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        1. 北京信兆科技有限公司

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          從古至今高爐煉鐵是如何發展起來的

          從古至今高爐煉鐵是如何發展起來的

          • 分類:行業新聞
          • 作者:
          • 來源:
          • 發布時間:2020-06-12
          • 訪問量:0

          【概要描述】人類使用鐵至少有五千多年歷史,2500年前中國、印度、埃及等已能從礦石中提取鐵。而高爐煉鐵法的歷史大約已有600年。原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的。在土中挖一坑洞,周圍用石塊堆砌,稱為地爐。以木炭為燃料,利用自然風力進行燃燒、加熱和還原鐵礦石,產品為類似塊狀的海綿鐵。隨著人力、畜力和水力鼓風方法的出現,產量提高,渣和鐵也比較容易分離,產品質量有所改進。

          從古至今高爐煉鐵是如何發展起來的

          【概要描述】人類使用鐵至少有五千多年歷史,2500年前中國、印度、埃及等已能從礦石中提取鐵。而高爐煉鐵法的歷史大約已有600年。原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的。在土中挖一坑洞,周圍用石塊堆砌,稱為地爐。以木炭為燃料,利用自然風力進行燃燒、加熱和還原鐵礦石,產品為類似塊狀的海綿鐵。隨著人力、畜力和水力鼓風方法的出現,產量提高,渣和鐵也比較容易分離,產品質量有所改進。

          • 分類:行業新聞
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          • 發布時間:2020-06-12
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          詳情

          一、古代煉鐵技術的發展

          人類使用鐵至少有五千多年歷史,2500年前中國、印度、埃及等已能從礦石中提取鐵。而高爐煉鐵法的歷史大約已有600年。

          原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的。在土中挖一坑洞,周圍用石塊堆砌,稱為地爐。以木炭為燃料,利用自然風力進行燃燒、加熱和還原鐵礦石,產品為類似塊狀的海綿鐵。隨著人力、畜力和水力鼓風方法的出現,產量提高,渣和鐵也比較容易分離,產品質量有所改進。為適應冶煉難熔和難還原的礦石,需要增加爐子的高度,于是開始出現豎爐,但其產品仍是“熟鐵球”,而含鐵很高的爐渣則可以熔化成液體。

          14世紀中葉,最早的一批冶煉生鐵的高爐出現了。由于水力鼓風的發展,高爐鼓風量增大,促使高爐爐缸溫度提高,于是爐內海綿鐵可以大量滲碳而熔化,就產生了生鐵。然而由于生鐵不能鍛造,難以利用,當時稱之為“豬鐵”。經過把生鐵和礦石一起裝爐再一次熔煉,便得到熟鐵,同時產量增加,自此形成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,從此逐漸發展成近代鋼鐵冶金工業的工藝流程

           

          二、近代高爐煉鐵技術的進步

          19世紀中葉起高爐煉鐵發展速度加快,新技術不斷涌現。

          (1)采用精料。19世紀40年代開始生產人造富礦(燒結礦、方團礦和球團礦等)。起初燒結配料中不加熔劑,燒結礦是自然堿度的,到20世紀中葉發展為自熔性燒結礦,進而發展成熔劑性燒結礦,其冶金性能大為改善,高堿度燒結礦和球團礦成為高爐的主要原料,高爐基本上不再加石灰石。此外,礦石混勻、整粒、篩分等技術也有很大發展。與此同時焦炭質量也不斷提高。這些,使高爐冶煉指標明顯改善。

          (2)高爐大型化。1860年以前高爐最大容積為100~300m3 ,產量30~50t/d;到19世紀末容積增大到500~700m3,產量400~500t/d;進入20世紀爐容不斷擴大到1000~3000m3,而到20世紀后期容積增大到4000~5000m3,最大的達5500m3,日產鐵萬噸以上。

          (3)上部和下部調劑技術。其內涵是對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)與下部調整送風制度(包括風口風速、鼓風動能及其他鼓風參數)相結合來獲得高爐內合理的爐料分布和煤氣分布,以達到爐子穩定順行,煤氣利用率高,焦比低的效果。為便于靈活布料,1970年盧森堡保爾渥斯公司(Paul Wurth)發明了無鐘爐頂,于1972年首次在德國漢博恩廠應用后迅速推廣,這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世紀中期出現了高壓(爐頂)操作,初期爐頂壓力提高到0.07MPa左右,隨著鼓風機能力加大,和設備制造水平提高,到20世紀后期爐頂壓力已達到0.15~0.25MPa。由于爐內壓力提高,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,提高冶煉強度和產量,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氧氣。但由于風口前火焰溫度的限制,這項技術在20世紀60年代高爐噴吹燃料技術發展起來以后,才得到廣泛應用。

          (6)加濕鼓風與脫濕鼓風。為避免大氣濕度波動對高爐冶煉產生不良影響和防止提高風溫時風口前火焰溫度過高導致爐況不穩定,50年代一度廣泛應用加濕鼓風技術,即在鼓風中加入部分水蒸氣,通過調整加入蒸汽的量來控制鼓風濕度。60年代起高爐大量噴吹燃料以后,風口前的火焰溫度已不是過高而是常常不足,于是加濕鼓風逐漸用得少了,反而又出現了脫濕鼓風技術,即將鼓風中的自然水分脫除到適當水平以保持風口前適當的火焰溫度,同時又使鼓風濕度保持穩定。

