世界高爐之王——沙鋼5860立方米煉鐵高爐

工程投資額：18億元以上
工程期限：2008年——2009年
北京耐默公司生產(chǎn)的陶瓷煤粉噴槍希望能在沙鋼高爐應用。

沙鋼5860高爐底部送風裝置。這座世界第一高爐投產(chǎn)后，每天可生產(chǎn)1.3萬多噸鐵水，足夠裝滿90只150噸鐵水罐。

2009年10月21日凌晨1點36分，沙鋼集團華盛煉鐵廠5860立方米高爐順利出鐵，標志著這座目前世界上容積最大、技術最先進的“世界第一高爐”正式投產(chǎn)。該爐年產(chǎn)量高達500萬噸，年產(chǎn)值超過120億元；主要為沙鋼集團新投產(chǎn)的300萬噸熱軋和200萬噸寬厚板生產(chǎn)線提供鐵水。

高爐煉鐵技術已有數(shù)百年歷史，2008年世界生鐵產(chǎn)量9.267億噸，高爐煉鐵占總產(chǎn)量的90%以上。目前全世界約有煉鐵高爐1400余座，我國約有煉鐵高爐1100余座，2008年我國生鐵產(chǎn)量達4.7067億噸，約占世界生鐵總產(chǎn)量的50.8%。高爐生產(chǎn)線是鋼鐵廠的“龍頭”，通常由選料、制粉、燒結/球團、焦化、配料、鼓風機、熱風爐、噴吹、高爐、除塵、煤氣站、渣鐵運輸?shù)三嫶蟮南到y(tǒng)組成。鐵礦石經(jīng)高爐冶煉成生鐵，再用鐵水罐轉運到煉鋼車間，用轉爐等設備精煉成鋼水，并鑄成板坯鋼錠，供后續(xù)生產(chǎn)流程軋制成鋼材。因此高爐一旦出現(xiàn)問題，整個鋼廠都有可能癱瘓，其重要性可見一斑。

沙鋼集團位于江蘇省張家港市錦豐鎮(zhèn)，是我國最大的民營鋼鐵企業(yè)。華盛5860立方米高爐項目總投資18億元，工程由原料運輸設備、高爐本體、熱風爐、高爐鼓風機、噴煤制粉及噴吹、軋鐵處理及運輸、煤氣清洗以及三電控制系統(tǒng)組成。采用世界最先進的富氧噴煤系統(tǒng)、煤氣洗滌循環(huán)系統(tǒng)、凈化水增壓系統(tǒng)、TRT余熱發(fā)電、爐前脫硅及高效除塵環(huán)保等節(jié)能減排先進技術，裝備水平居世界前列，噸鐵能耗比國內(nèi)同類裝備降低40%左右，煙塵粉塵排放量可減少15%左右，技術經(jīng)濟指標達到國際一流水平。

日本第二大鋼鐵集團——日本JFE鋼鐵福山廠（左起）第2高爐、第3高爐、第4高爐、第5高爐，4號高爐2006年5月擴容到5000立方米，5號高爐擴容到5500立方米。

世界特大型高爐一覽

鋼鐵被譽為工業(yè)社會的骨骼，自人類進入工業(yè)化以來，鋼鐵產(chǎn)量成倍增長。1901年世界鋼鐵產(chǎn)量僅為3000萬噸，到2000年已經(jīng)躍升到8.437億噸，上個世紀世界鋼鐵總產(chǎn)量約為327.02億噸，主要由歐美國家和日本生產(chǎn)。進入新世紀后，隨著以中國為主的新興經(jīng)濟體高速發(fā)展，2008年世界粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)達到13.297億噸，主要由中國生產(chǎn)。鋼鐵消費量的急劇增長和能源價格上漲，以及各國對于環(huán)境保護的要求，都在促使煉鐵高爐向大型化、高效化、清潔化發(fā)展。

