第五章 钢铁工业窑炉.ppt

第五章钢铁工业窑炉机电工程学院能源系 第五章钢铁工业窑炉 本章要点 高炉冶炼是获得生铁的手段 而转炉则为炼钢车间的主体设备 本章学习的主要目的在于掌握钢铁生产的两大基本炉窑 高炉与转炉 的工作原理 窑炉结构 工作特点 为现代冶金工业的优质高效 长寿节能 清洁生产和过程自动设计奠定基础 第一节炼铁高炉 高炉冶炼主要以铁矿石 天然富矿 烧结矿和球团矿 为原料 以焦碳 煤粉 重油 天然气为燃料和还原剂 以石灰石为溶剂 在高炉中通过燃料燃烧 氧化物中铁元素的还原以及非铁元素造渣等一系列复杂的物理化学过程 生产主要产品生铁 副产品是炉渣 煤气和一定量的炉尘 瓦斯灰 宝钢高炉全貌 高炉本体 送风系统 渣铁系统 煤气系统 高炉的五大系统 高炉生产流程1 储矿槽 2 焦仓 3 称量车 4 斜桥 5 放散阀 6 高炉 7 热风炉 8 除尘器 9 切断阀 10 洗涤塔 11 渣罐 12 铁水罐 13 基墩 14 基座 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 高炉炼铁的原料 1 铁矿石 一般为赤铁矿 磁铁矿 提供铁元素 2 焦炭 提供热量 提供还原剂 作料柱的骨架 3 熔剂 石灰石 白云石 萤石 使炉渣熔化为液体 去除有害元素硫 S 除去杂质 4 空气 为焦碳燃烧提供氧 提供热量 铁矿全景图 鞍矿公司眼前山铁矿 鞍矿公司东鞍山铁矿 各类铁矿石图 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 褐铁矿 磁铁矿化学式为Fe3O4 结构致密 晶粒细小 黑色条痕 具有强磁性 含S P较高 还原性差 赤铁矿化学式为Fe2O3 条痕为樱红色 具有弱磁性 含S P较低 易破碎 易还原 褐铁矿是含结晶水的氧化铁 呈褐色条痕 还原性好 化学式为nFe2O3 mH2O n 1 3 m 1 4 褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3 3H2O的形式存在的 菱铁矿化学式为FeC03 颜色为灰色带黄褐色 菱铁矿经过焙烧 分解出C02气体 含铁量即提高 矿石也变得疏松多孔 易破碎 还原性好 其含S低 含P较高 上料皮带 炉顶布料 称量料斗 热风炉 送风系统 高炉本体平台构成 高炉本体包括高炉基础 钢结构 炉衬 冷却装置 而高炉本体设计是最为关键的部分 所谓五段式结构 自高炉底部死铁层以上的部位 依次为炉缸 炉腹 炉腰 炉身 炉喉 一 高炉本体五段式结构 1 高炉有效容积和有效高度我国习惯地规定 有效容积Vu620m3 为大型高炉 高炉的有效高度 对高炉内煤气和炉料之间的传热过程有重大影响 有效高度增加 煤气流速与炉料接触机会增加 有利于传热传质 降低能耗 但太高会形成料拱 对炉料下降不利 一 高炉本体五段式结构 高炉有效容积利用系数式中 每立方米高炉有效容积在一昼夜内生产铁的吨数 P 高炉一昼夜生产的合格生铁 高炉有效容积 指炉缸 炉腹 炉腰 炉身 炉喉五段之和 高炉有效容积利用系数是衡量高炉生产强化程度的指标 越高 高炉生产率越高 每天所产生铁越多 目前我国高炉有效容积利用系数为 1 8 2 5 t m3 d 高的可达3 0t m3 d 以上 高炉有效容积利用系数 2 炉缸指高炉炉型下部圆筒部分 它的上中下部分分别装有风口 渣口 铁口 炉缸下部容积盛装有液态的渣铁 上部空间为风口燃烧带 风口的数目主要取决于炉容大小 与炉缸直径成正比 还与冶炼强度有关 其数目n的确定可参照如下公式 n 2 d 1 中小型高炉n 2 d 2 大型高炉n 3d巨型高炉 4000m3以上 式中d为炉缸直径 m 3 炉腹位于炉缸上部 呈倒截圆锥形 炉腹的形状适应该部位炉料已熔化滴落而引起的物料体积的收缩 稳定下料速度 由于燃烧带产生的煤气是鼓风量的1 4倍 理论燃烧温度可达1800 2000度 气体激烈膨胀 炉腹的存在适应这一变化 4 炉腰炉腹上部的圆形空间为炉腰 是高炉炉型直径最大部位 它是冶炼的软熔带 炉料的透气性变差 炉腰的存在扩大了该部位的横向空间 改善了通气条件 因此 当冶炼渣量大时 应适当扩大直径 在炉型结构上 炉腰起承上启下的作用 使得炉腹向炉身过渡来的平缓 减少死角 高度一般取1 3m之间 炉腰直径与炉缸 炉腹角 炉腹高度有关 5 炉身呈正截圆锥形向下扩张 以适应于炉料向下运动 因温度升高所产生体积的膨胀 有利于减小炉料下降的摩擦阻力 避免形成料拱 炉身高度占高炉有效高度的50 60 保障了煤气与炉料之间传热和传质过程的进行 6 炉喉呈圆柱型 它的作用是承接炉料 稳定料面 保证炉料合理分布 炉喉直径与炉腰直径之比应在0 64 0 73之间 炉喉之上部位是炉顶装料装置 二 高炉冶炼工作原理 高炉冶炼过程是一系列复杂的物理化学过程的总和 有炉料的挥发与分解 铁氧化物和其他物质的还原 生铁与炉渣的形成 燃料燃烧 热交换和炉料与煤气运动等 这些过程不是单独进行的 而是在相互制约下数个过程同时进行的 基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气 煤气不停地向上运动 与不断下降的炉料相互作用 其温度 数量和化学成分逐渐发生变化 最后从炉顶逸出炉外 炉料在不断下降过程中 由于受到高温还原煤气的加热和化学作用 其物理形态和化学成分逐渐发生变化 最后在炉缸里形成液态渣铁 从渣铁口排出炉外 