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炼铁学

第一章
有效容积利用系数:指高炉单位有效容积的日产铁量。

焦比:指生产每吨生铁所消耗的焦炭量。

综合焦比:是生产1t生铁实际耗用的焦炭以及各种辅助燃料折算为相应的干焦的综合。

冶炼强度:指单位体积高炉有效容积焦炭日消耗量,是标志高炉强化程度的指标之一。

焦炭负荷:指每批炉料中铁、锰矿石的总重量与焦炭重量之比,用以评估燃料利用水平操作水平,调节配料的重要参数。

生铁合格率:指合格生铁量占高炉总产量的百分数。

休风率:指高炉休风时间占规定作业时间的百分数,降低休风率是增产节约的重要途径。

生铁成本:指生产1t生铁所需的费用。

是衡量高炉生产经济效益的重要指标。

炉龄:指从高炉点火开炉到停炉大修,或高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。

生铁分类:炼钢生铁、铸造生铁(翻砂铁、灰口铁)
高炉渣:由钙、镁、硅、铝的氧化物构成的复杂硅酸盐。

高炉煤气:是钢铁联合企业的重要二次能源,主要用作热风炉燃料,还可供动力、炼焦、烧结、炼钢、轧钢等部门使用。

第八章
高炉冶炼的五个主要区:块料带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁带
铁的氧化物存在形式:三氧化二铁(赤铁矿)、四氧化三铁(磁铁矿)、氧化亚铁FeO(浮士体)铁的低级氧化物比高级氧化物稳定,因此还原与分解的顺序是一致的。

还原顺序:3个三氧化二铁→2个四氧化三铁→6个氧化亚铁FeO→6个Fe
温度大于570摄氏度时:三氧化二铁→四氧化三铁→氧化亚铁FeO→Fe
温度小于570摄氏度时:三氧化二铁→四氧化三铁→Fe
间接还原:在低、中温区进行的还原反应。

高炉内铁氧化物用CO还原,生成CO(2),并主要为放热反应的还原反应。

直接还原:在高温区所进行的还原反应。

高炉内铁氧化物用C还原,生成CO,并吸收大量热量的还原反应。

高炉常用还原剂:C、CO、H(2)
CO与H(2)作为还原剂有何差异,他们的利用率如何表示?
答:当t小于810摄氏度时,CO还原能力比氢气强。

当t大于810摄氏度时,氢气还原能力比CO强。

说明氢气的还原能力随温度升高而升高。

炉顶煤气中CO2与煤气中CO2+CO 之比叫CO利用率,它是反映风口前碳燃烧和炉内直接还原产生的CO在上升过程中参加间接还原程度的指标。

CO(2)+C=2CO一般叫什么反应,对高炉冶炼过程有何影响?
答:碳的气化反应。

是高炉可直接根据温度划分稳定区,没有这个方程则需根据图划分稳定区。

A消耗焦炭B吸收高温区热量C破坏焦炭强度D影响料柱透气性。

复杂Fe氧化物:先分解为游离的铁氧化物,再被还原剂还原(先分解再还原)
为什么100%直接还原与100%间接还原都不是高炉冶炼最理想过程?
答:事实上焦炭燃烧既发热,又提供还原剂,而要完成冶炼过程,热能和化学能的消耗,或者说直接还原和间接还原的发展,在一定的冶炼条件下,有一个合适的比值,在此比值下,高炉冶炼需要的热能和化学能都能得到满足,从而获得最小的燃料消耗,这也就是最合适的高炉行程。

锰的还原发生在高炉的滴落带区域
提高锰还原的条件:(1)足够高的炉缸温度(2)提高炉渣碱度,锰回收率增加(3)正确选择原料(4)调整软熔带位置
硅的还原:P144(低碱度、软熔带位置)
改善及控制硅还原的条件:(1)较高的炉缸温度和充足的热储备(2)适宜的造渣制度(3)注意原料选择
铸造铁炼酸性渣。

高炉条件下:完全不还原的有CaO、MgO、Al2O3部分还原的有MnO、SiO2(Cr、Mn、V、Si、Ti)容易还原的有Cu、Pb、Ni、Co、Fe最难还原的非Fe成分为C、Si、Mn、P、S消耗热量最多的为Si
C在Fe中存在形态:Fe3C(化合态、银白色、白口铁)、C(石墨、灰色、灰口铁)
第九章
炉渣的熔化温度(软熔带下面):是指炉渣完全熔化成液相的温度也是炉渣冷却时开始析出固相的温度。

炉渣的熔化性温度:是指炉渣熔化后能够自由流动的温度。

炉渣的稳定性:指当化学成分或温度改变时,对炉渣物理性质影响的程度。

炉渣在成分波动条件下保持稳定的能力,成为化学稳定性;在温度波动条件下炉渣保持稳定的能力,成为热稳定性。

什么叫硫负荷,一般是多少?
答:每吨生铁的炉料带入的总硫量,成为硫负荷,一般在4~8kg/t范围。

渣的作用:(起到渣铁分离、脱硫、调整生铁成分,影响炉温,促进顺行和保护炉衬等作用)1)通过调整炉渣的成分、性质和数量,来控制钢液中各元素的氧化还原反应过程,如脱碳、脱磷、脱氧、脱硫等;2)吸收金属液中的非金属夹杂物;3)覆盖在钢液上面,可减少热损失,防止钢液吸收气体;4)能吸收铁的蒸发物,能吸收转炉氧流下的反射铁粒,可稳定电弧炉的电弧;5)冲刷和侵蚀炉衬,好的炉渣能减轻这种不良影响,延长炉衬寿命。

