钢铁冶金计算应用系统的分析与软件开发

西安建筑科技大学硕士论文

TheresearchonIronandsteelmetallurgycomputing

applicationsystemandsoftwaredesigning

Specialty：FerrousMetallurgy

Name：YangXiaolong

Insructor：ProfessorYuanShouqian

Abstract

Withthedevelopmentofcomputertechnology,theapplicationofallkindsof

softwarebecomesmoreandmore.Thesoftwarewillpermeatetoallsocialindustry

andalllevels.Theapplicationofsoftwareineachfieldwillbedeeper,andthe

applicationofintelligentdegreewillbehigher.Allkindsofindustryprofessional

softwarehasbeendeveloppedwell.Moreover,portablehandhelddeviceshave

appearedcivilconstruction,andaccountingfinancialservices,etc,suchasbuilding

classcalculator-Architecturalmaster,measuringclasscalculator-casiofx-

58()0p.Applicationofsoftwareinsteelmetallurgyindustryalsobecomemoreand

more.Metallurgicalsimulationsoftware(fluent,CFX,phoenics,procast,etc),

thermodynamicanalysissoftware(Ectsage),3dgraphicdesignsoftware(ProE)canbe

usedtohelpusstudymetallurgicalprocessverywell,whichputthesoftwaretogood

application.Butthereisnoprofessionalprocesscalculationsoftwareanditsportable

application,whichisusedwidelyinmetallurgyindustryinthemarketatpresent.So

thedevelopmentofironandsteelmetallurgycomputingapplicationsoftwarehasa

certainpracticalsignificance.

Thefollowingistheworkwhichhasbeendoneinthispaper：(1)Learnvisual

programmingsoftwareDelphiandknowledgeaboutdatabase;(2)Finishformulaand

graphicsrelatedtometallurgicalprocessanddividethemetallurgicalformula

accordingtometallurgyprocessintosintering,spheric,blastfurnaceironmakingand

steelmakingconverter,electiicfurnacesteelmaking,refiningandcontinuouscasting；

Refertotherelevantliteraturebooks,sortoutthemetallurgicalformulaandgraphicsin

eachprocess,studytherelevantmathematicalmodelabouttheironandsteel

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metallurgy;(3)Createmetallurgyformuladatabaseandwriteaprogramtocomplete

thesoftwarewhichcanbeusedtooperateandcalculateformulasandmodelsrelatedto

metallurgy.(4)Checkereliabilityofthesystemanddebugsoftwaretoachievethe

intendedrequirements

Thesoftwarecanachievethefollowingfunctions:Userloginfunction;Browse

detailedformulaclassificationaccordingtoironmakingandsteelmaking

process;searchironmakingandsteelmakingformula;calculatetheprocessanddesign

parametersofrelatedIronmakingandsteelmakingprocess;viewtherelated

informationandgraphicofIronandsteelmetallurgyprocess;thecalculationofrelated

modelinIronandsteelmetallurgyprocess.

DelphihavecharacteristicsofVCwhichispowerfulandVBwhichiseasyto

operateatthesametime.Useobject-orientedvisualprogrammingsoftwareDelphi7as

interfacedevelopmenttoolsofthesoftware;UsethepowerfulSQLServerasthe

Databaseofthesoftware;UseADOtechnologytoaccessdatabase.Sothissoftwareuse

themethodasfollows:useADOtoaccessSQLServerdatabaseintheDelphi.This

softwarehasstrongadaptability,goodreusableandexpanding,canprovideautomatic

andintelligentcalculations.Curriculumdesignpersonnel,ironandsteelmetallurgy

productionworkersandironandsteelmetallurgydesignpersonnelcanusethe

softwarecalculateandanalysismetallurgicalprocessandassistindesignworktoguide

cumculumdesignprocess,theactualproductionprocessanddesignprocess.