高爐規(guī)格一般以爐內(nèi)有效容積來衡量，1860年以前高爐最大容積在300m3以下，日產(chǎn)鐵水數(shù)十噸；到19世紀末期，容積增大到700m3，日產(chǎn)量提高到500噸；20世紀初期，爐容擴大到1000-3000m3，70年代后，擴大到4000-5000m3。現(xiàn)在高爐最大容積已經(jīng)達到5500m3以上。這些巨型高爐日產(chǎn)鐵水高達12000噸以上，足夠用來建造2座埃菲爾鐵塔。高爐從開爐點火到大修，單次爐役可以連續(xù)運轉十幾年時間，經(jīng)數(shù)次停爐大修，爐齡可達50年以上，單爐累計產(chǎn)量以千萬噸計。

截至2009年11月，全世界共有9座5500m3以上的特大型煉鐵高爐，除了沙鋼的世界高爐之王外，其他8座分別是：日本新日鐵大分廠1號、2號高爐（容積均為5775m3），俄羅斯北方鋼鐵（Severstal）切列波維茨廠5號高爐（容積5580m3），日本新日鐵君津廠4號高爐（容積5555m3），德國蒂森鋼鐵斯韋爾根廠2號高爐（容積5513m3），日本JFE福山廠5號高爐（容積5500m3），韓國浦項光陽鋼廠4號高爐（容積5500m3），中國京唐鋼鐵1號高爐（容積5500m3）。

日本是特大型高爐最多的國家，全世界18座5000m3以上的高爐中，日本就占了12座。近年來日本四大鋼鐵公司，一口氣將12座1979年前建設的高爐，擴容改建到5000m3以上；其中還包括2004年9月29日，住友金屬鹿島廠投產(chǎn)的5370m3新1號高爐，這是日本25年來唯一新建的大型高爐。新日鐵大分廠2號高爐于1976年10月點火投產(chǎn)，1988年8月大修擴容到5245m3，2004年5月大修擴容到5775m3，日產(chǎn)量達到13500噸，成為當時世界最大的煉鐵高爐。該爐自1976年投產(chǎn)以來，累計鐵水產(chǎn)量已接近1億噸。2009年8月2日，新日鐵大分廠1號高爐經(jīng)過大修，也擴容到5775m3，該爐1972年11月投產(chǎn)時的容積為4158m3。這些老舊高爐經(jīng)過不斷的大修改造，依然具有很高的生產(chǎn)效率。

蘇聯(lián)于1974年底，在烏克蘭克里沃羅格（Krivoi Rog）鋼鐵公司，建成容積5026m3的9號高爐，年產(chǎn)量為400萬噸，其爐殼用高強度鋼板制成，配備有自立式熱風爐，熱風溫度可達1450℃，比一般熱風爐高200-300℃。這是蘇聯(lián)第一座5000m3級高爐。2003年11月，9號高爐經(jīng)大修后復產(chǎn)。該廠曾經(jīng)是僅次于馬格尼托哥爾斯克鋼鐵公司的蘇聯(lián)第二大鋼鐵企業(yè)，現(xiàn)被安賽樂米塔爾收購，2008年產(chǎn)量約810萬噸。1986年4月，蘇聯(lián)在沃洛格達州的切列波維茨（Cherepovets）鋼鐵廠，建成容積5580m3的5號高爐，該爐一度成為世界最大的煉鐵高爐，2005年9月大修復產(chǎn)，2008年1月31日發(fā)生火災，2天后恢復生產(chǎn)。韓國浦項制鐵光陽鋼廠，在1992年9月投產(chǎn)容積為3795m3的4號高爐，年產(chǎn)量310萬噸。2009年2月18日停爐大修，將容積擴大到5500m3，年產(chǎn)量提高到430萬噸。7月21日，該爐完工復產(chǎn)，成為韓國容積最大的高爐。

