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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