Keywords:Ironandsteelmetallurgy；Formulaclassification；Calculationmodel；

Delphi；softwaredesigning

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目录

1绪论.................................................................1

1.1.国内行业软件应用现状..............................................1

1.2本课题研究的内容和意义............................................2

121本课题研究的内容................................................2

122本课题研究的意义................................................4

2钢铁冶金工艺流程及公式分类..........................................5

2.1钢铁冶金工艺流程...................................................5

2.1.1烧结球团.......................................................6

2.1.2高炉燃料.......................................................8

2.1.3炼铁...........................................................9

2.1.4铁水预处理....................................................11

2.1.5炼钢...........................................................12

2.1.6炉外精炼......................................................14

2.2公式分类..........................................................15

2.2.1炼铁公式分类:.................................................15

2.2.2炼钢公式分类..................................................20

2.3公式举例..........................................................27

2.3.1炼铁公式......................................................27

2.3.2炼钢公式......................................................29

3钢铁冶金过程数学模型.............................................33

3.1数学模型基本原理.................................................33

3.L1数学模型的分类...............................................33

3.1.2数学模型的建立...............................................34

3.2高炉炼铁数学模型.................................................35

3.3转炉炼钢数学模型.................................................38

3.3.1确定造渣制度..................................................38

3.3.2确定物料平衡..................................................41

3.3.3确定热平篌亍....................................................42

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4钢铁冶金工艺软件的开发..........................................45

4.1软件工程..........................................................45

4.1.1软件生命周期..................................................45

4.1.2软件系统设计..................................................46

4.2开发工具及数据库选择.............................................48

4.2.1开发工具选择..................................................48

4.2.2数据管理方式..................................................50

4.3钢铁冶金计算软件的设计...........................................51

4.3.1钢铁冶金工艺计算模块设计.....................................51

4.3.2转炉炼钢物料平衡和热平衡模块设计............................59

5软件的应用与结果分析.............................................63

5.1软件操作及运行...................................................63

5.1.1运行系统准备工作.............................................63

5.1.2炼铁公式数据及操作...........................................64

5.1.3炼钢公式数据及操作...........................................65

5.1.4信息查询及操作...............................................66

5.1.5转炉物料平衡与热平衡计算.....................................69

5.1.6帮助...........................................................73

5.2系统可靠性检验...................................................75

6结论与展望...........................................................77

6.1总结...............................................................77

6.2展望..............................................................78

致谢.....................................................................79

参考文献..................................................................81

硕士研究生期间的研究成果.............................................87

附录..................................................................89

II

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1绪论

随着计算机技术的发展，各种软件的应用也越来越多，从office办公软件到

QQ、MSN等互联网软件，我们几乎再也离不开软件。目前，各类基础软件、应

用软件、嵌入式软件、互联网软件、信息安全等领域的软件发展迅速”⑶。

与此同时，各类行业专业软件也得到了很好的发展。2011年5月12日下午，

“2011中国高端软件发展论坛”在北京展览馆隆重召开，石油、钢铁、能源等部分

行业用户参加了本次盛会。论坛指出：目前，全球软件产业进入全面渗透、深化

应用、消费引领、加速转型阶段，软件将以更快的速度渗透社会各个行业、各个

层面，软件在各领域的应用更加深化，应用的智能化程度将更高⑷。由此可见，

行业专业软件发展的春天已经到来。

在IEEE软件工程词汇标准中，软件是这样定义的：软件是计算机程序、规

程以及运行计算机系统可能需要的相关文档和数据。其中，计算机程序是计算机

设备可以接受的一系列指令和说明，为计算机执行提供所需的功能和性能；数据

是事实、概念或指令的结构化表示，能被计算机接受、理解或处理；文档是描述

程序研制过程、方法及使用的图文资料。

软件的分类：实际上要对软件进行科学的分类是比较困难的，但在实际生活

中，软件确实存在一定的差异，所以有必要对各类软件按一定的分类方式进行分

类。软件可以按多种方式分类：按功能特征进行分类、按规模大小进行分类、按

工作方式进行分类、按应用范围进行分类、按使用频度进行分类和按失效形式进

行分类。按应用范围可以分为通用软件和定制软件，通用软件是指由一些专门的

软件开发组织开发的、面向市场用户公开销售的独立运行系统，比如我们熟悉的

操作系统、文字处理软件，还包括数据库管理系统、绘图软件包和项目管理工具

等。通常，我们使用的都是通用软件。

.国内行业软件应用现状

应用于钢铁冶金行业的软件也越来越多，比如各种专家系统的运用，能简便

快捷的计算出我们需要的数据，帮助我们做出及时正确的操作处理；通过运用冶

金模拟软件（比如fluent>CFX、phoenics、procast）模拟冶金容器里的冶金过程，

5

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我们可以省时、省力、省钱的得到容器里里的一些参数情况，这些已经发展为商

