冶金钢铁冶炼技术手册
钢铁冶炼工艺教材
钢铁冶炼工艺内容简介本书共分13章，系统地介绍了冶炼概述、高炉原燃料、高炉冶炼原理、高炉冶炼工艺、高炉炉况判断及炉况异常的处理、高炉技术的发展、炼钢原材料、炼钢基本原理、铁水预处理、转炉炼钢工艺、转炉炉衬材料及维护、电炉冶炼工艺、炼钢技术的发展等内容，较全面地反映了目前国内外钢铁冶炼新技术、新工艺及发展趋势等。
书中每章均附有复习思考题，十分适合教学使用。
本书为高等职业院校冶金专业学生的教学用书，也可作为冶金企业进行职工培训的教材和供冶金工程技术人员参考。
前言本书是根据职业技术院校冶金技术专业“钢铁冶炼工艺”课程教学基本要求编写的教学用书，是在充分了解我国钢铁工业生产现状、分析了炼铁炼钢岗位能力要求的基础上，精选内容编写而成。
全书以炼铁、炼钢的生产工艺为主线，也兼顾基本原理，突出生产现场实际应用性。
书中系统地介绍了高炉原燃料、高炉冶炼原理、高炉冶炼工艺、高炉炉况判断及炉况异常的处理、高炉技术的发展、炼钢原材料、炼钢基本原理、铁水预处理、转炉炼钢工艺、转炉炉衬材料及维护、电炉冶炼工艺、炼钢技术的发展等内容，较全面地反映了目前国内外钢铁冶炼新技术、新工艺及发展趋势等。
本书也可作为冶金企业进行职工培训的教材和供冶金工程技术人员参考。
本书由武汉工程职业技术学院陈胜清、周秋松主编，王展宏主审。
由于时间仓促，加之编者水平所限，书中不足之处，敬请读者批评指正。
作者2006年12月目录第一章概述 ...................................................................... 错误!未定义书签。
第二章炼铁原材料............................................................. 错误!未定义书签。
第三章高炉冶炼原理 ......................................................... 错误!未定义书签。
钢铁冶金学（炼铁部分）
钢铁冶⾦学（炼铁部分）钢铁冶⾦学(炼铁部分)第⼀章概论1、试述3种钢铁⽣产⼯艺的特点。
答：钢铁冶⾦的任务：把铁矿⽯炼成合格的钢。
⼯艺流程：①还原熔化过程（炼铁）：铁矿⽯→去脉⽯、杂质和氧→铁；②氧化精炼过程（炼钢）：铁→精炼（脱C、Si、P等）→钢。
⾼炉炼铁⼯艺流程：对原料要求⾼，⾯临能源和环保等挑战，但产量⾼，⽬前来说仍占有优势，在钢铁联合企业中发挥这重⼤作⽤。
直接还原和熔融还原炼铁⼯艺流程：适应性⼤，但⽣产规模⼩、产量低，⽽且很多技术问题还有待解决和完善。
2、简述⾼炉冶炼过程的特点及三⼤主要过程。
答：特点：①在逆流（炉料下降及煤⽓上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；②在投⼊（装料）及产出（铁、渣、煤⽓）之外，⽆法直接观察炉内反应过程，只能凭借仪器仪表简介观察；③维持⾼炉顺⾏（保证煤⽓流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。
三⼤过程：①还原过程：实现矿⽯中⾦属元素（主要是铁）和氧元素的化学分离；②造渣过程：实现已还原的⾦属与脉⽯的熔融态机械分离；③传热及渣铁反应过程：实现成分与温度均合格的液态铁⽔。
3、画出⾼炉本体图，并在其图上标明四⼤系统。
答：煤⽓系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。
4、归纳⾼炉炼铁对铁矿⽯的质量要求。
答：①⾼的含铁品位。
矿⽯品位基本上决定了矿⽯的价格，即冶炼的经济性。
②矿⽯中脉⽯的成分和分布合适。
脉⽯中SiO2和Al2O3要少，CaO多，MgO 含量合适。
③有害元素的含量要少。
S、P、As、Cu对钢铁产品性能有害，K、Na、Zn、Pb、F对炉衬和⾼炉顺⾏有害。
④有益元素要适当。