二 高炉冶炼工作原理 一 高炉还原过程 二 造渣与脱S 三 风口前C的燃烧 四 炉料与煤气运动 一 高炉还原过程1 高炉炉内状况 1 块状带矿焦保持装料时的分层状态 与布料形式及粒度有关 约占BF Blastfurnace 总体积60 温度200 1100 主要反应 水分蒸发 结晶水分解 除CaCO3外的其它MCO3分解 间接还原 碳素沉积反应 2CO C CO2 2 软熔带矿石层开始熔化与焦碳层交互排列 焦碳层也称 焦窗 软熔带的形状和位置对高炉内的热交换 还原过程和透气性有着极大的影响 主要反应 Fe的直接还原 Fe的渗碳 CaCO3分解 吸收S 贝波反应 C CO2 2CO 3 滴落带主要由焦碳床组成 熔融状态的渣铁穿越焦碳床 主要反应 Fe Mn Si P Cr的直接还原 4 回旋区C在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧 是高炉热量发源地 C的不完全燃烧 高炉唯一的氧化区域 主要反应 C O2 CO2CO2 C 2CO 5 炉缸区渣铁分层存在 焦碳浸泡其中 主要反应 渣铁间脱S Si Mn等元素还原 2 铁的间接还原与直接还原 当温度小于570 时 按Fe203 Fe304 Fe的顺序还原 当温度大于570 时 按Fe203 Fe304 Fe0 Fe的顺序还原 引 基本概念 1 还原反应还原反应的通式为MeO X Me X0 还原反应是还原剂X夺取金属氧化物Me0中的氧 使之变为金属或该金属低价氧化物的反应 高炉炼铁常用的还原剂主要有C0 H2和固体碳 2 铁氧化物的还原顺序氧化物的分解顺序是由高级向低级逐渐转化的 还原顺序与分解顺序相同 遵循逐级还原的原则 从高级氧化物逐级还原到低级氧化物 最后获得单质 因此 铁氧化物的还原顺序为 2 铁的间接还原与直接还原 1 间接还原 用CO H2为还原剂还原铁的氧化物 矿石从炉顶入炉后 在温度未超过900 1000 时 铁氧化物中的氧是被煤气中的CO和H2夺取而产生C02和H20的 这种还原不直接用焦炭中碳素作还原剂 所以叫间接还原 当温度大于570 时 用C0作还原剂 当温度大于570 时 用H2作还原剂用C0作还原剂的还原反应主要在高炉内小于800 的区域进行 用H2作还原剂的还原反应主要在高炉内800 1100 的区域进行 2 铁的间接还原与直接还原 2 直接还原 特点 强吸热反应 反应不可逆用固体碳还原铁氧化物 生成C0的还原反应叫铁的直接还原 由于矿石在炉内下降过程中 先进行间接还原 残留的铁氧化物主要以FeO形式存在 因此在高炉内具有实际意义的只有FeO C Fe C0的反应 由于固体碳与铁氧化物进行固相反应 接触面很小 直接进行反应受到很大限制 所以通常认为直接还原要通过气相进行反应 其反应过程如下 在上述反应中 虽然Fe0仍是与C0反应 但气体产物C02在高炉下部高温区几乎100 和碳发生气化反应 最终结果是直接消耗了碳素 CO只是从中起到了一个传递氧的作用 正因为碳的气化反应的存在和发展 使高炉内出现了间接还原和直接还原两种方式 如左图所示 直接还原一般在大于1100 的区域进行 800 1100 区域为直接还原与间接还原同时存在区 低于800 的区域是间接还原区 直接还原和间接还原区域分布 低于800 区域 800 1100 区域 高于1100 区域 直接还原和间接还原区域分布 低于800 区域 800 1100 区域 高于1100 区域 2 铁的间接还原与直接还原 3 直接还原与间接还原的比较A 铁的直接还原度巴甫洛夫假定 铁矿石在高炉内全部以间接还原的形式还原至Fe0 从Fe0开始以直接还原的形式还原的铁量与还原出来的总铁量之比 称为铁的直接还原度 记作 d B 直接还原与直接还原的比较间接还原以气体为还原剂 是一个可逆反应 还原剂不能全部利用 需要有一定过量的还原剂 直接还原与间接还原相反 由于反应生成物CO随煤气离开反应面 而高炉内存在大量焦炭 所以可以认为直接还原反应是不可逆反应 1mol碳就可以夺取铁氧化物中1mol的氧原子 不需过量的还原剂 因此 从还原剂需要量角度看 直接还原比间接还原更能有利于降低焦比 间接还原大部分是放热反应 而直接还原是大量吸热的反应 由于高炉内热量收入主要来源于碳素燃烧 所以从热量的需要角度看 间接还原比直接还原更能有利于降低焦比 焦比 K 和燃料比 Kf K Q P式中K 生产一吨生铁消耗的焦炭量 Q 高炉一昼夜消耗的干焦量 P 高炉一昼夜生产的合格生铁 Kf Qf P式中Kf 冶炼一吨生铁消耗的焦炭和喷吹燃料的数量之和 Qf 高炉一昼夜消耗的干焦量和喷吹燃料之和 如果只计算某种喷吹燃料的消耗 则分别表示煤比 M 每吨生铁消耗的煤粉量 油比 Y 每吨生铁消耗的重油量 等 焦比和燃料比是衡量高炉物资消耗 特别是能耗的重要指标 它对生铁成本的影响最大 因此降低焦比和燃料比始终是高炉操作者努力的方向 目前我国喷吹高炉的焦比一般低于450kg t 燃料比小于550kg t 先进高炉焦比已小于400kg t 燃料比约450kg t 将燃料也折合成焦炭计算出的总焦炭量为综合焦比 2 铁的间接还原与直接还原 3 直接还原与间接还原的比较通过上述两方面的比较可以看到 高炉内全部直接还原 d 1 行程和全部间接还原 d 0 行程都不是高炉的理想行程 只有直接还原与间接还原在适宜的比例范围内 维持适宜的 d 才能降低焦比 