基本概況：在高溫下，用還原劑將鐵礦石還原得到生鐵的生產(chǎn)過程。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)和磁鐵礦(Fe3O4)等。鐵礦石的含鐵量叫做品位，在冶煉前要經(jīng)過選礦，除去其它雜質，提高鐵礦石的品位，然后經(jīng)破碎、磨粉、燒結，才可以送入高爐冶煉。焦炭的作用是提供熱量并產(chǎn)生還原劑一氧化碳。石灰石是用于造渣除脈石，使冶煉生成的鐵與雜質分開。煉鐵的主要設備是高爐。冶煉時，鐵礦石、焦炭、和石灰石從爐頂進料口由上而下加入，同時將熱空氣從進風口由下而上鼓入爐內，在高溫下，反應物充分接觸反應得到鐵。高爐煉鐵是指把鐵礦石和焦炭，一氧化碳，氫氣等燃料及熔劑（從理論上說把金屬活動性比鐵強 的金屬和礦石混合后高溫也可煉出鐵來）裝入高爐中冶煉，去掉雜質而得到金屬鐵（生鐵）。基本流程:高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。爐前操作一、爐前操作的任務1、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規(guī)定的時間分別打開渣、鐵口（現(xiàn)今渣鐵口合二為一），放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流入渣、鐵罐內，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進行。2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。3、制作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。4、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。高爐基本操作制度:高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產(chǎn)低耗。操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產(chǎn)計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。高爐橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術經(jīng)濟指標良好，工藝 簡單 ，生產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經(jīng)預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵 ，還有副產(chǎn)品高爐渣和高爐煤氣。高爐熱風爐熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現(xiàn)。理論研究和生實踐表明，采用優(yōu)化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。鐵水罐車鐵水罐車用于運送鐵水，實現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。

　3、氧氣爆炸氧槍系統(tǒng)是由氧槍、氧氣管網(wǎng)、水冷管網(wǎng)、高壓水泵房、一次儀表室、卷揚及測控儀表等組成，如使用、維護不當，會發(fā)生燃爆事故。氧氣管網(wǎng)如有銹渣、脫脂不凈，容易發(fā)生氧氣爆炸事故氧槍中氧氣的壓力過低，可造成氧槍噴孔堵塞，引起高溫熔池產(chǎn)生的燃氣倒灌回火而發(fā)生燃爆事故。4、煤氣中毒（1）轉爐煤氣極具毒性，若回收系統(tǒng)不嚴密發(fā)生泄露、檢修作業(yè)未可靠隔斷煤氣均可能發(fā)生煤氣中毒事故。（2）煉鋼場大量使用烘烤器、烘烤鋼包、中間包，若烘烤器熄火，煤氣泄露，或管道破損泄露煤氣，也可能發(fā)生煤氣中毒事故。

鋼、鐵一般都采用高溫冶金方法冶煉。鋼鐵冶煉機械包括煉鐵的高爐及其配套機械、煉鋼的平爐和轉爐、電弧爐、爐外精煉設備、鑄錠設備以及冶金車輛等。高爐及其配套機械 將鐵礦石或人造富礦連續(xù)煉成生鐵的鼓風豎爐稱為高爐。它的外形像一個堅式的圓筒，由耐火材料及金屬殼體組成,為高爐及其配套機械的布置。原料從貯礦槽經(jīng)稱量后由高爐機械的料斗或帶式輸送機送到爐頂，分批均勻地置入爐內。經(jīng)熱風爐預熱的空氣由風口鼓入爐內，使燃料燃燒加熱爐料并使之分解和還原，從而得到生鐵。鐵水從出鐵口放出，經(jīng)鐵水溝和流嘴進入鐵水罐中，運往鋼廠或由鑄鐵機鑄成鐵塊。從爐頂導出的煤氣，經(jīng)煤氣凈化系統(tǒng)處理后可作為燃料。為強化冶煉，除采用外燃式熱風爐提高風溫、加大風量或采用綜合鼓風（包括噴吹燃料、富氧鼓風和脫濕鼓風）外，提高爐頂壓力也能增加產(chǎn)量和降低焦碳消耗。新建的高爐廣泛采用鐘閥密封式或無料鐘式高壓爐頂。采用無料鐘式高壓爐頂后，爐頂高度和重量均可相應降低一半左右。高爐容積也達5500米3左右（日產(chǎn)生鐵1萬余噸）。