《煉鐵工藝》課程授課教案課程編號：課程名稱：鐵冶金學(xué)課程總學(xué)時/學(xué)分：64/4適用專業(yè)：冶金工程（鋼鐵冶金方向）一、課程地位鐵冶金學(xué)是冶金工程專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)主干課。本課程旨在向?qū)W生全面講授煉鐵的基本理論、煉鐵工藝的原理及技術(shù)特點、基本設(shè)計計算方法等，并通過典型工藝及技術(shù)的分析，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的物理化學(xué)、傳輸原理等理論知識解決煉鐵工藝問題的思維方法，同時結(jié)合自身科研成果及國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的最新研究進展，使學(xué)生開闊視野及把握煉鐵領(lǐng)域的新工藝和新技術(shù)動向。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生較全面的了解與掌握現(xiàn)代高爐煉鐵的基本原理、工藝和相關(guān)的分析與計算，使學(xué)生學(xué)會應(yīng)用冶金物化、冶金傳輸原理、金屬學(xué)等原理分析和解決高爐冶煉工藝問題；使學(xué)生了解煉鐵現(xiàn)狀及其發(fā)展動態(tài)。本課程先修課程：物理化學(xué)、冶金原理、冶金傳輸原理等。后續(xù)課程：鋼冶金學(xué)、鋼鐵冶金設(shè)計原理、非高爐煉鐵等。二、教材及主要參考資料[1]劉竹林.煉鐵理論與工藝.化學(xué)工業(yè)出版社，20XX年[2]劉竹林.煉鐵原料.化學(xué)工業(yè)出版社，20XX年[3]梁中渝.煉鐵學(xué).冶金工業(yè)出版社，20XX年[4]王筱留.鋼鐵冶金學(xué)(煉鐵部分).冶金工業(yè)出版社，20XX年[5]周傳典主編.高爐生產(chǎn)技術(shù)手冊.冶金工業(yè)出版社，2000年[6]王平.煉鐵設(shè)備.冶金工業(yè)出版社，20XX年三、課時分配序號授課內(nèi)容提要講課復(fù)習(xí)課實驗11.概論222高爐冶煉中的爐缸反應(yīng)過程2.1燃料燃燒2.2燃燒帶對爐缸工作的影響2.3煤氣的初始分布對高爐過程的影響2.4煤氣上升過程中的傳熱傳質(zhì)作用433高爐冶煉中的物理化學(xué)反應(yīng)3.1高爐解剖研究3.2蒸發(fā)、分解和氣化3.3鐵氧化物還原的熱力學(xué)3.4鐵氧化物的還原反應(yīng)3.5直接還原與間接還原的比較3.6鐵礦石還原的動力學(xué)3.7非鐵元素的還原3.8生鐵的形成644高爐爐渣性能與理論4.1高爐造渣過程概述4.2爐渣結(jié)構(gòu)和礦物組成4.3爐渣的性質(zhì)4.4爐渣脫硫4.5爐渣排堿4.6造渣對高爐生產(chǎn)的影響455高爐內(nèi)爐料和煤氣運動5.1爐料運動5.2煤氣運動及影響Δp的因素5.3煤氣流分布及其調(diào)劑5.4爐料和煤氣運動的相互影響466高爐冶煉能量利用與計算6.1高爐能量利用指標與分析方法6.2直接還原度計算6.3配料計算6.4物料平衡計算6.5熱平衡計算6.6區(qū)域熱平衡計算6.7高爐操作線677高爐強化冶煉的內(nèi)容與措施7.1高爐強化的基本內(nèi)容7.2精料7.3高風(fēng)溫7.4富氧鼓風(fēng)7.5高壓操作7.6噴吹煤粉7.7脫濕鼓風(fēng)488高爐過程的自動控制8.1自動控制的意義8.2高爐自動控制類型8.3電子計算機控制的一般原理8.4高爐數(shù)學(xué)模型表達實例8.5國內(nèi)高爐數(shù)學(xué)模型8.6檢測技術(shù)自學(xué)99高爐操作制度與調(diào)劑9.1高爐日常操作9.2高爐爐況判斷和調(diào)節(jié)9.3爐前和熱風(fēng)爐操作6小計364合計40四、考核方式與成績核定辦法1.考核方式：閉卷考試2.