炼钢设计原理
铁炼成钢的原理
铁炼成钢的原理
铁炼成钢的原理是指将含大量杂质的铁矿石经过高温炼制和处理，使其转化为高纯度的钢铁材料的过程。
该过程主要由以下几个步骤组成：
1. 炼铁：将铁矿石放入高炉内，与焦炭反应，产生还原作用，使铁矿石中的氧化铁还原成铁原子。
同时，炉内的高温和喷吹的空气也促进了化学反应和杂质的脱除。
2. 炼钢：经过炼铁后的铁水中仍然含有许多杂质，需要进行炼钢处理。
这个过程会把铁水中的杂质去除，并加入适量的合金元素，以调整钢铁的力学性能和化学成分。
3. 返炉：将废弃的钢铁材料再次回收进行重新炼制，可以减少浪费和资源消耗，同时也能提高钢铁的质量。
总的来说，铁炼成钢的原理是通过高温热反应和化学处理，减少杂质和控制化学成分，从而得到高强度、高硬度和高韧性的钢铁材料。
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炼钢设计原理
1.1.2工艺过程高速化
利用系数：吨钢/公称吨一昼夜。 转炉利用系数：2005年转炉日历利用系数为
36．11吨／吨·日,2006年最高81.046吨／吨·日 （凌源）。 1）精料：a）金属的精化处理：铁水的脱硅处理 （Si<0.20）、铁水脱磷和脱硫（S≤0.012、 P≤0.005）。
1.1.4炉龄长寿化
转炉炉龄在70年代只有100-200炉，包钢平均炉龄 只有73.84炉，采用的炉衬是焦油白云石砖。普遍采 用了镁碳砖炉衬使转炉寿命大大提高，可达1500炉 以上，日本的一座炉子达到了10001炉，首钢（30 吨）达到了10110炉，但是炼钢36min，补炉需要 40min，耐火材料消耗大。
转炉复合吹炼时代
连铸生产技术的发展对转炉炼钢的生产稳定性提出更 高的要求，主要目的是改善吹炼后期渣钢反应远离平 衡，实现平稳吹炼。顶底复合吹炼的工艺方法可归纳 为三大类：
＊加强搅拌型：顶吹氧，底吹惰性气体（Ar、N2)或CO2， 流量大致在0.3m3/t.min以下。
＊强化冶炼型：顶底复吹氧，底吹氧或氧和溶剂，底吹 20—40%的氧气，顶吹60—80%的氧气，如K—BOP。
类 溶 液 或 熔 体 中 析 出 .( 溶 液 电 解 铜 ， 熔 盐 电 解:Al,Mg,Na) 钢铁冶金:火法,电冶金 有色冶金:火法,湿法
冶金主要操作工序
以钢铁冶金为例：
采矿→ 铁矿石→选矿→矿粉→造块→人造 富矿→ 熔炼→金属液→精炼→钢→成型 加工 →钢铁产品
16000 万吨 14000 12000
年 产量 (万吨) 年 产量 (万吨)
1964 1800
2003 22000
1976 2300
2004 28000
炼钢的基本原理
炼钢的基本原理：生铁，矿石或加工处理后的废钢氧气等为主要原料炼钢的方法，一般可分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。
现分别介绍如下：1. 转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。
把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。
在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。
因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。
转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。
开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。
这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。
几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。
炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。
最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。
这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。
整个过程只需15分钟左右。
如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。
这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。
2. 平炉炼钢法（平炉炼钢法也叫马丁法）平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，（废铁，废钢，铁矿石）。
反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。
平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。
平炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。
钢铁的制造原理
钢铁的制造原理钢铁是一种常见的金属材料，其制造原理涉及到矿石的炼制、炼钢过程以及后续的热处理等。
下面将详细介绍钢铁的制造原理。
钢铁的制造过程通常可以分为三个主要步骤：矿石的炼制、炼钢和热处理。
1. 矿石的炼制：钢铁的原料通常是铁矿石，其中含有较高比例的铁金属。
首先，矿石需要被开采并运输到冶炼厂。
然后，矿石会经过破碎和磨矿等处理，以使得矿石的粒度更加适合后续的冶炼过程。
接下来，通过矿石的还原，将氧化铁还原为金属铁。
常用的还原剂有焦炭和发热石油焦。
还原反应发生在高温和高压的环境中，一般使用高炉进行。