业化的软件，应用非常广泛；还有热力学分析软件（factsage）、三维绘图设计软件

（比如ProE）等等这些软件，都可以很好的帮助我们研究冶金过程目刀。

虽然近些年行业软件的应用逐渐增多，但是，我国在软件的开发和应用上和

国外发达国家还存在一定的差距。我国的软件业还不能自成体系，重要的基础软

件几乎都依赖于进口，中国企业也往往是从事低端业务⑻叫

而在行业专业软件的开发，我们要走的路更长。目前，冶金行业所用的像fluent

这些大型商业软件几乎都是国外开发的。国外现在已经开发出应用于各个行业的

商业软件，应用也很广泛。而我们现在只是开始接触，开始在试着用这些软件，

开发还根本说不上。但好的一点是我们现在用的越来越多，也越来越正视这方面

的发展，我们就是要从开始试着用到应用越来越广泛再到慢慢自己开发"°」”。

国内专业软件发展比较迅猛的是广联达软件股份有限公司，该公司持续为建

设工程领域提供最有价值的信息产品与专业服务，助力行业信息化发展。公司立

足建设工程领域，围绕工程项目的全生命周期，为客户提供以工程造价为核心，

以工程项目（综合）管理为主体的软件产品和企业信息化整体解决方案。旗下开

发的广联达冶金计价软件，以冶金造价业务为核心，为具有冶金工程造价编制和

管理的单位与部门解决设计概算、施工图预算、竣工结算等编制工作，为用户提

供专业实用、安全易用的冶金造价软件，快速、有效完成冶金造价编制工作。

但广联达所涉及的冶金领域只是冶金建造领域的工程造价，没有涉及到冶金

工艺计算类软件。国内目前很少有专业工艺计算类软件。国外现在有一些其他行

业的专业计算软件，而且有一些专业计算器：卡西欧fx-5800p,可传输公路与铁

路施工测量程序，工程测量人员利用它可方便的进行各种专业计算；建筑大师专

业版，可方便的计算出与房屋建筑有关的参数；另外还有金融理财、图形编辑等

专业计算器。

1.2本课题研究的内容和意义

1.2.1本课题研究的内容主要内容：

1）本课题的软件平台选用可视化编程软件Delphi,Delphi由Borland推出，可在

2

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多种环境下使用，比如WindowsXP、WindowsVista、Windows7(>Delphi提供

的构件非常多，开发人员可以根据自身需要，灵活选用。Delphi被称为第四代

编程语言，它具有简单、高效、功能强大的特点。对于Delphi,人们有句经典

的描述，“真正的程序员用c,聪明的程序员用Delphf)112J3|o通过学习，了解

可视化编程软件的特点，掌握ObjectPascal语言基础，会应用调用过程与函

数，会使用常用组件窗体和按钮组件、文本类组件、列表框组件、菜单组件、工具

栏组件和状态栏组件等，掌握数据库应用基础，并且使用SQLServer数据库

设计程序，结合程序设计与本课题内容的程序设计流程图如图1.1所示。

程序功能及需求分析程序详细分析公式详细整理冶金公式整理

出各个过程中的相关冶金公式和图形。

3)在以上准备工作的基础上编写程序，完成数据库设计及软件设计。

4)软件完成后，验证系统可靠性，调试使软件达到预定的要求。采用的措施和方

案：

在公式的整理过程中，多参考权威的书籍论文，仔细对比权衡，从而得到比

较准确权威的公式；整理过程中对公式进行编号，以备后面用时调用方便；整理

过程中对公式按数学符号进行大概分类，以便在软件学习过程中有重点有目的的

学习。

在学习Delphi的过程中根据冶金工艺公式的特点，有针对性的学习；在学习

过程中重点解决公式查找、公式图形显示形式和界面等问题。

3

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在编写程序过程中，应注意：基本的异常捕捉与处理；数据库连接；内存分

