[资料]钢铁冶金概论
钢铁冶金概论复习资料
钢铁冶金概论期末复习（炼铁部分）1比较说明不同钢铁生产工艺流程铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁铁→精炼（脱S、P、Si等）→钢还原熔化过程氧化精炼过程（炼铁）（炼钢）1.绘制高炉本体内型结构说明各部分名称（画白色部分即可：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、风口、渣口、铁口）高炉五大附属系统名称及作用（1）原料供应系统：保证及时、准确、稳定地将合格原料从贮矿槽送上高炉的炉顶；（2）送风系统：保证连续可靠地供给高炉冶炼所需数量和保证足够温度的热风；（3）渣铁处理系统：及时处理高炉排放出的渣铁，保证高炉生产正常运行，获得合格的生铁和炉渣产品；（4）煤气清洗系统：保证回收高炉煤气，使其含尘量降到15mg/m3左右，以便利用；（5）燃料喷吹系统：保证喷入高炉所需燃料，以代替部分焦炭消耗。
高炉内按物料变化五个区域的划分，并简单了解各部分的变化过程（1）块状区主要特征：焦与炭呈交替分布层状，皆为固体状态主要反应：矿石间接还原，碳酸盐分解（2）软熔区主要特征：矿石呈软熔状，对煤气阻力大主要反应：矿石的直接还原，渗碳和焦炭的气化反应（3）滴落区主要特征：焦炭下降，其间夹杂渣铁液滴主要反应：非铁元素还原，脱碳、渗碳、焦炭的气化反应（4）焦炭回旋区主要特征：焦炭作回旋运动主要反应：鼓风中的氧和蒸汽与焦炭及喷入的辅助燃料发生燃烧反应（5）炉缸区主要特征：渣铁相对静止，并暂存于此主要反应：最终的渣铁反应熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式1有效容积利用系数ημ定义：每立方米高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（t/m3·d）我国ημ=1.6~2.4（t/m3·d）日本ημ=1.8~2.8（t/m3·d）2焦比定义：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数（kg/t）我国焦比为250~650（kg/t）3煤比定义：冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数（kg/t）我国煤比为50~220（kg/t）4燃料比（焦比+煤比）定义：冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和（kg/t）我国燃料比为450~700（kg/t）5综合焦比（焦比+煤比×煤焦置换比）6煤焦置换比定义：喷吹1kg煤粉所能替代的焦炭的千克数，一般为0.8左右7焦炭冶炼强度定义：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数（t/m3·d）8综合冶炼强度定义：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数（t/m3·d），一般为0.9~1.15t/m3·d利用系数、焦比及冶炼强度三者关系纯焦冶炼时：利用系数=焦炭冶炼强度/焦比喷吹燃料时：利用系数=综合冶炼强度/综合焦比（5）休风率定义：指高炉休风时间占规定作业时间的百分比（6）焦炭负荷指每批炉料中铁矿石的重量与焦炭重量之比，用以评估燃料利用水平和调节配料四种天然铁矿石的名称和分子式及特点（1）磁铁矿：主要含铁矿物为Fe3O4 特点：理论含铁量72.4%，红条痕，较软，易还原。
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会带来不利影响。
•
2)废钢
废钢是电弧炉炼钢的基本原料，用量约 70~90%；对氧气顶吹转炉炼钢，既是主原 料之一，也是冷却效果稳定的冷却剂。通 常占装入量的30％以下，适当地增加废钢 比，可以降低转炉钢消耗和成本。
•
•本厂废钢
•返回料（废钢锭、轧钢切头）
•铁矿石要求含铁高，P和水分低；
•合成造渣剂•有加利渣入成于流锰分保动矿。施是护性石是。S炉。i有改作O衬对2助善 为渣，，于于冶合护用若半化炼成炉于是钢渣效造的调半冶，果渣调整钢炼也的剂渣碱，有中剂性加效熔。炉入措剂
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•锰矿石
料以。去要或除求其P、ω它MS氧n。≥化要1物8求％、使，萤用石前等应。烘 ωP<0.烤20干％燥，水ω分S<应0.小20于％3，％。
成分：[Si]、[Mn]、[P]、[S]
温度：
•铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理 热约占转炉热收入的50％。因此，铁水的温度不能过低，