在高炉中，矿石和还原剂被加入，通过还原剂的剥离氧化铁中的氧元素，从而得到金属铁。
2. 炼钢：在获得金属铁之后，还需要将其转化为钢。
钢的制作通常涉及两个主要过程，即碱性炼钢和酸性炼钢。
- 碱性炼钢：通常采用转炉法。
在转炉中，金属铁被加入到含有适量废钢和废铁的炉渣中。
然后，通过吹入含有高浓度氧气的氧枪，使得金属铁中的不纯物质迅速燃烧，从而得到较纯净的金属铁。
在此过程中，还可以向转炉中添加适量的调质元素，如铬、镍、钼等，以获得特定性能的钢材。
- 酸性炼钢：通常采用电弧炉法。
在电弧炉中，金属铁和废钢被加入到炉膛中。
然后通过电弧加热炉膛，将金属铁熔化。
在炉膛中还可添加调质元素，如锰、硅等。
在炉膛中形成的电弧会使金属铁迅速熔化，并与被加入的废钢混合，以获得所需的钢材。
3. 热处理：在炼钢之后，钢通常还需要进行热处理以获得所需的性能。
热处理是通过加热和冷却来改变钢的结构和性能。
常见的热处理方法包括回火、淬火和正火等。
- 回火：将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却至室温。
这种处理方法可以消除内部应力，改善硬度和韧性之间的平衡。
- 淬火：将钢材加热到其临界温度以上，然后迅速冷却。
这种处理方法可以使钢材达到较高的硬度，但可能会牺牲一定的韧性。
- 正火：将钢材加热到一定温度，并在温度保持一段时间后，缓慢冷却。
这种处理方法可以得到比较均匀的组织结构，同时保持一定的硬度和韧性。
钢铁的冶炼原理及生产工艺流程
钢铁的冶炼原理及生产工艺流程第一篇：钢铁的冶炼原理及生产工艺流程钢铁的冶炼原理及生产工艺流程炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。
生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。
1、高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的）一）炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁）用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）铁（Fe）二）炼铁的方法（1）直接还原法（非高炉炼铁法）（2）高炉炼铁法（主要方法）三）高炉炼铁的原料及其作用（1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。
冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。
（2）焦碳：冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。
提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。
（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。
（4）空气：为焦碳燃烧提供氧。
2、工艺流程生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。
下面分别简单予以介绍。
高炉生产是连续进行的。
一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。
生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。
装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。
在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。
铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。
铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。
煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。
炼钢原理
炼钢原理绪论：第一题：炼钢原理的目的与内容；炼钢过程是一个在高温条件下，多相进行剧烈物理化学反应的过程。
应用物理化学知识，对高温条件下的炼钢过程如炉渣碱度，熔池温度的调整与控制，各种杂质的去除以及出钢温度的选择，钢液成分的确定等进行研究，认识和掌握其中的规律，以便在炼钢生产中选择最佳炼钢工艺，进行合理操作，进而创造最适宜的条件，加快有利反应速度，抑制不利反应速度，缩短冶炼周期提高钢产量和质量。
第二题：炼钢方法介绍：1.转炉炼钢法：设备简单、投资少、见效快、生产周期短、生产效率高。
其主要原材料是铁水，不需要从外部引进热源，而是通过向铁水吹入氧气，使铁水中的硅、锰、碳、磷等元素氧化，从而释放出大量的热以及铁水的物理热作为热源，使钢液获得必要的高温来完成炼钢过程。
转炉冶炼的主要钢种是低碳钢和部分低合金钢。
2.平炉炼钢法：炉体庞大、设备复杂、基建投资大、热效率低和冶炼时间长等缺点。
3.电炉炼钢法：必将成为现代钢铁生产的主要流程。
流程简捷，生产环节少，生产周期短能耗低，约相当于传统流程能耗的一半生产成本低，生产率高投资少，占地面积小，建设速度快，资金回收周期短，环境污染得到控制。
4.真空感应炉5.真空电弧炉6.电子轰击炉7.电渣重熔及等离子精炼法第一章：炼钢过程中的物理化学基础知识第一题：热效应的定义：化学反应系统在不做非体积功的等温过程中，吸收和放出的热量称为化学反应的热效应。
按反应条件的不同分为：等温、等压、等容热效应按反应类型的不同分为：生成热、燃烧热、溶解热、相变热等。
热化学方程式的书写格式：参加反应各物质的摩尔数反应时的压力、温度。
标准状态下可不标。