配与释放；适当的输出运行状态信息；尽量不要太依赖系统的某些变量值，因为系统

总是不稳定的；程序编写完成后，要对程序、公式进行检验校正【S,。

编程中遵循的原则：1.前期要详细分析出程序要实现的所有功能，做好程序

的详细需求分析，以便编程目标明确，尽量做到不返工。2.公式查询运用上采取

按工艺和名称查询两种方法查询：使用人员开始可按工艺（比如分为：烧结球团、

炼铁、炼钢、连铸）学习应用程序，等到对程序中的公式比较了解后，可应用查

询系统按照名称方便的查询出需要的公式，利用公式计算。3.程序要有比较好的

人机交互界面，使用人员可以方便的利用程序根据程序提示输入已知量求出要得

到的未知量。4.程序中公式的精确值确定为大于小数点后四位，数值类型可用整

型integer和实型real,尽量做到数据精确。5.采用Delphi+SQLserver数据库编程，

引入计算交叉领域。6.公式编程上要创新，采用的算法要不断检查不断优化，同

时注重准确率和运算效率，达到算法最优。

1.2.2本课题研究的意义

冶金过程现场经常要涉及到繁琐的计算，比如要计算高炉的经济技术指标，

要计算原料的用量，要计算炉子的能量利用情况等等这些，而且冶金过程涉及到

的原材料种类繁多，成分各异，导致结果复杂多变，如果每次都要工作人员按照

传统方法按部就班的计算，就会耗费大量的人力和时间。如果有一个冶金计算软

件，把冶金过程涉及到的公式都储存在里面，我们需要用到哪个，就调用哪个，

这样我们就能很方便的得到需要的参数；通过对冶金冶炼过程建立相应的数学模

型，根据模型开发程序，可方便的计算冶金模型。

在完成软件的基础上，如若移植到便携式设备上，还可实现软件的便携式应

用，钢铁冶金厂的工程技术人员、管理干部和技术工人等可以在任何地方方便的

利用此程序实现冶金过程的计算。

4

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2钢铁冶金工艺流程及公式分类

冶金是一门研究如何经济的从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并

用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。冶金学是指随着时间而逐

渐形成的关于冶金的专门的学科，指用于提取各种金属的矿石具有不同的特性，

故提取金属要根据不同的原理，采用不同的工艺过程和设备，从而形成的专门学

科。

从现代工业的习惯上我们把金属分为黑色金属和有色金属，黑色金属包括铁、

铭、猛，剩下的金属都是有色金属。所以，按照金属的两大类别我们把冶金工业

分为黑色金属冶金工业和有色金属冶金工业两大类。黑色金属冶金工业包括钢铁

及铁合金（比如镒铁、铭铁）的生产，所以又称为钢铁冶金；有色金属冶金工业

包括各种有色金属的生产，统称为有色金属冶金。

其中，钢铁工业的发展状况反应着一个国家国民经济发达的程度。钢铁工业

为制造各种机械设备提供最基本的材料，比如重型机械，钢铁还可以直接为人民

的日常生活服务，比如运输业、建筑业及民用产品的基本材料也要用到大量的钢

铁。纵观当今世界，所有发达国家无一例外的具有相当发达的钢铁工业。

2.1钢铁冶金工艺流程

钢铁联合企业包括的钢铁工艺流程一般指：高炉燃料、烧结球团、炼铁、铁

水预处理、炼钢、炉外精炼、连续铸钢、轧钢。

5

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(EAF)

