——沙鋼5860立方米煉鐵高爐(上）
沙鋼5860高爐底部送風(fēng)裝置。這座世界第一高爐投產(chǎn)后，每天可生產(chǎn)1.3萬(wàn)多噸鐵水，足夠裝滿(mǎn)90只150噸鐵水罐。
2009年10月21日凌晨1點(diǎn)36分，沙鋼集團華盛煉鐵廠(chǎng)5860立方米高爐順利出鐵，標志著(zhù)這座目前世界上容積最大、技術(shù)最先進(jìn)的“世界第一高爐”正式投產(chǎn)。該爐年產(chǎn)量高達500萬(wàn)噸，年產(chǎn)值超過(guò)120億元；主要為沙鋼集團新投產(chǎn)的300萬(wàn)噸熱軋和200萬(wàn)噸寬厚板生產(chǎn)線(xiàn)提供鐵水。
高爐煉鐵技術(shù)已有數百年歷史，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(xiàn)是鋼鐵廠(chǎng)的“龍頭”，通常由選料、制粉、燒結/球團、焦化、配料、鼓風(fēng)機、熱風(fēng)爐、噴吹、高爐、除塵、煤氣站、渣鐵運輸等龐大的系統組成。鐵礦石經(jīng)高爐冶煉成生鐵，再用鐵水罐轉運到煉鋼車(chē)間，用轉爐等設備精煉成鋼水，并鑄成板坯鋼錠，供后續生產(chǎn)流程軋制成鋼材。因此高爐一旦出現問(wèn)題，整個(gè)鋼廠(chǎng)都有可能癱瘓，其重要性可見(jiàn)一斑。
沙鋼集團位于江蘇省張家港市錦豐鎮，是我國最大的民營(yíng)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(fēng)爐、高爐鼓風(fēng)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組成。采用世界最先進(jìn)的富氧噴煤系統、煤氣洗滌循環(huán)系統、凈化水增壓系統、TRT余熱發(fā)電、爐前脫硅及高效除塵環(huán)保等節能減排先進(jìn)技術(shù)，裝備水平居世界前列，噸鐵能耗比國內同類(lèi)裝備降低40%左右，煙塵粉塵排放量可減少15%左右，技術(shù)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(chǎng)（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(yù)為工業(yè)社會(huì )的骨骼，自人類(lèi)進(jìn)入工業(yè)化以來(lái)，鋼鐵產(chǎn)量成倍增長(cháng)。1901年世界鋼鐵產(chǎn)量?jì)H為3000萬(wàn)噸，到2000年已經(jīng)躍升到8.437億噸，上個(gè)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(jìn)入新世紀后，隨著(zhù)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(cháng)和能源價(jià)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。
高爐規格一般以爐內有效容積來(lái)衡量，1860年以前高爐最大容積在300m³以下，日產(chǎn)鐵水數十噸；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(lái)建造2座埃菲爾鐵塔。高爐從開(kāi)爐點(diǎn)火到大修，單次爐役可以連續運轉十幾年時(shí)間，經(jīng)數次停爐大修，爐齡可達50年以上，單爐累計產(chǎn)量以千萬(wàn)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(chǎng)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(chǎng)5號高爐（容積5580m³），日本新日鐵君津廠(chǎng)4號高爐（容積5555m³），德國蒂森鋼鐵斯韋爾根廠(chǎng)2號高爐（容積5513m³），日本JFE福山廠(chǎng)5號高爐（容積5500m³），韓國浦項光陽(yáng)鋼廠(chǎng)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(lái)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(chǎng)投產(chǎn)的5370m³新1號高爐，這是日本25年來(lái)唯一新建的大型高爐。新日鐵大分廠(chǎng)2號高爐于1976年10月點(diǎn)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(shí)世界最大的煉鐵高爐。該爐自1976年投產(chǎn)以來(lái)，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(chǎng)1號高爐經(jīng)過(guò)大修，也擴容到5775m³，該爐1972年11月投產(chǎn)時(shí)的容積為4158m³。這些老舊高爐經(jīng)過(guò)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(wàn)噸，其爐殼用高強度鋼板制成，配備有自立式熱風(fēng)爐，熱風(fēng)溫度可達1450℃，比一般熱風(fēng)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(chǎng)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)，現被安賽樂(lè )米塔爾收購，2008年產(chǎn)量約810萬(wàn)噸。