渣的成分:化学分析表明,炼钢炉渣的主要成分是:Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS等,这些物质在炉渣中能以多种形式存在,除了上面所说的简单分子化合物以外,还能形成复杂的复合化合物,如2Fe0·Si02、2Ca0·Si02、4Ca0·P205等。

渣的来源(形成):1) 由造渣材料或炉料带入的物质。

2) 元素的氧化产物。

3) 炉衬的侵蚀和剥落材料。

4)合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物。

何谓液态炉渣的“表面性能”,表面性能不良会给冶炼过程造成哪些危害?
答:
有几种表示炉渣碱度的方法?
答:三种:(1)二元碱度CaO/SiO2;(2)三元碱度(总碱度):CaO+MgO/SiO2(3)四元碱度(全碱度):CaO+MgO/SiO2+ Al2O3
第十章
C与O的燃烧包括:风口回旋区加上中间层(区域:燃烧带)
燃烧带:就是风口前O2和CO2存在,并进行着碳燃烧反应的区域,即回旋区空腔加周围疏松焦炭的中间层。

由于是氧化性气氛,所以又称为氧化带。

影响燃烧带的因素:鼓风动能、燃烧反应速度、炉料分布状况
鼓风动能:指单位时间内鼓风所具有的能量,其大小表示鼓风克服风口前料层阻力,向炉缸中心穿透的能力。

影响鼓风动能的因素:风量、风温、风压和风口截面积等。

煤气体积变化:上升过程中,CO是先增加后减少,造成这一现象的原因是煤气在上升过程中,因直接还原、溶剂分解出的CO2被C还原生成的CO,以及焦炭挥发物的CO不断进入煤气中,使煤气上升到间接还原区时CO增至最大含量。

煤气成分变化:炉缸煤气中CO含量在35%~45%范围,而无CO2存在。

炉顶煤气中,CO 含量一般为20%~26%,而CO2含量为14%~22%。

煤气温度变化:在下部煤气温度迅速降低,中部变化很小,上部温度又迅速降低。

煤气温度不仅沿高炉高度有所变化,而且在同一断面上温度也是有差异的。

沿高炉截面上,中心和边缘气流发展,温度较高。

如何根据CO2曲线来分析炉内煤气能量利用与煤气流分:
答案:①中心与边缘CO2的高低,可说明中心与边缘气流的发展程度;
②CO2曲线平均水平的高低,说明高炉内煤气能量利用的好坏;
③4个方向CO2曲线的对称性,说明炉内煤气流是否偏行;
④CO2曲线平均水平无提高的情况下,CO2最高点移向2、3点,也说明煤气能量利用有所改善,因为此处正对应炉内截面积大、矿石多的地方;
⑤某一方向长期出现第2点甚至扩展到第3点CO2含量低于第1点,说明此方向炉墙破损,有结厚现象。

判断煤气的热能利用性质:炉顶煤气温度(t顶)。

t顶低,说明炉内热交换充分,炉料预热好,煤气热能利用好;反之,t顶高,炉料预热差,煤气热能利用差。

水当量(高炉内炉料):指单位时间内,通过高炉的某一截面的炉料,温度升高1摄氏度所吸收的热量
水当量(煤气):指单位时间内,通过高炉某一截面的煤气,温度降低1摄氏度所放出的热量。

水当量:单位时间内通过高炉某一截面的炉料(或煤气),其温度升高(或降低)1摄氏度所吸收(或放出)的热量。

水当量在高炉高度上的变化规律:(答案一)高炉上部:炉料所需热量主要消耗在加热炉料、水分蒸发、部分碳酸盐分解,因此需要热量较少,机上间接还原放出少量热量,故Ws<Wg,是t(s)上升较快。

高炉下部:炉料要进行大量直接还原、加热渣铁熔化等需要大量热量,愈到下部需要热量越大,因此,Ws上升很快,而t(s)上升很慢。

高炉中部:Ws约=Wg,煤气炉料温差很小,煤气放出热量与炉料吸收热量基本平衡,炉料的升温速率大致等于煤气降温速率。

(答案二)煤气当量在上升过程中又所增加,但因下部高温区煤气比热较大,而上部比热较小,故Ws基本保持不变。

(答案三)煤气水当量上、下部基本相同,这是因为G气上部大,下部小,而c气相反,上部小,下部大,两者乘积基本相同;炉料水当量上部小,下部大,这是由于上部不仅吸热反应少,而且C0间接还原还放热
第十三章
强化冶炼的方向:精料、高压操作、高风温、喷吹、富氧、综合鼓风和自动控制等技术。

精料八字:高、稳、熟、小、匀、净、少、好
第十四章
高炉操作制度:装料制度、送风制度、热制度、造渣制度。

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