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1 绪论1

1.1 钢铁工业在国民经济中的地位1

1.2 高炉炼铁生产的发展1

1.2.1 高炉炼铁的发展历史1

1.2.2 我国炼铁生产的发展2

1.3 高炉冶炼过程概述4

1.4 高炉冶炼主要产品7

1.4.1 生铁8

1.4.2 铁合金8

1.4.3 高炉煤气10

1.4.4 炉渣10

1.5 高炉冶炼状况的评价——高炉技术经济指标10

1.5.1 高炉冶炼主要技术经济指标10

1.5.2 高炉冶炼其他技术经济指标13

练习与思考题15

2 炼铁原燃料与铁矿粉造块16

2.1 高炉冶炼用原燃料16

2.1.1 铁矿石16

2.1.2 熔剂22

2.1.3 锰矿石23

2.1.4 焦炭25

2.1.5 高炉喷吹用燃料29

2.2 烧结矿生产30

2.2.1 烧结生产概述30

2.2.2 烧结基本理论31

2.2.3 烧结生产工艺48

2.2.4 烧结工艺新技术54

2.3 球团矿生产56

2.3.1 团矿的概念56

2.3.2 球团原料与燃料57

2.3.3 造球59

2.3.4 生球干燥64

2.3.5 球团的预热67

2.3.6 球团的焙烧固结68

2.3.7 球团矿的矿物组成与显微结构69

2.3.8 球团焙烧工艺71

2.3.9 球团技术发展现状及趋势74

2.4 烧结矿和球团矿的质量检验76

2.4.1 冷态强度76

2.4.2 热态及还原条件下的物理力学性能77

2.4.3 冶金性能79

2.5 高炉合理炉料结构81

2.5.1 高碱度烧结矿的冶金性能81

2.5.2 酸性氧化球团矿的冶金性能82

2.5.3 高碱度烧结矿配加酸性球团矿综合炉料的冶金性能82

练习与思考题83

3 高炉还原与造渣、脱硫过程84

3.1 蒸发、分解与气化84

3.1.1 炉料水分的蒸发84

3.1.2 结晶水的分解84

3.1.3 碳酸盐的分解84

3.1.4 析碳反应85

3.1.5 某些物质的气化85

3.2 铁矿石的还原过程86

3.2.1 铁氧化物及其性质86

3.2.2 氧化铁还原的热力学87

3.2.3 气-固相还原反应的动力学94

3.2.4 其他元素的还原101

3.2.5 铁水渗碳110

3.3 高炉炉渣111

3.3.1 高炉内成渣过程111

3.3.2 炉渣碱度112

3.3.3 炉渣性能113

3.4 炉渣脱硫122

3.4.1 高炉内硫的来源及其分布122

3.4.2 炉渣脱硫反应的热力学124

3.4.3 高炉内的耦合反应126

3.4.4 炉渣脱硫的动力学及影响脱硫的因素127

3.4.5 铁水的炉外脱硫128

3.5 炉渣排碱130

3.5.1 碱金属的来源及危害130

3.5.2 碱金属危害的防治及炉渣排碱131

练习与思考题132

4 燃料燃烧与煤气、炉料运动134

4.1 高炉风口前碳的燃烧134

4.1.1 燃料燃烧的作用134

4.1.2 碳燃烧反应的一般规律134

4.1.3 碳在风口前的燃烧135

4.1.4 燃烧带的作用与控制137

4.1.5 煤气上升过程中煤气数量和成分的变化142

4.2 高炉内热交换144

4.2.1 传热方程145

4.2.2 水当量及高炉热交换曲线146

4.2.3 高炉上下部热交换147

4.2.4 高炉冶炼条件下的传热方式和传热系数149

4.3 高炉中煤气与炉料运动152

4.3.1 炉料运动152

4.3.2 固体散料层中气体流动的一般规律156

4.3.3 煤气运动158

练习与思考题163

5 高炉操作与强化164

5.1 高炉炼铁生产原则164

5.2 高炉操作制度166

5.2.1 装料制度166

5.2.2 送风制度171

5.2.3 造渣制度173

5.2.4 热制度174

5.2.5 炉况判断176

5.3 高炉强化冶炼181

5.3.1 高压操作181

5.3.2 高风温冶炼184

5.3.3 喷吹燃料188

5.3.4 富氧鼓风192

5.3.5 鼓风湿度的控制与综合鼓风技术196

练习与思考题199

6 高炉炼铁工艺计算201

6.1 计算前的准备201

6.1.1 原料成分的整理计算201

6.1.2 高炉内几项碳量的计算及碳平衡图204

6.2 铁的直接还原度计算205

6.2.1 铁的直接还原度的概念与计算205

6.2.2 铁的直接还原度rd的常用算法206

6.2.3 氢的还原度的计算208

6.2.4 高炉直接还原度的概念与计算208

6.3 配料计算209

6.3.1 配料计算方法210

6.3.2 配料计算的其他内容215

6.3.3 生产高炉的渣量计算217

6.4 物料平衡计算218

6.4.1 物料平衡计算的内容与方法218

6.4.2 生产高炉的风量、煤气量计算222

6.4.3 物料平衡表及物料平衡误差计算224

6.5 高炉热平衡计算224

6.5.1 常用的全炉热平衡计算方法225

6.5.2 高温区热平衡计算234

6.6 高炉炼铁焦比计算237

6.6.1 焦比的工程计算法238

6.6.2 拉姆联合计算法242

6.6.3 炼铁焦比与直接还原度的联合计算245

6.7 高炉操作线254

6.7.1 Rist操作线254

6.7.2 有氢参与高炉过程的操作线260

6.7.3 计算例题264

练习与思考题268

7 高炉过程数学模型及自动控制270

7.1 概述270

7.2 检测仪表与数据处理272

7.2.1 信息采集部位及内容272

7.2.2 数据处理的常用方法274

7.3 异常炉况判断专家系统275

7.4 高炉热状态预测系统277

7.4.1 变量选取277

7.4.2 变量的模糊离散化278

7.4.3 多维时间序列模糊关联规则挖掘279

7.5 高炉冶炼过程优化模型280

练习与思考题281

8 非高炉炼铁282

8.1 直接还原法概述282

8.1.1 高炉炼铁法回顾282

8.1.2 铁矿石的直接还原法283

8.1.3 还原剂气体的制备285

8.1.4 铁矿石的还原289

8.1.5 气基还原法的脱硫290

8.2 直接还原法分论292

8.2.1 竖炉法292

8.2.2 流态化法296

8.2.3 回转窑法301

8.2.4 转底炉法305

8.3 熔融还原法307

8.3.1 熔融还原法基本原理307

8.3.2 熔融还原方法308

练习与思考题313

附表314

参考文献318