《煉鐵理論與工藝》可作為從事高爐煉鐵的研究人員和生產技術人員的參考用書，也可作為高等院校應用型本科冶金工程專業、職業院校冶金技術專業教材及相關人員技術培訓教材和參考用書。

1 緒論1

1．1 煉鐵發展簡史1

1．2 我國的煉鐵工業發展歷程及現狀3

1．3 現代高爐煉鐵工藝流程6

1．4 高爐產品及主要技術經濟指標8

2 高爐冶煉中的爐缸反應過程12

2．1 燃料燃燒12

2．1．1 燃燒反應及其機理12

2．1．2 燃料燃燒產物的組分及計算13

2．1．3 燃料燃燒產物的熱量分布與傳遞14

2．2 燃燒帶對爐缸工作的影響15

2．2．1 回旋區和燃燒帶15

2．2．2 燃燒帶的煤氣分布17

2．2．3 影響燃燒帶因素18

2．2．4 燃燒帶對爐缸工作的影響21

2．3 煤氣的初始分布對高爐過程的影響25

2．3．1 煤氣在爐缸內的合理分布26

2．3．2 調劑煤氣初始分布的一般規律26

2．4 煤氣上升過程中的傳熱傳質作用28

2．4．1 煤氣上升過程中體積、成分和溫度的變化29

2．4．2 高爐熱交換32

練習與思考38

3 高爐冶煉中的物理化學反應39

3．1 高爐解剖研究39

3．1．1 高爐解體研究概況39

3．1．2 解體研究的新發現40

3．1．3 解體研究對煉鐵理論與實踐的重要意義41

3．2 蒸發、分解和氣化42

3．2．1 水分蒸發與分解42

3．2．2 碳酸鹽分解43

3．2．3 燃料揮發分的揮發45

3．2．4 氣化45

3．3 鐵氧化物還原的熱力學45

3．3．1 鐵氧化物的特性46

3．3．2 鐵氧化物還原條件47

3．3．3 鐵氧化物還原順序52

3．4 鐵氧化物的還原反應52

3．4．1 CO還原鐵氧化物52

3．4．2 用H2還原鐵氧化物56

3．4．3 用固體碳還原鐵氧化物58

3．5 直接還原與間接還原的比較62

3．5．1 高爐內直接還原和間接還原的分布63

3．5．2 直接還原度及其計算63

3．5．3 直接還原與間接還原比較67

3．5．4 最低理論焦比計算72

3．6 鐵礦石還原的動力學76

3．6．1 還原過程的組成環節及速率特征76

3．6．2 氧化鐵還原機理78

3．6．3 鐵礦石還原速率的數學模型79

3．6．4 影響鐵礦石還原速率的因素86

3．7 非鐵元素的還原87

3．7．1 錳的還原87

3．7．2 硅的還原90

3．7．3 磷的還原94

3．7．4 釩、鈦的還原94

3．8 生鐵的形成97

練習與思考99

4 高爐爐渣性能與理論100

4．1 高爐造渣過程概述100

4．1．1 高爐爐渣的作用100

4．1．2 造渣過程101

4．2 爐渣結構和礦物組成103

4．2．1 爐渣堿度103

4．2．2 高爐爐渣的結構104

4．2．3 爐渣的礦物組成109

4．3 爐渣的性質113

4．3．1 爐渣的熔化性能114

4．3．2 爐渣的黏度116

4．3．3 爐渣的穩定性126

4．3．4 爐渣表面性質127

4．4 爐渣脫硫128

4．4．1 硫在高爐內的行為128

4．4．2 硫在煤氣、渣、鐵中的分配131

4．4．3 爐渣脫硫及其影響因素132

4．4．4 爐外脫硫136

4．5 爐渣排堿140

4．6 造渣對高爐生產的影響141

4．6．1 對高爐順行的影響142

4．6．2 對生鐵質量的影響143

4．6．3 對爐缸熱制度的影響145

練習與思考145

5 高爐內爐料和煤氣運動146

5．1 爐料運動146

5．1．1 散料的主要流體力學參數146

5．1．2 爐料下降及力學分析150

5．1．3 爐料運動155

5．2 煤氣運動及影響Δp的因素160

5．2．1 煤氣運動特征160

5．2．2 煤氣上升過程的阻損162

5．2．3 透氣性指數167

5．2．4 煤氣流運動失常168

5．3 煤氣流分布及其調劑171

5．3．1 合理的煤氣分布171

5．3．2 影響煤氣分布的因素173

5．4 爐料和煤氣運動的相互影響184

練習與思考186

6 高爐冶煉能量利用與計算187

6．1 高爐能量利用指標與分析方法188

6．1．1 能量利用指標188

6．1．2 能量利用分析方法189

6．2 直接還原度計算189

6．3 配料計算190

6．3．1 計算準備及需要確定的已知條件191

6．3．2 計算步驟193

6．4 物料平衡計算197

6．4．1 風量計算197

6．4．2 煤氣及其體積的計算198

6．4．3 編制物料平衡表200

6．5 熱平衡計算201

6．5．1 熱量收入Q收201

6．5．2 熱量支出Q支202

6．6 區域熱平衡計算205

6．7 高爐操作線209

6．7．1 操作線圖的基本原理209

6．7．2 含H2時操作線的表示213

6．7．3 操作線的幾個重要性質215

6．7．4 操作線繪制實例218

6．7．5 操作線圖的應用223

6．7．6 噴吹燃料時操作線圖的修正及實例229

練習與思考233

7 高爐強化冶煉的內容與措施234

7．1 高爐強化的基本內容234