我國雖然從1996年起鋼鐵產(chǎn)量就已經(jīng)超過日本，躍居世界第一位，2008年粗鋼產(chǎn)量超過5億噸，相當于日本的4倍。但在2009年前，我國僅有10座4000m3級以上的大型高爐，其中最大的是寶鋼于1985年9月投產(chǎn)的1號高爐（容積4063m3），2008年12月擴容后達到4966m3，年產(chǎn)量提高到405萬噸。截至2009年9月28日，寶鋼4座4000m3級高爐，累計產(chǎn)鐵超過2億噸。

由于我國存在大量高污染、高能耗的小型高爐，國家從2005年制定鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策時，就明確要淘汰300m3以下的高爐。2009年初制定鋼鐵產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃時，進一步將高爐淘汰標準提高到1000m3，這將直接壓縮落后鋼鐵產(chǎn)能1.8億噸以上。因此從2009年后，我國大型煉鐵高爐將進入建設高潮。5月21日，唐山曹妃甸首鋼京唐公司新建成的5500立方米1號高爐試生產(chǎn)成功。10月21日，沙鋼5860m3高爐投產(chǎn)。2010年首鋼京唐5500立方米2號高爐將投產(chǎn)。此外寶鋼湛江、武鋼防城港項目均有建設5000立方米以上大型高爐的計劃。不過這些項目受金融危機影響，可能暫緩實施。

沙鋼集團前身，沙洲縣錦豐軋花廠老照片。沒人會想到30年后，這里會誕生一家躋身世界十大鋼鐵集團的巨型鋼鐵企業(yè)。

江蘇張家港沙鋼集團衛(wèi)星圖片，廠區(qū)占地13平方公里，是臺灣中鋼的2倍，有數(shù)萬職工在這里工作。照片上方就是長江，沙鋼產(chǎn)品從這里源源不斷地運往世界各地。

“鋼鐵沙皇”的傳奇

沙鋼集團成立于1975年，是我國最大的民營鋼鐵企業(yè)，經(jīng)過三十多年發(fā)展，已經(jīng)從一個縣辦小廠發(fā)展成為我國第四大鋼鐵集團。2008年完成鋼產(chǎn)量2330萬噸、鐵1877萬噸、軋材2057萬噸，實現(xiàn)銷售收入1452億元、利稅148億元，躋身世界十大鋼鐵集團，在世界500強中排名第444位。目前沙鋼集團擁有總資產(chǎn)1100億元，職工35000余名，廠區(qū)占地13平方公里，主要技術裝備均具有國際一流水平。這一系列數(shù)據(jù)，述說著一個企業(yè)成長的傳奇。

圖為鋼廠夜景

1974年初，江蘇省沙洲縣（今張家港市）統(tǒng)配鋼材緊缺，縣里提出讓錦豐軋花廠搞鋼鐵。軋花廠黨支部書記張耀生和沈文榮等人，用借來的45萬元自籌資金開始組建一個小型軋鋼車間。他們用土法煉鋼澆鑄十副軋機牌坊，從上海一艘名為東方號的報廢貨輪，買來美國30年代制造的1250匹重型柴油機，用來帶動軋機。用舊坦克上一臺500匹馬力汽油機和舊直流電動機，改為交流發(fā)電機解決輔助用電。10月份，廠里派沈文榮帶領28個工人到吳縣陸墓鎮(zhèn)軋鋼廠學習軋鋼技術。1975年3月10日，軋鋼車間正式投產(chǎn)。6月10日，錦豐軋花廠軋鋼車間命名為沙洲縣軋鋼廠，隸屬于沙洲縣商業(yè)局。做了6年機修車間副主任的沈文榮，被任命為副廠長。沙洲縣第一個冶金企業(yè)就這樣誕生了。