加热炉

图2.1钢铁生产工艺流程

2.1.1烧结球团

目前富矿块矿的数量越来越少，入高炉需要的矿石必须有一定的块度，而选

矿得到的是精矿粉，不能直接入炉，所以要对矿粉进行造块。

烧结

烧结是矿粉造块的最基本方法之一。烧结得到的烧结矿高温强度高，还原性

好，含有一定的CaO、MgO,具有足够的碱度，冶金性能好，很多性能都比天然

富矿好。烧结方法包括：土法烧结、悬浮烧结、鼓风式烧结和抽风式烧结，抽风式

烧结应用较多。抽风烧结分为五层，从上到下依次为：烧结矿层、燃烧层、预热

层、干燥层、过湿层，如图2.3o这五层并不是截然分开的，点火烧结开始，各层

依次出现，一定时间后，各层又依次消失，而最终剩下烧结矿层〔⑷。

6

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I成品烧结矿储存或送往肉炉I

图2.2烧结工艺流程图

强化烧结的措施有以下几个方法，a.混合料预热:将混合料温度提高到露点以

上，防止过湿；b富氧加热风烧结：克服烧结矿层上下温度和热量不均造成的上

部固结不好，下部过熔，以及上部急冷形成的玻璃体，富氧可以提高烧结质量，

加快烧结速度；c偏析布料，使布料上部小颗粒多，下部大颗粒多解决烧结料层

下部透气性差的问题。

图2.3烧结过程分层示意图

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球团

球团矿是细磨铁精矿或其它含铁粉料造块的又一方法。它是将精矿粉、熔剂

（有时还有粘结剂和燃料）的混合物，在造球机中滚成直径8~15mm的生球，然后干

燥、焙烧，固结成型，成为具有良好冶金性质的优良含铁铁原料，供给钢铁冶炼需要。

图2.4球团工艺流程图

烧结和球团固结成块的机理不同：烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿

的强度，要求产生一定数量的液相，因此混合料中必须有燃料，为烧结过程提供

热源。而球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的，不需要产生液相，热

量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料〔⑸。

2.1.2高炉燃料

高炉燃料包括焦炭和高炉喷吹两部分。

（1）焦炭炼焦煤料的制备简称备煤，是将煤矿运来的各种精煤（或低灰分原煤）

制备

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成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。一般包括：卸煤、贮

存和混匀、配合、粉碎和混合，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。已经制备好的

煤料从煤塔放入装煤车,分别送至各个炭化室装炉。干储产生的煤气经集气系统,送往

化学产品回收车间加工处理〔⑹。经过一个结焦周期（即从装炉到推焦所需的时间，

一般为14〜18小时，视炭化室宽度而定），用推焦机将炼制成熟的焦炭经拦焦机推

入熄焦车；熄焦后，将焦炭卸入凉焦台；然后筛分、贮藏（图2.5）。

得分机

图2.5炼焦车间工艺流程示意图

（2）高炉喷吹

高炉喷吹燃料技术，是在采用高风温和富氧鼓风的同时，通过风口向炉缸喷

吹燃料的技术。高炉喷吹的燃料有天然气、焦炉煤气、重油、焦粉、煤等。目前

我国高炉主要以喷煤为主1⑺。

煤的喷吹通常采用喷吹煤粒（GC1）和喷吹煤粉（PCI）两种主要方法，并都在炼铁生

产实践中得到了成功应用。粒煤和粉煤的最大区别是粒度粗细的不同，即粒煤的

粒度较粗，而粉煤的粒度细。粒煤的粒度组成为：2.0mm的占95%,0.063mm的占

17%—22%,平均O.D.7mm；而粉煤的粒度组成为＜0.074mm的占80%。尽管粒

煤喷吹有诸多优点，但是目前还没有开发出适合我国高炉使用的粒煤喷吹技术，因

此在我国的钢铁企业中广泛使用的是喷吹煤粉的方法।㈣。

2.1.3炼铁

炼铁有两种方法，高炉炼铁和非高炉炼铁，两者最主要的区别是是否使用焦

炭作为能源。高炉炼铁主要是以焦炭为能源，后续工序配合转炉炼钢，是炼铁的

主要方法，其主导炼铁地位预计在较长时间内不会改变。但是目前冶金焦炭资源

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越来越少，且价格持续走高，因此开发了非高炉炼铁方法。非高炉炼铁最大的特

