冶金科学前沿结课论文资料

冶金工程科学前沿

讲座作业

姓名：杨毛毛

学号：G2*******

班级：冶硕4班

学院：冶金与生态工程

目录

第一部分概述 (3)

第二部分课程内容小结 (3)

2.1 转型发展情况下转炉炼钢生产技术进步（王新华） (3)

2.2 中国钢铁冶金现状与非金属夹杂物研究（张立峰） (4)

2.3 炼铁新技术及前沿（吴胜利） (6)

2.4 高品质特殊钢大断面连铸关键技术和装备开发与应用（张家泉） (7)

2.5 生物冶金（李宏煦） (7)

2.6 冶金流程工程理论及其应用（徐安军） (9)

2.7 铝冶金技术现状（薛济来） (10)

2.8 金属材料的强化以及高强钢的开发（王福明） (10)

2.9 冶金固废及二次能源利用新技术（郭占成） (11)

2.10 钢铁生命周期的集约化控制技术（李素琴） (12)

2.11 高炉炼铁的若干前沿技术（张建良） (14)

2.12 吹氩精炼钢包内非金属夹杂物去除机理探究（李京社） (16)

2.13 电弧炉炼钢复合吹炼技术的研究于应用（朱荣） (17)

第三部分课后感想 (19)

第一部分概述

一个半月以来，通过对冶金工程科学前沿讲座这门课程的学习，使我明白了本专业的重要价值和基础地位。冶金技术就是从矿石中提取金属和金属化合物，然后用各种方法制成具有一定性能的金属材料。从远古时代以来，在铜金属被提炼出来之后，人类的生产生活与金属及其制品的关系就变得日益密切。在现代社会，人们的衣食住行更是离不开金属材料，生产活动的工具与设施也都要使用金属材料。可以说，没有金属材料便没有人类今天的物质文明。

冶金工程为经济提供强有力的生产资料保障，涉及的是商业性的应用，因此是一门实践性很强的学科，她会不断吸取自然科学，特别是物理学、化学、力学等方面的新成就，指导冶金生产技术向广度和深度发展；在另一方面，冶金工程又以丰富的实践经验，反过来充实了上述学科的内容。虽然我国钢铁工业已取得了长足的发展，但还有许多类型的钢铁和金属材料有待突破，因此加强对冶金前沿技术的研究对于国家战略发展尤为重要。

下面对冶金工程科学前沿讲座这门课程老师的部分讲课内容和本人的观后感想进行小结。

第二部分课程内容小结

2.1转型发展情况下转炉炼钢生产技术进步（王新华）

转炉炼钢作为目前最主要的炼钢方法，其技术上的进步对我国炼钢生产的发展有着巨大的推动作用。王新华老师主要从转炉内部脱磷反应原理、新形势下各国转炉采取的不同生产工艺、优质汽车板的生产要求、保护渣卷入形成的缺陷以及底吹搅拌和双渣法冶炼的优缺点等方面为我们介绍了我国转炉炼钢的现状，在分析国内转炉炼钢技术现状的基础上又详细阐述了转炉炼钢技术上的创新，分析讨论了目前国内炼钢生产中所存在的主要技术问题，并对今后我国转炉炼钢技术的进一步发展提出了一些建议。

目前国内转炉溅渣护炉的基本经验可概括为以下几点：(1)根据冶炼钢种和生产工艺的不同，选择恰当的溅渣工艺；(2)提高氮气压力，优化溅渣工艺；(3)