高爐生產(chǎn)的大型化、連續(xù)化,要求有較高的機械化和自動化程度,須采用開、堵出鐵口機和換風口機等配套高爐機械。煉鋼平爐按結構形式可分為傾動式和固定式兩種。傾動式平爐因熔煉室可前后傾動，具有操作靈活和分罐出鋼的特點，但結構較復雜，故一般均采用固定式平爐。固定式平爐的特點與傾動式平爐相反。平爐熔煉范圍一般為100～650噸。20世紀70年代開始采用埋入式氧槍，加大供氧強度，縮短了冶煉時間.煉鋼轉爐鼓入空氣或工業(yè)純氧，使氧氣與液態(tài)鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化，以調整鋼水的化學成分，并利用氧化時產(chǎn)生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉爐，因煉出的鋼質量差,已較少應用。圖2為轉爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下，經(jīng)稱量后通過密封料倉和流槽加入轉爐內。整個轉爐爐體由圓環(huán)形托圈支承，托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構聯(lián)接后能使爐體繞軸線作360°回轉,以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等，以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉爐爐座利用率，轉爐爐體也可做成更換式的。 為了防止環(huán)境污染和節(jié)約能源，在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣，經(jīng)余熱利用煙道生產(chǎn)蒸汽，又經(jīng)過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統(tǒng)，使煙氣符合排放標準。轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種，但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍（噴口）供工業(yè)純氧，并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。吹轉爐的容量已達400噸,并有更大型的轉爐正在籌建中。底吹轉爐的噴口設置在爐底，噴口數(shù)目可根據(jù)工藝要求而定。噴口型式有透氣（或毛細管式）耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命，套管之間的環(huán)縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質，噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉爐較適用于高磷鐵水的冶煉。頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優(yōu)點，將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入，便成為頂?shù)讖秃洗禑挼霓D爐，效果較好。為了適應氧化轉爐快速操作和環(huán)境保護的要求，現(xiàn)代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備，同時也采用計算機控制，以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。電弧爐利用電能通過石墨制的電極與金屬爐料之間產(chǎn)生電弧所生成的熱量進行熔化爐料。電弧爐由爐體、傳動裝置、供電系統(tǒng)和控制設備等組成。爐體結構依裝料形式不同，可分為爐身開出式、爐蓋旋轉式和爐蓋開出式幾種。為了出鋼方便，整個爐體可作前后傾動。電極的夾持和升降機構安裝在爐體的側面,為了調整電弧長度,升降機構能自動調節(jié)。為了提高鋼的質量，常在爐底下部裝設電磁攪拌器，使鋼流按需要方向流動。電弧爐容量一般為10～360噸。為了提高生產(chǎn)能力和縮短熔煉時間，電弧爐正向超高功率方向發(fā)展。爐外精煉為提高鋼液質量，可將煉鋼爐初煉的鋼液在煉鋼爐外精煉。爐外精煉有真空脫氣、鋼包精煉、噴射冶金等方法。① 真空脫氣:利用氣相壓力降低而使鋼中溶解的氣體析出。真空脫氣有座包脫氣法、滴流脫氣法、提升除氣(D-H)法、循環(huán)除氣(R-H)法等。提升除氣法和循環(huán)除氣法應用較為普遍。提升除氣法 是靠真空室和鋼水罐的垂直往復相對運動，使鋼液分批進入負壓 66.6～133帕的真空室處理，小批量的鋼液吞吐過程即為除氣攪拌過程，處理容量約為鋼水罐容量的1/12～1/6。提升除氣法的真空室頂部裝有電熱裝置,可減少鋼液的溫度降。在處理后期，可通過特殊的合金料罐加入鐵合金。循環(huán)除氣法 是將真空室下端的二根管子插入鋼液中進行，先在左側的上升管內導入少量氬氣或其他惰性氣體。氣體經(jīng)鋼液高溫加熱而產(chǎn)生熱膨脹，不斷膨脹的向上流動的氣體使鋼液上升進入真空室而濺成微粒，從而獲得充分除氣，除氣后的鋼液沿右側下降管流回鋼水罐，使鋼液在罐內充分攪拌。