1986年4月，蘇聯(lián)在沃洛格達州的切列波維茨（Cherepovets）鋼鐵廠(chǎng)，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(yáng)鋼廠(chǎng)，在1992年9月投產(chǎn)容積為3795m³的4號高爐，年產(chǎn)量310萬(wàn)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(wàn)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(guò)日本，躍居世界第一位，2008年粗鋼產(chǎn)量超過(guò)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(wàn)噸。截至2009年9月28日，寶鋼4座4000m³級高爐，累計產(chǎn)鐵超過(guò)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(shí)，就明確要淘汰300m³以下的高爐。2009年初制定鋼鐵產(chǎn)業(yè)振興規劃時(shí)，進(jìn)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(jìn)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(guò)這些項目受金融危機影響，可能暫緩實(shí)施。
沙鋼集團前身，沙洲縣錦豐軋花廠(chǎng)老照片。沒(méi)人會(huì )想到30年后，這里會(huì )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星圖片，廠(chǎng)區占地13平方公里，是臺灣中鋼的2倍，有數萬(wàn)職工在這里工作。照片上方就是長(cháng)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(yíng)鋼鐵企業(yè)，經(jīng)過(guò)三十多年發(fā)展，已經(jīng)從一個(gè)縣辦小廠(chǎng)發(fā)展成為我國第四大鋼鐵集團。2008年完成鋼產(chǎn)量2330萬(wàn)噸、鐵1877萬(wàn)噸、軋材2057萬(wàn)噸，實(shí)現銷(xiāo)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(chǎng)區占地13平方公里，主要技術(shù)裝備均具有國際一流水平。這一系列數據，述說(shuō)著(zhù)一個(gè)企業(yè)成長(cháng)的傳奇。
1974年初，江蘇省沙洲縣（今張家港市）統配鋼材緊缺，縣里提出讓錦豐軋花廠(chǎng)搞鋼鐵。軋花廠(chǎng)黨支部書(shū)記張耀生和沈文榮等人，用借來(lái)的45萬(wàn)元自籌資金開(kāi)始組建一個(gè)小型軋鋼車(chē)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(mǎi)來(lái)美國30年代制造的1250匹重型柴油機，用來(lái)帶動(dòng)軋機。用舊坦克上一臺500匹馬力汽油機和舊直流電動(dòng)機，改為交流發(fā)電機解決輔助用電。10月份，廠(chǎng)里派沈文榮帶領(lǐng)28個(gè)工人到吳縣陸墓鎮軋鋼廠(chǎng)學(xué)習軋鋼技術(shù)。1975年3月10日，軋鋼車(chē)間正式投產(chǎn)。6月10日，錦豐軋花廠(chǎng)軋鋼車(chē)間命名為沙洲縣軋鋼廠(chǎng)，隸屬于沙洲縣商業(yè)局。做了6年機修車(chē)間副主任的沈文榮，被任命為副廠(chǎng)長(cháng)。沙洲縣第一個(gè)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(shí)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(wàn)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(chǎng)廠(chǎng)長(cháng)。剛上臺的沈文榮就做出一個(gè)重大決定：收縮產(chǎn)品線(xiàn)，將當時(shí)大企業(yè)不屑一顧，而小企業(yè)又無(wú)法上規模的窗框鋼作為主導產(chǎn)品。當時(shí)蘇南地區先富起來(lái)的農民蓋新房，用鋼窗成為一種時(shí)尚，因此需求量很大。到1988年，沙鋼已經(jīng)建成9條窗框鋼專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)量達到13萬(wàn)噸，國內市場(chǎng)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(yù)全國。
1988年底，當沙鋼積累了1億多元資金時(shí)，沈文榮把家底都砸進(jìn)去，從英國比茲頓鋼廠(chǎng)買(mǎi)進(jìn)一條75噸超高功率電爐煉鋼、連鑄、連軋短流程生產(chǎn)線(xiàn)，年產(chǎn)25萬(wàn)噸螺紋鋼。這個(gè)決定關(guān)系著(zhù)沙鋼的生死存亡。沈文榮破釜沉舟地說(shuō)：“就是設備買(mǎi)來(lái)了運行不了，也要放在那里辦成個(gè)展覽館，我自己在門(mén)口賣(mài)票，5分錢(qián)一張，讓同行都來(lái)學(xué)習沈文榮的教訓。”沈文榮和沙鋼是幸運的，這一項目1992年投產(chǎn)后不久，適逢鄧小平發(fā)表南巡講話(huà)，中國迎來(lái)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(jìn)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(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)，投產(chǎn)第二年沙鋼的產(chǎn)量就突破了百萬(wàn)噸大關(guān)。