          (7)高風溫技術。隨著原料的改善,噴吹燃料技術的發展,操作水平的提高,以及熱風爐構造和耐火材料的改進,高爐風溫水平從20世紀中期的500~600℃提高到20世紀后期的1100~1350℃。由于風溫水平大幅度提高,焦比顯著降低了。

           

          三、中國高爐煉鐵的發展

          中國煉鐵始于2500年前的春秋、戰國之交,當時鐵廣泛應用于武器、農具和家庭用具。漢武帝時(公元前110年),將煉鐵收歸官營,先后設立了49個鐵官。東漢時發明了以水力代替人力鼓風,有力地推動了煉鐵生產的發展。1400年前的南北朝時代,在一些冶鐵爐上已開始用煤。使用木制風箱鼓風也比較早。這些事實說明中國古代煉鐵技術的發展在世界上是較早、較快的。后來由于長期的閉關自守,煉鐵技術逐漸落后

          19世紀下半葉清政府為發展近代軍事和民用工業,開始興辦近代礦冶工業。1890年湖廣總督張之洞主持興建的漢陽鐵廠是中國第一個近代煉鐵企業。該廠在1894年建成兩座248m3高爐(每座日產生鐵100t左右),因為焦炭要從德國進口,所以到1896年才正式出鐵。1908年盛宣懷將漢陽鐵廠由官辦改為官督商辦,成立漢冶萍煤鐵廠礦公司,自己生產焦炭,并在1910年新建477m3高爐(日產生鐵250t左右),使該公司成為當時東亞最大的鋼鐵企業。

          辛亥革命后在大冶新建兩座650~700m3高爐(日產生鐵各450t左右),漢陽鐵廠又添建一座477m3高爐。在第一次世界大戰期間鋼鐵價格高漲,漢冶萍公司的生產有發展,但戰后鋼鐵價格暴跌,該公司走向衰落,1925年被迫停產。除漢冶萍公司外,第一次世界大戰前后(1915~1920年間),本溪、鞍山、上海、陽泉、石景山等地也先后建起高爐10余座(其中200~695m3高爐7座,其余為100m3以下的小高爐),使1920年生鐵年產量達到43萬t,但因鋼鐵價格下跌,導致部分廠關閉,使往后的幾年里,生鐵年產量降到40萬t以下。

          1931年“九?一八”事變和1937年“七?七”事變后,日本侵略者對我國資源大肆掠奪,在其占領區新建了一批高爐和鐵廠。與此同時當時的中國政府將漢陽鐵廠、六河溝鐵廠、上海鋼廠等內遷,在四川、云南建設一批小鋼鐵廠投入生產。這樣,國民黨統治區和日本占領區的生鐵產量在1942年達到最高的年產量178.7萬t(其中,國統區7.8萬t,敵占區170萬余t)。1945年日本投降,大部分鋼鐵廠被破壞,生鐵年產量降到不足20萬t,到1949年中華人民共和國成立前,全國能開工的高爐只有9座。

          在抗日戰爭和解放戰爭時期,解放區的軍民和科技人員在極端困難的條件下于1938年建起柳溝鐵廠,1942年在延安建成一座近代小高爐,1946年在長治建鋼鐵廠,先建成一座小高爐,后又將陽泉的20t高爐遷建到該廠,1947~1948年又恢復陽泉的1號和3號高爐。解放區的煉鐵工業雖然規模不大,設備也較簡陋,但有力地支援了革命戰爭,造就了一批技術和管理干部。1949年中華人民共和國成立后,迅速對原有高爐進行了恢復和改造,使生鐵產量迅速增加,1949年全國生鐵產量只有19萬t,到1957年就上升到593萬t。1958~1978年間有武漢鋼鐵公司、包頭鋼鐵公司、攀枝花鋼鐵公司等數十家新建鋼鐵企業投入生產,加上老廠擴建,新增高爐有百余座之多,使1978年生鐵產量增加到3470萬t。

          1978年實行改革開放政策以后,中國煉鐵事業的發展速度進一步加快,1978~1998年間又新建和改造成包括寶山鋼鐵集團公司的4063~4350m3高爐在內的一大批現代化大高爐,加上新增的一大批300m3小高爐在內,新增容積約8萬m3。1997年統計,全國有高爐3228座(其中大于1000m3的44座),年產生鐵能力12648萬t。1993年全國生鐵年產量達到8730萬t,從這一年起中國成為世界上產鐵最多的國家,1995年以后生鐵年產量一直在1億t以上,1998年達11860萬t,占全世界生鐵產量的1/5以上。在產量增加的同時,高爐的技術經濟指標也不斷改進。

          高爐不僅生產鐵,而且還副產高爐煤氣和高爐渣。高爐鐵水是煉鋼轉爐的基本原料;高爐煤氣是鋼鐵聯合企業的重要氣體燃料;高爐渣經水淬成水渣后是生產礦渣水泥的原料。高爐生產是否穩定直接影響到鋼鐵聯合企業的生產能否正常、穩定、均衡地運行,高爐鐵水的質量更直接影響煉鋼生產和鋼水及鋼材的質量。煉鐵是能耗大戶。高爐、燒結、煉焦三個工序的能耗在鋼鐵聯合企業總能耗中約占70%,單是高爐的能耗即占50%左右。

           

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