冶金设备炼铁设备课件

冶金通用机械与冶炼设备1学习内容1、绪论：钢铁工业，冶金工业概述2、冶金通用机械设备：起重运输机械，泵与风机，液压传动设备3、高炉炼铁设备：高炉本体设备，送风设备，煤气净化设备，渣铁处理设备4、炼钢设备：氧气转炉炼钢设备（转炉及倾动设备，吹氧装置，供料设备，烟气处理设备等）5、炉外精炼设备6、连铸设备学习内容1、绪论：钢铁工业，冶金工业概述2炼铁设备-高炉炼铁设备-高炉3一、高炉生产的任务v高炉生产的任务高炉生产的任务是把铁矿石冶炼成合格的生铁。要求以最小的投入，获得最大的产出，即做到优质、高产、低耗、长寿，有良好地经济效益。一、高炉生产的任务高炉生产的任务是把铁矿石冶炼成合格的生铁。4二、炼铁机械备必须满足的要求v1、满足生产工艺要求v2、要有高度的可靠性v3、能延长使用寿命并易于维修v4、机械化、自动化程度要高v5、设备的定型化和标准化二、炼铁机械备必须满足的要求1、满足生产工艺要求56三、炼铁主要原料三、炼铁主要原料v高炉冶炼用的原料主要有高炉冶炼用的原料主要有铁矿石铁矿石（天（天然富矿和人造富矿）、然富矿和人造富矿）、燃料燃料（焦炭和（焦炭和喷吹燃料）、喷吹燃料）、熔剂熔剂（石灰石与白云石（石灰石与白云石等）。等）。v冶炼冶炼1t生铁大约需要生铁大约需要1.62.0t矿石，矿石，0.40.6t焦炭，焦炭，0.20.4t熔剂。熔剂。6三、炼铁主要原料高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿和人68/2/2024/21:40:127（一）、矿石的几个概念（一）、矿石的几个概念1 矿物矿物：地壳中具有均一内部结构、化学组成：地壳中具有均一内部结构、化学组成及一定物理、化学性质的天然化合物或自及一定物理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物。其中能够为人类利用的然元素称为矿物。其中能够为人类利用的称为称为有用矿物有用矿物。2 矿石矿石：在现代的技术经济条件下，能以工业：在现代的技术经济条件下，能以工业规模从中提取金属、金属化合物或其它产规模从中提取金属、金属化合物或其它产品的矿物称为品的矿物称为矿石矿石。3 矿石的品位矿石的品位：矿石中有用成分的质量百分含：矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿石的量，称为该矿石的品位品位。4 脉石：脉石：矿石中没有用矿石中没有用的成分称为的成分称为脉石脉石，一般，一般在冶炼过程中需要在冶炼过程中需要去除去除。7/25/2023/20:46:147（一）、矿石的几个概念78/2/2024/21:40:1285、富矿：含铁品位、富矿：含铁品位50%的铁矿石的铁矿石 赤铁矿：理论含铁量赤铁矿：理论含铁量70%磁铁矿：理论含铁量磁铁矿：理论含铁量72.4%菱铁矿：理论含铁量菱铁矿：理论含铁量48.3%褐铁矿：理论含铁量褐铁矿：理论含铁量55.266.1%6、贫矿：实际含铁量低于理论含铁量、贫矿：实际含铁量低于理论含铁量70%的的铁矿石称贫矿（必须经过选矿后使用）铁矿石称贫矿（必须经过选矿后使用）扣除扣除CO2和结晶水和结晶水7/25/2023/20:46:1485、富矿：含铁品位588/2/2024/21:40:129铁矿石铁矿石磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）-magnettie赤铁矿（赤铁矿（Fe2O3）褐铁矿（褐铁矿（mFe2O3nH2O）菱铁矿（菱铁矿（FeCO3）7/25/2023/20:46:149铁矿石磁铁矿（Fe3O98/2/2024/21:40:1310（二）燃料（二）燃料v焦炭的作用：焦炭的作用：发热剂发热剂、还原剂还原剂及及料柱骨架料柱骨架。粒度：大型高炉粒度：大型高炉 4060mm；中型高炉中型高炉 2540mm；小型高炉小型高炉 1525mm；v喷吹燃料：喷吹燃料：固体（无烟煤与烟煤粉）固体（无烟煤与烟煤粉）液体（重油、煤焦油）液体（重油、煤焦油）气体（天然气或焦炉煤气）气体（天然气或焦炉煤气）7/25/2023/20:46:1410（二）燃料焦炭的作用108/2/2024/21:40:1311（三）熔剂（三）熔剂v熔剂主要使用石灰石熔剂主要使用石灰石 和白云石；和白云石；v熔剂的要求：熔剂的要求：有效成分含量高（有效成分含量高（CaO+MgO）；）；有害杂质有害杂质S、P低；低；粒度均匀，强度好，粉末少。粒度均匀，强度好，粉末少。v熔剂的作用：熔剂的作用：助熔，改善流动性，使渣铁容易分离；助熔，改善流动性，使渣铁容易分离；脱硫（焦炭和矿石中脱硫（焦炭和矿石中S）。）。7/25/2023/20:46:1411（三）熔剂熔剂主要使118/2/2024/21:40:1312高炉生产工艺流程四、高炉生产工艺流程7/25/2023/20:46:1412高炉生产工艺流程四、12高炉炼铁工艺流程v高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业的主要环节，高炉炼铁工艺就是利用焦炭不完全燃烧产生的一氧化碳将铁矿石中的铁以生铁形式还原出来的一种工艺流程。