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(chǎng)，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(wàn)歐元，整體買(mǎi)下德國蒂森克虜伯集團位于多特蒙德的赫施（Hoesch）鋼廠(chǎng)，該廠(chǎng)創(chuàng )立于1873年，曾經(jīng)是德國第三大鋼廠(chǎng)，1944年遭盟軍轟炸，二戰后重建，擁有3萬(wàn)多名員工，該廠(chǎng)汽車(chē)用板深沖鋼板等產(chǎn)品在歐洲享有盛譽(yù)，主要生產(chǎn)線(xiàn)是一條具有80年代先進(jìn)水平的650萬(wàn)噸長(cháng)流程鋼板生產(chǎn)線(xiàn)，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(chǎng)遠離海岸，人員、原材料成本過(guò)高，失去競爭力，又遇到市場(chǎng)飽和，才關(guān)停出售。從2001年11月起，沙鋼派出1000多名工人，將霍施鋼廠(chǎng)重達25萬(wàn)噸的設備和40噸安裝圖紙全部拆運回國，這被稱(chēng)為“歐洲戰后最大規模的工業(yè)拆遷”。隨后沙鋼投入200億元進(jìn)行技術(shù)改造及廠(chǎng)房建設，只用了4年就建成一條650萬(wàn)噸煉鐵、煉鋼、連鑄、連軋生產(chǎn)線(xiàn)，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(wàn)噸，并迅速改變了以棒材、線(xiàn)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拆遷后的Hoesch鋼廠(chǎng)龐大廠(chǎng)區，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(wàn)噸、鋼1463萬(wàn)噸、材1272萬(wàn)噸，銷(xiāo)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(wàn)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(yíng)鋼鐵企業(yè)——安陽(yáng)永興鋼鐵，并進(jìn)行250萬(wàn)噸擴產(chǎn)技術(shù)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(wàn)噸，成為與寶鋼、鞍鋼并駕齊驅的鋼鐵巨頭。沙鋼從一個(gè)縣級軋棉花的小廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)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立方米高爐系統全景
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(chǎng)和華盛煉鐵廠(chǎng)提供。宏發(fā)煉鐵廠(chǎng)擁有3座2680立方米的煉鐵高爐，陸續于2002年10月開(kāi)始建設，2005年4月竣工投產(chǎn)，年產(chǎn)鐵水650萬(wàn)噸，平均每座高爐日產(chǎn)鐵水6000噸。主要供應年產(chǎn)450萬(wàn)噸的1700毫米熱軋卷板和年產(chǎn)200萬(wàn)噸的5米寬厚板生產(chǎn)線(xiàn)。其中1號、2號高爐是利用德國蒂森赫施鋼廠(chǎng)7號、4號高爐部分設備經(jīng)過(guò)擴容改造而成，3號高爐為全新設計。華盛煉鐵廠(chǎng)下設一分廠(chǎng)和二分廠(chǎng)，共擁有5座380立方米高爐，陸續于1999年12月開(kāi)始建設，2004年2月投產(chǎn)，年產(chǎn)鐵水250萬(wàn)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(jìn)節能減排、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(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。2008年1月15日工程開(kāi)始打樁，2月14日正式奠基開(kāi)工，3月16日進(jìn)入土建施工。高爐基礎土方開(kāi)挖達量到1.6萬(wàn)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(zhù)該工程從打樁土建轉入結構吊裝階段。6月21日正式開(kāi)始熱風(fēng)爐拱頂砌筑。高爐采用三座PW-DME外燃式熱風(fēng)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(fēng)爐60米砼煙囪，經(jīng)過(guò)30多名員工145天連續施工，完成447噸內襯耐火料的砌填任務(wù)，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(gè)高爐施工最重的構件之一，管徑3400毫米，長(cháng)度為58米，重約120噸。5月5日正式開(kāi)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(wù)。7月9日，全廠(chǎng)35千伏動(dòng)力、鼓風(fēng)機站10千伏、主泵房10千伏、主控樓10千伏系統成功送電。9月，高爐鼓風(fēng)機站系統試車(chē)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(fēng)機。