•转炉炼钢重要发热否元则素热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也
，[Si]↑0.1%，废钢影比响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。入炉铁水温度应
•
2.辅助材料
•石灰（CaO
••对石石灰灰是质炼量钢的主要要求造：渣材 •料，(1)具有有效脱CaPO、含脱量S高能力 ;，(2)也硫是含用量量低最; 多(3的) 残造余渣材 C料O。2少其;(质4)量活好性坏度对高冶炼工
•1）造渣剂
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冶金概论-3铁冶金
§3.1钢铁冶金绪论
一、钢铁工业在国民经济中的地位 材料工业是三大基础工业之一，金属、陶瓷、高分子材料中，金属材料
使用最多，其中又以钢铁材料居多。 1、衡量一个国家钢铁水平 1）产量（人均占有钢的数量）； 2）质量； 3）品种：2002年，我国进口钢材2449t，钢坯460t； 4）经济效益；2005年纳税额最多的5家企业是：大庆油田、中国石油天然气股
素，夹杂有渣、矿石。 高炉：炉身不高、温度1100℃～1300℃铁渣混合。 生铁:随炉身加高和鼓风的应用，生铁出现， 早期炼钢：坩埚法炼钢，产量有限。 到18世纪中叶，工业革命兴起，对钢铁市场有了巨大的需求，
但钢铁工业的产量始终未能突破1000万吨。
现代冶金始于19世纪中叶，金属学、弹性力学、凝固与结晶 过程理论、热力学、传热学、流体力学、电磁学为现代冶 金工艺的发展奠定了基石。
近代：封建社会束缚，帝国主义掠夺、摧残 1.落后；
2.弱小；
1890年 汉阳铁厂 到1948年累计产量小于200万3.吨殖，民地。 最高 1943年 92.3万吨，1949年 25万吨（15.8万吨）
现代
年产量（ 万吨） 年增产量（ 万吨）
70000
8000
60000
50000
6000
40000
4000
份公司、中国银行、中国石化胜利油田和上海宝山钢铁公司。年纳税额分别 为314.65亿元、175.31亿元、145.91亿元、137.16亿元和127.91亿元。 5）劳动生产率；
2.钢铁工业发展的条件
1）稳定可靠的原料资源； 2）稳定可靠的动力资源； 3）运输设施； 4）重型机械制造业； 5）雄厚的资金。
1855年， 亨利 贝塞麦， 酸性底吹转炉，标志现代炼钢法的 出现。
钢铁冶金概论课件
常见的溶剂包括石灰、白云石、苏打灰等，根据不同的冶炼工艺和原料条件选择合 适的溶剂。
在炼钢过程中，溶剂与铁矿石和熔剂一起加入高炉或转炉中，通过物理和化学反应 去除钢水中的杂质，如硫、磷、硅等，以获得高质量的钢水。
03
钢铁冶金的工艺流程
炼铁工艺
炼铁原料
炼铁工艺流程
包括铁矿石、焦炭、石灰石等，是炼 铁工艺的起始原料。
03
04
空气污染
钢铁冶金过程中会产生大量的 烟尘、废气等污染物，对空气
质量造成严重影响。
水资源消耗
钢铁冶金需要大量的水资源， 同时产生的废水也给水资源带
来压力。
土地资源占用
钢铁冶金需要大量的土地资源 ，包括厂区、原料堆放场、运
输道路等。
固体废弃物
钢铁冶金过程中会产生大量的 废渣、废钢等固体废弃物，处 理不当会对环境造成污染。
绿色产品
开发绿色产品，满足市场需求，提 高企业竞争力。
03
02
节能减排
推广节能减排技术，降低钢铁冶金 过程中的能耗和排放。
环保意识
加强环保意识教育，提高企业员工 环保意识。
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钢铁冶金的新技术与新发展
高炉炼铁新技术
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高炉喷吹技术
利用高炉风口将煤粉、重油等燃料直接喷入炉内 ，与铁矿石和熔剂反应，提高生铁产量和降低焦 比。
熔融还原技术
通过非焦煤熔炼铁矿石，直接获得液态生铁，具 有能耗低、污染小、生产效率高等优点。
3
高炉煤气回收利用技术
将高炉煤气进行除尘、脱硫等处理后，用于发电 、供热等领域，实现能源的循环利用。
电炉炼钢新技术
电炉大型化
采用大型电炉进行炼钢，提高生产效率、降低能耗和减少污染物 排放。
冶金概论
1. 绪论1.1钢铁冶金基本概念冶金是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成一定性能的金属材料的科学。
冶金方法：1)火法冶金：是指在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。