物质聚集状态。
是气态、液态还是固态，固态有不同晶型也应分别标明。
把放映热效应数值写在对应化学方程式的后边，用△H表示摩尔等压热效应，单位J或KJ。
第二题：基本概念：系统所研究的对象环境和系统密切相关系统之外的物质性质物理性质[温度、压力、体积、浓度、密度、粘度、热力学]化学性质[酸性、碱性、金属性、非金属性、氧化性、还原性等]状态系统所有性质的综合表现状态函数把随状态变化而变化的系统的这些性质第三题：热力学第一定律定义：任何过程，当系统的能量发生变化时，必然伴随吸热或放热，对外做功或得到功，否则能量不可能变化，其变化规律为系统的热力学能变化等于从环境吸收的热量减去它对环境所做的功。
炼钢原理与工艺课件
实现炼钢可持续发展的途径与方法
采用清洁生产技术
推循环经济
采用先进的清洁生产技术，如高炉煤气回 收利用技术、转炉余热回收利用技术等， 降低能源消耗和环境污染。
通过循环经济模式，将炼钢过程中的废弃 物进行资源化利用，实现废物的减量化、 资源化和无害化。
加强环境管理
推动绿色供应链管理
建立完善的环境管理体系，加强环境监测 和信息公开，提高企业的环保意识和责任 。
炼钢工艺流程的详细步骤
铁矿石的准备
将铁矿石破碎、磨细成粉状，以便于与焦炭 混合。
焦炭的准备
将焦炭破碎、筛分，以获得合适的粒度。
铁矿石和焦炭的混合
将铁矿石粉和焦炭按一定比例混合，形成炉料。
炼钢熔炼
将炉料加入炼钢炉中，通过高温熔炼还原铁元素， 同时加入废钢调整成分。
脱硫处理
加入生石灰进行脱硫处理，去除钢水中的硫元素 。
提高生产效率
合理的物理化学变化可以缩短炼钢时间，提高生产效率。
05
炼钢产品的质量与性能
炼钢产品的种类与用途
钢的种类
根据化学成分、生产方法和用途，钢 可以分为多种类型，如碳素钢、合金 钢、工具钢等。
用途
钢广泛应用于建筑、机械、汽车、造 船、航空航天等领域，作为结构材料 和功能材料。
炼钢产品的质量标准与性能要求
将绿色供应链管理理念贯穿于炼钢企业的 采购、生产、销售等各个环节，降低整个 供应链的环境影响。
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炼钢原理与工艺课件
汇报人： 2023-12-19
目录
• 炼钢原理概述 • 炼钢原料与设备 • 炼钢工艺流程 • 炼钢过程中的物理化学变化 • 炼钢产品的质量与性能 • 炼钢的环境保护与可持续发展
炼钢原理与工艺培训资料
炼钢原理与工艺培训资料1. 引言炼钢是将生铁炼制成钢的过程，是现代工业中不可或缺的环节之一。
炼钢原理与工艺的掌握对于钢铁行业从业人员至关重要。
本文旨在对炼钢原理与工艺进行详细介绍，为初学者提供培训资料。
2. 炼钢原理2.1 钢的定义与分类钢是一种由铁和碳组成的合金材料，通常其中的碳含量小于2%。
根据碳含量的不同，钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢等多个种类。
2.2 炼钢原理概述炼钢的主要原理是通过控制炉温和炉内气氛，使生铁中的杂质被氧化和还原，从而获得高纯度的钢。
炼钢原理涉及到氧化反应、还原反应、熔化和脱硫等多个过程。
2.3 炼钢原理详解2.3.1 氧化反应：在冶金过程中，氧气与生铁中的杂质发生氧化反应，将杂质转化为氧化物。
常见的氧化反应包括氧化碳、氧化硅等。
2.3.2 还原反应：在炼钢过程中，通过添加还原剂如石灰石或碳等，使氧化杂质还原为金属或金属化合物。
2.3.3 熔化：通过加热使原料中的金属达到熔点，使其熔化成为液态。
2.3.4 脱硫：钢中的硫容易造成钢的脆性增加，需要通过加入一定量的脱硫剂来去除钢中的硫。
3. 炼钢工艺3.1 前期准备工作在进行炼钢之前，需要做好各种前期准备工作，包括材料的选择、设备的检查与调整、炉前准备和炉底清理等。
3.2 炼钢工艺流程炼钢工艺涉及到多个环节，包括废钢预处理、炼铁、炼钢和连铸等。
每个环节都有不同的工艺参数和操作要求。
3.3 炼钢工艺参数炼钢的工艺参数包括炉温、炉压、燃料和还原剂的投入量等。
合理控制这些参数对于获得优质的钢具有重要作用。
3.4 炼钢工艺的优化与改进随着科技的进步，炼钢工艺也在不断优化与改进。
通过引入新的技术和设备，可以提高炼钢效率和钢的质量，减少能源消耗和环境污染。
4. 结语炼钢是一项复杂而关键的工艺，对钢铁行业的发展具有重要意义。
通过对炼钢原理与工艺的学习和掌握，可以为钢铁从业人员提供必要的知识和能力。
本资料只是对炼钢原理与工艺进行了基本的介绍，实际操作中还需要结合具体情况进行调整和优化。
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第一章
1、物料平衡和热平衡的意义？~~~~在进行炼钢设计和组织炼钢生产过程中，经常会提出一些“量”的问题需要回答
3、什么是吹损，吹损由哪几部分组成？
4、什么是金属消耗系统？什么是钢水回收率？
8、什么是氧气纯度？第二章
1、什么是转炉炉型？转炉炉型是根据转炉的什么部位划分的？转炉有几种炉型？各有什么特点？~~~~转炉炉型是指转炉炉膛的几何形状，亦指由耐火材料砌成的炉衬内形。
2、炉型设计的重要性？
3、转炉公程容量有几种表示方法？通常采用哪几种表示方法？为什么？
4、什么是转炉的炉容比？炉容比用什么表示？确定炉容比时应考虑哪些形象影响因素？炉容比过
大过小有什么弊端？
5、什么是转炉的高容比？高容比有哪些表示方法？高容比过大过小有什么弊端？
6、转炉炉口直径过大过小有什么弊端？炉口直径通常用什么表示？转炉炉口300~~400mm 直线段的作用？
8、转炉炉帽倾角过大过小有什么弊端？
9、合理的炉型满足哪些要求？
11、转炉出钢口有什么作用？
13、出钢口直径过大过小有什么弊端？
15、什么是均衡砌炉？18、什么是拐角壳，拐弧炉壳？各有什么特点？
第三章1、顶吹转炉炼钢对喷头性能的要求？
2、为什要采用超音速射流？超音速射流获得的基本条件?