成績核定辦法：總分＝70％×考試成績＋30％×平時成績五、授課方案章次名稱1緒論本章學(xué)時12課堂講授2習(xí)題觀看教學(xué)片教學(xué)內(nèi)容鋼鐵工業(yè)的發(fā)展；（15分鐘）高爐煉鐵的主要特點及工藝流程；（30分鐘）視頻播放；（15分鐘）高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標。（30分鐘）教學(xué)要求1.了解國民經(jīng)濟中鋼鐵工業(yè)的地位；2.掌握高爐煉鐵的主要特點及主要過程；3.掌握高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標的計算方法。教學(xué)重點難點重點：高爐煉鐵流程及主要技術(shù)經(jīng)濟指標的計算方法。難點：綜合焦比、綜合冶煉強度、有效容積利用系數(shù)及其三者之間的關(guān)系。教學(xué)策略課堂講授，PPT配合。講解高爐冶煉的發(fā)展歷程及其先進性，本專業(yè)學(xué)生的就業(yè)與待遇情況，以提高學(xué)生的興趣。講述工藝流程時以觀看衡鋼視頻錄像為例，形象生動。講解技術(shù)指標要聯(lián)系企業(yè)的實際，讓學(xué)生了解我國鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)狀。教學(xué)預(yù)習(xí)教材P.1-11習(xí)題高爐冶煉的主要技術(shù)指標有哪些？章次名稱2高爐冶煉中的爐缸反應(yīng)過程本章學(xué)時14課堂講授4習(xí)題參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容燃料燃燒；（45分鐘）燃燒帶對爐缸工作的影響；（45分鐘）煤氣的初始分布對高爐過程的影響；（45分鐘）煤氣上升過程中的傳熱傳質(zhì)作用（45分鐘）教學(xué)要求1．掌握爐缸內(nèi)燃燒反應(yīng)、鼓風(fēng)動能和理論燃燒溫度；2．掌握水當量理論和高爐上下部熱交換規(guī)律；3．掌握高爐下部調(diào)劑的理論基礎(chǔ)。教學(xué)重點難點重點：爐缸內(nèi)燃料燃燒的特點，高爐內(nèi)的換熱過程。難點：鼓風(fēng)動能、理論燃燒溫度和水當量的概念及對高爐冶煉的影響。教學(xué)策略課堂講授，PPT配合。燃燒計算與下部調(diào)劑詳細講解，并舉例說明，以此聯(lián)系高爐風(fēng)機風(fēng)量的確定，高爐煤氣成分與煤氣量的計算。根據(jù)下部調(diào)劑的理論解決生產(chǎn)中的邊緣與中心堆積的問題。教學(xué)預(yù)習(xí)教材P.12-38習(xí)題P38：第1、2、7題章次名稱3高爐冶煉中的物理化學(xué)反應(yīng)本章學(xué)時16課堂講授6習(xí)題參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容高爐內(nèi)部狀況；（45分鐘）蒸發(fā)、分解與氣化；（45分鐘）氧化物還原反應(yīng)（45分鐘）非鐵元素還原；滲碳反應(yīng)；生鐵形成。（45分鐘）教學(xué)要求1．理解水分蒸發(fā)和石灰石分解等反應(yīng)對高爐冶煉的影響；2．理解鐵和硅等元素的還原過程熱力學(xué)；3.掌握高爐造渣過程與脫硫。教學(xué)重點難點重點：高爐內(nèi)鐵和非鐵元素的還原過程，造渣過程與脫硫。難點：用“叉子曲線”分析用CO和H2還原鐵氧化物的區(qū)別。教學(xué)策略課堂講授，PPT配合。詳細講解CO與H2還原鐵氧化物的差異；“叉子曲線”的畫法；直接還原與間接還原的異同，分析RD-C圖，聯(lián)系比爾蓋茨的提問，采用相對移動的理論找出降低焦比的措施，增加趣味性。教學(xué)預(yù)習(xí)教材P.39-99習(xí)題P99:第5、9題章次名稱4高爐爐渣性能與理論本章學(xué)時14課堂講授4習(xí)題參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容爐渣結(jié)構(gòu)理論；（45分鐘）造渣過程；（45分鐘）爐渣脫硫反應(yīng)與脫硫措施；（45分鐘）爐外脫硫方法與脫硫劑。