关于炼铁 [复制链接]

第2版()
专栏：工业常识

关于炼铁
蒋慎修
钢铁联合企业中有三个主要冶金过程，即炼铁、炼钢和轧钢。炼出铁来炼钢，炼出钢来轧成钢材。由于炼铁是这三个主要冶金过程的起点，炼铁的产量大小和质量好坏直接影响着炼钢和轧钢，因此，在钢铁联合企业中炼铁生产占有很重要的地位。
走进钢铁工厂最容易看到高高矗立着的炼铁炉。由于它很高，因此通常把它叫做高炉；又由于高炉是靠鼓风（空气）入炉进行冶炼的，因此又叫鼓风炉。高炉冶炼能力的大小是以炉子容积大小来表示。小型高炉只有几立方公尺或者几十立方公尺，大型高炉有几百立方公尺甚至一千多立方公尺。目前，一般认为，五十五立方公尺以下的高炉算小高炉，五十五立方公尺以上到二、三百立方公尺的高炉算中型高炉，二、三百立方公尺以上的就算大型高炉了。我国最大的高炉在鞍山钢铁公司，有一千五百一十三立方公尺。
炼铁，就是从铁矿石中炼出生铁。炼铁原料主要是铁矿石、焦炭
（或白煤）半焦，其中焦炭最适宜于炼铁、石灰石（很小的高炉可以用生石灰代替石灰石）和空气。铁矿石中通常含有铁的氧化物，把铁的氧化物变成铁的过程是还原过程。还原需要很高的温度和还原剂。焦炭中绝大部分是碳素，碳素能燃烧发热而产生高温，而碳素本身以及由碳素燃烧所产的一氧化碳又是还原剂，因此正是还原所必需的。碳素燃烧需要大量空气，通常炼一吨生铁需要二吨铁矿石、一吨焦炭、半吨多石灰石，而需要空气却达四吨左右，因此，应该把空气看成一种重要原料。铁矿石中除了铁的氧化物以外还有杂质（废石），焦炭中除了碳素以外也有杂质（如灰分）须要加入一些熔剂（石灰石），把这些杂质熔合成炉渣，与生铁分离。
高炉是一个两头较小、中间较大的圆柱形炉子。它的外壳通常围以钢板，内壁由耐火砖砌成。炉子下部有几个鼓风入炉用的风口装置，底部有出铁口和出渣口。炼铁过程就在炉内进行。为了鼓风，要有鼓风机；为了使鼓入炉内的空气有较高的温度，以提高炉内温度，节省焦炭，高炉还配有热风炉。
高炉进行冶炼时，一次装入炉内的铁矿石、焦炭、石灰石的数量称作一批料。一批料里面的几种原料的比例，要根据原料的成份、炼什么样的生铁和造成什么样的炉渣加以计算决定：这就是配料。配好的原料一批一批地装入高炉。这时炉子下部的焦炭由于鼓入空气而旺盛燃烧起来，发生大量煤气。煤气自下而上与自上而下的原料互相接触。这样便在炉内产生燃烧、还原、造渣等一系列变化。炼出的生铁和造成的炉渣在炉内高温下部变成液体流到炉子底部。由于炉渣的比重比生铁小得多，所以炉渣浮在生铁上面，自然与生铁分开，分别从炉子底部的出铁口、出渣口流出来。炼铁是个连续生产的冶金过程，一旦开始生产以后，就要继续不断地生产下去，日夜不断地鼓风、装料入炉，日夜不断地出铁、出渣。
高炉的产品——生铁中绝大部分是铁，但在冶炼中还有一些其他元素，主要是碳、矽、锰、硫、磷等进入生铁。普通生铁有两种，一种生铁用于机器、零件的铸造，叫铸造生铁。另一种用于炼钢，叫炼钢生铁。由于炼钢炉有平炉、酸性转炉、碱性转炉等，它们对于生铁的成份有不同的要求。
此外，高炉还能为炼钢的需要冶炼一部分铁合金如矽铁、锰铁。这些铁合金中矽、锰的含量很高。高炉为了冶炼这些成份不相同的生铁，就要有相应的配料和操作方法。
生铁的成份中硫、磷是有害杂质，特别是硫为害最大，它能使铸成的机件和炼成的钢发脆，因此在高炉冶炼时，尽量用含硫较少的原料，并在掌握操作时把硫赶到炉渣中去，但有时还不得不在生铁流出高炉后再进行“炉外脱硫”。
如何评价高炉炼铁情况的好坏呢？高炉有几项主要指标可以作为评价的依据。其中最主要的是利用系数和焦比。利用系数是个产量指标，指高炉容积每一立方公尺每昼夜出多少吨生铁。目前我国大中型高炉中以本溪钢铁公司第一钢铁厂的高炉的利用系数最高，4月份平均达到2.305，就是高炉容积每一立方公尺每昼夜能出2.305吨生铁。焦比主要是经济指标，指冶炼每一吨生铁所消耗焦炭的数量。一般高炉每炼一吨生铁需消耗焦炭六百到一千公斤。高炉炼铁有一个检验质量的指标——生铁合格率。大中型高炉的生铁合格率很高，一般都能达到99％以上。此外，在炼铁中还有一个重要的指标——冶炼强度。高炉增产的途径概括起来不外乎三个：即提高作业率和延长炉子寿命（增加实际生产时间）、降低焦比、提高冶炼强度。而提高冶炼强度是高炉增产的重要途径。实际上，提高冶炼强度和鼓足风量的意义是相同的，因为冶炼强度就是高炉容积每一立方公尺每昼夜燃烧焦炭的吨数，而为了多烧焦炭，必须鼓足风量。大中型高炉冶炼强度可以达到一点二到一点四，这就是说，高炉容积每立方公尺每昼夜能燃烧一点二到一点四吨焦炭，而小高炉的冶炼强度一般还可以高一些。鼓风鼓得多，焦炭烧得多，矿石熔炼得多，就可以多出铁。但这不是单靠多鼓风就能达到目的的，必须在原料和操作上采取一系列措施，高炉才能接受较大的风量。