点就是不用焦炭作为能源，而是用煤、燃油、天然气、电为能源基础的一切其它

炼铁方法。目前主要包括直接还原法和熔融还原法，直接还原法其炉料在冶炼过

程中始终保持固态，最终产品为海绵铁。熔融还原法其产品为熔融铁水。非高炉

炼铁目前国内用的比较少，且应用并不成功。

高炉炼铁包括高炉本体和辅助系统，其辅助系统比较庞大，包括原燃料系统、上

料系统、送风系统、喷吹系统、除尘系统和渣铁处理系统。

净煤气____►其它用途

图2.6高炉炼铁工艺流程

高炉炼铁过程中，从炉喉（高炉上部）装入矿石、燃料和熔剂，从高炉上部向下

运动；从风口（高炉下部）用大型鼓风机鼓入空气（有时加入喷吹燃料）燃烧燃料，产生

还原性高温气体向上运动，两者相遇后，炉料被加热、还原、熔化，再经过造渣、渗

碳、脱硫等物理化学过程后，得到液态铁水。冶炼过程中按原料状态的不同分为五个

区域：块状带、软熔带、滴落带、风口带和炉缸区。高炉冶炼的基本操作制度为：送

风制度、装料制度、热制度、造渣制度、喷吹制度和冷却制产［14］。

10

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图2.7高炉炼铁原理示意图

高炉被称为五段式高炉，从上到下依次为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸。

其产品除主要产品铁水外还包括炼铁副产品：炉渣、炉尘和高炉煤气。

2.1.4铁水预处理

铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的各种处理。分为普通铁水预处理

和特殊铁水预处理两大类。普通铁水预处理包括：铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱

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磷。特殊铁水预处理一般是针对铁水中含有的特殊元素进行提纯精炼或资源综合

利用，如铁水提钢、提铜、脱铭等预处理工艺”纥

根据铁水预处理容器的选择，脱硫工艺可分为：混铁车喷吹法、铁水罐法、

铁水包法。

发展趋势：采用铁水包作为铁水脱硫预处理的容器。

图2.10铁水喷粉脱硫工艺流程图

2.1.5炼钢

炼铁得到的铁含碳量高，太脆而不能满足使用要求，所以要经过炼钢减少其

含碳量，使其有一定的韧性，满足使用要求。炼钢包括转炉炼钢和电炉炼钢。铁

水进入氧气转炉工序，加入废钢，通过向铁水中吹氧减少碳含量，从而生产出钢

12

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水；也可应用电弧炉熔化废钢铁

2.151转炉炼钢转炉炼钢目前是我国最主要的炼钢方法，配合高炉炼铁使用，在

钢铁联合企

业中，把这种工艺流程叫做长流程。转炉炼钢的主要原料是铁水、废钢和铁合金，

再加入一些造渣材料，冶炼过程中不需要外加能源，而是靠铁水本身的物料热和

铁水与外加物料间的化学反应放热完成冶炼过程，有时甚至有能量富余，称为负

能炼钢。炼钢的主要任务是脱碳、脱氧、脱磷、脱硫、去气、去夹杂和合金化，

最后得到合格钢水⑶L

图2.11转炉吹炼中炉内状况示意图

1—钢液；2—乳状液；3—炉渣：4一氧枪

转炉炼钢目前多采用顶底复合吹炼，即顶吹氧气底吹惰性气体（有时为了降

低成本，钢材对氮不敏感时吹氮气），转炉炼钢除得到合格钢水外，也有一些副产

品，比如转炉煤气、炉尘和炉渣，转炉煤气富含一氧化碳，可以做化工原料和燃

料；炉尘含有氧化铁尘粒可以作为炼钢原料；炉渣也可以用来做钢渣水泥，含磷

量较高的炉渣，可加工成磷肥。

图2.12转炉生产示意图

电炉炼钢

相对于前面的提到的长流程，对应的还有一种流程叫做短流程，即使用电炉

炼钢。电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，目前在国外应用比例比较高，在国内有所

应用，所占比例不高，但应用会越来越多。

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电炉(EAF)的主要作用是通过高能电弧将废钢熔化并冶炼为高质量的钢水。

因此现代化电炉的主要任务是尽快将固态原料变为钢水，并在随后的二次冶金过

程中进行精炼。前面提到转炉炼钢被称为负能炼钢，而电炉炼钢的热量来源是外

加能源电能，靠电极和炉料间产生电弧加热熔化金属炉料和炉渣，最终得到成分

合格的钢和合金。转炉的主要原料是铁水，主要原料是废钢0匕

图2.13电炉生产示意图

2.1.6炉外精炼

钢水经过初炼炉后(转炉或者电炉)，倒入钢包运往连铸机，钢水在钢包中要经

过一系列的处理，例如调整成分，搅拌，脱气以及加热等。在炼钢过程中，这段

处理叫做二次精炼(二次冶金)|231o

精炼方法比较多，根据钢种要求选择合适的精炼方式，以下是常用的精炼方

法：,搅拌

・喷枪

・底吹透气砖

・电磁搅拌(EMS)