合理选择开始溅渣时机，实现炉衬的“零侵蚀”；(4)溅渣与补炉相结合，严格控制溅渣后转炉炉型；(5)加强烟罩水冷炉口等设备的维护及检修，延长其使用寿命。长寿复吹转炉技术的开发成功，对炼钢技术的发展有着深远的影响，不仅降低了转炉炼钢成本，提高了作业率，还改变了转炉操作制度，使我国炼钢厂均不再采用“三吹二”或“二吹一”的生产模式，实现了“三吹三”，提高了转炉生产效率。传统观点认为，提高转炉供氧强度受炉容比限制，但采用以下技术有利于进一步提高供氧强度，从而使转炉生产效率提高：(1)大幅减少渣量，对于少渣冶炼转炉由于渣量减少可大幅提高供氧强度；(2)优化改进氧枪结构，提高喷枪化渣速度，减少熔池喷溅和避免产生大量FeO粉尘是大幅提高供氧强度的关键；(3)采用底吹强搅拌工艺，促进初渣熔化，实现渣钢反应平衡，是提高熔池供氧强度的重要基础；(4)采用计算机终点动态控制技术，实现不倒炉出钢及提高出钢口寿命，缩短出钢时间，进而缩短转炉辅助作业时间，也是提高转炉生产效率的重要技术措施。

炼钢作为钢铁生产的重要工序，对降低企业生产成本，提高产品质量等具有决定性影响。目前，转炉炼钢仍是世界上最主要的炼钢方法，而中国相对便宜的劳动力，紧缺的废钢资源以及昂贵的电价等又进一步促进了我国转炉炼钢技术的发展。20世纪中期，氧气转炉炼钢法的诞生不仅推动了炼钢技术的进步，而且在其后的发展过程中也带动了高炉大型化、连铸及炉外精炼技术的发展，奠定了现代钢铁生产工艺的基础。进入21世纪以来，钢铁工业的发展面临着严峻挑战，钢铁产能过剩，导致钢材价格下降，残酷的市场竞争将使一些落后的钢铁厂倒闭，同时钢铁工业的发展也受到资源、环境等因素的限制，原、燃料涨价也不断压缩钢铁厂的利润空间。面对挑战，钢铁企业必须努力发展高效生产工艺，降低生产经营成本，提高产品质量并大力推广清洁生产工艺和节能新技术，只有这样才可能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

2.2 中国钢铁冶金现状与非金属夹杂物研究（张立峰）

洁净钢已广泛用于汽车、家电、食品工业及至海洋结构、耐酸管线以及在严格条件下的其它某种用途。关于洁净钢的概念，E.K.Holappa认为有两点：顾名思义一是钢中杂质要超低量，即钢中S、P、O、N、H甚至包括C应超低量，二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。洁净钢的概念应随工艺的发展，钢的级别和用途而异。

控制钢中氧的方法甚多，其重点之一是防止钢水二次氧化。首先是防止出钢过程中高FeO、MnO的炉渣带入钢包。有人提出两种解决办法：一是提高渣中(MgO)含量到10%；二是提高CaO/SiO2到5以上，这样可使转炉渣中(TFeO)含量降到13%～14%，此外，并使用机械挡渣法，如挡渣球，挡渣帽等。

2.2.2 钢中氮的控制

当压力为1mbar时，N2在钢中的溶解度为14×10-4% ，钢中[N]是难于去除的，一是因为氮在钢液中扩散系数小，反应速度慢；二是在炼钢出钢到连铸过程中吸氮常常发生。因此精炼之前钢中氮尽量低；此外应尽量减少吸氮来源。入炉铁水比与吹炼终点[N]含量有一定关系，全铁水炼钢是十分重要的。钢中氮主要通过炼钢初期CO的沸腾排出，转炉吹炼后期，CO气体减少，表面气体压力大大降低，钢液将从大气中吸氮，为解决这个问题有人指出，此时添加白云石以产生大量的CO2气体，形成一个正压层来阻止钢液从大气中吸氮。