7．1．1 提高高爐生產率234

7．1．2 提高冶煉強度235

7．1．3 降低燃料比和焦比241

7．2 精料242

7．2．1 提高含鐵原料的質量243

7．2．2 提高焦炭質量251

7．3 高風溫253

7．3．1 高風溫和降低焦比的關系253

7．3．2 風溫與噴吹燃料的關系257

7．3．3 風溫與順行的關系257

7．3．4 提高風溫的措施258

7．4 富氧鼓風261

7．4．1富氧率的計算261

7．4．2 高爐富氧鼓風冶煉特征262

7．4．3 富氧鼓風對產量、焦比的影響264

7．4．4 富氧鼓風冶煉操作265

7．4．5 富氧鼓風工藝和設備266

7．4．6 高爐送、停氧操作程序(鞍鋼)268

7．4．7 故障處理和氧氣管道維護及安全規定269

7．5 高壓操作270

7．5．1 高壓操作冶煉特征271

7．5．2 高壓高爐冶煉的影響272

7．5．3 爐頂均壓、放散工藝274

7．5．4 爐頂均壓制度276

7．5．5 高壓、常壓轉換程序277

7．5．6 高壓操作277

7．5．7 故障處理278

7．6 噴吹煤粉279

7．6．1 噴吹用燃料279

7．6．2 高爐噴吹煤粉的冶煉特征279

7．6．3 噴吹高爐的操作特點286

7．6．4 置換比與噴吹量287

7．6．5 提高噴吹量措施288

7．6．6 裂化噴吹290

7．6．7 高爐富氧噴煤291

7．7 脫濕鼓風296

7．7．1 鼓風濕度對高爐冶煉的影響297

7．7．2 對高爐內還原的影響298

7．7．3 對爐況順行的影響298

7．7．4 對焦比的影響298

7．7．5 對產量的影響299

7．7．6 適宜于采用脫濕鼓風的情況299

7．7．7 提高風機的質量流量300

7．7．8 脫濕鼓風設備301

練習與思考303

8 高爐過程的自動控制304

8．1 自動控制的意義304

8．2 高爐自動控制類型305

8．3 電子計算機控制的一般原理311

8．4 高爐數學模型表達實例312

8．5 國內高爐數學模型316

8．6 檢測技術318

9 高爐操作制度與調劑320

9．1 高爐日常操作320

9．1．1 送風制度320

9．1．2 裝料制度326

9．1．3 造渣制度331

9．1．4 熱制度334

9．1．5 冶煉制度的調節336

9．2 高爐爐況判斷和調節337

9．2．1 影響爐況波動的因素337

9．2．2 正常爐況象征337

9．2．3 異常爐況象征和調節338

9．2．4 失常爐況及處理342

9．2．5 高爐事故處理352

9．3 爐前和熱風爐操作354

9．3．1 爐前操作354

9．3．2 熱風爐操作370

練習與思考377

參考文獻3782

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內容簡介

在鋼鐵工業中，煉鐵系統是資源消耗、能源消耗及污染物排放的“大戶”。要全面貫徹《國家鋼鐵產業發展政策》和“高效、優質、低耗、長壽、環保”的煉鐵方針，高爐工藝設計必須積極推行可持續發展和循環經濟理念，提高環保和資源綜合利用水平。為此，設計大師項鐘庸等煉鐵專家、教授合作，在編寫國家標準《高爐煉鐵設計工藝規范》工作的基礎上，編著了《高爐設計——煉鐵工藝設計理論與實踐》一書。全書分16章共120萬字，分別介紹了煉鐵工業的發展現狀和可持續發展的保障條件，精料要求和降低資源、能耗以及強化冶煉的對策、措施和途徑，工藝計算，設備設計和選擇以及長壽的條件和措施，爐渣、煤氣等二次資源、能源的綜合利用以及自動化技術等。書中結合審定中的《高爐煉鐵工藝設計規范》，在闡述和總結高爐工藝設計，包括硬件和軟件，包括操作設計和設備、結構設計等方面的理論和經驗的基礎上，介紹了我國高爐工藝設計的大量科學試驗和工程實踐，并且觀點鮮明地介紹了迄今尚未得到煉鐵界公認的新觀點、新理論、新指標和新方法。書中內容既是對新《規范》的闡釋和補充，可以作為執行新《規范》的參考書或培訓用書；更是站在新的發展高度上對高爐設計和生產經驗的系統總結，也可以供廣大工程技術人員、研究人員和師生參考。2100433B

本書是“職業技術學院教學用書”之一，其根據教育部鋼鐵冶煉專業《煉鐵原理與工藝》課程教學大綱編寫的。內容根據煉鐵生產的實際情況和各崗位技能要求來確定，注重職業技術教育的特點，強調了理論聯系實際和現場的應用，便于學生掌握煉鐵生產工藝的基本知識。

《高爐設計：煉鐵工藝設計理論與實踐（第2版）》從高爐煉鐵節能減排、高效降耗角度出發，系統介紹了煉鐵工業的發展現狀和可持續發展的保障條件，精料要求和降低資源、能耗以及強化冶煉的對策、措施和途徑，工藝計算，設備設計和選擇以及長壽的條件和措施，爐渣、煤氣等二次資源、能源的綜合利用以及自動化技術等。本書解釋和延伸了《高爐煉鐵工藝設計規范》的相關內容，歸納總結了我國高爐工藝設計的大量科學試驗和工程實踐成果，觀點鮮明地介紹了高爐煉鐵新觀點、新理論、新指標和新方法。

本書是站在新的發展高度上對高爐設計和生產經驗的系統總結，滿足高爐煉鐵節能減排和降低成本的要求，可以供煉鐵領域廣大工程技術人員、生產人員、科研人員和教學人員閱讀參考。