（45分鐘）教學(xué)要求1．熟悉爐渣理論與造渣過程2．掌握高爐造渣過程與脫硫。教學(xué)重點難點重點：造渣過程與脫硫。難點：爐渣結(jié)構(gòu)理論教學(xué)策略課堂講授，PPT配合。利用軟熔帶圖講解爐渣的形成過程以及爐渣成分的變化情況；詳細講解硫在高爐內(nèi)的分配情況，高爐脫硫的基本原理、反應(yīng)式，分析高爐脫硫條件與有效措施。教學(xué)預(yù)習(xí)教材P.100-145習(xí)題P145：第5、6題章次名稱5高爐內(nèi)爐料和煤氣運動本章學(xué)時14課堂講授4習(xí)題參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容爐料下降力學(xué)分析；（45分鐘）爐料運動規(guī)律和冶煉周期；（45分鐘）煤氣流合理分布；（45分鐘）影響煤氣流分布的因素（45分鐘）教學(xué)要求1．理解高爐內(nèi)爐料和煤氣運動的基本規(guī)律；2．理解高爐布料的理論基礎(chǔ)。教學(xué)重點難點重點：爐料下降的力學(xué)條件，高爐內(nèi)煤氣流的分布特點。難點：高爐發(fā)生懸料、管道和液泛的機理分析。教學(xué)策略課堂講授，PPT配合。詳細講解爐料所受力的情況，分析影響爐料下降的作用力以及如何實現(xiàn)爐料順行；分析爐料懸料等問題產(chǎn)生的機理。理解煤氣發(fā)布曲線，何種煤氣流是合理的。重點講解高爐上部煤氣流控制方法——上部調(diào)劑，以此機理解決邊緣與中心過分發(fā)展的實際問題。教學(xué)預(yù)習(xí)教材P.146-186習(xí)題P186:第1、9題章次名稱6高爐冶煉能量利用與計算本章學(xué)時16課堂講授4習(xí)題2參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容直接還原度計算；配料計算（45分鐘）物料平衡；（45分鐘）熱平衡計算；（45分鐘）Rist操作線；（45分鐘）課題練習(xí)（90分鐘）教學(xué)要求1．掌握高爐能量利用指標；2．掌握高爐物料及熱平衡計算；3．掌握直接還原度與碳消耗的圖解，Rist操作線圖解。教學(xué)重點難點重點：直接還原度、配料、熱平衡、物料平衡及Rist操作線的計算方法。難點：用Rist操作線分析高爐生產(chǎn)問題教學(xué)策略課堂講授，PPT配合。詳細講解直接還原度、配料計算，熟悉確定配礦比的方法。圖解法強調(diào)操作線各點線的含義、作圖方法以及斜率的計算。通過舉例，讓學(xué)生學(xué)會用Rist操作線分析高爐生產(chǎn)問題。通過課堂練習(xí)，強化對該部分計算內(nèi)容的掌握。教學(xué)預(yù)習(xí)教材P.187-233習(xí)題課題練習(xí)（P233）：第2、3、4題；PPT:5、6、7、8、9、10題章次名稱7高爐強化冶煉的內(nèi)容與措施本章學(xué)時14課堂講授4習(xí)題0參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容強化的目的與條件；（45分鐘）精料；高冶煉強度；（45分鐘）高風(fēng)溫；高壓操作；（45分鐘）富氧鼓風(fēng)；高爐噴煤（45分鐘）教學(xué)要求1．掌握高爐精料、高冶煉強度操作、高風(fēng)溫、高壓操作的基本內(nèi)涵；2．了解高爐富氧噴煤理論與工藝。教學(xué)重點難點重點：高爐強化冶煉的技術(shù)措施。難點：各技術(shù)措施對高爐冶煉的影響。教學(xué)策略課堂講授，PPT配合。詳細講解高爐強化的目的與強化的條件；強化措施（精料、高風(fēng)溫、高壓操作、富氧鼓風(fēng)、高爐噴煤、脫濕）的采用條件、利弊以及對高爐冶煉產(chǎn)生的影響要詳細分析。教學(xué)預(yù)習(xí)教材P.234-303習(xí)題P303：第9題章次名稱9高爐操作本章學(xué)時16課堂講授6習(xí)題0參觀/上機0教學(xué)內(nèi)容爐況分析與爐內(nèi)操作；（90分鐘）