钢包精炼炉

钢包加合金

・钢包喷粉

7・喂丝

\脱气

・钢包脱气

・钢流脱气

・循环脱气

•DH脱气

CAS-OB

2.1.7连续铸钢I

14

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钢液经过二次精炼后，通常要进行连铸。首先，钢液连续通过中间包后流入

水冷铜板构成的结晶器形成坯壳，然后被拖往由一系列根子组成的通道，同时用

细密的水雾对铸坯进行喷淋冷却，直到铸坯完全凝固。最后，铸坯被切割成所需

的长度后，或者被送往板坯堆场，或者送往热轧厂。根据产品用途的不同，可以

将铸坯浇成不同的形状:'板坯'用于生产厚板和薄板，‘大方坯'用于生产型钢，如钢

梁，而'小方坯'用于生产长材产品，如线材。也开发了直接浇铸薄带（厚度＜3mm）的

技术，该技术现在已经实现了商业化Ml。

连铸特点：1.简化了钢坯生产的工艺流程，节省了大量投资，省去了模铸工

艺中脱模、整模、均热及除扎等工作。2.提高了金属收得率和成材率。3.提高钢坯

质量。4.改善劳动强度，提高劳动生产率，而且有助于钢坯生产的连续化和自动

化。5.节约能量消耗。

2.2公式分类

按照钢铁冶金工艺流程，把钢铁冶金中涉及到的公式分为两大类：炼铁和炼

钢。其中炼铁包括：高炉燃料、烧结球团和高炉炼铁；炼钢包括：转炉炼钢、电

炉炼钢、炉外处理和连续铸钢。

2.2.1炼铁公式分类：

公式

金口名称U4J5J&25,26]所属类别（主要级别）,,6-17'27-281

序与Form

1烧结矿转鼓指数20烧结与球团|烧结|烧结矿质量评价

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2烧结过程传热速度21烧结与球团1烧结1烧结反应过程

3烧结矿氧化度22烧结与球团烧结烧结反应过程

4烧结机利用系数23烧结与球团烧结1烧结生产

5烧结料层透气性24烧结与球团1烧结烧结生产

6成球分子结合力25烧结与球团1球团1矿粉成球机理

7毛细力26烧结与球团1球团1矿粉成球机理

8成球性指数27烧结与球团1球团1矿粉成球机理

9挥发分测定28高炉燃料1焦炭1焦炭分析

1()焦炭瞬时比热容29高炉燃料1焦炭1焦炭物理性质

11焦炭中灰分的瞬时比热容30高炉燃料1焦炭1焦炭物理性质

12焦炭粒度均匀性系数31高炉燃料1焦炭

13焦炭料柱阻力系数32高炉燃料1焦炭1焦炭透气性

14焦炭块度33高炉燃料1焦炭1高炉冶炼对焦炭的要求

15煤的孔隙率34高炉燃料1煤粉1工艺性能

16煤的可磨性指数35高炉燃料1煤粉1工艺性能

17煤灰熔融性36高炉燃料1煤粉1工艺性能

18煤的粒度37高炉燃料1煤粉1工艺性能

19一氧化碳利用率7高炉炼铁1炼铁基础理论1铁氧化物的还原热力学

20氢气利用率7高炉炼铁1炼铁基础理论1铁氧化物的还原热力学

21铁的直接还原度8高炉炼铁1炼铁基础理论1铁氧化物的还原动力学

22高炉直接还原度8高炉炼铁1炼铁基础理论1铁氧化物的还原动力学

23普通生铁含碳量计算38高炉炼铁1炼铁基础理论

24生铁含硫量39高炉炼铁1炼铁基础理论

25风口前理论燃烧温度40高炉炼铁1炼铁基础理论

26炉料水当量和煤气水当量41高炉炼铁1炼铁基础理论

27碳素热能利用系数Kc43高炉炼铁1炼铁基础理论

烧结矿空隙度和焦炭空隙度£

2842高炉炼铁1炼铁基础理论

29高炉有效容积利用系数44高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

30焦比45高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

31煤比和油比46高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

32生铁合格率47高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

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西安建筑科技大学硕士论文

33喷吹率48高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

34冶炼强度49高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

35燃烧强度50高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

36焦炭负荷51高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

37休风率52高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

38鼓风动能53高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

39富氧率54高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁技术经济指标

40回旋区长度和高度的计算55高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉操作制度

41理论燃烧温度的经验式计算56高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉操作制度