取得最佳效果 这一适宜的 d为0 2 0 3 而高炉实际操作中的 d常在0 4 0 5之间 有的甚至更高 均大于适宜的 d 所以 高炉炼铁工作者的奋斗目标 仍然是降低 d 这是降低焦比的重要内容 发展间接还原 降低 d 降低焦比的基本途径是 改善矿石的还原性 控制高炉煤气的合理分布 采用氧煤强化冶炼新工艺 降低单位生铁的热量消耗的措施有 提高风温 提高矿石品位 使用自熔性或熔剂性烧结矿 减小外部热损失 降低焦炭灰分等 铁矿石的还原示意图 3 非铁元素的还原 1 Mn的还原 锰是高炉冶炼经常遇到的金属 是贵重金属元素 高炉内的锰由锰矿带入 有的铁矿石中也含有少量的锰 MnO2 550 间接还原 Mn2O3 1100 间接还原 Mn3O4 1000 间接还原 MnO 1200 直接还原 Mn其中从Mn02到Mn0可通过间接还原进行还原反应 而Mn0是相当稳定的化合物 分解压力比Fe0小得多 所以 在高炉内Mn不可能由间接还原获得 只能靠直接还原取得 Mn0开始直接还原的温度约在1100 1200 之间 此时Mn0已与脉石组成硅酸盐初渣 故Mn是在液态初渣中由Mn0以直接还原形式还原而得 还原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生铁 冶炼普通生铁时 有40 60 的锰进入生铁 5 l0 的锰挥发进入煤气 其余进入炉渣 2 Si的还原生铁中的硅主要来源于矿石和焦炭灰分中的Si02 Si02是稳定的化合物 它的生成热大 分解压小 比Fe Mn难还原 硅的还原只能在高炉下部高温区 1300 以上 以直接还原的形式进行 由于Si02在还原时要吸收大量热量 所以硅在高炉内只有少量被还原 还原出来的硅可溶于生铁或生成FeSi再溶于生铁 较高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的还原 以便获得含硅较高的铸造生铁 由于硅的还原与炉温密切相关 所以铁水中的含硅量可作为衡量炉温水平的标志 生铁中 Si 的要求 制钢铁 Si 0 6 铸造铁1 25 Si 4 25 Si还原的特点 大量吸热 全部直接还原 Si还原的途径 气化还原 SiO2 C SiO COSiO C Si CO渣铁反应 SiO2 2C Si 2CO 3 磷的还原炉料中的磷以磷酸钙 CaO 3 P205 的形态存在 有时也以磷酸铁 FeO 3 P205 8H20 的形态存在 磷酸铁又称蓝铁矿 蓝铁矿的结晶水分解后 形成多微孔的结构较易还原 反应式为 磷酸钙是很稳定的化合物 它在高炉内首先进入炉渣 在1100 1300 时用碳作还原剂还原磷 其还原率能达60 当有Si02存在时 可以加速磷的还原 磷虽难还原 反应吸热量大 但在高炉冶炼条件下 全部被还原以Fe2P形态溶于生铁 因此 降低生铁中的含磷量的唯一途径是控制炉料中的含磷量 4 铅 锌 砷的还原我国的一些铁矿石含有铅 锌 砷等元素 这些元素在高炉冶炼条件下易被还原 还原出来的铅 不溶于铁 而且因密度大于铁易沉积于炉底 渗入砖缝 破坏炉底 部分铅在高炉内易挥发上升 遇到C02和H20将被氧化 随炉料一起下降时又被还原 在炉内循环 还原出来的锌 在炉内挥发 氧化 体积增大使炉墙破坏 或凝附于炉墙形成炉瘤 还原出来的砷 与铁化合影响钢铁性能 使钢冷脆 焊接性能大大降低 二 造渣与脱S高炉生产过程中 铁矿石中的铁氧化物还原出金属铁 铁矿石中的脉石和焦炭 燃料 中的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物 形成非金属的液相 即为炉渣 1 造渣的概念根据脉石 焦碳灰份组成及数量 选择适当的熔剂 形成具有一定性能的炉渣 2 高炉渣的作用炉渣对生铁的产量和质量有极其重要的影响 炉渣的具体作用如下 1 炉渣与生铁互不溶解 且密度不同 因而使渣铁得以分离 得到纯净的生铁 2 渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应 炉渣起调整成分的作用 3 炉渣对高炉炉况顺行 炉缸热制度以及炉龄等方面也有很大影响 炉渣的上述作用是由炉渣的物理性能决定的 其物理性能包括 炉渣的黏度 炉渣的熔化性和稳定性等 它们由炉渣的化学成分决定 加入高炉内的炉料 与煤气接触 将发生如下变化 1 焦炭在风口以上保持固态 直到风口处才完全燃烧 灰分进入炉渣 焦炭是料柱的骨架 对炉内透气性影响很大 2 石灰石在下降过程中 受热后逐渐分解 到1000 以上的区域分解完毕 分解生成的Ca0由于与矿石中脉石接触不良 故初渣中Ca0很少 只有在滴落带 大量初渣流过其表面时 才被溶解 参与造渣 3 矿石在下降过程中 经历了块状带 软熔带 滴落带 风口带 渣铁带 矿石的软化是由于在块状带固相反应生成了低熔点的化合物 此时半熔融的含有很多已还原的铁的 冰柱 沿焦炭缝隙流下 炉渣从冰柱中分离出来 为初渣 分离出来的初渣是自然碱度 随后渣中 FeO 不断还原进入铁中 至滴落带 炉渣以滴状下落 渣中Fe0已降到2 3 当温度达1400 以上时 金属铁由于渗碳而熔点降低 也以滴状下落 2 造渣过程 滴落的初渣成分不断变化 初渣开始是自然碱度 以后随着SiO2的还原 石灰石渣化并加入焦炭灰分 经过碱度波动之后形成终渣 主要成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO 