钢铁冶金学(炼铁)课件第5章B.pdf

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1、本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利1685.3.2Rist操作线图解1.问题的提出高炉冶炼能量利用的计算计算过程繁琐计算结果精确计算结果不直观理论正确、计算简便、结果图示直观地看出冶炼结果和节能潜力许多学者进行了诸多研究Rist操作线图解（A.Rist－在法国工作的美国人1967）Rist操作线图解可供人们直观地：分析高炉冶炼过程了解各冶炼参数之间的关系预测各种技术措施的效果本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利168本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利169高炉冶

2、炼最本质的反应过程→氧的传输（迁移）过程FeO－O－C三元系是最核心的化学反应体系通过C的夺氧过程使Fe被还原，而自身被氧化成CO和CO2氧的迁移是由C来完成的！炉料中与Fe结合的氧氧的来源炉料中与少量元素（Si、Mn、P等）结合的氧鼓风中的氧CO↑氧的去向CO2↑操作线的创造者把这种迁移过程描绘在直角坐标系内！O/Fe（氧的C⎛与焦比的类似含义⎞来源μ＝tgθ=⎜⎟θFe⎜⎝与煤气量类似含义⎟⎠）O/C（氧的去向）纵坐标：冶炼一个Fe原子所夺取的各个来源中的氧原子数正向：还原Fe氧化物夺取的氧反向：还原少量元素、风口前燃烧、石灰石分解的CO2所夺取的氧横坐标：煤气

3、中与C原子结合的各个来源中氧原子数本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利169本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利170操作线的连续性表示几个来源中的氧的迁移过程时它们的线段具有相同的斜率μ故可按顺序衔接成一条直线只要计算出线上任何二点坐标即可连线2.操作线的画法已知数据（5.2.3节中生产高炉计算例子）少量元素风口前铁水含炉顶煤气成混合矿成分％还原和脱S燃烧的Fe量分％耗碳碳量CdSi,Mn,P,SFeC风FeFe2O3FeOCOCO2（kg/t）（kg/t）（kg/t）53.1959.7214.6

4、49.02945.6123.7018.18311.21（1）计算各种来源的氧→纵坐标O/Fe①铁氧化物还原夺取的氧4816(59.72×＋14.64×/)16O16072＝＝13.93＝yAFe53.19/56②少量元素还原和脱S过程夺取的氧由于：该过程中，夺取的氧原子数＝消耗的碳原子数如：MnO+C=Mn+COP2O5+5C=2P+5CO故：只要算得一种原子数（如C），即可知道另一种原子数（如O），由已知条件CdSi,Mn,P,S＝9.02（kg/t）则：O.902/12＝＝.0045＝yfFe945.61/56亦可根据生铁成分，炉渣S含量及炉渣量，按教科书中的式

5、（5－120）～（5－125）分别求出，然后加成yf。式中的系数的来源为：反应式C的数目×C原子量Fe的原子量×反应式中少量元素的数目×少量元素的原子量C的原子量2×1256如，SiO2＋2C＝Si＋2CO，×＝0.42812[]％Siy＝40.×（％Fe为生铁中还原的Fe量）Si％Fe本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利170本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利171③风口前碳氧化夺取氧由于：风口前C燃烧C＋O＝CO按已知的C风求出碳原子数，即为氧原子数。O311.21/12＝＝.1536＝ybF

6、e945.61/56（2）计算煤气中的O/C→横坐标使用自熔性（或高碱度）烧结矿，炉内石灰石使用量极少，可直接按炉顶煤气成分计算。O2CO2＋COCO218.18＝＝1＋＝1＋＝.1434＝xACCO＋COCO＋CO18.18＋237.22（3）作图－取直角坐标系纵坐标O/Fe（正值最大1.5；负值最大2.5）横坐标O/C（0～2）由xA、yA确定A点联结AE线得一直线，即为操作线由yf和yb确定E点xO/FeAxA－煤气中与C结合的氧，若石灰量多时，xA↓yB0O/CCyf12uDyA－铁氧化物还原夺取的氧yf－少量元素还原夺取的氧ybyb－风口前燃烧夺取的氧若石

7、灰量多时，加yφ，E这时yb变小。当高炉使用大量石灰石时：炉顶煤气中应扣除石灰石分解产生的CO2→xA有所减小由于碳熔损反应量增加，C风减小→yb变小石灰石分解的CO2还原夺氧→增补yφ（在yf的下方）本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利171本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利1723.操作线的特点操作线图主要点、线的意义序号类型意义备注X＝0→O/C=0,纯C状态，C未与氧结合炉顶煤气中CO>0,CO2>01X轴上X＝1→O/C=1,纯CO状态故：1