼铁的主要反应过程：
①产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （空气，焦炭）
②还原铁矿石：
高温
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
（铁矿石）
③造渣（除脉石）：
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炼铁原料：铁矿石，焦炭，石灰石：
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高炉构造：
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炼铁：
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C+O2=CO2
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炼铁生产工艺流程及下游产品处理：
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炼铁
一 炼铁：铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）
（1）基本反应原理：3CO+ Fe2O3=高==温==2Fe+3CO2
O2
Blast Furnace
H2
DRI
Scrap Plain Carbon Steel
Electric Arc