從古至今高爐煉鐵是如何發(fā)展起(qǐ)來的
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2020-06-12 16:01
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一、古代煉鐵技術的發(fā)展
人類使用鐵至少有五千多年曆史,2500年前中國(guó)、印度、埃及等已能(影照néng)從礦石中提取鐵。而高爐煉鐵法的曆史大約已有600年。
原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成(chéng)的。在頻生土中挖一坑洞,周圍用石塊堆砌,稱為地藍開爐。以木炭為燃料,利用自然風力進(jìn)行燃燒、加熱和還(hái)近通原鐵礦石,産品為類似塊狀的海綿鐵。随著(zhe)人力、章公畜力和水力鼓風方法的出現,産量提高,渣和鐵也比較容易分離,産品質量有所用科改進(jìn)。為适應冶煉難熔和年火難還(hái)原的礦石,需要增加爐湖費子的高度,于是開(kāi)始出現豎爐,但其産品仍是“熟鐵球”,而含鐵很高的爐渣則可以熔化成(chéng)做鐵液體。
14世紀中葉,最早的一批冶煉生鐵的高爐出現了。村現由于水力鼓風的發(fā)展,高爐鼓風量增大,促使高爐爐缸溫飛不度提高,于是爐内海綿鐵可以大量滲碳而做在熔化,就(jiù)産生了生鐵。然而由于生鐵不能(néng)鍛造,難以利用,當學市時(shí)稱之為“豬鐵”。經(jīng)過(guò)把生鐵和礦石一起(qǐ日工)裝爐再一次熔煉,便得到(dào)熟鐵,同時(師資shí)産量增加,自此形成(chéng)了煉鐵的二步操作法。
二步煉鐵法的出現是鋼鐵冶金史上的一個轉折點,從此逐漸發(fā)展煙鄉成(chéng)近代鋼鐵冶金工業的海個工藝流程。
二、近代高爐煉鐵技術的進(jìn)步
自19世紀中葉起(qǐ)高爐煉鐵發(fā)展速度加懂老快,新技術不斷湧現。
(1)采用精料。19世紀40年代開(kāi)始生産人造富礦(燒結礦計件、方團礦和球團礦等)。起(qǐ)初近飛燒結配料中不加熔劑,燒結礦是自火但然堿度的,到(dào)20世紀中葉河家發(fā)展為自熔性燒結礦,進(jìn)而發(fā)展成(chéng)熔劑性南小燒結礦,其冶金性能(néng)大為改善,高堿度燒結礦月冷和球團礦成(chéng)為高爐的主要原料,高爐基本上不再加石灰石。此外,要放礦石混勻、整粒、篩分等技術也有很大發(fā)展。與此費信同時(shí)焦炭質量也不斷提高。這(zhè)些,使高爐冶煉指标明顯改善。
(2)高爐大型化。1860年以前高爐最大容積為10議報0~300m3 ,産量30~50t/d;到(dào)19世紀末容積增大木時到(dào)500~700m3,産量但刀400~500t/d;進(jìn)入20世紀爐容不斷擴大到(dà市費o)1000~3000m3,而到術行(dào)20世紀後(hòu)期容積增大到(dào都技)4000~5000m3,最大的達5500m3,日産鐵萬噸以上。
(3)上部和下部調劑技術。其内涵是對(duì)高爐上部調整裝料制度(包括批重、裝料順序、料線、溜槽角位或活動爐喉擋位等好呢)與下部調整送風制度(包括風口風速、鼓風動能外好(néng)及其他鼓風參數)相結合著草來獲得高爐内合理的爐料分布和煤氣分布,以達到(dào)爐子穩定順行,煤氣南新利用率高,焦比低的效果。為便于靈活布料,1970年盧森堡保爾渥斯公司(P喝大aul Wurth)發(fā)明了無鐘爐頂,于1972年首次在德又藍國(guó)漢博恩廠應用後(hòu)迅速推廣,這嗎制(zhè)是爐頂設備的又一次革命。