3、什么是马赫数？什么叫喷孔出口马赫数？
5、喷口马赫数（M 出）一般选择多少为合适?过大过小有什么弊端？
6、喷孔喉口直径是由哪些参数确定的？8、什么是喷孔夹角？喷孔夹角过大过小有什么弊端？
9、什么是喷孔间距？为什么设计喷头原则上尽量增大喷孔间距而不是增大喷孔夹角？11、喷孔扩张段长度过长过短有什么弊端？
12、喷头用什么材料制作？为什么？
14、枪身有几层套管组成？各层的作用？哪层最厚？哪层最薄？为什么？
15、氧枪枪身套管的管径是根据什么确定的？
第四章
2、顶吹转炉烟气有哪些特征？烟尘有哪些特征？
4、什么是炉气量？影响炉气量的因素有哪些？
5、最大产气量产生在什么时候最大炉气量的计算方法？
6、什么是烟气？
~~~~是指炉气进入除尘系统时进入该系统的空气作用后的产物。
7、什么是空气过剩系数（燃烧系数）？怎样控制 a 值？未燃法 a 值控制在多少？~~~~空气过剩系数a=实际吸入的空气量/炉气完全燃烧所需的理论空气量由此可知：a=1 炉气完全燃烧；a<1 炉气不完全燃烧；a>1 炉气完全燃烧后还有过剩空气；所谓的“未然法”除尘和“燃烧法”除尘就是根据a<1和a>1来区分的。
当a<1 时，随着a的增大，烟气的量和温度增加，烟气中co含量减少，co2 含量增加；当a=1 时，烟气主要成分为co2烟气的温度达到最高值，约为
2500~2600度：当a>1 时，随着a 的增大烟气量增大，烟气温度降低。
8、什么是燃烧法，未燃法，干法，湿法，半干半湿法？
~~~燃烧法——将含有大量CO 的炉气在进入炉口进入除尘系统时与大量空气混合使之完全燃烧。
未燃法——炉气出炉口后，通过降下活动烟罩缩小烟罩与炉口之间的缝隙，并采取其他措施控制系统吸入少量空气( a=0.08~0.1)；使炉气中的CO 只有少量燃烧成CO2 ，而绝大部分不燃烧，烟气成分主要是CO ，然后静冷却和除尘后将煤气回收利用。
干法——净化过程中烟气完全不与水相遇。
湿法——烟气进入第一级净化设备立即与水相遇。
半干半湿法——烟气进入次级净化设备才与水相遇。
10、简述湿法烟气净化原理？
11、一文为什么采用溢流水封结构？二文为什么采用封喉口可调结构？主要有几种调给方式？
13、未燃法中为什么一文封喉最易发生爆炸？
14、采用汽化烟道，烟气到达一文入口前能降多少温度？
16、为什么一文称降文氏管，二文称为除尘文氏管？
17、比较未燃法与燃烧法的优缺点？22、控制从炉口吸入空气的方法有哪几种？我国常用哪种？
23、什么叫烟气的全湿量和全湿限度？全湿限度怎样表示？单位是什么？26、“工业三废排放标准”规定氧气转炉烟尘排放标准时多少？第七章
1、从高炉到转炉铁水供应方式各有什么优缺点？
4、混铁炉的作用
5、混铁车的作用
12、什么是集中称量分数分散称量各有什么优缺点？
第八章
4、转炉在车间中如何定位？
10、车间的标准型布置和添加和加料出钢同侧型布置各有什么优缺点？
11、转炉跨有几层主要的标高平台？
14、炉子跨轨面标高的确定原则？。