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1概论1

1.1钢铁工业在国民经济中的地位1

1.2中国钢铁工业的概况2

1.3钢铁联合企业中的炼铁生产4

1.4高炉冶炼过程概述5

1.4.1高炉炼铁工艺流程及炉内主要过程5

1.4.2含铁原料及其他辅助原料8

1.4.3高炉燃料17

1.4.4耐火材料22

1.4.5高炉产品28

1.4.6高炉冶炼的主要技术经济指标32

1.5小结39

参考文献和建议阅读书目39

习题和思考题39

2铁矿粉造块40

2.1粉矿造块的意义和作用40

2.2造块的基础理论41

2.3烧结过程42

2.3.1一般工艺过程42

2.3.2烧结过程的主要反应43

2.3.3烧结过程中的固结48

2.3.4烧结过程中的传输现象56

2.3.5铁矿粉自身特性及其对烧结过程的影响61

2.3.6烧结工艺66

2.4球团过程77

2.4.1生球成型77

2.4.2生球干燥82

2.4.3球团矿的焙烧固结83

2.4.4球团工艺87

2.4.5特种造块方法91

2.5烧结矿和球团矿的质量检验92

2.5.1冷态物理力学性能93

2.5.2热态及还原条件下的物理力学性能93

2.5.3冶金性能95

2.6高炉炉料结构97

2.6.1高碱度烧结矿的冶金性能97

2.6.2酸性氧化球团矿的冶金性能99

2.6.3高碱度烧结矿配加酸性球团矿组成的综合炉料的冶金性能99

2.7小结100

参考文献和建议阅读书目100

习题和思考题101

3高炉冶炼过程的物理化学102

3.1蒸发、分解与气化102

3.1.1蒸发102

3.1.2结晶水分解102

3.1.3碳酸盐分解102

3.1.4析碳反应103

3.1.5气化104

3.2还原过程104

3.2.1铁的氧化物及其特性104

3.2.2铁氧化物还原的热力学105

3.2.3铁氧化物气-固相还原反应的动力学112

3.2.4其他元素的还原120

3.2.5炉缸中液态渣铁间的氧化还原反应——耦合反应127

3.3炉渣132

3.3.1炉渣在高炉冶炼过程中的作用132

3.3.2造渣过程简述133

3.3.3终渣的主要理化性能133

3.3.4炉渣脱硫143

3.3.5炉渣排碱151

3.4碳的气化反应154

3.4.1固体碳气化的一般规律154

3.4.2风口前碳的燃烧155

3.4.3燃烧带以外碳的气化160

3.5生铁的形成163

3.5.1渗碳反应163

3.5.2其他少量元素的溶入164

3.6小结165

参考文献和建议阅读书目165

习题和思考题166

4高炉冶炼过程的传输现象167

4.1高炉中的动量传输168

4.1.1煤气流经固体散料层的一般规律168

4.1.2逆流运动中散料的有效质量172

4.1.3散料的流态化173

4.1.4充液散料层的流体力学现象174

4.1.5高炉过程中的炉料下降175

4.1.6流体力学现象对高炉顺行影响的分析实例176

4.2高炉内的热量传输179

4.2.1传热方程180

4.2.2水当量181

4.2.3高炉上下部热交换182

4.2.4高炉条件下的传热方式和给热系数182

4.2.5热量传输在高炉冶炼中的应用实例185

4.3小结188

参考文献和建议阅读书目188

习题和思考题188

5高炉冶炼能量利用190

5.1高炉冶炼能量利用指标190

5.1.1燃料比191

5.1.2焦比191

5.1.3直接还原和间接还原发展程度191

5.1.4燃料中碳在高炉内的氧化程度或利用程度192

5.1.5高炉内热能利用程度192

5.1.6氢利用率192

5.2高炉能量利用计算分析193

5.2.1生产高炉的计算193

5.2.2设计高炉的计算201

5.2.3物料及热平衡计算举例204

5.2.4理论焦比计算224

5.3高炉冶炼能量利用图解分析235