Mn、Cr、Ni、V、Ti等和稀⼟元素对提⾼钢产品性能有利。
上述元素多时，⾼炉冶炼会出现⼀定的问题，要考虑冶炼的特殊性。
⑤矿⽯的还原性要好。
矿⽯在炉内被煤⽓还原的难易程度称为还原性。
褐铁矿⼤于⾚铁矿⼤于磁铁矿，⼈造富矿⼤于天然铁矿，疏松结构、微⽓孔多的矿⽯还原性好。
⑥冶⾦性能优良。
冷态、热态强度好，软化熔融温度⾼、区间窄。
钢铁冶炼
钢铁冶炼一、几个概念1.钢铁冶炼（iron and steel smelting）钢、铁冶金工艺的总称。
工业生产的铁根据含碳量分为生铁（含碳量2％以上）和钢（含碳量低于2％）。
基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不同方法炼成钢，再铸成钢锭或连铸坯。
2. 铁冶炼在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁。
现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁，个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。
高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原，熔化炼成生铁，此法操作简便，能耗低，成本低廉，可大量生产。
生铁除部分用于铸件外，大部分用作炼钢原料。
由于适应高炉冶炼的优质焦炭煤日益短缺，相继出现了不用焦炭而用其他能源的非高炉炼铁法。
直接还原炼铁法，是将矿石在固态下用气体或固体还原剂还原，在低于矿石熔化温度下，炼成含有少量杂质元素的固体或半熔融状态的海绵铁、金属化球团或粒铁，作为炼钢原料（也可作高炉炼铁或铸造的原料）。
电炉炼铁法，多采用无炉身的还原电炉，可用强度较差的焦炭（或煤、木炭）作还原剂。
电炉炼铁的电加热代替部分焦炭，并可用低级焦炭，但耗电量大，只能在电力充足、电价低廉的条件下使用。
3.钢冶炼炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料，用不同的方法炼成钢。
主要的炼钢方法有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法等3种。
以上3种炼钢工艺可满足一般用户对钢质量的要求。
为了满足更高质量、更多品种的高级钢，便出现了多种钢水炉外处理（又称炉外精炼）的方法。
如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等，对转炉、平炉、电弧炉炼出的钢水进行附加处理之后，都可以生产高级的钢种。
对某些特殊用途，要求特高质量的钢，用炉外处理仍达不到要求，则要用特殊炼钢法炼制。
如电渣重熔，是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢，铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺；真空冶金，即在低于1个大气压直至超高真空条件下进行的冶金过程，包括金属及合金的冶炼、提纯、精炼、成型和处理。
钢铁冶金学(炼钢部分)
耐火材料融损及 卷入
炼钢任务：
9)凝固成型
12
炼钢的基本任务：
1、脱碳； 2、脱磷； 3、脱硫； 4、脱氧； 5、脱氮、氢等； 6、去除非金属夹杂物； 7、合金化； 8、升温； 9、凝固成型 。
13
主要炼钢工艺： 铁水预处理； 转炉或电弧炉炼钢； 炉外精炼（二次精炼）； 连铸。
14
3
伴随脱碳反应， 钢的熔点提高。
炼钢任务： 4)升温
1200℃ 1700℃
4
伴随脱碳反应，钢液[O]含量增加。
C(石墨)+1/2O2=CO C(石墨)=[C] 1/2O2=[O]
[C]+[O]=CO
G＝－116204－83.617040－2.88T[2]
G＝－20482－38.94T