42批重经验式计算57高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉操作制度

43石灰石有效熔剂性58高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉操作制度

44高压对产量的影响59高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高压操作

45炼钢生铁的含碳量60高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高压操作

46富氧鼓风对产量的影响61高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1富氧鼓风

47热滞后时间62高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉喷吹

48补偿温度63高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉喷吹

49冶炼周期64高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉喷吹

50氧过剩系数65高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉喷吹

51炉外增硅所需硅铁粉量66高炉炼铁1炼铁工艺1高炉冶炼操作1高炉喷吹

52布袋除尘器的过滤面积67高炉炼铁1炼铁工艺1高炉煤气处理

53湿法TRT工艺的发电量计算68高炉炼铁1炼铁工艺1高炉煤气处理

54出铁炉前操作维护允许时间69高炉炼铁1炼铁工艺1高炉炉前操作

55铁口数目70高炉炼铁1炼铁工艺1高炉炉前操作

56日出铁次数71高炉炼铁1炼铁工艺1高炉炉前操作

57铁口单位时间放出的渣铁量72高炉炼铁1炼铁工艺1高炉炉前操作

58出铁口操作考核指标73高炉炼铁1炼铁工艺1高炉炉前操作

59TCP罐内铁水温度74高炉炼铁1炼铁工艺1高炉炉前操作

60理论出铁量75高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1高炉配料计算

61热量等数计算76高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1高炉配料计算

62铁水中含硫量77高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1高炉配料计算

63高炉热量利用系数（KT）78高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1高炉配料计算

西安建筑科技大学硕士论文

高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1

64提高风温度节省焦炭质量的经验公式79

影响高炉焦比和产量的因素高炉

炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1影响

碳的直接还原度

6580高炉焦比和产量的因素高炉炼铁

1炼铁工艺1炼铁综合计算1影响高炉

66喷吹燃料置换比81焦比和产量的因素

67氢气还原氧化铁的还原度82高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1理论碳比

68作为发热剂需要的碳量83高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1理论碳比

69炼铁能耗84高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1炼铁能量平衡

7()高炉热效率85高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1炼铁能量平衡

71热风炉热效率86高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1炼铁能量平衡

72余热回收利用率87高炉炼铁1炼铁工艺1炼铁综合计算1炼铁能量平衡

高炉炼铁1炼铁设计1高炉炉体结构及维护1

73高炉有效容积88

高炉炉型设计1高炉内型尺寸高炉炼铁1

炼铁设计1高炉炉体结构及维护1高炉炉型

74渣口高度89设计1高炉内型尺寸高炉炼铁1炼铁设计1

高炉炉体结构及维护1高炉炉型设计1高炉

75风口高度89内型尺寸高炉炼铁1炼铁设计1高炉炉体结

构及维护1高炉炉型设计1高炉内型尺寸

76炉缸高度89高炉炼铁1炼铁设计1高炉炉体结构及维护1

高炉炉型设计1高炉内型尺寸高炉炼铁1

炼铁设计1高炉炉体结构及维护1高炉基础

77风口数目89

高炉炼铁1炼铁设计1高炉炉体结构及维护1

高炉炉体内衬结构高炉炼铁1炼铁设计1

78高炉基座底面积93

高炉炉体结构及维护1高炉炉体内衬结构

高炉炼铁1炼铁设计1高炉炉体结构及维护1

79高炉炉底侵蚀深度94高炉炉体内衬结构

80直形砖与楔形砖配合砌筑95

81两种等长度楔形砖配合砌筑96

82炉体各部位热负荷计算97高炉炼铁1炼铁设计1高炉炉体结构及维护1

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高炉冷却设备

高炉炼铁I炼铁设计I高炉炉体结构及维护I

83炉体冷却水带出热量估算98高炉冷却设备高炉炼铁|炼铁设计|高炉炉

体结构及维护|高炉冷却设备高炉炼