(4)高壓操作。以前高爐爐頂壓力為0.01~0.02MPa,20世紀中期出現門明了高壓(爐頂)操作,初期爐頂壓力提高到(dào)0.07MPa左右,随著(zh熱看e)鼓風機能(néng)力加大,和設土理備制造水平提高,到(dào)20世紀後(hòu)劇少期爐頂壓力已達到(dào)0.15~0.25MPa。由門西于爐内壓力提高,煤氣速度減慢,使高爐的冶煉強度和利用系數提高子都了一大步。
(5)富氧鼓風。為減少煤氣體積,利于爐況順行,提高冶煉強度和産量,20世紀中葉出現了富氧鼓風技術,即在高爐鼓風中兌入一部分工業鄉老氧氣。但由于風口前火焰溫度的限制,這(zh會好è)項技術在20世紀60年代高爐噴妹放吹燃料技術發(fā)展起(qǐ)來以後(hòu)懂西,才得到(dào)廣泛應用。
(6)加濕鼓風與脫濕鼓風。為避免大氣濕度波動對(duì)高爐冶煉産生不良影響和防止提高風溫時我也(shí)風口前火焰溫度過(guò)高導緻爐況不穩定,50年代一度廣泛應用加濕鼓風技術,即在鼓風中加好線入部分水蒸氣,通過(guò)調整加入蒸汽的量來控制鼓風濕度。農影60年代起(qǐ)高爐大量噴吹燃料以後(hòu),風口前鄉離的火焰溫度已不是過(guò)高而是常常不足,于是光們加濕鼓風逐漸用得少了,反而又出現了脫濕金化鼓風技術,即將(jiāng)鼓風中的自然金司水分脫除到(dào)适當水平以保持風口前适當的火焰溫度,同時(shí)又使話湖鼓風濕度保持穩定。
(7)高風溫技術。随著(zhe)原料的改善,噴吹燃料技術的發(fā)展,操作水平的提海中高,以及熱風爐構造和耐火材料的改進(jìn),高爐風溫水平從20世紀中期的500~600℃提高到議們(dào)20世紀後(hòu)期的1100~1350師的℃。由于風溫水平大幅度提高,焦比顯著降低來這了。
三、中國(guó)高爐煉鐵的發(fā)展
中國(guó)煉鐵始于2500年前的春秋、戰國(guó)之交,當時(shí)行花鐵廣泛應用于武器、農具和家庭用具。漢武帝時(shí)(公元前110年討學),將(jiāng)煉鐵收歸官營,先後(們一hòu)設立了49個鐵官。東漢時(shí)發(頻數fā)明了以水力代替人力鼓風,有力地推動了煉鐵生産從你的發(fā)展。1400年前的南北朝時(shí)代,在一些冶鐵爐農東上已開(kāi)始用煤。使用木制風箱鼓風也比較早。是師這(zhè)些事(shì)實說(這道shuō)明中國(guó)古代煉鐵技術的發(fā靜吧)展在世界上是較早、較快的。後(姐裡hòu)來由于長(cháng)期的閉關自守,煉鐵技術逐漸落後麗器(hòu)。
19世紀下半葉清政府為發(fā)展近代軍事(shì)和民用工業,數爸開(kāi)始興辦近代礦冶工業。1890年湖廣總督張店亮之洞主持興建的漢陽鐵廠是中國(guó)第一個近代煉鐵企業。該爸訊廠在1894年建成(chéng中頻)兩(liǎng)座248m3高爐(每座日産醫事生鐵100t左右),因為焦炭要從德國(g訊說uó)進(jìn)口,所以到(dào身日)1896年才正式出鐵。1908年房師盛宣懷將(jiāng)漢陽鐵廠由官辦改為官督商辦,成(chén謝雪g)立漢冶萍煤鐵廠礦公司,自己生産焦炭,并在1910年新建477m3高爐麗很(日産生鐵250t左右),使該公司成(chéng)為當時(shí)東亞最刀呢大的鋼鐵企業。
辛亥革命後(hòu)在大冶新建兩(liǎng)座650~700m3高爐(日産生鐵各450t左右)你日,漢陽鐵廠又添建一座477m3高爐。在第一次世界大戰期間鋼歌黑鐵價格高漲,漢冶萍公司的生産有發(到動fā)展,但戰後(hòu)鋼鐵價格暴跌,該公司相黃走向(xiàng)衰落,1925年被(bèi)迫停産。除漢冶萍公司外,第一體師次世界大戰前後(hòu)(1915~1920年間),我他本溪、鞍山、上海、陽泉、石景山等地也先後(hòu)建起(q房樂ǐ)高爐10餘座(其中200~695m3高爐7座,其餘開高為100m3以下的小高爐),使1920年生鐵年産量達到(dào森關)43萬t,但因鋼鐵價格下跌,導緻部分廠關閉,使往器雪後(hòu)的幾年裡(lǐ),生鐵年不藍産量降到(dào)40萬t以下。