95 FeO 1 成渣过程中 软熔带对炉内料柱透气性影响很大 习惯上把这一带叫成渣带 成渣带的厚薄 位置的高低和波动对高炉冶炼有很重要的影响 2 造渣过程 硫是影响钢铁质量的重要因素 高炉中的硫来自矿石 焦炭和喷吹燃料 使用天然矿石冶炼时 熔剂也会带入少量的硫 炉料中焦炭带入的硫最多 占70 80 冶炼每吨生铁由炉料带入的总硫量称硫负荷 炉料带入高炉内部的硫在冶炼过程中又全部转入炉渣 生铁 煤气中 渣中含硫量与铁中含硫量之比称为硫的分配系数 由此可以看出 欲得到低硫生铁应采取如下措施 降低硫负荷 增大硫的挥发量 加大渣量 增大硫的分配系数 由于实际生产中 一定的原料条件 每公斤铁由炉料带入的总硫量 变化不大 且不提倡大渣量操作 而气化去硫也仅占很少一部分 所以欲得到低 S 生铁 只有提高炉渣的去硫能力 3 脱S 3 脱S 1 炉渣脱S基本反应 FeS CaO CaS FeO FeO C Fe CO Q总的脱硫反应可写成 FeS CaO C CaS Fe CO Q从上述脱硫反应式可以看到 要提高炉渣的脱硫能力必须具备以下条件 1 适当高的炉渣碱度 碱度高则Ca0多 对脱硫有利 2 要有足够的炉温 脱硫反应是吸热反应 温度高 则有利于反应的进行 3 黏度小 可使生成物CaS很快脱离反应的接触面 降低 CaS 的浓度 促进反应的进行 4 还原气氛 3 脱S 2 炉外脱硫当炉料中含硫较高时 若操作不当 难免有时生铁含硫超过规定标准 此时 可采用炉外脱硫的办法 以保证生铁的质量 目前高炉常用的炉外脱硫剂是苏打粉 Na2CO3 出铁时 用占铁水质量l 的苏打粉加入铁水罐 脱硫效率可达70 80 或更高 反应式为 Na2CO3 FeS Na2S FeO CO2 Q此外 炉外脱硫剂还有石灰 白云石 电石 复合脱硫剂等 为了满足炼钢对铁水的要求 也可采用铁水预处理技术 实际生产中 如果选择合理的操作制度 保证充沛的炉温 生铁的含硫量是可以控制的 因为炉料中的硫大部分是由焦炭带入的 所以降低焦比是控制入炉硫量 保证生铁质量的有效措施 三 风口前C的燃烧焦炭是高炉炼铁的主要燃料 随着喷吹技术的发展 煤 重油 天然气等已代替部分焦炭作为高炉燃料使用 焦炭中的碳除部分参加直接还原 进入生铁和少量与H2反应生成CH4之外 有70 以上在风口前燃烧 高炉炉缸内的燃烧反应与一般的燃烧反应不同 它是在充满焦炭的环境中进行 即空气量一定而焦炭过剩的条件下进行的 1 燃烧反应的机理一般认为分两步进行 所以 风口前碳素的燃烧只能是不完全燃烧 生成C0并放出热量 三 风口前C的燃烧由于鼓风中总含有一定的水蒸气 灼热的C与H20发生下列反应 C H20 CO H2 124390kJ因此 实际生产中的条件下 风口前碳素燃烧的最终产物由C0 H2 N2组成2 燃烧反应的作用风口前碳素燃烧反应是高炉内最重要的反应之一 燃烧反应有以下几方面作用 1 为高炉冶炼过程提供主要热源 2 为还原反应提供C0 H2等还原剂 3 为炉料下降提供必要的空间 三 风口前碳的燃烧 当鼓风以很高的速度 100 200m s 从风口鼓入高炉时 具备足够的动能吹动风口前端的焦炭块 形成一个比较疏松的球形空间 沿着球形空间内部 煤气流夹带着焦炭作回旋运动 并迅速燃烧 回旋运动主要发生在风口中心线以上 风口前产生焦炭和煤气流回旋运动的区域称为回旋区 在回旋区外围 有一层厚约100 300mm的中间层 此层的焦炭既受高速煤气流的冲击作用 又受阻于外围包裹着的紧密焦炭 因此比较疏松 但又不能和煤气流一起运动 回旋区和中间层组成焦炭在炉缸内进行燃烧反应的区域称为燃烧带 2 燃烧带大小的控制 1 影响燃烧带大小的因素 C的燃烧速度 一般认为影响不大 布料状态 中心堆积 燃烧带小 中心疏松 燃烧带大 鼓风动能EK的大小 焦炭的性质 焦炭的粒度 气孔度 反应性等对燃烧大小也有一定的影响 2 影响EK的因素 风量 EK 风温 体积膨胀 质量流量 EK 风温 速度 EK 总体EK略有变化 风压 EK 风口截面积S EK 三 风口前碳的燃烧 在高炉冶炼过程中 各种物理化学反应都是在炉料和煤气相向运动的条件下进行的 这个过程伴随着热量与物质的传递与输送 因此 保证炉料在高炉内顺利下降和煤气流的合理分布 是高炉冶炼顺行 获得高产 优质 低耗的前提 1 炉料运动在高炉的冶炼过程中 炉料在炉内的运动是一个固体散料的缓慢移动床 炉料均匀而有节奏地下降是高炉顺行的重要标志 炉料在炉内下降的基本条件是高炉内不断形成促使炉料下降的自由空间 形成这一空间的因素有 焦炭在风口前燃烧生成煤气 炉料中的碳素参加直接还原 炉料在下降过程中重新排列 压紧并熔化成液相 体积缩小 定时放出渣铁等 其中风口前焦炭的燃烧 对炉料的下降影响最大 除此之外 炉料在炉内能否顺利下降还要受到力学因素的支配 四 炉料与煤气运动 四 炉料与煤气运动A 炉料下降的条件 1 自由空间的形成包括C的燃烧 渣铁排放 下料中重新排列 炉料软熔 2 炉料下降的力学分析P P料 P摩 P浮 P气 P有效 P气P 0顺行 P 0悬料 难行P料 品位 焦碳负荷 P料 P摩 炉墙与炉料 炉料与炉料P浮 料柱浸泡在渣铁中产生 勤放渣铁P气 上升煤气对料柱的支撑力 四 炉料与煤气运动2 煤气运动高炉煤气主要产生于炉缸风口前燃料的燃烧 炉缸煤气是高炉冶炼过程中热能与化学能的来源 所以 煤气在上升过程中经过一系列的传热传质后 从炉顶逸出 其体积 成分 