高炉(blast furnace)
横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。
高炉冶炼用的原料
高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。
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吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。
因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。
高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。
生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。
高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。
高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。
鼓风机送出的冷空气在热风炉加热到800～1350℃以后，经风口连续而稳定地进入炉缸，热风使风口前的焦炭燃烧，产生2000℃以上的炽热还原性煤气。上升的高温煤气流加热铁矿石和熔剂，使成为液态；并使铁矿石完成一系列物理化学变化，煤气流则逐渐冷却。下降料柱与上升煤气流之间进行剧烈的传热、传质和传动量的过程。
下降炉料中的毛细水分当受热到100～200℃即蒸发，褐铁矿和某些脉石中的结晶水要到500～800℃才分解蒸发。主要的熔剂石灰石和白云石，以及其他碳酸盐和硫酸盐，也在炉中受热分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解温度分别为900～1000℃和740～900℃。铁矿石在高炉中于400℃或稍低温度下开始还原。部分氧化铁是在下部高温区先熔于炉渣，然后再从渣中还原出铁。
焦炭在高炉中不熔化,只是到风口前才燃烧气化,少部分焦炭在还原氧化物时气化成CO。而矿石在部分还原并升温到℃时就开始软化；到℃时完全熔化；超过1400℃就滴落。焦炭和矿石在下降过程中，一直保持交替分层的结构。由于高炉中的逆流热交换,形成了温度分布不同的几个区域，①区是矿石与焦炭分层的干区，称块状带，没有液体；②区为由软熔层和焦炭夹层组成的软熔带，矿石开始软化到完全熔化；③区是液态渣、铁的滴落带，带内只有焦炭仍是固体；④风口前有一个袋形的焦炭回旋区，在这里，焦炭强烈地回旋和燃烧，是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。
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年产钢120吨转炉炼钢车间设计-毕业设计最终稿.doc92页
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年产钢120吨转炉炼钢车间设计
毕业设计终稿
2004年重庆政府在重庆西永划定并打造重庆西部教育基地，至今已修建了10余所高校、房地产富力城及熙街生活娱乐圈。大体上满足人们的日常生活需求。但重庆西部大开发，更重要的一方面是拉动当地一代的经济发展，与主城区发展。最终重庆人均GDP提升，让重庆人民生活更加富裕。氧气顶底复吹转炉是20世纪70年代中、后期，开始研究的一项新炼钢工艺。其优越性在于炉子的高宽比略小于顶吹转炉却又大于底吹转炉，略呈矮胖型；炉底一般为平底，以便设置底部喷口本设计考虑到这方面的问题，拟定选址在重庆修建年产钢0万吨新型钢铁厂。本钢厂主产碳素工具钢、碳素结构钢、轴承钢及弹簧钢。能够及时供应重庆西部开发的钢铁需求，此外还能满足重庆长安汽车板簧供应。氧气顶底复吹转炉 新型钢铁厂
1 炼钢厂设计概论 1
1.1 钢铁工业在国民经济中的地位和作用 2
1.2 炼钢工艺的发展及现状 2
1.3 钢铁厂设计的目的及意义 3
2 厂址选择论证 4
建厂条件 4
产品市场 5
3 产品方案及金属料平衡估算 7
产品大纲 7
全厂金属料平衡估算 7
技术可行性 8
4 转炉车间生产工艺流程 10
设计原始条件 10
生产工艺流程图 10
