煉鐵職稱(chēng)考試基礎(chǔ)知識(shí)1

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1、2.1.1高爐煉鐵基本原理2.1.1.1掌握高爐內(nèi)還原過(guò)程和生鐵的形成。一、高爐內(nèi)的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律。生鐵的形成主要是鐵的還原、滲碳和其他還原的元索進(jìn)入生鐵，即已還原出來(lái)的金屬鐵逐漸熔入其他合金元索，最終得到Fe、C、Si、Mn、P、S等元索的生鐵。1）鐵的還原形成海綿鐵。礦石在加入高爐內(nèi)就開(kāi)始還原，在高爐爐身部位就已經(jīng)有部分礦石在固態(tài)時(shí)被還原成金屬鐵，稱(chēng)為海綿鐵。2）海綿鐵發(fā)生滲碳。固態(tài)海綿鐵遇CO氣體發(fā)生析C反應(yīng)，理論計(jì)算固態(tài)海綿鐵滲碳最高滲C量為1.5%,當(dāng)溫度在727°C以上時(shí)，固體海綿鐵發(fā)生如下滲碳過(guò)程，2CO-CO2+C

2、醪C墨活性大，3Fe固+C滬Fe3C墨，；兩個(gè)反應(yīng)復(fù)合在一起為3Fe固+2CO-Fe36汁CO2,當(dāng)初步滲碳的鐵在1400°C左右時(shí)熔成鐵滴，鐵滴形成后向下滴落，與熾熱焦炭直接接觸進(jìn)行滲碳，鐵滴3Fe液+C焦二Fe3C液滲碳過(guò)程加快，滲碳在爐腹處人量進(jìn)行，在爐缸處繼續(xù)，生鐵的最終含碳量在4%左右。3）隨著鐵水的形成和滴落，生鐵在滲碳的同時(shí)熔入其他合金元素，形成最終成分的生鐵。二、鐵氧化物還原反應(yīng)的熱力學(xué)三、直接還原間接還原的概念直接還原：用固體碳直接還原鐵氧化物，生成CO的還原反應(yīng)較鐵的宜接還原。在礦石下降的過(guò)程中，爐口溫度低先發(fā)生間

3、接還原，殘留的鐵氧化物主要以FeO的形式存在，因此高爐內(nèi)具冇實(shí)際意義的只冇FeO+C二Fe+CO這一個(gè)反應(yīng)。間接還原：礦石從爐頂入爐后，在溫度未超過(guò)900?1000°C時(shí)，鐵氧化物中的氧被煤氣中的CO和H2奪取產(chǎn)生CO2和H20的，這種還原反應(yīng)不直接用焦炭中的碳索做還原劑，所以叫間接還原。理論認(rèn)為：在溫度小于570°C時(shí)，用CO做還原劑，當(dāng)溫度犬于570°C吋用H2做還原劑。實(shí)際在高爐內(nèi)部，在小于800°C的區(qū)域內(nèi)，是以CO為還原劑的間接還原區(qū)，在800-1100°C的區(qū)域內(nèi)，是以H2為還原劑的間接還原區(qū)，在大于1100°C的區(qū)域內(nèi)，

4、是以C為還原劑的直接還原區(qū)，但是曲于固體碳和鐵的氧化物在發(fā)生固相反應(yīng)的時(shí)候，接觸面積很小，反應(yīng)受很人的限制，所以通常認(rèn)為直接還原通過(guò)氣相CO進(jìn)行反應(yīng)生成CO2,CO2在高爐下部還原區(qū)百分之百被C還原，最終還是直接消耗了碳索。所以在小于800°C的區(qū)域內(nèi)，是以CO為還原劑的間接還原區(qū)，在800-1100°C的區(qū)域內(nèi)，是以H2為還原劑的間接還原和直接還原同吋存在的區(qū)域，在大TH00°C的區(qū)域內(nèi)，是以C為還原劑的直接還原區(qū)。四、降低焦比的途徑。2丄1?2掌握燃料燃燒及煤氣在高爐內(nèi)的變化。X高爐風(fēng)口前燃燒反應(yīng)的機(jī)理；二、燃燒帶對(duì)高爐冶煉過(guò)程的

5、影響;三、高爐內(nèi)的煤氣運(yùn)動(dòng)。2.1.1.3熟悉高爐爐渣與脫硫一、高爐爐渣的成分與作用；成分：礦石的脈石和熔劑、燃料灰分等熔化后組成爐渣，主要成分CaO、MgO、Si02、AI2O3及少量的MnO、FeO、CaS等。作用：渣鐵分流暢通有利于渣鐵分離、渣鐵間脫硫反應(yīng)、促進(jìn)或抑制部分元素的還原，從而起到控制生鐵成分的作用。(1)爐渣與生鐵互不溶解，且密度不同，因而使渣鐵分離得以分離，得到純凈的生鐵。(2)渣鐵之間進(jìn)行合金元素的還原及脫硫反應(yīng)，爐渣起到調(diào)整成分的作用。(3)爐渣對(duì)高爐爐礦順行、爐缸熱制度以及爐齡等方面也有很大影響。用途：制作水

6、泥及隔熱、建材、鋪路等材料。二、高爐爐渣的性質(zhì)及其影響粘度：兩個(gè)速度不同的液層之間的摩擦系數(shù)。熔化性穩(wěn)定性三、高爐內(nèi)的脫硫。冶煉每噸生鐵出爐料帶入的總硫量稱(chēng)為硫負(fù)荷。高爐爐料中焦炭帶入的硫最高,占70%?80%。因此降低焦比是控制入爐硫含量，保證生鐵質(zhì)量的冇效措施。爐料帶入爐內(nèi)的硫在冶煉過(guò)程中全部轉(zhuǎn)入爐渣、生鐵和煤氣中。因此，欲得到低硫生鐵應(yīng)采取如下措施：降低硫負(fù)荷；增加硫的揮發(fā)量；加人渣量；提高硫的分配系數(shù)Ls,即爐渣中的硫比上鐵水中的硫Ls=m(S)/m⑸。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一定的原料條件下，降低硫負(fù)荷可能性不大，大渣量操作不提倡

7、，氣化脫硫僅占很小的一部分，所以最冇效的辦法是提高Ls,即提高高爐爐渣的脫硫能力。除氣化脫硫外，硫在高爐內(nèi)部全部變成CaS和FeS,而CaS不溶于生鐵而直接進(jìn)入爐渣，而FeS則溶于生鐵，因此，生鐵脫硫主要是將溶于鐵水屮FeS轉(zhuǎn)變成不溶于牛鐵的CaSo[FeS]+(CaO)=(FeO)+(CaS)(FeO)+C=[Fe]+COt-Q因此提高高爐渣的脫硫能力必須達(dá)到以下條件：1)適當(dāng)高的爐渣堿度，堿度高，60含量高，有利于脫硫。2)要求有足夠的溫度，脫硫反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度高有利于反應(yīng)的進(jìn)行。3)粘度小。爐渣流動(dòng)速度快，有利于CaS迅速脫

8、離反應(yīng)接觸面，降低CaS濃度，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。爐外脫硫常見(jiàn)脫硫劑是蘇打粉，也有石灰、白云石、電石和復(fù)合脫硫劑。2.1.1?4了解高爐內(nèi)爐料的運(yùn)動(dòng)一.爐料的下降與力學(xué)分析；料柱的透氣性三、高爐上部的調(diào)劑。2.1.2高爐煉