温度和压力均发生了变化 A 煤气的体积与成分的变化煤气量取决于冶炼强度 鼓风成分 焦比等因素 炉缸煤气在高炉内上升过程中体积与成分如右图 由图可以看出 煤气的体积总量在上升过程中是增加的 高炉煤气上升过程中体积 成分的变化 2 煤气运动1 C0 煤气上升过程中 CO在高炉下部高温区开始增加 这是因为 一方面吸收Fe Si Mn P等元素直接还原生成的C0 另一方面部分碳酸盐在高温区分解生成的C02与C作用生成C0 但至中温区 C0开始参加间接还原生成同体积的C02 煤气中的C0含量会相应减小 2 C02 C02在高温区是不稳定的 所以在炉缸 炉腹部位几乎为零 从中温区开始增加 一方面间接还原生成C02 另一方面碳酸盐分解生成C02 3 H2 高温区的H2来源于风中H20汽和焦炭中的有机H2和喷吹燃料中的挥发H2 上升过程中由于参加间接还原和生成CH4 含量逐渐减少 但由于炉料中结晶水和碳作用生成部分H2 又可适量增加煤气中H2的含量 4 N2 鼓风带入的N2 焦炭中的有机N2和喷吹燃料中的挥发N2 在上升过程中不参加任何反应 绝对量不变 5 CH4 高温时少量焦炭与H2作用生成CH4 上升过程中又加入焦炭挥发分中的CH4 但数量很少 变化不大 纯焦冶炼时 炉顶煤气量为鼓风量的l 35 1 37倍 喷吹燃料时 为1 40 1 45倍 炉顶煤气成分为 C02CON2H2CH415 22 20 25 55 57 约2 0 约0 3 炉顶煤气中C02与C0的总含量基本稳定在38 42 之间 四 炉料与煤气运动 四 炉料与煤气运动3 煤气温度的变化炉缸煤气在上升过程中把热量传递给炉料 温度逐渐降低 而炉料在下降过程吸收煤气的热量 温度逐渐上升 这便是炉内热交换现象 一般讨论高炉内热交换时 将高炉分为三个区域 如右图所示 理想高炉的竖向温度分布图 1 煤气 2 炉料 四 炉料与煤气运动3 煤气温度的变化 1 在高炉上部区域 炉顶温度即煤气离开高炉时的温度是评价高炉热交换的重要指标 降低炉顶温度的措施有 煤气在炉内分布合理 煤气与炉料充分接触 提高风温 降低焦比 富氧鼓风等方面 此外 炉顶温度的高低还与炉料的性质有关 2 在高炉下部区域 炉缸所具有的温度水平是反映炉缸热制度的重要参数 提高炉缸温度的措施有 提高风温 富氧鼓风等方面 3 在高炉上部和下部热交换区之间存在一个热交换达到平衡的空区 此区的特点是炉料与煤气的温差很小 该区煤气的温度对大量使用石灰石的高炉约为900 对大量使用烧结矿的高炉约为1000 四 炉料与煤气运动4 煤气压力的变化 煤气在炉内上升过程中 由于克服料柱的阻力产生很大的压头损失 p 可表示为 p P炉缸 P炉喉 煤气在上升过程中 在高炉下部压力变化比较大而在高炉上部比较小 随着风量加大 冶炼强度提高 高炉下部压差变化更大 说明此时高炉下部料柱阻力增长值提高 当压头损失 p增加到一定程度时 将妨碍高炉顺行 由此可见 改善高炉下部料柱的透气性是进一步提高冶炼强度 促进高炉顺行的重要措施 四 炉料与煤气运动4 煤气压力的变化 影响 p的因素 在高炉冶炼过程中 影响 p的因素很多 归纳起来主要可分为煤气流和原料两个方面 A 煤气流 1 煤气流速的影响 随着煤气流速的增加 p迅速增加 因此 降低煤气流速能明显降低 p 煤气流速同煤气量或同鼓风量成正比 所以提高风量 煤气量增加 p增加 不利于高炉顺行 2 煤气温度和压力的影响 煤气的体积受温度影响很大 所以炉内温度升高 煤气体积膨胀 煤气流速增加 p增大 当炉内煤气压力升高 煤气体积缩小 煤气流速降低 p减少 有利于炉况顺行 3 煤气的密度和黏度的影响 降低煤气的密度和黏度能降低 p 高炉喷吹燃料后 由于煤气中H2含量增加 煤气的密度和黏度都相应减少 因而有利于炉况顺行 四 炉料与煤气运动4 煤气压力的变化 影响 p的因素 B 原料 1 粒度的影响 从降低 p以有利于高炉顺行的角度看 增加原料的粒度是有利的 但是对矿石的还原反应不利 所以在保证高炉顺行的前提下 应尽量减小入炉原料的粒度 2 孔隙度的影响 入炉原料的孔隙度大 透气性好 p将降低有利于炉况的顺行 对同一粒度 孔隙度随粒度大小变化不大 但粒度大小相差悬殊 小颗粒的炉料填充在大颗粒炉料之间的缝隙中 孔隙度会大大下降 p将增加 不利于炉况顺行 所以要大力改善原料的粒度组成 如加强原料的整粒工作 筛除粉末 分级入炉 C 其他方面高炉炼铁的操作制度对 p也有很大影响 对装料制度来讲 一切疏松边缘的装料制度 均能促进 p的下降 有利于顺行 对造渣制度来讲 渣量少 成渣带薄 初渣黏度小都会使 p下降 有利于顺行 三 高炉炉衬破坏机理 碱金属和其他有害元素的破坏作用 炉料和煤气流的摩擦冲刷及煤气碳素沉积的破坏作用 高温和热震破损 高温渣铁的渗透与侵蚀 炉衬破坏机理归纳为如下几方面 高炉内任何部位的破坏 都是多种破坏机理的交替综合作用的结果 高炉寿命是炉型设计 炉衬结构及材质 高炉冷却设备与工艺制度 冶炼条件等因素的综合作用的结果 高炉用耐火材料有陶瓷质材料和碳质材料 陶瓷质材料有粘土砖 高铝砖 刚玉砖 不定型耐火材料 碳质材料有碳砖 石墨砖 石墨炭化硅砖 氮结合炭化硅砖和粘土结合炭化硅砖 四 高炉用耐火材料 1 粘土砖和高铝砖其具有较好的机械强度 耐磨性和抗渣性均好 成本较低 普遍用于高炉的各个部位 1 2 3 4 化学成分中氧化铝含量高而氧化铁含量低 耐火度和荷重软化要求高 重烧收缩率要小 气孔率要低 