1976年10月，沙鋼建成第一臺3噸小電爐，由于計劃經(jīng)濟時代物資短缺，盡管設備原始，早期的沙鋼還是取得了不錯的效應。1983年產(chǎn)量近1萬噸，有圓鋼、螺紋鋼、角鋼等七八種產(chǎn)品。1984年4月，沈文榮被沙洲縣委任命為軋鋼廠廠長。剛上臺的沈文榮就做出一個重大決定：收縮產(chǎn)品線，將當時大企業(yè)不屑一顧，而小企業(yè)又無法上規(guī)模的窗框鋼作為主導產(chǎn)品。當時蘇南地區(qū)先富起來的農(nóng)民蓋新房，用鋼窗成為一種時尚，因此需求量很大。到1988年，沙鋼已經(jīng)建成9條窗框鋼專業(yè)化生產(chǎn)線，產(chǎn)量達到13萬噸，國內(nèi)市場占有率達到65%。生產(chǎn)窗框鋼使沙鋼掘到了第一桶金，并享譽全國。

1988年底，當沙鋼積累了1億多元資金時，沈文榮把家底都砸進去，從英國比茲頓鋼廠買進一條75噸超高功率電爐煉鋼、連鑄、連軋短流程生產(chǎn)線，年產(chǎn)25萬噸螺紋鋼。這個決定關系著沙鋼的生死存亡。沈文榮破釜沉舟地說：“就是設備買來了運行不了，也要放在那里辦成個展覽館，我自己在門口賣票，5分錢一張，讓同行都來學習沈文榮的教訓�！鄙蛭臉s和沙鋼是幸運的，這一項目1992年投產(chǎn)后不久，適逢鄧小平發(fā)表南巡講話，中國迎來了基礎建設的高潮，3億元投資不到3年就全部收回。

1993年，沈文榮再行驚人之舉，投資13億元從德國引進亞洲第一條90噸超高功率豎式電爐煉鋼、LF精煉、連鑄、連軋高速線材生產(chǎn)線，投產(chǎn)第二年沙鋼的產(chǎn)量就突破了百萬噸大關。1997年，沙鋼與韓國浦項制鐵合資二億多美元，生產(chǎn)冷軋不銹鋼薄板，目前成為中國最大的不銹鋼薄板生產(chǎn)基地。2001年2月，沙鋼完成企業(yè)改制，國有股逐漸退出。

德國赫施（Hoesch）鋼廠，曾經(jīng)是多特蒙德的驕傲，有些工人祖孫三代都在這里工作。

2001年10月，沈文榮花費3084萬歐元，整體買下德國蒂森克虜伯集團位于多特蒙德的赫施（Hoesch）鋼廠，該廠創(chuàng)立于1873年，曾經(jīng)是德國第三大鋼廠，1944年遭盟軍轟炸，二戰(zhàn)后重建，擁有3萬多名員工，該廠汽車用板深沖鋼板等產(chǎn)品在歐洲享有盛譽，主要生產(chǎn)線是一條具有80年代先進水平的650萬噸長流程鋼板生產(chǎn)線，集燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、連鑄、連軋配套于一體，設備原值20億歐元，蒂森集團是因為該廠遠離海岸，人員、原材料成本過高，失去競爭力，又遇到市場飽和，才關停出售。從2001年11月起，沙鋼派出1000多名工人，將霍施鋼廠重達25萬噸的設備和40噸安裝圖紙全部拆運回國，這被稱為“歐洲戰(zhàn)后最大規(guī)模的工業(yè)拆遷”。隨后沙鋼投入200億元進行技術改造及廠房建設，只用了4年就建成一條650萬噸煉鐵、煉鋼、連鑄、連軋生產(chǎn)線，2005年6月18日正式投產(chǎn)。這一交易成為沙鋼發(fā)展史上最重要的分水嶺。沙鋼產(chǎn)能因此一舉躍升到1000萬噸，并迅速改變了以棒材、線材等初級鋼鐵產(chǎn)品為主的產(chǎn)業(yè)結構。

