时光静好在高温区，H2还原反应生成的H2O蒸汽，可与C作用： FeO十H2＝Fe十H20-6620×4.1868kJ + H20十C＝H2十CO-29730×4.1868KJ
—————————————————————— FeO十C＝Fe十CO-26350×4.1868KJ
由以上反应可以看出，H2参加反应只起着传输媒介作用，而最终消耗的还原剂是CO和C。
反应H2O十CO＝H2十C02+9870×4.1868kJ为水煤气反应，该反应是可逆的。当温度大于810℃时，反应向左进行；温度小于810℃时，反应向右进行。
因此，在温度大于810℃时，H2的还原能力比CO强；温度小于810℃时，CO的还原能力则比H2强。
3）直接还原与间接还原比较
高炉冶炼中，降低碳耗一直是人们最关心的问题。
法国冶金学家格留涅尔从直接还原耗热，间接还原放热的观点出发，认为100%的间接还原是高炉的理想行程。
而英国冶金学家克利门茨则从直接还原少耗还原剂、间接还原要多耗还原剂出发，又认为100%直接还原是高炉的理想行程。
前者只注意到间接还原时碳的热能利用，但忽视了化学能的消耗；相反，后者又只注意了碳的化学能利用，忽视了热能的消耗。因此，结论都难免失之偏颇。
事实上焦炭燃烧既发热，又提供还原剂，而要完成冶炼过程，热能和化学能的消耗，或者说直接还原和间接还原的发展，在一定的冶炼条件下，有一个合适的比值，在此比值下，高炉冶炼需要的热能和化学能都能得到满足，从而可望获得最小的燃料消耗，这也就是最合适的高炉行程。
四、炉渣
1.造渣目的与作用
高炉冶炼的目的是要生产出合格生铁，由于炉渣与生铁是高炉内同时形成的一对孪生产品，因此，要炼好铁，必须要造好渣。
造渣就是加入熔剂同脉石和灰分作用，使炉渣具有良好的流动性，保证渣铁良好分离，并将不进入生铁的物质溶解、汇集成渣的过程。
加熔剂造渣还有调节炉渣成分，使之具有保证生铁质量所需的性能。 2.造渣过程
根据高炉造渣的不同阶段，可分为初渣、中间渣和终渣。 初渣：开始熔融出现的液相渣（软熔带内）；
中间渣：处于滴落过程中其成分、温度在不断变化的炉渣； 终渣：到达炉缸并待放出的炉渣，其成分相对稳定。 1）初渣的形成
初渣形成包括固相反应、软化、熔融、滴落等几个阶段。
A.固相反应：是初渣生成的孕育阶段。主要发生在脉石与熔剂、脉石与铁氧化物之间，并生成一系列低熔点化合物。（对使用熔剂性烧结矿、球团矿而不加熔剂的高
炉，固相反应在烧结或球团焙烧过程已经完成。）
B.矿石软化
随着炉料下降，炉温升高，矿块内部或表面出现微小的局部熔化，即矿石软化开始。
矿石从软化开始到熔融滴落需要一定的时间和空间，这一过程是对高炉顺行影响很大的一个环节。
由于负荷的作用，软化的矿石产生粘合、融着，使气孔度大大降低，形成软熔带内软熔层。
因此，矿石开始软化温度越低，初渣出现就越早，软熔带位置就越高，而软化温度区间越大，软熔层越宽，对高炉顺行越不利。
所以，一般要求矿石的开始软化温度要高，软化区间要窄。 C.初渣形成
从矿石软化到熔融滴落就形成初渣。
初渣特点：FeO含量较高（矿石越难还原，初渣FeO越高）。
高炉内初渣生成的区域称为软熔带。根据高炉解体研究，在矿石完全熔化滴落以前，在软熔带内仍基本维持矿、焦分层状态，只是固态的矿石层变成了软熔层。
2）中间渣
即处于软熔带以下、风口水平以上正在滴落过程的液相渣。
中间渣在滴落下降过程中，继续被加热、还原等，其组成、数量不断变化。FeO含量在减少，而Al2O3、SiO2含量上升。
中间渣能否顺利滴落，取决于原料成分和炉温的稳定。当采用天然矿冶炼且大量加入石灰石，往往造成炉温和中间渣成分的激烈波动，导致炉渣流动性剧烈变化，使高炉不顺，甚至悬料和结瘤。
3）终渣
终渣的成分和性质基本稳定。
终渣对控制生铁成分，保证生铁质量有重要影响。适宜的终渣成分是由原料条件、冶炼品种和实践经验确定，通过配料计算来调整。
3.炉渣性质
炉渣性质主要有熔化温度、熔化性温度、粘度（流动性）、稳定性等。 一般要求炉渣有适宜的熔化性温度、良好的流动性和稳定性以及较高的脱硫能力。
1）熔化温度
指炉渣完全熔化时的温度。
由相图可知，当Al2O3含量为15%，MgO不大于20%，R2=1.0上下的区域，熔化温度都较低。当R2小于1.0时虽然熔化温度也不高，但由于脱硫能力不能满足要求，所以一般不用。
当R2大于1.2时，使炉渣处于高熔化温度区也是不合适的，因为这样炉渣在炉缸温度下不能完全熔化且极不稳定。
由于熔化温度高低无法表示炉渣的流动性，因此局限性大。 2）熔化性温度
指炉渣从不能流动到自由流动的温度。
熔化性温度可通过测定炉渣在不同温度下的粘度，然后画出粘度-温度曲线来确定。曲线上的转折点所对应的温度就是炉渣的熔化性温度。