2.2.3 钢中硫的控制

钢中的线性硫化物是裂纹源而使产品易于断裂，对于中厚板易于产发SSC 裂纹和HIC裂纹。当钢中[S]>0.025%时，连铸坯产生裂纹的倾向性大为增加，[S]低则有很好的抗层状断裂的能力，所以对钢中[S]的要求一向十分严格。脱硫主要是铁水预脱硫。预脱硫铁水应强调：高炉铁水[S]尽量低，处理后强强调扒渣，防止回硫。铁水预脱硫最好水平是把[S]脱至10×10-4%；此外是炉外精炼脱硫。炉外精炼脱硫应注意三点：钢液及渣中氧含量要低；使用高碱性渣；钢包混合要均匀。炉外精炼脱硫的方式有出钢过程脱硫、钢包吹Ar搅拌脱硫、RH处理脱硫。脱硫剂则主要以CaO+CaF2为主，E.T.R.Jones还提出了Mg基熔剂脱硫的概念。

2.2.4 钢中磷的控制

钢中[P]过高，在凝固时会严重偏析而导致产品脆裂。高炉是不能脱磷的，高炉出来的铁水一般在700～1000×10-4%之间。脱[P]需要高氧位、高碱度渣、低温、搅拌条件好。钢中[P]的除去一般有三种方式：一是铁水预处理脱[P]，这在日本已经开始使用，脱磷后[P]可达100～180×10-4%；二是转炉或电炉精炼脱[P]，脱磷是在炼钢初期氧化脱碳过程的同时进行吹炼终点；三是炉外精炼脱磷：钢包中脱磷可以达到[P]<30×10-4%的水平。一些厂家，在出钢过程中以“CaO+ CaF2+铁矿石”为脱磷剂脱[P]，达到了钢中[P]20～30×10-4%的水平。

钢中[H]含量过多，易于产生氢发裂和白点，导致钢的严重缺陷。有关研究得出结论，若钢中[S]<10×10-4% ，则[H]<1×10-4%。当压力为1毫巴时，氢气在钢中溶解度为0.91×10-4% 。实际上，通常要求钢中[H]<2×10-4%。为了达到此目标，保持钢液处于非常低的压力是非常重要的。脱[H]主要靠转炉炼钢初期通过CO的激烈沸腾脱氢和RH处理过程中脱氢。其余各阶段均是增氢的，所以脱[H]的重点在于防止脱气处理后连铸过程各阶段的增氢，应该严格控制渣成分和状态。由于造渣剂，合金料的潮湿以及新砌中间包未干，大气吸入所引起的增氢等等。

2.3 炼铁新技术及前沿（吴胜利）

吴胜利老师主要围绕钢铁工业的地位及其存在问题、炼铁生产现状及面临的新挑战、炼铁工艺节能减排的技术方向、铁矿资源高效使用原理及技术以及资源环保型炼铁工艺研发动向等角度并采用了大量的最新宏观数据向我们介绍了炼铁工艺的主要问题：

1、节能减排问题：炼铁工序能搞占钢铁企业能耗的70%左右，SO X，NO X 等总量大、浓度低（捕捉困难）；

2、铁矿资源问题：铁矿资源对外依存度高达70%，资源劣质化趋势明显；

3、钢铁企业处于绝对低价位而亏损压力大，炼铁成本占钢铁生产成本的2/3。

铁矿石原矿含铁品位低，平均含铁量仅为31.30%，比世界铁矿石平均品位低12个百分点，且贫矿约占储藏总量的97.7%，按金属铁量计算，我国铁矿石资源仅占世界的6%。虽然经过选矿工序，可以将精矿的含铁品位提高至60%以上，但“剥采比”和“选矿比”高，前者接近3，后者约为2.6，生产1吨成品精矿需要完成约8吨的采剥总量，铁矿生产成本高。铁矿石类型复杂，多组分共生或伴生的复合矿多给选矿和冶炼工艺带来一定的困难。国外铁矿石储量为1542亿t，基础储量为729亿t，铁金属储量基础为1592亿t。按原矿储量多少排序有：乌克兰、俄罗斯、澳大利亚、巴西、哈萨克斯坦、美国、印度、委内瑞拉、瑞典、伊朗、加拿大、南非、毛里塔尼亚、墨西哥。铁的储量多少排序有：俄罗斯、澳大利亚、巴西、印度、哈萨克斯坦、委内瑞拉、瑞典、美国、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亚、墨西哥。