德國多特蒙德赫爾德區(qū)拆遷后的Hoesch鋼廠龐大廠區(qū)，讓曾在這里工作的德國人頗為失落。

2006年沙鋼年產(chǎn)鐵1141萬噸、鋼1463萬噸、材1272萬噸，銷售收入588億元，躋身全國鋼鐵五強。并出資20億元重組擁有200萬噸優(yōu)特鋼產(chǎn)能的江蘇淮鋼集團。2007年9月，出資20多億元重組河南最大的民營鋼鐵企業(yè)——安陽永興鋼鐵，并進行250萬噸擴產(chǎn)技術改造。2007年12月，沙鋼控股同屬張家港的江蘇永鋼集團，使沙鋼集團產(chǎn)能提高到2200萬噸，成為與寶鋼、鞍鋼并駕齊驅的鋼鐵巨頭。沙鋼從一個縣級軋棉花的小廠，經(jīng)過35年的拼搏，已經(jīng)成為世界一流的鋼鐵企業(yè)。從沙鋼沖擊世界鋼鐵之巔的雄心，可以看到中國工業(yè)崛起的驚人速度。

沙鋼5800立方米高爐系統(tǒng)全景

沙鋼高爐采用的陶瓷煤粉噴槍是我公司生產(chǎn)的。

沙鋼5860m3高爐工程

沙鋼集團原有8座高爐，煉鋼所需的鐵水，主要由集團所屬的宏發(fā)煉鐵廠和華盛煉鐵廠提供。宏發(fā)煉鐵廠擁有3座2680立方米的煉鐵高爐，陸續(xù)于2002年10月開始建設，2005年4月竣工投產(chǎn)，年產(chǎn)鐵水650萬噸，平均每座高爐日產(chǎn)鐵水6000噸。主要供應年產(chǎn)450萬噸的1700毫米熱軋卷板和年產(chǎn)200萬噸的5米寬厚板生產(chǎn)線。其中1號、2號高爐是利用德國蒂森赫施鋼廠7號、4號高爐部分設備經(jīng)過擴容改造而成，3號高爐為全新設計。華盛煉鐵廠下設一分廠和二分廠，共擁有5座380立方米高爐，陸續(xù)于1999年12月開始建設，2004年2月投產(chǎn)，年產(chǎn)鐵水250萬噸，平均每座高爐日產(chǎn)鐵水約1200噸。

沙鋼華盛5860m3高爐是沙鋼集團推進節(jié)能減排、優(yōu)化生產(chǎn)結構的代表性工程，由武漢鋼鐵設計研究總院設計，中冶天工上海十三冶承建，先后解決了大體積混凝土澆筑，高爐本體結構安裝、焊接，高爐機電管儀安裝，耐材砌筑等關鍵技術問題。2008年1月15日工程開始打樁，2月14日正式奠基開工，3月16日進入土建施工。高爐基礎土方開挖達量到1.6萬立方米，基坑深度4.9米，鋼筋綁扎量1200噸，砼澆筑量達9028立方米。6月6日第一帶爐殼吊裝成功，標志著該工程從打樁土建轉入結構吊裝階段。6月21日正式開始熱風爐拱頂砌筑。高爐采用三座PW-DME外燃式熱風爐，單座重達6000噸，由蓄熱室、燃燒室和拱頂組成。12月25日，熱風爐60米砼煙囪，經(jīng)過30多名員工145天連續(xù)施工，完成447噸內(nèi)襯耐火料的砌填任務，全面竣工。

2009年2月初，高爐2臺總重172噸的爐頂料罐順利地安裝到62.5米平臺上，3月23日，高爐粗煤氣下降管順利在百米高空對接就位，粗煤氣下降管是高爐煤氣出口的主要通道，且是整個高爐施工最重的構件之一，管徑3400毫米，長度為58米，重約120噸。5月5日正式開始耐材砌筑，6月25日高爐爐底耐材全部砌筑完成。共完成4層爐底炭磚，2層陶瓷墊磚，5層環(huán)形炭磚及爐底保護磚鋪設任務。7月9日，全廠35千伏動力、鼓風機站10千伏、主泵房10千伏、主控樓10千伏系統(tǒng)成功送電。9月，高爐鼓風機站系統(tǒng)試車成功，該設備電機重達123噸，額定功率60000千瓦，是目前世界最大的鼓風機。2009年9月20日12時28分，華盛5860高爐開始烘爐，標志著工程完成設備安裝，進入負荷試車階段。華盛5860高爐投產(chǎn)后，將使沙鋼煉鐵產(chǎn)能提高近三分之一。除華盛高爐技改項目外，沙鋼集團還在全力推進焦爐技改、榮盛轉爐技改、榮盛軋鋼技改和5米寬厚板技改項目。五大技改項目總投資190億元，預計2010年正式投產(chǎn)。