具体概括就是铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按一定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度，焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构，矿石料在下降过程中与风口上升的煤气相遇，逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出，炉顶产生的煤气经除尘系统进入净煤气管网。高炉生产是连续进行的，一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。高炉炼铁工艺流程高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业的主要环节，13作业：1、炼铁的设备是、炼铁的设备是高炉高炉。2高炉生产的高炉生产的 任务是把任务是把铁矿石铁矿石冶炼成合格的冶炼成合格的生铁生铁3、炼铁用的主要原料有、炼铁用的主要原料有铁矿石铁矿石，燃料燃料和和熔剂熔剂。4、冶炼、冶炼1t生铁大约需要生铁大约需要1.62.0t矿石，矿石，0.40.6t焦炭，焦炭，0.20.4t熔剂。熔剂。5、炼铁中的溶剂主要是、炼铁中的溶剂主要是石灰石石灰石和和白云石白云石，溶剂，溶剂的作用是的作用是助熔，改善流动性，使渣铁容易分离助熔，改善流动性，使渣铁容易分离和和脱硫（焦炭和矿石中脱硫（焦炭和矿石中S）。6、矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿石的石的品位品位。作业：1、炼铁的设备是高炉。147、简述高炉炼铁工艺流程、简述高炉炼铁工艺流程 炉炼铁工艺就是利用焦炭不完全燃烧产生炉炼铁工艺就是利用焦炭不完全燃烧产生的一氧化碳将铁矿石中的铁以生铁形式还原出的一氧化碳将铁矿石中的铁以生铁形式还原出来的一种工艺流程。来的一种工艺流程。具体概括就是铁矿石、焦炭和熔剂等固体具体概括就是铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按一定配料比由炉顶装料装置分批送入高原料按一定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度，焦炭和矿炉，并使炉喉料面保持一定的高度，焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构，矿石料在下降过石在炉内形成交替分层结构，矿石料在下降过程中与风口上升的煤气相遇，逐步被还原、熔程中与风口上升的煤气相遇，逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出，炉顶产生的煤气经除尘系统进入净煤口放出，炉顶产生的煤气经除尘系统进入净煤气管网。气管网。7、简述高炉炼铁工艺流程15五、高炉设备v高炉的本体设备：包括炉基、炉壳、炉衬、冷却设备和金属框架。v高炉的辅助设备：供上料设备，装料设备，送风设备，煤气净化设备，渣铁处理设备和喷吹设备。五、高炉设备高炉的本体设备：包括炉基、炉壳、炉衬、冷却设备和16高炉炼铁设备高炉炼铁设备l高护炼铁设备组成有高护炼铁设备组成有：高炉本体；高炉本体；供料设备；供料设备；送风设备；送风设备；喷喷吹设备；吹设备；煤气处理设备；煤气处理设备；渣铁处理设备。渣铁处理设备。v通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的45倍。生产中，倍。生产中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。要到一代寿命终了时才停炉。高炉炼铁设备高护炼铁设备组成有：通常，辅助系统的建设投资是高17（一）、高炉本体设备（一）、高炉本体设备密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是由耐火材料密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护。备保护。1、高炉内型、高炉内型 高炉其内部工作空间的形状，即通过高炉中心线的高炉其内部工作空间的形状，即通过高炉中心线的剖面轮廓。剖面轮廓。高炉内型从下往上分为高炉内型从下往上分为炉缸炉缸、炉腹炉腹、炉腰炉腰、炉身和炉喉炉身和炉喉五五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。生产能力。