1931年“九•一八”事(shì)變和1937年“七•七”事(shì)變後(h和海òu),日本侵略者對(duì)我國(guó)資源大肆掠奪,在其占領書近區新建了一批高爐和鐵廠。與此同時(shí)當現筆時(shí)的中國(guó)政女南府將(jiāng)漢陽鐵廠、六河溝鐵廠、上裡小海鋼廠等内遷,在四川、雲南建設一批小鋼鐵廠劇老投入生産。這(zhè)樣(yàng),國(guó)民黨統治區和日本占領區的店信生鐵産量在1942年達到(dào)最高的年産量178.7萬t(其中,國(讀可guó)統區7.8萬t,敵占區170萬餘t)。1945年日本投降,大部分鋼上兵鐵廠被(bèi)破壞,生鐵年産量降到(dào)不足20萬t,到年機(dào)1949年中華人民共和國(gu舞又ó)成(chéng)立前,全國(guó)能(néng)開算劇(kāi)工的高爐隻有9座。
在抗日戰争和解放戰争時(shí)期,解放區的軍民和科技不吃人員在極端困難的條件下于1938年建起(qǐ)柳溝鐵廠,1942年在延安嗎科建成(chéng)一座近代小高爐,1946年在笑要長(cháng)治建鋼鐵廠,先建成(c習行héng)一座小高爐,後(hòu)又將(jiāng)陽泉綠照的20t高爐遷建到(dào)該廠,1947~1948年又恢複陽泉的笑影1号和3号高爐。解放區的煉鐵工業雖然規模不大,設備也較簡陋,但有力地支援了業弟革命戰争,造就(jiù)了一批技術和管理幹部。1949年中華人民共和國(gu家街ó)成(chéng)立後(hòu),迅速對(duì)原有高爐進(j聽個ìn)行了恢複和改造,使生鐵産量迅速增加少畫,1949年全國(guó)生鐵産量隻有19裡綠萬t,到(dào)1957年就(ji劇兵ù)上升到(dào)593萬t。1958~19風水78年間有武漢鋼鐵公司、包頭鋼鐵公司、攀外火枝花鋼鐵公司等數十家新建鋼鐵企業投入生産購頻,加上老廠擴建,新增高爐有百餘座之多,使19要家78年生鐵産量增加到(dào)3470師視萬t。
1978年實行改革開(kāi)放政策以後(hòu),中國(guó)離科煉鐵事(shì)業的發(fā)文都展速度進(jìn)一步加快,1978~1998年間又新建和改文多造成(chéng)包括寶山鋼鐵集團公分頻司的4063~4350m3高爐在内的一大批現代化大高爐,加上新增的一大批30姐開0m3小高爐在内,新增容積約8萬m3。1997年村雨統計,全國(guó)有高爐3228座(其中大于1上歌000m3的44座),年産生鐵能(néng)力12648萬t。電新1993年全國(guó)生鐵年産量達到(dào)8730萬t,從大下這(zhè)一年起(qǐ)中國(guó)成(chén醫友g)為世界上産鐵最多的國(gu子市ó)家,1995年以後(hòu)短筆生鐵年産量一直在1億t以上,1998年達11860萬t,科畫占全世界生鐵産量的1/5以上。在産量增加的同時(shí謝站),高爐的技術經(jīng)濟指标也不斷改進(j業地ìn)。
高爐不僅生産鐵,而且還(hái)副産高爐煤氣和高爐渣。高爐鐵水是煉鋼轉個件爐的基本原料;高爐煤氣是鋼鐵聯合企業的重要氣體燃料;高爐渣經(jī國月ng)水淬成(chéng)水渣後(hòu)是生産礦渣水泥的原料。高爐生産是否穩不日定直接影響到(dào)鋼鐵聯合企畫頻業的生産能(néng)否正常、穩定、均衡地運視劇行,高爐鐵水的質量更直接影響煉鋼生産銀紅和鋼水及鋼材的質量。煉鐵是能(né哥在ng)耗大戶。高爐、燒結、煉焦三個工序的能(néng)耗在鋼鐵聯合企業總飛街能(néng)耗中約占70%,單是高爐的能(néng)耗即占50%商電左右。
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