日本JFE鋼鐵千葉廠（原川崎制鐵千葉廠）1號高爐模型

高爐煉鐵流程

高爐是形似保齡球的圓形豎爐，用高強度鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯，自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。爐頂開有進料口和四根爐頂排氣管，這四根排氣管在爐外接合為一根降流管，與除塵設備相連，用于清除爐頂氣的粉塵。爐底設有出鐵口和出渣口，沿爐缸四周開有數(shù)量不等的進風口，與熱風爐用管道相連。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭/煤粉、石灰石和空氣。從爐頂裝料，爐底鼓風，形成爐料下降，和煤氣上升的相對運動，將礦石還原成生鐵。

從礦山采出來的鐵礦石包括赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等種類，富礦經(jīng)加工可以直接入高爐冶煉，貧礦由于含鐵量較低，必須經(jīng)過研磨、選礦等工序，提取含鐵量較高的部分，制成精礦粉。由于精礦粉太細，不能直接入爐，必須通過燒結機制成燒結礦，或經(jīng)過豎爐制成球團礦。球團成塊后的礦粉具有高氣孔率，有利于利于煉鐵造渣，提高煉鐵效率。

高爐煉鐵時，將礦粉制成的燒結礦/球團礦，與焦炭、造渣熔劑（石灰石）等原料，按規(guī)定稱重配比，從爐頂進料口分批裝入爐身。將冷空氣用鼓風機吹入熱風爐內(nèi)，加熱到800-1350攝氏度，用管道送入高爐底部四周的進風口，并向風口噴入焦炭/煤粉/重油等助燃劑。高溫空氣與焦炭/煤粉發(fā)生燃燒，產(chǎn)生2000℃以上的熾熱煤氣。高溫煤氣以60-120米/秒的速度，從底部風口連續(xù)穩(wěn)定地吹入高爐內(nèi)，使溫度達到上千度。爐頂裝入的焦炭和礦石在下降過程中，一直保持交替分層的結構。爐料降到爐身上部還原區(qū)時，被預熱到300℃，水份蒸發(fā)排出，礦石與CO氣體發(fā)生反應。爐料降到爐腰還原區(qū)時，加熱到900℃，氧化鐵還原為固態(tài)海綿鐵，石灰石快速分解為氧化鈣并與脈石結合。爐料降到爐腹熔融帶時，加熱到1350-2000℃，除焦炭外，其它爐料全部熔融，鐵液熔化滴落到爐缸，爐渣逐步形成。爐料降到爐底時，焦炭在風口前燃燒氣化。風口前有一個袋形的焦炭回旋區(qū)，焦炭在這里遇空氣強烈地回旋和燃燒，放出大量的熱并生成一氧化碳與二氧化碳，這里是爐內(nèi)熱量和氣體還原劑的主要產(chǎn)生地。一氧化碳在上升過程中，與鐵礦石中的氧反應成二氧化碳和鐵，二氧化碳氣體上升，跟爐料中的炙熱焦炭反應，再次生成一氧化碳，繼續(xù)跟從爐頂不斷裝入的爐料反應。