2 碳质耐火材料随着冶炼强度提高 炉衬热负荷加重 以快速导热的碳质耐火材料显示独特性能 尤其炉底部位几乎普遍采用碳质耐火材料 3 不定型耐火材料主要有捣打料 喷补料 浇注料 泥浆和填料 主要特点是成型工艺简单 能耗低 抗热震性好 耐剥落等优点 五 高炉冷却高炉冷却的目的是维持炉衬在一定温度下工作 使其不失去强度 保持炉型 形成渣皮 保护和替代炉衬工作 保护炉壳与各种钢结构 使其不因受热而变形或破坏 常用的冷却方式为水冷 风冷和汽化冷却 第二节炼钢转炉 一 综述钢与生铁的比较 第二节炼钢转炉 2005年我国粗钢产量已达到3 49亿吨 其中氧气转炉炼钢法所炼钢约占75 2011年我国产粗钢68327万吨 比上年增加5584万吨 增长8 9 生产生铁和钢材分别为62969万吨和88131万吨 同比分别增长8 4 和12 3 另据海关统计 2011年我国累计进口钢材1558万吨 同比下降5 2 出口钢材4888万吨 增长15 1 净出口粗钢3479万吨 增长28 装料 补炉 供氧 造渣 温度控制 脱氧合金化 装入制度 供氧制度 造渣制度 温度制度 脱氧合金化制度 炼钢过程 炼钢原料分为金属料 非金属料和气体 金属料 铁水 废钢 合金钢 非金属料 造渣剂 石灰 萤石 铁矿石 冷却剂 废钢 铁矿石 氧化铁 烧结矿 球团矿 增碳剂和燃料 焦炭 石墨籽 煤块 重油 氧化剂 氧气 铁矿石 氧化铁皮 按炉衬耐火材料性质 碱性转炉和酸性转炉 按供入氧化性气体种类 空气和氧气转炉 按供气部位 顶吹 底吹 侧吹及复合吹转炉 按热量来源 自供热和外加热燃料转炉 第二节炼钢转炉 二 氧气顶吹转炉 氧气顶吹转炉炼钢设备如图所示 按照配料要求 先把废钢等装入炉内 然后倒入铁水 并加入适量的造渣材料 如生石灰等 加料后 把氧气喷枪从炉顶插入炉内 吹入氧气 纯度大于99 的高压氧气流 使它直接跟高温的铁水发生氧化反应 除去杂质 第二节炼钢转炉 用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆 以及氮气排出时带走热量的缺点 在除去大部分硫 磷后 当钢水的成分和温度都达到要求时 即停止吹炼 提升喷枪 准备出钢 出钢时使炉体倾斜 钢水从出钢口注入钢水包里 同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分 钢水合格后 可以浇成钢的铸件或钢锭 钢锭可以再轧制成各种钢材 第二节炼钢转炉 第二节炼钢转炉 一 结构转炉由炉帽 炉身和炉底三部分组成 炉帽系一上小下大的截圆锥体 炉帽以下 熔池面以上的圆筒为炉身部分 熔池面以下为炉底部分 转炉结构图 1 炉型结构主要确定的参数 2 氧枪氧枪是转炉供氧的主要设备 它是由喷头 枪身和尾部结构组成 喷头的形状有拉瓦尔型 直筒型和螺旋型等 目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头 拉瓦尔型喷头是收缩 扩张收缩型喷孔 当出口氧压与进口氧压之比 0 528时形成超音速射流 拉瓦尔型喷孔示意图 通常炉衬由永久层 填充层和工作层组成 永久层紧贴和保护炉壳 常用煤砖砌筑 填充层介于永久层与工作层之间 主要功能是减轻炉衬受热膨胀时对炉壳产生挤压 工作层系指与金属 熔渣和炉气接触的内层炉衬 该层多用镁碳砖和焦油白云石砖综合砌筑 3 炉衬的组成 第二节炼钢转炉 它是提高炉龄的基础 常用的工作层衬砖有 沥青结合镁砖 含碳量5 6 烧成浸渍镁砖 焦油或沥青结合的白云石砖 含碳量2 沥青或树脂结合白云石碳砖 含碳量7 15 沥青或树脂结合镁碳砖 含碳量10 25 由于镁碳砖成本高 一般只用于耳轴区或渣线易损部位 4 炉衬材质的合理选择 4 砖型选择原则 尽可能选用大砖 提高筑炉速度 减少砖缝 减轻劳动强度 2 3 在出钢口和炉底选用异型砖 4 尽可能选用大砖 提高筑炉速度 减少砖缝 减轻劳动强度 4 2 转炉炉体的金属构件由炉壳 炉体支承装置和倾动机构组成 炉壳通常由炉帽 炉身和炉底三部分组成 由于炉帽 特别是炉口部位受高温作用易变形 目前采用水冷炉口 5 转炉炉体的金属构件 第二节炼钢转炉 支承装置承载炉体全部重量 主要部件有托圈 炉体与托圈的连接装置为耳轴及其轴承 炉体及其托圈的全部载荷通过耳轴 经轴承座传给地基 而倾动机构的力矩又通过耳轴传给炉体与托圈 因此要求具有足够的强度和刚度 一般选用合金钢 倾动机构 转炉在冶炼过程中前后倾转 倾动角度为 360 倾动速度可以调节 一般为0 15 1 5r min 第二节炼钢转炉 第二节炼钢转炉 第二节炼钢转炉 二 工作原理1 吹炼过程 开吹时氧枪枪位采用高枪位 目前是为了早化渣 多去磷 保护炉衬 在吹炼过程中适当降低枪位的保证炉渣不 返干 不喷溅 快速脱碳与脱硫 熔池均匀升温 在吹炼末期要降枪 主要目的是加强熔池搅拌 稳定火焰 降低渣中Fe含量 减少铁损 第二节炼钢转炉 1 硅的氧化规律在吹炼初期 铁水中的Si和氧的亲和力大 而且Si氧化反应为放热反应 低温下有利于此反应的进行 Si在吹炼初期就大量氧化 Si O2 SiO2 氧气直接氧化 Si 2O SiO2 熔池内反应 Si 2FeO SiO2 2Fe 界面反应 2FeO SiO2 2FeO SiO2 第二节炼钢转炉 2 锰的氧化规律在吹炼初期 Mn也迅速氧化 其反应式为 Mn O MnO 熔池内反应 Mn O2 MnO2 氧气直接氧化反应 Mn