（一）、高炉本体设备密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是18冶金设备炼铁设备课件19炼铁高炉的结构炼铁高炉的结构201一炉底耐火材料：一炉底耐火材料：2一炉壳；一炉壳；3一炉内砖衬生产后的侵一炉内砖衬生产后的侵蚀线；蚀线；4一炉喉钢砖，一炉喉钢砖，5一炉顶封盖；一炉顶封盖；6一炉体砖衬；一炉体砖衬；7一带凸台镶砖冷却壁；一带凸台镶砖冷却壁；8一镶砖冷却壁；一镶砖冷却壁；9一炉底碳砖；一炉底碳砖；10一炉底水冷管；一炉底水冷管；11一光面冷却壁一光面冷却壁1一炉底耐火材料：21v高炉内型尺寸表示方法高炉内型尺寸表示方法h0 死铁层高度死铁层高度 炉腹角炉腹角h1 炉缸高度炉缸高度 炉身角炉身角h2 炉腹高度炉腹高度h3 炉腰高度炉腰高度h4 炉身高度炉身高度h5 炉喉高度炉喉高度d 炉缸直径炉缸直径d1 炉喉直径炉喉直径D炉腰直径炉腰直径Hu=h1+h2+h3+h4+h5；高炉有效高度；高炉有效高度Vu=V1+V2+V3+V4+V5；高炉有效容积；高炉有效容积Vu3000m3，超大型高炉；，超大型高炉；15002500m3，大型高炉；，大型高炉；6001000m3，中型高炉；，中型高炉；300m3，小型高炉。，小型高炉。包钢高炉包钢高炉1#、3#、4#：2200m3；2#1780m3；5#1500m3；6#2500m3。宝钢宝钢1#：4063m3。高炉内型尺寸表示方法h0 死铁层高度 炉腹22 陶瓷质材料陶瓷质材料(包括粘土质和高铝质包括粘土质和高铝质)l高炉炉衬组成高炉炉衬组成 碳质材料碳质材料(炭砖、炭捣体、石墨砖等）炭砖、炭捣体、石墨砖等）l高炉内耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬，其作用是形成高炉内耐火材料砌筑的实体称为高炉炉衬，其作用是形成高炉工作空间。炉衬在冶炼过程中将受到侵蚀和破坏。炉高炉工作空间。炉衬在冶炼过程中将受到侵蚀和破坏。炉衬被侵蚀到一定程度，就需要采取措施修补。衬被侵蚀到一定程度，就需要采取措施修补。2、高炉炉衬、高炉炉衬 23l 炉身中上部炉衬主要考虑耐磨。上部以碳化硅和优质硅酸盐炉身中上部炉衬主要考虑耐磨。上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火材料为主，中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的耐火材料为主，中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主。炭砖为主。l 炉身下部和炉腰主要考虑抗热震炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀，高炉下部以破坏和碱金属的侵蚀，高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主。高导热的石墨质炭砖为主。l 炉腹主要考虑高炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀。的初渣侵蚀。l炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。冲刷和耐火砖的差热膨胀。炉缸、炉底砌筑结构示意图炉缸、炉底砌筑结构示意图 炉身中上部炉衬主要考虑耐磨。上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火材24l对高炉炉衬的基本要求如下：对高炉炉衬的基本要求如下：各部位内衬与热流强度相适应，以保持在强热流冲击下各部位内衬与热流强度相适应，以保持在强热流冲击下内衬的稳定性。内衬的稳定性。炉衬的侵蚀和破坏与冶炼条件密切相关，不同位置的耐炉衬的侵蚀和破坏与冶炼条件密切相关，不同位置的耐火材料受侵蚀破坏机理不同，因此要求各部位内衬与侵蚀火材料受侵蚀破坏机理不同，因此要求各部位内衬与侵蚀破损机理相适应，以延缓内衬破损速度。破损机理相适应，以延缓内衬破损速度。对高炉炉衬的基本要求如下：25高炉常用的耐火材料v1、黏土砖 v2、高铝砖v3、碳质耐火材料v4、不定形耐火材料高炉常用的耐火材料1、黏土砖 26提高炉衬寿命的措施1、均衡炉衬2、改进耐火砖质量，不断开发新型耐火材料3、控制炉衬热负荷，改进冷却器结构，强化 冷却。4、稳定炉况、控制煤气流分布。5、改进砌砖结构，严格按砌砖结构，严格按砌筑炉衬的要求砌砖。6、完善监测系统。提高炉衬寿命的措施1、均衡炉衬273、高炉冷却设备、高炉冷却设备l 冷却设备的作用是降低炉衬温度；提高炉衬材料抗机械、冷却设备的作用是降低炉衬温度；提高炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服投状态。化学和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服投状态。l 高炉使用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。