爐料在下降過程中，絕大部分鐵的氧化物被還原成鐵。混在鐵礦石里的錳、硅、硫、磷等元素也會被碳或一氧化碳從它們的化合物中還原出來。少量的碳、錳、硅、硫、磷等在高溫下熔合在鐵里，成為生鐵。鐵礦石里還含有難熔化的脈石，爐料中加入石灰石就是用于除去脈石。石灰石主要成份為碳酸鈣，與脈石里的二氧化硅反應，生成硅酸鈣和二氧化碳，從礦石里分離出來。還原后的生鐵和爐渣，聚集在爐缸中，定期從出鐵口、出渣口放出。生鐵是煉鋼的主要原料，礦渣是生產(chǎn)礦渣水泥的原料。上升到爐頂?shù)母邷孛簹饬鲃t逐漸冷卻，從爐頂排出；經(jīng)除塵后作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等設備的氣體燃料。爐頂氣含塵量非常高，一座日產(chǎn)3000噸的高爐，僅每天從爐頂氣分離的塵埃就高達70噸�，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏�，導出部分煤氣用于發(fā)電。根據(jù)鐵礦石品味，高爐煉鐵通常需要1.5-2噸鐵礦石、0.3-0.6噸焦炭/煤粉、0.2-0.4噸熔劑，2000m3空氣，才能冶煉出一噸生鐵。

生鐵性能堅硬但較脆，含碳量在2-4.3%之間，按用途可分為煉鋼生鐵（白口鐵）、鑄造生鐵（灰口鐵）、球墨鑄鐵以及合金生鐵。煉鐵廠生產(chǎn)的鐵水用鐵水罐轉運到煉鋼車間，與廢鋼、石灰等造渣料一起，投入轉爐吹氧冶煉成鋼，將含碳量降低到0.2-2%，脫除硅、磷、硫等雜質，鋼水精煉后鑄成板坯鋼錠，供后續(xù)流程軋制成鋼材。含碳量在0.2%以下的稱為熟鐵，由于缺乏碳素，性能較軟，強度和硬度均較低。

大型高爐一旦點火后就不能輕易停止運行，否則會使爐體受到嚴重損傷。在經(jīng)濟不景氣的情況下，企業(yè)壓縮生產(chǎn)又不能�；�，所以只能降低爐溫，使高爐處于保溫狀態(tài)，延長產(chǎn)品出爐的時間，減少營運成本。這被稱為悶爐。為了保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)性，必須要儲備足夠數(shù)量的原料。如寶鋼1號4063m3高爐，日產(chǎn)生鐵超過10000噸，爐渣4000多噸，日耗焦4000多噸。煉鐵是能耗大戶，高爐、燒結、煉焦三個工序的能耗在鋼鐵企業(yè)總能耗中約占70%，單是高爐的能耗即占50%左右。煉鐵又是鋼鐵企業(yè)環(huán)境污染的重點戶。高爐和燒結的煙塵，焦化的廢水和煙塵對環(huán)境污染都比較嚴重，故它又是鋼鐵企業(yè)進行環(huán)境治理的重點部門，近年來高爐設備都在向環(huán)保節(jié)能化發(fā)展。

圖為現(xiàn)代化的鋼廠

11-15世紀使用的煉鐵風箱

高爐煉鐵發(fā)展概況

高爐煉鐵起源于煉鐵豎爐，煉鐵豎爐由煉銅豎爐發(fā)展而來，當時鐵是煉銅時的副產(chǎn)品。公元前4000年的古埃及和兩河流域，出現(xiàn)極少量隕鐵制品。公元前1400年，小亞細亞的西臺王國（今土耳其境內(nèi)）掌握了原始的冶鐵技術。即在土中挖一坑洞，周圍堆上石塊，以木柴為燃料，利用自然風力燒煉礦石，產(chǎn)品為類似塊狀的海綿鐵。西臺王國被腓尼基所滅后，冶鐵技術逐漸向中東、非洲、歐洲傳播，這個過程延續(xù)了上千年。

中國煉鐵始于2500年前的春秋、戰(zhàn)國之交，當時鐵廣泛應用于武器、農(nóng)具和生活用具。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。在鄭州古滎鎮(zhèn)出土的西漢中晚期冶鐵遺址中，煉鐵豎爐爐缸長軸約4米，短軸約2.8米。有專家估算這樣的豎爐有效容積為50立方米，兩側各有2個風口，設鼓風器4具，日產(chǎn)量約500公斤。東漢時發(fā)明了以水力代替人力鼓風，有力地推動了煉鐵生產(chǎn)的發(fā)展。煉鐵技術逐步由中國傳入朝鮮、日本等國。