[1]Reed Thomas, Free Energy of Formation of Binary Compounds, MIT Press, 1971 [2]J.F. Elliott, Thermochemistry for Steelmaking, Vol.2, Addison-Wesley 1963
30
熔池在氧流作用下形成的强烈运动和高度弥散的气 体－熔渣－金属乳化相，是吹氧炼钢的特点。
1－氧枪 2－乳化相 3－CO气泡 4－金属熔池 5－火点 6－金属液滴 7－作用区释放出的 CO气泡 8－溅出的金属液滴 9－烟尘
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2、铁的氧化和还原
向熔池吹氧时
第一步，气体氧分子分解并吸附在铁的表面：
5
0.6
炼钢任务：
¬ wt% [O]£
1650¡ æ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
钢铁冶金学（炼铁部分）
第一部分基本概念及定义1. 高炉法：传统的以焦炭为能源，与转炉炼钢相配合，组成高炉—转炉—轧机流程，被称为长流程，是目前的主要流程。
2. 非高炉法：泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，组成直接还原或熔融还原—电炉—轧机流程，被称为短流程，是目前的辅助流程。
3. 钢铁联合企业：将铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢锭或连铸坯，经轧制等塑形变形方法加工成各种用途的钢材。
4. 高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在平面到大料钟下降位置下沿水平面之间的容积。
5. 铁矿石：凡是在一定的技术条件下，能经济提取金属铁的岩石。
6. 富矿：一般含铁品位超过理论含铁量70%的矿，对于褐铁矿、菱铁矿及碱性脉石矿含铁量可适当放宽。
7. 还原性能：矿石中铁结合的氧被还原剂夺取的难易程度。
主要取决于矿石的致密程度、空隙及气孔分布状态。
一般还原性好，碳素燃料消耗量低。
8. 熔剂：由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定数量的助熔剂，该物质就称为熔剂。
9. 耐火度：抗高温熔化性能的指标，用耐火锥变形的温度表示，它表征耐火材料的热性质，主要取决于化学组成、杂质数量和分散程度。
实际使用温度要比耐火度低。
10. 荷重软化点：在施加一定压力并以一定升温速度加热时，当耐火材料塌毁时的温度。
它表征耐火材料的机械特性，耐火材料的实际使用温度不得超过荷重软化点。
11. 耐急冷急热性（抗热震性）：是指在温度急剧变化条件下，不开裂、不破碎的性能。
12. 抗蠕变性能：荷重工作温度下，形变率。
13. 抗渣性：在使用过程中抵御渣化的能力。
14. 高炉有效容积利用系数（吨/米·日）=合格生铁折合产量/（有效容积×规定工作日）。
15. 入炉焦比：干焦耗用量/合格生铁产量（Kg/t），一般250~550Kg/t。
16. 冶炼强度：干焦耗用量/（有效容积×实际工作日），t/m3·h。
钢铁冶炼与冶金工艺培训ppt
04
工作环境改善
优化工作环境，降低噪声和振动 的影响，为员工创造一个良好的
工作条件。
06
实践操作与案例分析
钢铁冶炼实践操作
钢铁原料准备
了解和掌握各种钢铁原料的 性质、用途和加工方法，以 及合理配比和优化原料的实 践操作。
高炉炼铁工艺
通过实践操作掌握高炉炼铁 的工艺流程、技术参数和操 作要点，包括原料加工、烧 结、高炉炼铁等环节。
无缝钢管轧制技术
无缝钢管轧制技术是生产无缝钢管的主要方法，通过精确 控制轧制温度、压力和变形量得到高质量的无缝钢管。
04
钢铁冶炼环境保护与节能 减排
钢铁冶炼的环境影响