FeO MnO Fe 界面反应 SiO2 MnO MnO SiO2 第二节炼钢转炉 余锰或残锰锰的氧化产物是碱性氧化物 随着吹炼的进行和渣中CaO含量的增加 会发生 MnO SiO2 2CaO 2CaO SiO2 MnO随着吹炼后期炉温升高后 MnO被还原 即 MnO C Mn CO或MnO Fe FeO Mn吹炼终了时 钢中的锰含量也称余锰或残锰 第二节炼钢转炉 3 碳的氧化规律影响碳氧化速度的变化规律的主要因素有 熔池温度 熔池金属成分 熔渣中 FeO 和炉内搅拌强度 吹炼前期 熔池平均温度低于1400 1500 Si Mn含量高且与O亲和力均大于C O的亲和力 FeO虽高 但化渣 脱碳消耗的FeO较少 碳的氧化速度较低 第二节炼钢转炉 吹炼中期 熔池温度高于1500 Si Mn含量降低 P O亲和力小于C O亲和力 碳氧化消耗较多的FeO 熔渣中 FeO有所降低 熔池搅拌强烈 反应区乳化较好 此期的碳氧化速度高 吹炼后期 熔池温度很高 超过1600 C含量较低 FeO增加 熔池搅拌不如中期 碳氧化速度比中期低 第二节炼钢转炉 4 磷的变化规律磷的变化规律主要表现为吹炼过程中的脱磷速度 前期不利于脱磷的因素是炉渣碱度比较低 及早形成碱度较高的炉渣 是前期脱磷的关键 中期不利于脱磷的因素是 FeO较低 控制渣中 FeO达10 20 避免炉渣 返干 是中期脱磷的关键 后期不利于脱磷的热力学因素是熔池温度高 第二节炼钢转炉 5 硫的变化规律硫的变化规律也主要表现在吹炼过程中的脱硫速度 吹炼前期 由于温度和碱度较低 FeO较高 渣的流动性差 因此脱硫速度很慢 吹炼中期 熔池温度逐渐升高 FeO比前期有所降低 碱度因大量石灰熔化而增大 熔池乳化比较好 是脱硫的最好时期 吹炼后期 熔池温度已升至出钢温度 FeO回升 脱硫速度稍低于中期 第二节炼钢转炉 2 炉渣FeO的变化规律炉渣中FeO的变化与枪位 脱碳速度 加矿量有关 枪位 枪位低时 高压氧气流股冲击熔池 熔池搅拌剧烈 渣中金属液滴增多 形成渣 金乳浊液 脱碳速度加快 消耗渣中FeO降低 枪位高时 脱碳速度低 渣中FeO增高 矿石 渣料中加矿石多 则渣中FeO增高 第二节炼钢转炉 3 熔池温度的变化规律其变化与熔池的热量来源和热量消耗有关 吹炼初期 炉内的铁水温度一般为1300 左右 铁水温度越高 带入炉内的热量就越高 Si Mn C P等元素氧化放热 加入的渣料在吹炼初期大量吸热 综合作用的结果 吹炼前期结束时 熔池温度可升高至1500 左右 第二节炼钢转炉 吹炼中期 熔池中C继续大量氧化放热 P也继续氧化放热 均使熔池温度提高 可达1500 1550 以上 吹炼后期 熔池温度接近出钢温度 可达1650 1680 左右 在整个炉钢的吹炼过程中 熔池温度约提高350 左右 第二节炼钢转炉 4 渣钢乳化在吹炼过程的开始阶段 有时炉渣会起泡并从炉口溢出 这就是发生了典型的乳化和泡沫现象 由于氧射流对熔池的强烈冲击和CO气泡的沸腾作用 使熔池上部金属 熔渣和气体三相剧烈混合 形成了转炉内明显的乳化和泡沫状态 第二节炼钢转炉 1 氧枪 2 气 钢 渣乳化相 3 CO气泡 4 金属熔池 5 火点 6 金属液滴 7 CO气流 8 飞溅出的金属液滴 9 烟尘 第二节炼钢转炉 转炉内的泡沫现象示意图 第二节炼钢转炉 三 底吹氧气转炉通过转炉底部的氧气喷嘴 把氧气吹入炉内熔池进行炼钢的方法 1 结构 主要工艺特点是从转炉底部供氧 装有氧喷嘴的转炉炉底可以拆卸 更换 氧喷嘴由同心的双层套管组成 内层为铜管或不锈钢无缝管 外层用碳素钢无缝管 内层通氧气 并可同时喷吹石灰粉 两层套管之间的间隙通冷却剂 冷却剂通常为气态或液态的碳氢化合物 如天然气 丙烷或燃料油等 依靠碳氢化合物裂解吸热 并在氧流周围形成保护气膜 以及高速气流带走热量 以降低氧喷嘴及其附近反应区的温度 达到保护氧气喷嘴 减缓烧损的目的 为了使熔池搅拌均匀 反应界面大 吹炼平稳 并避免氧喷嘴个数少 直径过大 氧流比较集中而导致氧气穿透熔池 因此采用多支氧喷嘴 分散供氧 第二节炼钢转炉 2 特点 氧气是从炉底多个氧喷嘴分散地直接吹进熔池 所以搅拌条件好 氧气流和液态金属的接触面积大 化学反应迅速而均匀 碳与氧接近平衡状态 也就是说 与氧气顶吹转炉相比 熔池含氧量较低且分布较均匀 所以吹炼平稳 喷溅少 炉体比氧气顶吹转炉矮胖 炉体的高宽比 H D 约为1 1 1 炉容比约为0 8 1 0m3 t 底吹氧条件下 不稳定的氧化铁在上浮过程中 被熔池中与氧的亲和力强于铁的元素 如硅 锰 碳等元素 所还原 所以底吹氧气转炉的渣中氧化铁含量较低 第二节炼钢转炉 2 特点 由于氧喷嘴冷却剂降低了高温反应区的温度 铁的蒸发损失少 而已蒸发的铁经过熔池的过滤作用又使这种损失进一步减少 因此 其烟尘量约为氧气顶吹转炉的1 3 由于上述原因 氧气底吹转炉的金属收得率比氧气顶吹转炉高2 左右 氧气底吹转炉的氧耗量及石灰消耗量也较低 由于氧气底吹转炉钢中氧含量低 而且低碳时可以依靠底吹气流的强搅拌作用 特别适合生产低碳钢和超低碳钢 且质量较好 第二节炼钢转炉 2 特点 缺点 由于高温区在转炉底部 炉底寿命低于炉身和炉帽 由于采用了碳氢化合物作氧枪冷却剂 既增加了设备的复杂性 且碳氢化合物高温裂解产生氢气 使熔池含氢量较高 冶炼高质量钢时需要在吹炼末期喷吹惰性气体进行脱氢处理 由于冷却剂的吸热以及炉气中含CO较高 也就是碳的燃烧不完全 