一般碱性渣具有A渣的特点，称为“短渣”。 而酸性渣具有B渣特点，称为长渣或玻璃渣。
熔化性温度高的炉渣，其较难熔，但若冶炼温度（炉渣温度）能高于这个温度，渣就具有良好流动性，这种渣形成较晚，有利获得位置较低的软熔带，同时本身吸收热量多，故有利于提高炉缸温度。
但若过高，而超过正常炉温，则会引起粘度大幅度升高流动性差而造成难行。
3）炉渣粘度
表示炉渣在熔融状态下流动的难易程度。
若炉渣粘度过大，不利渣铁分离和脱硫反应，也不易从炉内排出。 炉渣粘度过小，易冲刷炉衬，并影响炉缸温度升高。 高炉适宜的粘度范围：0.2-2.5Pa.S（0.2-0.8Pa.S）。 影响炉渣粘度因素：炉渣温度和炉渣成分。 1）炉渣温度升高，炉渣粘度降低；
2）当温度一定时，炉渣粘度取决于炉渣成分。
4）稳定性指炉渣性质（熔化性温度、粘度）随炉渣成分或温度发生变化而波动的幅度大小。
当炉渣成分或温度波动时，其性质变化不大或保持在允许的范围内，这样的炉渣稳定性好，称为稳定渣。
炉渣稳定性分为热稳定性和化学稳定性。
热稳定性：指炉渣温度波动时，炉渣性质保持稳定的能力。 化学稳定性：指炉渣成分波动时，炉渣性质保持稳定的能力。
五、高炉炉缸反应过程
1.风口前燃料燃烧反应
风口前燃料燃烧作用：1）提供热能；2）提供气体还原剂；3）提供炉料下降空间。
特点：在空气量一定而存在过剩碳的条件下进行的。 燃烧反应式： C焦+O2=CO2+395KJ/mol
2C+O2=2CO+114.4KJ/mol
由于炉缸存在过剩C且在高温下进行，因此反应生成CO2最终会生成CO： CO2+C焦=2CO-166.2KJ/mol 因为鼓风中含有一定水分： H2O+C=H2+CO-133.1KJ/mol
因此，风口前燃烧的最终产物为CO、H2，以及鼓风中N2。 2.炉缸煤气成分
设鼓风中湿度为f（体积百分数），则炉缸煤气成分（以100立方米鼓风量计算）（无喷吹燃料）：
VCO=[（100-f）×0.21+0.5f]×2（米） VN2=（100-f）×0.79 （米） VH2=f（米） 煤气总体积V总： V总= VCO+ VN2+ VH2 煤气成分含量： CO=VCO/V总×100 （%） N2=VN2/V总×100 （%） H2=VH2/V总×100 （%）
影响炉缸煤气成分因素：富氧率、喷吹燃料种类及喷吹量、鼓风湿度。
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导致煤气体积增大的原因主要有以下几个方面： 1）Fe、Si、Mn、P等元素直接还原生成部分CO；
2）碳酸盐分解放出部分CO2，其中约有50%的CO2与C作用生成CO； 3）部分结晶水与CO和C作用生成一定的H2、CO2和CO； 4）燃料的挥发分挥发后产生的气体（H2、N2、CO、CO2）。 3.燃烧带与回旋区
1）基本概念
燃烧带：固体碳素被O2或CO2氧化的区域，又称氧化带。
燃烧带大小确定：燃烧带边界应由CO2消失时的位置来确定。因在实际中CO2完全消失距风口很远，因此一般以CO2含量为1-2%的位置来确定燃烧带大小。
回旋区：指焦炭在气流作用下作循环运动的区域。
回旋区近似椭圆型空间，在此空间内焦炭是在运动中完成燃烧过程。 燃烧带与回旋区关系：燃烧带比回旋区大（CO2大量消失是在回旋区之外），不过，燃烧带大小主要取决于回旋区大小。
2）燃烧带（回旋区）大小对高炉冶炼影响
炉缸工作均匀、活跃是高炉高产、优质、低耗的重要基础。
燃烧带（回旋区）对炉料和煤气的运动和分布，对炉缸工作的均匀化和炉况顺行都有很大影响。
A.对煤气流分布的影响 燃烧带是高炉煤气的发源地。燃烧带的大小和分布决定着炉缸煤气流的初始（一次）分布，也在很大程度上决定或影响煤气流在高炉内的二次分布（软熔带）和三次分布（块状带）。
煤气流分布合理，其能量利用充分，高炉顺行。
在冶炼条件一定时，一般扩大燃烧带，可使炉缸截面煤气分布较为均匀，有较多的煤气到达炉缸中心和相邻风口之间，有利炉缸工作均匀化。
但若燃烧带过长，则炉缸中心气流过分发展，产生中心“过吹”；
若燃烧带过短，则造成中心堆积，边缘气流过分发展。 以上两种情况都使煤气能量不能充分利用，后者还使炉衬过分冲刷，影响高炉寿命。
B.对炉缸工作的影响
炉缸工作均匀是指炉缸温度分布均匀、合理，炉缸活跃，炉温充沛，生铁质量良好。是炉况顺行的标志之一。
炉缸工作是否均匀，首先取决于燃烧带的大小和分布，即煤气流的初始分布。 燃烧带的分布和大小主要由风口数目、直径和每个风口的进风量所决定。 增加风口数目，扩大风口直径，可减小相邻风口间呆滞区，使炉缸圆周上煤气和温度分布均匀。 缩小风口直径或增加风量，可使燃烧带变长，气流向中心发展。 燃