高炉使用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。l 冷却壁紧贴着炉衬布置，冷却面积大；而冷却板水平插入冷却壁紧贴着炉衬布置，冷却面积大；而冷却板水平插入炉村中，对炉衬的冷却深度大，并对炉衬有一定的支托作用。炉村中，对炉衬的冷却深度大，并对炉衬有一定的支托作用。冷却壁：冷却壁：冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。光面冷却冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。光面冷却壁主要用于冷却炉缸和炉底炭砖；镶砖冷却壁主要用于冷却壁主要用于冷却炉缸和炉底炭砖；镶砖冷却壁主要用于冷却炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。3、高炉冷却设备 冷却设备的作用是降低炉衬温度；提高炉衬材料28冶金设备炼铁设备课件29 冷却板：冷却板：冷却板用纯铜制造，安装时水平插人炉衬砖层冷却板用纯铜制造，安装时水平插人炉衬砖层中，对炉衬具有一定支托作用。中，对炉衬具有一定支托作用。冷却板：冷却板用纯铜制造，安装时水平插人炉衬砖层中，对炉30 风口：风口：风口是鼓风风口是鼓风进入炉缸的入口。由进入炉缸的入口。由大套、二套和小套组大套、二套和小套组成，一般将风口小套成，一般将风口小套简称风口。风口由纯简称风口。风口由纯铜制造。风口区域是铜制造。风口区域是高炉温度最高的区域，高炉温度最高的区域，鼓风温度本身高达鼓风温度本身高达11001300。为了。为了保证风口得到良好冷保证风口得到良好冷却，风口环流水道内却，风口环流水道内流速达到流速达到814m/s。幻灯片幻灯片 26 风口：风口是鼓风进入炉缸的入口。由大套、二套和小套组成，314、高炉基础与高炉金属结构高炉基础与高炉金属结构 高炉基础是将所承受的静负荷、动负荷和热负荷等均匀的传高炉基础是将所承受的静负荷、动负荷和热负荷等均匀的传给地层，并与地层承载应力相适应，由给地层，并与地层承载应力相适应，由耐热混凝上基墩耐热混凝上基墩和和钢钢筋混凝土基座筋混凝土基座两部分组成。两部分组成。4、高炉基础与高炉金属结构32 高炉基础高炉基础1冷却壁；冷却壁；2风冷管；风冷管；3耐火砖；耐火砖；4炉炉底砖；底砖；5耐热混凝土基墩；耐热混凝土基墩；6钢筋混凝土钢筋混凝土基座基座 高炉基础33（二）、（二）、高炉辅助设备高炉辅助设备 高炉系统除了高炉本体外，一般还包括六大系统，即上料系统装料系统、送风系统、喷吹系统、渣铁系统和煤气处理系统。1、上料系统。上料设备系统包括贮矿场。贮矿槽、槽下漏斗、槽下筛分、称量和运料设备、向炉顶供料设备（有皮带上料机和料车上料机之分）。其任务是将高炉所需原燃料，按比例通过上料设备运送到炉顶受料漏斗中。2、装料系统。装料设备一般分为钟式、钟阀式和无钟式三类。比较先进的高炉一般采用无钟式装料设备系统。本系统的任务是均匀地按工艺要求将上料系统运来的炉料装入炉内。（二）、高炉辅助设备343、送风系统。包括鼓风机、热风炉、热风总管，送风支管。本系统的任务是把从鼓风机房送出的冷风加热并送入高炉。4、喷吹系统。包括磨煤机、集煤罐、储煤罐、喷煤罐、混合器和喷枪。本系统的任务是磨制、收存和计量后把煤粉从风口喷入高炉。5、渣铁处理系统。包括出铁厂、泥炮、开口机、铁水罐、水渣池等。本系统的任务是定期将炉内的渣铁出净，保证高炉连续生产。6、煤气处理系统。包括煤气上升管、下降管、重力除尘器、布袋除尘器、静电除尘器。本系统的任务是将炉顶引出的含尘很高的荒煤气净化成合乎要求的净煤气。3、送风系统。包括鼓风机、热风炉、热风总管，送风支管。本系统35煤气透平发电1、煤气透平发电是利用专门设计的透平将煤气 压力能转化为电能的一种装置,简称TRT.2、透平发电的原理：利用煤气产生膨胀并把能量转化为机械能来进行发电3、透平发电的意义：高炉车间设置了TRT后，回收的电能完全能满足车间本身需电量。世界第一套TRT与1962年12月在前苏联使用 现，宝钢安装了TRT年发电量1.42亿度。煤气透平发电1、煤气透平发电是利用专门设计的透平将煤气 压36作业1、高炉的本体设备包括炉基、炉壳、炉衬、冷却设备和金属框架。2、高炉的辅助设备包括供上料设备，装料设备，送风设备，煤气净化设备，渣铁处理设备和喷吹设备。3、高炉内型从上往下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五个部分。4、高炉常用的耐火材料有四种黏土砖，高铝砖，碳质耐火材料，不定形耐火材料。其中黏土砖应用的最为广泛。作业1、高炉的本体设备包括炉基、炉壳、炉衬、冷却设备和金属框375、目前高炉的冷却方法常见的有三种水冷，风冷和汽化冷。6、现代热风炉是一种蓄热式换热器。热风炉供给高炉的热量约占炼铁生产耗热得四分之一5、目前高炉的冷却方法常见的有三种水冷，风冷和汽化冷。38谢谢大家39