废钢加入量稍低于氧气顶吹转炉 氧气底吹转炉和氧气顶吹转炉相比 各有优缺点 前者搅拌条件好 后者成渣快 因此人们设想把两者优点结合起来 这就是20世纪70年代中期开始发展起来的顶底复吹转炉炼钢 四 顶底复合吹炼转炉 第二节炼钢转炉 炉型基本特征 炉底一般为平底以便设置喷口 炉子的高宽比略小于顶吹转炉 却大于底吹转炉 略呈矮胖型 熔池深度取决于底部喷口直径和供气压力 底部供气构件 第二节炼钢转炉 一般为Ar N2 O2 空气 缺少Ar气地方可以设置CO2和CO气源 气源压力不能少于3MPa 顶底复吹法可分为如下三种 2 3 加强搅拌型 顶枪吹氧 底部吹惰性气体或中性气体N2 供气构件大为简化 1 底气气源种类 第二节炼钢转炉 采用底吹氧时一般吹氧用量占总氧量的20 25 采用底吹Ar N2 CO2 供气强度小于0 03Nm3 t min 冶金特征接近顶吹法 达到0 2 0 3Nm3 t min 可保证降低炉渣和金属的氧化性 并达到足够的搅拌强度 2 底气用量 第二节炼钢转炉 砖型供气元件弥散型透气砖 砖缝组合型和直孔型透气砖三类 弥散型透气砖适于喷吹Ar N2搅拌气体 气体阻力大 透气量小 不能喷吹氧化性气体 砖缝组合型供气阻力小 适用于喷吹惰性气体 但容易漏气而且各缝气流不均匀 直孔型透气阻力小而且气流分布较均匀 不容易漏气 3 砖型供气元件 第二节炼钢转炉 铁水预处理主要是指铁水在进入炼钢炉冶炼之前 为适应对钢质量的更高要求 对铁水中的锰 磷 硫 氮进行处理 其中最常见的是铁水预脱硫 使脱硫剂中的有效成分与铁水中的硫作用 生成稳定的化合物而进入渣相 达到使铁水去硫的目的 常用脱硫剂主要有钙 镁 稀土金属以及苏打 镁焦 生石灰 活性石灰等 为提高脱硫效率 可用搅拌法进行有效的脱硫 下图为铁水预脱硫方法示意图 1 铁水预处理 第三节炼钢技术的发展 炼钢工艺方面 a 铁流搅拌法 b 喷气体搅拌法 c 摇包脱硫法 d 混铁车脱硫法 e 机械搅拌法 f 机械搅拌卷入法 g 喷吹气体循环搅拌法 h 搅拌式连续脱硫法 铁水预脱硫方法示意图 顾名思义 转炉负能炼钢就是转炉 在冶炼工序 既炼出了钢 又没有额外消耗能量 反而输出或提供富余能量的一项工艺技术 衡量这项技术的标准是转炉炼钢的工序能耗 炼钢工序能耗包括消耗和回收能量两个方面 消耗有物料 电 水 气等 累计按热值折算为吨钢消耗掉的标准煤 回收有转炉煤气和蒸汽 也累计按热值折算为吨钢回收的标准煤 所以 在炼钢过程中 若出现回收的能量超过消耗掉的能量时 就是负能炼钢 第三节炼钢技术的发展 2 转炉零能 或负能 炼钢 转炉炼钢在吹炼过程中 产生大量的烟气 以煤气为主 这种烟气温度高达1260 左右 含CO约60 具有很高的显热和潜热 热量总和超过104 6 104kJ t钢 因此 回收这部分能量是转炉炼钢节能潜力最大的环节 不少技术先进的转炉 吨钢可以回收煤气100m3以上 可大部分抵消或超额抵消转炉炼钢耗能 实现零能或负能炼钢 第三节炼钢技术的发展 2 转炉零能 或负能 炼钢 早期在转炉烟罩上装设锅炉 使煤气中的CO强制燃烧 转而生产蒸气并回收利用 叫燃烧法 后来研究未燃法获得成功 至今日本吨钢回收煤气大都在100多立方米 而生产1t转炉钢约需71 104kJ热量 1981年全日本平均吨钢回收煤气量已达85m3 转炉煤气发热值按8820kJ m3计算 则有75 104kJ 这样 回收煤气一项就已抵消生产1t转炉钢所消耗掉的热量 还有富余 所以20世纪80年代初日本就已实现转炉零能或负能炼钢了 20世纪90年代初 我国宝钢也实现了转炉的负能炼钢 1994年武钢二炼钢厂转炉也实现了负能炼钢 2 转炉零能 或负能 炼钢 第三节炼钢技术的发展 GB21256 2007 粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额 表 电力折标准煤系数当量值条件下 0 1229kgce kWh 的粗钢生产工序能耗限额参考值 现代钢铁联合企业的主要生产流程 现代钢铁联合企业的主要生产流程分为两类 长流程和短流程 长流程目前应用最广 其工艺特点是 铁矿石原料经过烧结 球团处理后 采用高炉生产铁水 经铁水预处理后 由转炉炼钢 炉外精炼至合格成分钢水 由连铸浇铸成不同形状的铸坯 轧制成各类成品 全球大约70 的钢铁企业采取这种流程进行生产 短流程根据原料分为两类 一类是铁矿石经直接熔融还原后 采用电炉或转炉炼钢 其主要特点在于铁矿石原料不经过烧结 球团处理 没有高炉炼铁生产环节 这种流程目前应用较少 大约占10 以下 另一类是以废钢作为原料 由电炉融化冶炼后 进入后部工序 也没有高炉炼铁生产环节 这种工艺流程约占20 为了提高生产效率 目前国内外许多钢铁厂在电炉冶炼中也采取兑加铁水的工艺 钢铁生产简易流程图 炼铁 TRT发电 TRT BlastFurnaceTopGasRecoveryTurbineUnit 以下简称TRT 高炉煤气余压透平发电装置 是利用高炉冶炼的副产品 高炉炉顶煤气具有的压力能及热能 使煤气通过透平膨胀机做功 将其转化为机械能 驱动发电机或其他装置发电的一种二次能源回收装置 该装置既回收减压阀组泄放的能量 又净化煤气 降低噪音 稳定炉顶压力 改善高炉生产的条件 不产生任何污染 可实现无公害发电 是现代国际 国内钢铁企业公认的节能环保装置 TRT工艺过程介绍 高炉产生的煤气经重力除尘 净化除尘后 压力为140kPa左右