5 转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算 13
物料平衡计算 13
5.2 热平衡计算 20
6 原料供应及铁水预处理方案 24
6.1 原料供应 24
6.2 铁水预处理方案 27
7 转炉座数及其年产量核算 29
转炉容量和座数的确定 29
车间生产能力的确定 29
确定转炉座数并核算年产量 30
8 转炉炉型选型设计及相关参数计算 31
转炉炉型设计 31
转炉炉衬设计 34
转炉炉体金属构件设计 35
9 转炉氧枪设
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低成本节能环保120t转炉炼钢集成技术研究与应用
　　中国企业网中冶华天讯节能减排已成为冶金行业进一步发展最重要的科技创新任务之一，流程功能的解析、优化、重组，实现转炉炼钢生产的紧凑化，即工序时间的最小化、衔接最优化，这是最首要的节能措施。
　　中冶华天工程技术有限公司（以下简称&中冶华天&）多年来一直致力于从事炼钢节能减排领域的研究和创新。2011年成功研制的&低成本节能环保120t转炉炼钢集成技术&，于2012年通过了中冶集团组织的科技成果鉴定，达到了国内领先水平。该技术创新成果首次成功应用于天钢联合特钢有限公司120t转炉炼钢，经过近3年的生产实践，取得了显着的冶炼效果，吨钢钢铁料消耗为1060kg，吨钢石灰消耗仅27～28kg。
　　据悉，该成果先后全部或部分应用于辽宁营口嘉晨钢铁公司、山东鲁丽钢铁公司、山东传洋钢铁公司等120t转炉炼钢，取得了可喜的成绩。
　　2、技术研发背景
　　作为天津天钢联合特钢有限公司的总体设计单位，中冶华天在设计中采用了&3R+人性化&设计的理念，按照循环经济的原则进行设计，以物流顺、节能降耗、环境保护、降低生产成本、提高经济效益和市场竞争力为中心，通过实施可持续发展战略，将该工程建设成为一个能源和资源节约型的绿色工厂。
　　目前大多数转炉炼存在着如下问题：
　　2.1铁水供应问题
　　转炉的铁水供应方式有：（1）高炉铁水罐+混铁炉+转炉铁水罐；（2）混铁车+转炉铁水罐；（3）高炉与转炉共用同一铁水罐。第一种工艺，是国家明令淘汰的高耗能、高污染的工艺，不能采用。第二种工艺存在着如下问题：一、铁水温降较大；二、增加了加料跨起重机作业率；三、倒罐产生大量烟尘，对炼钢车间造成污染；四、设置倒罐及除尘设施，不仅投资较高，而且运行成本较高。
　　2.2加料系统与汽化冷却系统、除尘系统布置问题
　　国内外转炉炼钢车间的加料系统与汽化冷却系统、除尘系统常规集中布置在同一侧，对设备的安装、检修、更换等存在着的一定的难度，而且作业时间长，降低了转炉的有效生产时间，影响了转炉车间的经济效益。
　　2.3加料系统卸料口密封问题
　　转炉加料系统振动给料器卸料口密封常规采用帆布密封，钢丝固定。由于振动给料器的振动，帆布经常容易脱落、磨损，导致现场检修频繁，岗位含尘量得不到有效、彻底的改善。
　　2.4氧枪粘渣问题
　　转炉常规采用直筒式氧枪。由于采用直筒式氧枪，易出现渣粘枪的现象,尤其是在溅渣护炉时，粘渣更严重。
　　2.5转炉底吹系统问题
　　转炉底吹透气元件常规采用均布形式。由于采用均布易出现透气元件布置在炉前位置，转炉加时易出现透气元件机械性损坏的现象，增加炼钢运行成本。
　　2.6转炉除尘系统的供水模式
　　转炉湿法除尘系统常规采用并联供水模式，一文、二文、湿旋挡板脱水器采用单独供水，供水量较大，运行成本高。
　　2.7炉渣综合处理
　　转炉炉渣处理方式大多为热闷渣、热泼渣等传统方法，处理后的炉渣大部分钢渣不能自行分离，还需其他工艺过程进行分离（如破碎、筛选等），炉渣利用率低。
　　3、创新成果的主要特点、创新点
　　3.1&一罐制&铁水直供工艺方案
　　将高炉铁水罐与转炉铁水罐统一，也叫&一罐制&。采用铁水罐车将铁水从高炉出铁场通过铁路运输至炼钢车间，经过脱硫工序处理后兑入转炉内。
　　&一罐制&铁水直供工艺方案将炼铁、炼钢两道工序有效衔接，最大限度的减少了铁水温降、喷溅损失和占地面积，减少了铁水倒罐对炼钢车间造成的污染，降低一次性投资及长期运行成本。
　　&一罐制&铁水直供方案已成为当前国内外长流程设计的优先选择方案，200t转炉钢厂、新余210t转炉钢厂、150t转炉钢厂、富伦150t转炉钢厂、鲁丽150t转炉钢厂等采用了此方案，取得了很好的经济效益。