5.3.1铁的直接还原度与碳消耗（rd -w（C））图解235

5.3.2里斯特操作线图解237

5.3.3理查特（Reichardt）区域热平衡图解分析250

5.4小结253

参考文献和建议阅读书目253

习题和思考题253

6高炉炼铁工艺254

6.1高炉炼铁生产的原则254

6.2高炉操作制度257

6.2.1装料制度257

6.2.2送风制度264

6.2.3造渣制度265

6.2.4热制度266

6.3高炉炉况判断及失常炉况与事故处理267

6.3.1高炉炉况判断267

6.3.2高炉常见失常炉况处理269

6.3.3高炉重大和突发事故处理275

6.4高炉低碳、高效冶炼的技术措施281

6.4.1精料技术282

6.4.2高压操作283

6.4.3高风温操作286

6.4.4喷吹补充燃料291

6.4.5富氧和综合鼓风操作298

6.5小结300

参考文献和建议阅读书目300

习题和思考题301

7高炉冶炼过程数学模型及智能控制概述302

7.1数学模型及其功用与分类303

7.2高炉冶炼过程的特点303

7.3高炉冶炼过程数学模型概述304

7.3.1高炉冶炼过程数学模型实例305

7.3.2高炉冶炼仿真模型实例306

7.4高炉冶炼过程控制概述313

7.4.1基于数据挖掘的炉型管理314

7.4.2炉况诊断与处理315

7.4.3炉温预报与控制模型316

7.5高炉冶炼过程智能控制概述318

7.5.1人工智能及专家系统概述318

7.5.2国内外高炉冶炼专家系统概况319

7.5.3国内高炉专家系统存在的问题324

7.6小结325

参考文献和建议阅读书目325

习题和思考题325

8非高炉炼铁326

8.1直接还原326

8.1.1直接还原概况326

8.1.2气基直接还原法330

8.1.3煤基直接还原法336

8.2熔融还原法348

8.2.1熔融还原概况348

8.2.2一步法熔融还原348

8.2.3二步法熔融还原355

8.3非高炉炼铁产品的性质与应用365

8.3.1直接还原铁的性质366

8.3.2直接还原铁的使用368

8.3.3 Corex法液态生铁的特点370

8.4小结370

参考文献及建议阅读书目371

习题和思考题371

9高炉炼铁工艺设备与设计372

9.1高炉炼铁工艺设计概述372

9.2高炉车间设计原则372

9.3高炉本体373

9.3.1高炉内型373

9.3.2高炉炉墙379

9.3.3高炉冷却设备388

9.3.4高炉冷却系统393

9.3.5高炉本体钢结构397

9.3.6炉壳398

9.4高炉车间原料供应系统400

9.4.1矿槽、焦槽及槽上运输400

9.4.2上料设备401

9.5炉顶装料系统404

9.5.1串罐式无钟炉顶404

9.5.2并罐式无钟炉顶404

9.5.3无钟炉顶装料装置的选择405

9.5.4料面探测设备407

9.6高炉送风系统408

9.6.1高炉鼓风机的选择408

9.6.2热风炉414

9.6.3热风炉管道423

9.6.4送风支管及风口装置426

9.6.5热风炉设备428

9.7煤气处理系统431

9.7.1煤气除尘系统431

9.7.2炉顶煤气余压发电439

9.7.3炼铁生产中产生的粉尘处理440

9.8高炉喷吹煤粉系统442

9.8.1原煤储运系统442

9.8.2煤粉制备系统442

9.8.3煤粉喷吹工艺的分类444

9.8.4喷煤车间主要设备的选择及能力？定447

9.8.5喷吹烟煤的安全措施451

9.9高炉渣铁处理系统452

9.9.1风口平台及出铁场设计452

9.9.2渣铁沟设计454

9.9.3炉前主要设备456

9.9.4铁水处理设备458

9.9.5炉渣处理设备459

9.10小结464

参考文献和建议阅读书目465

习题和思考题465

附录467

附录1烧结配料联合计算法实例467

附录2高炉冶炼物料平衡、热平衡计算程序478

主要符号表513