歐洲直到12世紀初，才在瑞典出現(xiàn)豎爐煉鐵。15世紀時由于鑄造火炮的需要，煉鐵技術得到較快發(fā)展，到16世紀歐洲已普遍采用豎爐冶煉。歐洲早期的豎爐多呈方形，用石塊砌成，爐身較矮。由于不懂得加熔劑，因而往往不能獲得流動性良好的爐渣，渣中鐵的含量也相當高。到16世紀中葉時，爐缸邊長1米多，有一個鼓風口和一個流出口，日產(chǎn)量不到1噸。到17世紀爐子明顯加大增高，各項指標都有顯著改善。然而由于生鐵難以鍛造，經(jīng)過把生鐵和礦石一起裝爐再一次熔煉，便得到熟鐵，同時產(chǎn)量增加，自此形成了煉鐵的二步操作法。

左圖為14世紀德國使用的煉鐵豎爐，右圖為17世紀歐洲出現(xiàn)的水車鼓風煉鐵爐，日產(chǎn)鐵水可達到1噸。

18世紀中葉的英國工業(yè)革命大大推動了煉鐵技術發(fā)展。早期冶鐵一般采用木炭為原料，隨著產(chǎn)量擴大，歐洲當時森林砍伐過度，便嘗試用煤作為高爐燃料。由于煤中含硫，使生產(chǎn)的鐵較脆，于是用干餾的方法除去煤中的硫成為焦炭。1735年英國人達爾比(Darby)用焦炭煉鐵獲得成功。這樣不僅解決了燃料問題，而且焦炭質地堅硬，可以承受較大的壓力，使爐子能夠加高增大，產(chǎn)量大幅度提高。焦炭多孔透氣，有利于煉鐵過程中化學反應進行，所以是極為理想的燃料和還原劑，自那時起一直使用至今。1755-1765年間，英國和俄國人出現(xiàn)以蒸汽機驅動的鼓風機，為高爐大型化創(chuàng)造了條件。1788年，英國的生鐵產(chǎn)量為61300噸，而在各煉鐵廠相繼采用蒸汽機后，到了1796年，英國的生鐵產(chǎn)量即猛增到125000噸。1828年蘇格蘭開始以熱風爐給高爐預熱鼓風，取得明顯效果，推動了蘇格蘭高爐在10年間全部裝備了熱風爐。1857年發(fā)明蓄熱式熱風爐后，風溫急劇升高，使高爐冶煉達到一個嶄新的階段。1832年英國人第一次利用高爐煤氣來加熱鼓風，與此同時出現(xiàn)了封閉式爐頂。這兩項新技術使當時的高爐生產(chǎn)和爐頂構造發(fā)生了巨大變化。

19世紀中葉至20世紀中葉，現(xiàn)代高爐煉鐵技術基本成型。1840年開始出現(xiàn)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(fā)展為自熔性燒結礦，進而發(fā)展成熔劑性燒結礦，其冶金性能大為改善。以前高爐爐頂壓力為0.01-0.02MPa，20世紀中期出現(xiàn)了高壓(爐頂)操作，隨著鼓風機能力加大，到20世紀后期爐頂壓力已達到0.15-0.25MPa。由于爐內(nèi)壓力提高，煤氣速度減慢，使高爐的冶煉強度和利用系數(shù)提高了一大步。1960年代高爐噴吹燃料技術發(fā)展起來后，加濕鼓風、脫濕鼓風、富氧鼓風技術得到迅速發(fā)展，高爐風溫20世紀中期的500-600℃提高到20世紀后期的1100-1350℃。隨著原料質量和操作水平的提高，以及高爐耐火材料質量的改進，高爐壽命顯著延長，到90年代已達到10-15年，最高達到20年。爐容從20世紀初的700m3提高到4000-5500m3，單爐日產(chǎn)量超過13000噸。高爐的自動化控制技術也得到廣泛應用。

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