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空气污染
钢铁冶炼过程中会产生大 量的烟尘和有害气体，如 硫化物、氮氧化物等，对 空气质量造成严重影响。
水污染
钢铁冶炼过程中产生的废 水含有多种有害物质，如 重金属离子、酸碱物质等 ，对水体造成严重污染。
电炉炼钢技术
电炉炼钢技术是一种节能环保的炼钢方法，通过电能将废钢或生铁熔 化，再加入合金元素来得到不同品质的钢。
炉外精炼技术
炉外精炼技术是在传统的炼钢工艺基础上发展起来的一种新型技术， 通过在钢包中加入各种精炼剂来进一步优化钢的成分和性能。
连铸技术的发展
传统连铸技术
传统的连铸技术是将液态钢倒 入固定模子中，形成钢坯后进 行切割和轧制。
影响。
安全管理与操作规程
建立健全安全管理制度
制定并执行安全生产责任制、安全检查 制度等，确保各项安全工作有序开展。
安全设施配备
配备齐全的安全设施，如防护罩、防 护栏、报警装置等，确保员工在工作
过程中得到有效保护。
操作规程培训
现代冶金工艺学-钢铁冶金卷
现代冶金工艺学-钢铁冶金卷钢铁冶金是现代冶金工艺学的重要分支之一，它研究的是钢铁生产中的各个环节和工艺技术。
本文将系统介绍现代钢铁冶金工艺学的相关知识，涵盖了从原料准备到钢铁成品加工的全过程。
1. 原料准备在钢铁冶金过程中，原料的准备至关重要。
常用的原料主要包括铁矿石、焦炭和石灰石等。
首先，对原料进行采样和分析，确定其化学成分和物理性质，以便后续工艺选取和控制。
然后，通过破碎、筛分和配料等步骤，将原料加工成适合冶炼的料块或粉末。
2. 熔炼工艺钢铁的熔炼是整个冶炼过程中最关键的环节之一。
常用的熔炼方法有高炉法、转炉法和电炉法等。
高炉法主要用于生产生铁，通过冶炼炉料，使铁矿石中的铁氧化物与焦炭还原反应生成金属铁。
转炉法和电炉法则用于生产钢铁，其中转炉法是将生铁和适量废钢投入转炉进行氧化还原反应，而电炉法则是通过电炉将废钢和生铁进行加热和冶炼。
3. 精炼工艺钢铁冶金中的精炼工艺对于提高钢铁质量至关重要。
精炼工艺主要包括脱硫、脱磷、脱碳、脱氧和合金化等步骤。
通过控制温度、加入适量的脱硫剂、脱磷剂和脱碳剂，可以减少钢液中的不纯物质含量，提高钢的纯净度和机械性能。
同时，通过添加适量的合金元素，可以改善钢的性能，调整钢的化学成分，满足不同工程用途的需求。
4. 连铸工艺连铸是将钢液铸造成坯料的过程，是现代钢铁冶金中的一项重要工艺。
通过连铸工艺，可以将熔融的钢液快速冷却成坯料，保持坯料的形状和尺寸，减少缺陷的产生。
常用的连铸工艺有直接连铸法、直接氧化连铸法和连续铸轧法等。
其中，直接连铸法是将钢液通过连铸机连续铸造成坯料，直接氧化连铸法则是在连铸过程中通过喷吹氧气进行氧化和脱气。
5. 成品加工钢铁冶金的最后一步是成品加工，将坯料进一步加工成成品。
常用的加工方法包括热轧、冷轧、锻造、焊接等。
热轧是将坯料加热到一定温度后进行塑性变形，冷轧则是在室温下进行变形加工。
锻造是通过对坯料进行加热和塑性变形，使其形成所需的形状和尺寸。
钢铁冶金新工艺技术目录
钢铁冶金新工艺技术目录钢铁冶金是现代工业中应用最广泛的材料之一，其技术不断发展和创新，推动了钢铁行业的高效生产和质量提升。
下面是一份钢铁冶金新工艺技术目录。
一、高炉冶炼新技术1. 高效节能热风炉技术：采用高效燃烧器和余热回收装置，提高燃烧效率和热风温度，降低燃料消耗和排放。
2. 富氧预处理技术：通过对冶炼矿石进行富氧预处理，提高还原效率和高炉产能，减少煤耗和焦耗。
3. 燃料灰渣精煤技术：通过对燃料灰渣中的可燃物质进行精煤，提高燃烧效率和热量利用率，降低煤耗和废气排放。
二、转炉冶炼新技术1. 高效氧枪技术：采用高效氧枪和透氧技术，提高氧枪吹氧效率和转炉熔化过程中的氧气利用率，降低氧气消耗和炉渣中的氧化铁含量。
2. 喷吹粉煤技术：通过将粉煤喷吹到转炉中，在燃烧过程中释放高热值的挥发分，提高炉内温度和燃烧效率，减少焦耗和燃料消耗。