　　3.2加料系统、除尘系统及汽化冷系统布置方案
　　转炉加料系统布置在加料高跨，除尘系统和汽化冷却系统则布置在转炉高跨。
　　加料系统与除尘系统、汽化冷却系分跨布置方案，其与同跨布置相比有如下特点：
　　（1）有利于汽化冷却烟道的安装、更换及相关维修；
　　（2）减轻转炉高跨钢结构量，可适当减小转炉跨跨度，减少一次性建设投资；
　　（3）增大转炉高跨设备安装及维修空间；
　　（4）减少对炉衬的破坏；
　　（5）汽化冷却烟道寿命长。
　　3.3加料系统新型密封方案
　　加料系统的振动给料器上部和下部连接方式采用了新型的密封型式。该方案已申请实用新型专利一项。其与传统密封方案相比有如下特点：
　　橡胶制品取材容易，成本较低；
　　结构简单，安装及维修容易；
　　能克服振动给料器振动所带来的密封方式的脱落。
　　3.4大锥度氧枪
　　设计采用大锥度氧枪。枪身总长保持不变，炉渣靠自身重力自动脱落。
　　大锥度氧枪与传统直筒式氧枪相比有如下特点：
　　炉渣处于氧枪锥度区，靠自身重力自动脱落，减少刮渣器设备的投资；
　　氧枪几乎不粘渣，大大减轻现场工人的劳动强度。
　　国内天津联合特钢、、潍坊钢厂、等企业采用此技术，并取得了一定的经济效益。
　　3.5转炉底吹系统采用透气元件非对称布置方案
　　转炉底吹系统采用6个透气元件非均匀布置形式。
　　与传统对称布置形式相比有如下特点：
　　围绕耳轴中心线布置透气元件，克服转炉加废钢所造成的透气元件机械性损坏的现象；
　　有效提高转炉熔池搅拌动能，降低碳氧浓度积（终点碳氧浓度积~0.0025%），缩短了转炉冶炼周期。
　　目前，转炉底吹系统透气元件非均匀布置形式已成为国内外发展趋势，国内沙钢、传洋钢铁、天津联合特钢、济钢等企业也采用此技术，取得了良好的经济效益。
　　3.6除尘系统采用串联供水模式
　　除尘系统的冷却水采用串联供水模式。它与传统并联供水模式相比有如下特点：
　　（1）除尘系统供水量节约约40%；
　　（2）浊环水泵房及相关设备一次性投资减少。
　　此技术先后在潍坊150t转炉、富伦150t转炉、天钢联合特钢120t转炉等企业使用，取得了良好的经济效益。
　　3.7热泼渣与新型钢渣水淬综合处理方案
　　本项目采用渣箱热泼与安全环保型钢渣水淬法结合的处理方式。根据炉渣的特性，一部分进入渣箱进行热泼，一部分进入安全环保型钢渣水淬装置（中冶华天自主研发）处理，提高炉渣处理率。
　　安全环保型钢渣水淬系统由大块度钢渣输送系统、粒化器、渣罐液压倾翻机构组成。其中，渣罐液压倾翻机构，直接由两侧倾翻臂液压缸同时驱动，倾翻平稳，同时，还设置止挡臂，避免渣罐倾翻时脱落的危险。水淬后的渣采用大块渣输出辊道，用于解决水淬后的钢渣进行筛选、大块渣直接进入水池易发生爆炸、后期分离处理成本较高等问题。同时，大块渣输出系统由于辊子之间留有较小的间隙，既保证了小颗粒的钢渣顺着辊道间隙滑落进入水池，又使得未粒化完全的大块钢渣通过辊道输送到旁侧，以便转运。另外，所述驱动辊、从动辊上交错布置&十字形&拨爪，既能帮助筛选钢渣，又使得大块渣不卡辊、输送可靠。
　　通过综合处理后的钢渣利用率大大提高。经磁选后的钢渣可作为转炉冷却剂、废钢或返烧结作为原料使用，尾渣外供水泥原料、道路填料等使用，明显减少了石灰的加入量和废钢的使用量，节约成本。
　　新型钢渣水淬为中冶华天自主开发设计，该技术已申请发明专利一项，实用新型专利两项。
　　3.8污泥就地造球
　　转炉除尘系统回收的污泥，采用小循环处理，就地制成合成渣球团，直接返给转炉作冷却剂使用，不仅回收了铁资源，降低钢铁料消耗，而且缩短了冶炼时间，钢厂的经济效益约4～5元/吨钢。
　　4、推广应用前景
　　我国城市化、工业化、现代化的进程正在加快，现正处于经济建设高速增长的阶段。这也就要求我们节约能源，提高三废的综合治理和回收利用，做到负能炼钢。使原本的耗能大户成为新型的绿色环保钢厂，使炼钢厂成为国民经济经济建设过程中十分重要的一环。
　　该科研成果集成创新了多项炼钢生产的工艺技术，旨在降低生产成本及能耗，方便厂方组织生产。研究成果可广泛应用于转炉炼钢生产工艺，应用后能保护环境、节能降耗，具有明显的环境保护效益和综合的社会效益。该项目的推广可改善环境，促进经济可持续发展，具有良好的企业经济效益和显着的社会效益。
Tag:建筑钢材,钢材资源
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