經(jīng)循環(huán)除氣后的鋼液純度高，溫度和成分也較均勻。真空室可容鋼量約為1～2噸。整個設備支承在平行的四聯(lián)桿機構上，能在不同容量的鋼水罐上工作。② 鋼包精煉:將鋼液電弧加熱、真空脫氣、吹氬或電磁攪拌、合金化、脫硫等多種工藝均移入鋼包內進行的精煉方法。③ 噴射冶金:將粉狀精煉劑，合金劑以流態(tài)化狀態(tài)吹入鋼液內部的精煉方法。主要設備有噴粉罐和可升降的噴槍架等。鑄錠設備將鋼液鑄成坯錠的設備。鑄錠分為鋼錠模鑄錠和連續(xù)鑄錠兩種工藝。連續(xù)鑄錠能提高鋼材成材率，降低能耗，簡化傳統(tǒng)的鋼錠模鑄錠的準備和脫模等工序,為鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)連續(xù)化創(chuàng)造條件。圖7為連續(xù)鑄錠的工藝流程和設備。設備的主要結構型式有立式、立彎式、弧式和水平式等，以弧式應用較為廣泛。熱狀態(tài)下設備變形和防止漏鋼是設備制造和操作中的關鍵環(huán)節(jié)。為了加快處理漏鋼事故，關鍵設備應能迅速整體吊裝更換。連續(xù)鑄錠的發(fā)展趨向是：提高澆鑄速度和設備利用率，快速變換結晶器的斷面尺寸，用計算機控制提高連續(xù)澆鑄能力等。有色金屬的火法冶煉機械在高溫條件下利用燃燒或電產(chǎn)生的熱能，將礦石或精礦中的金屬分離并提煉出來的機械。表列出主要的有色金屬冶煉設備及其特點。此外尚有感應電爐、電弧爐、真空自耗電爐、電子束熔煉爐、等離子熔煉爐等，以及類似于電化學設備的電解熔煉槽和熔鹽電解槽等。

轉爐自動化，工業(yè)自動化生產(chǎn)工藝。典型的氧氣轉爐自動化系統(tǒng)由過程控制計算機、微型計算機和各種自動檢測儀表、電子稱量裝置等部分組成。按設備配置和工藝流程分為供氧系統(tǒng)，主、副原料系統(tǒng)，副槍系統(tǒng)，煤氣回收系統(tǒng)，成分分析系統(tǒng)和計算機測控系統(tǒng)。南寧定制混鐵爐托輥制作有些大型的轉爐自動化系統(tǒng)除了有轉爐本身的控制系統(tǒng)外，還包括有鐵水預處理系統(tǒng)、鋼水脫氣處理系統(tǒng)和鑄錠控制系統(tǒng)等。氧氣轉爐冶煉周期短、產(chǎn)量高、反應復雜，但用人工控制鋼水終點溫度和含碳量的命中率不高，精度也較差。為了充分發(fā)揮氧氣轉爐快速冶煉的優(yōu)越性，提高產(chǎn)量和質量，降低能耗和原料消耗，需要完善的自動化系統(tǒng)對它進行控制。供氧系統(tǒng)編輯在轉爐吹煉中，供氧系統(tǒng)主要用于控制吹氧量和氧槍位置(即氧槍與鋼水液面的距離)，完成以下功能： ①測量氧氣壓力、流量、氧耗量、氧純度等參數(shù)，并對氧流量進行閉環(huán)控制。②測量氧槍冷卻水溫度、壓力和流量。③采用電子邏輯或微型機控制裝置在吹煉不同階段改變氧槍位置，其定位精度為±10毫米。主、副原料系統(tǒng)編輯轉爐主原料（鐵水和廢鋼）和副原料(石灰、白云石、礦石、螢石、鐵皮等)的稱重誤差和成分誤差，直接影響煉鋼終點命中率和鋼的質量。這個統(tǒng)用以保證主、副原料的準確稱量。南寧定制混鐵爐托輥制作它包括 3個部分。①電子秤：用以對鐵水、廢鋼、鐵合金和鋼水進行稱重，并能自動去皮；②副原料稱重和上料控制：當高位料倉中的副原料用光時，可自動地將地下料倉的副原料送入高位料倉，它采用料位檢測器檢出料倉料位信號，用皮帶秤稱重，用電子邏輯或微型機控制上料；③副原料自動配料控制：根據(jù)人工設定和計算機設定的副原料的配比，入爐副原料由料斗秤稱量后自動按量裝入。副槍系統(tǒng)編輯吹煉過程中用于測量鋼水溫度和含碳量的檢測裝置,主要包括兩個部分。①測溫定碳裝置:它由測溫定碳和測液面復合探頭、溫度和碳變送器、微型機和陰極射線管顯示器等組成。測試時，副槍將探頭插入鋼水內測溫、取樣，測出的溫度和含碳量信號經(jīng)微型機處理后，在顯示器上顯示并傳送到過程計算機。②副槍順序控制裝置：它由探頭、電子邏輯線路或微型機構成。副槍系統(tǒng)自動給出所需的探頭，自動裝探頭，檢查探頭是否接通，然后自動快速下槍，移動到變速點時則由快速改成慢速，當移動到測試點時便準確停車，定位精度為±10毫米。待取樣完成后，快速提升，到變速點時改為慢速提升，到達最高點時則自動停車。待定碳信號出現(xiàn)后，則自動拔掉舊探頭。煤氣回收系統(tǒng)編輯用以保證煤氣回收正常運行，它由各種變送器、分析儀和微型機組成。首先進行爐口微壓差（±50帕）測量和自動控制，爐中微壓差經(jīng)變送器變成標準電信號后,由調節(jié)器控制煤氣管道的閘板閥,使爐口保持正壓，防止吸入空氣。其次進行煤氣中CO、O2含量的分析和CO回收的自動控制，采用紅外線CO分析儀、磁氧分析儀(精度為±1%)或質譜儀分析CO、O2含量,用可編程序控制器來控制煤氣回收的操作。最后進行煤氣流量測量。所用方法是先在廢氣管道中取出差壓信號，然后再用差壓變送器將此信號變?yōu)殡娦盘栠M行測量。成分分析系統(tǒng)編輯用直讀光譜儀或 X熒光分析儀來分析鐵水和鋼水的成分。 X熒光還能分析礦石、爐渣的成分。專用計算機對分析值進行處理后將結果打印出來，并將它們傳送到過程控制計算機，為控制作準備。鋼水中的溶氧量則用氧化鋯定氧探頭測出。