3. 渣液脱锰技术：通过添加适量的石灰和石膏等物质，控制转炉渣中的碱度和碳酸锰含量，降低转炉渣锰损失和锰冶炼成本。
三、连铸新技术1. 水模连铸技术：采用水模铸坯，提高结晶器冷却效果和铸坯的表面质量，降低铸坯变形和裂损率，提高铸坯质量和连铸效率。
2. 轧辊调整技术：通过轧辊调整系统自动化控制，实现辊型调整和轧件形状控制，提高轧件尺寸精度和表面质量，降低轧制能耗和加工成本。
3. 涂层技术：在连铸过程中，对铸坯和轧件表面进行涂层处理，减少表面氧化、脱碳和损伤，提高产品质量和附加值。
四、高温热处理新技术1. 连续退火技术：采用连续退火设备，对钢材进行高温退火处理，实现均匀结构和优良性能，提高钢材的塑性和韧性。
2. 淬火技术：采用先进的淬火设备和工艺，快速冷却钢材，形成细小、均匀的马氏体组织，提高钢材的硬度和耐磨性。
3. 氮化处理技术：通过将钢材置于含氮气氛中，在高温下进行氮化处理，提高钢材的表面硬度和耐腐蚀性。
五、环保技术1. 高效除尘技术：采用先进的除尘设备和技术，减少钢铁冶炼过程中的烟尘和废气排放，改善环境污染问题。
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冶金钢铁冶炼技术手册
在现代社会中，钢铁材料的应用广泛，无论是制造、建筑、交通还
是可持续能源，都与钢铁密切相关。
而冶金钢铁冶炼技术是钢铁制造
的关键环节之一，这是因为钢铁冶炼技术的进步对钢铁的品质和性能
有着重要的影响。
本手册旨在介绍钢铁冶炼技术及其相关知识，为工
程师和研究人员提供必要的指导和参考。
1. 冶金钢铁冶炼技术的基本概念和原理
1.1 钢铁的基本特性
钢铁是由铁和其他元素组成的合金，通常包含碳、硅、锰、磷、硫等元素。
1.2 冶金钢铁冶炼技术的基本原理
冶金钢铁冶炼技术包括两个主要步骤：生产生铁和将生铁转化
为钢。
生铁是通过高炉熔炼铁矿石得到的，而钢铁则需要在生铁的基
础上经过炉外加工才能制得。
2. 钢铁冶炼技术的工艺流程
2.1 高炉冶炼法
高炉冶炼法是将铁矿石和焦炭等原料加入到高炉中进行还原和
精炼的方法，其主要优点是生产规模大、单位能耗低。
2.2 电弧炉冶炼法
电弧炉冶炼法是将回收废钢通过电弧炉熔化，然后添加合适的
合金、渣料等进行冶炼的方法，其主要优点是成分可调、生产周期短。
2.3 水泥炉冶炼法
水泥炉冶炼法是利用水泥炉进行钢铁冶炼的方法，其主要优点
是可利用石灰石等资源进行冶炼、能耗低。
3. 钢铁冶炼技术的关键技术
3.1 高炉煤气干式除尘技术
高炉煤气干式除尘技术是高炉煤气净化的关键技术之一，其主
要原理是利用机械除尘、静电除尘等方法将高炉煤气中的杂质除去。
3.2 水吹炉技术
水吹炉技术是利用水喷淋的方式控制炉温的技术，其主要优点
是能够有效地缩短钢铁冶炼的周期、减少能源消耗。
3.3 活性炭除硫技术
活性炭除硫技术是利用活性炭吸附炉尘中的二氧化硫的技术，
其主要原理是通过反复循环利用活性炭来降低钢铁冶炼中的二氧化硫
排放。
4. 钢铁冶炼技术中的常见问题与处理方法
4.1 热量不平衡问题
钢铁冶炼的过程中，不同部位的高温区域会形成高温和低温之分，导致热量不平衡问题。
处理方法包括加强高温区域的冷却、增加合适的保温层等。
4.2 炉缸和炉衬损坏问题
钢铁冶炼会损坏炉缸和炉衬，影响钢铁质量和生产效率。
处理方法包括选用高质量的炉缸和炉衬、定期检修和更换损坏的设备等。
4.3 炉内渣铁分离问题
钢铁冶炼过程中，炉内会形成大量的炉渣。
为避免炉渣对钢铁质量的影响，需要采取合适的渣铁分离技术，如斜板分离、电磁分离等。
总之，冶金钢铁冶炼技术是钢铁行业中不可或缺的环节，其不断改进和创新，有利于提高钢铁质量、提高生产效率和保护环境。
该手册涵盖了钢铁冶炼技术的基本概念、原理、工艺流程、关键技术、常见问题和处理方法等方面的内容，对工程师和研究人员在钢铁制造中起到了重要的指导和参考作用。