2009年9月20日12時(shí)28分，華盛5860高爐開(kāi)始烘爐，標志著(zhù)工程完成設備安裝，進(jìn)入負荷試車(chē)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(jìn)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(chǎng)（原川崎制鐵千葉廠(chǎng)）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，殼內砌耐火磚內襯，自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。爐頂開(kāi)有進(jìn)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(kāi)有數量不等的進(jìn)風(fēng)口，與熱風(fēng)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(fēng)，形成爐料下降，和煤氣上升的相對運動(dòng)，將礦石還原成生鐵。
從礦山采出來(lái)的鐵礦石包括赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等種類(lèi)，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(guò)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(guò)燒結機制成燒結礦，或經(jīng)過(guò)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(shí)，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，按規定稱(chēng)重配比，從爐頂進(jìn)料口分批裝入爐身。將冷空氣用鼓風(fēng)機吹入熱風(fēng)爐內，加熱到800-1350攝氏度，用管道送入高爐底部四周的進(jìn)風(fēng)口，并向風(fēng)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(fēng)口連續穩定地吹入高爐內，使溫度達到上千度。爐頂裝入的焦炭和礦石在下降過(guò)程中，一直保持交替分層的結構。爐料降到爐身上部還原區時(shí)，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時(shí)，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(shí)，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(shí)，焦炭在風(fēng)口前燃燒氣化。風(fēng)口前有一個(gè)袋形的焦炭回旋區，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，這里是爐內熱量和氣體還原劑的主要產(chǎn)生地。一氧化碳在上升過(guò)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，繼續跟從爐頂不斷裝入的爐料反應。
爐料在下降過(guò)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(huì )被碳或一氧化碳從它們的化合物中還原出來(lái)。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(lái)。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。上升到爐頂的高溫煤氣流則逐漸冷卻，從爐頂排出；經(jīng)除塵后作為熱風(fēng)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。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，導出部分煤氣用于發(fā)電。根據鐵礦石品味，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(chǎng)生產(chǎn)的鐵水用鐵水罐轉運到煉鋼車(chē)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(zhì)，鋼水精煉后鑄成板坯鋼錠，供后續流程軋制成鋼材。含碳量在0.2%以下的稱(chēng)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(diǎn)火后就不能輕易停止運行，否則會(huì )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)又不能停火，所以只能降低爐溫，使高爐處于保溫狀態(tài)，延長(cháng)產(chǎn)品出爐的時(shí)間，減少營(yíng)運成本。這被稱(chēng)為悶爐。為了保證高爐生產(chǎn)的連續性，必須要儲備足夠數量的原料。如寶鋼1號4063m³高爐，日產(chǎn)生鐵超過(guò)10000噸，爐渣4000多噸，日耗焦4000多噸。煉鐵是能耗大戶(hù)，高爐、燒結、煉焦三個(gè)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(diǎn)戶(hù)。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(jìn)行環(huán)境治理的重點(diǎn)部門(mén)，近年來(lái)高爐設備都在向環(huán)保節能化發(fā)展。