2)湿法冶金：是常温或低于100℃下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
3)电冶金：是利用电能提取和精炼金属的方法。
1.2钢铁工业在国民经济中的地位评价一个国家的工业发达程度↓工业化水平国民生活水准↓↓工业生产所占比重↓工业机械化自动化程度交通工具市政设施工业化水平的标志民用住宅生活用品↓↓劳动生产率提高需要大量的基础材料↓↓需要大量的机械设备↓钢铁产品↓1) 价格低廉2) 有较高的强度和韧性3) 易于加工制造4) 所需原料资源丰富5) 冶炼工艺成熟、效率高1.3钢铁工业的发展1856年英国人H.Bessemer发明底吹酸性空气转炉炼钢法。
1864年法国人Martin发明酸性平炉法炼钢。
1878年英国人S.G.Thomas发明碱性底吹空气转炉炼钢法1899年法国人Heroult发明三相交流电弧炉。
1948年德国人Robert成功进行氧气顶吹转炉炼钢试验。
2007年11月24日世界最大的Corex熔融还原炉在我国宝钢投产。
国内最大转炉⑴底吹空气转炉的发明⑵平炉时代⑶电弧炉的发明⑷氧气转炉时代⑸直接还原和熔融还原二次世界大战后的四十多年中，钢铁工业获得重大发展新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国钢铁工业有了重大发展中国既是钢铁大国，也是钢铁穷国1、从1996年中国大陆钢产量首次超过一亿吨大关，并跃居世界第一位以后，中国钢产量连年快速增长，并一直保持钢产量世界排名第一的位臵，中国钢产量已经连续13年居世界第一位。
2008年中国钢铁产量5.02亿吨，相当于日美俄印韩德乌巴等8国的总和。
钢铁冶金概论(电炉钢)
二 电弧炉车间生产模拟（设备巡视）
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电弧炉车间生产模拟（生产模拟）
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三 电弧炉生产工艺
电弧炉冶炼中的各项操作制度
装
供
料
电
制
制
度
度
造
供
渣
氧
制
制
度
度
偏 心 底 出 钢
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装料制度
• 炉料种类 返回料、废钢、生铁、直
接还原铁、造渣材料等。 • 废钢准备
分类管理,化学成分为已知, 大块需切割。 • 布料顺序
电炉炼钢
主讲:冶金工程系 吴国玺(教授)
1
主要内容
一 电弧炉发展概况 二 电弧炉车间生产模拟 三 电弧炉生产工艺 四 冶炼基本原理 五 电炉炼钢设备
2
一 电弧炉发展概况
1.电炉发展概况 2.直流电炉的发展
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1.电炉发展概况
电弧炉炼钢至今有百年历史，最先使用 的当三要耗矿材展下使步直、低电相用时石流，，“开随棒电至，于弧交很，电 短发材着弧上上高炉流耗难使了流用超炉世世＜直程合为电之提钢已高纪流纪4”金直弧可供1。成9功电6可钢流 炉以大000K为及弧年与和电利功，年W短二代炉“特弧用率并代h流/次，技长殊炉废整长后t，程精冶术流钢钢流期，，电的炼炼，程，较占电由首极主周、截”由低据源于先消体期连止相于成主炉，采耗设缩铸目抗速本导容因用2备短技前衡.度的地的此吹0。k至术。，慢生位扩出氧g1的左并大产、大现。代h右发逐型以线了能，主替，
4
2.直流电炉的发展
交流电弧炉的缺点： 1）稳定性差、噪音大、功率因素低、引起电
网闪烁； 2）三相负荷不均匀，形成热点，造成耐火材
料损失严重。 因此，随着大功率闸管技术发展，重新
钢铁冶金概论-钢铁是怎样炼成的
钢铁是怎样炼成的摘要：中国是世界上最早生产钢的国家之一。
考古工作者曾经在湖南长沙杨家山春秋晚期的墓葬中发掘出一把铜格“铁剑”，通过金相检验结果证明是钢制的。
这是迄今为止我们见到的中国最早的钢制实物。
它说明从春秋晚期起中国就有【炼钢】生产了，炼钢生产在中国已有2500多年的历史。
关键字：炼钢简单工艺流程转炉炼钢法钢材的种类和用途1.炼钢简单工艺流程炼钢就是将铁水冶炼成钢水，而钢与铁的区别就在于含碳量不同，只要将铁里边的含碳量降低到一定程度就是我们所需要的钢了，所以要想炼钢首先便要炼铁。
这里一般有两个流程：长流程：选矿→烧结（球团）→高炉→铁水预处理→转炉→精炼→连铸→轧钢短流程：废钢→电炉→精炼→连铸→轧钢这里说的选矿，烧结，球团，是高炉冶炼的原料准备阶段，当完成烧结，造球后进入高炉利用高炉内的还原性环境将铁水从铁矿石从还原出来，为下一阶段的炼钢提供原料供给。
而接下来的铁水预处理就是脱去硫等杂质。
接着就是利用转炉内的氧化性环境将铁水中过量的碳氧化成一氧化碳和二氧化碳，达到钢水要求的碳含量。
转炉出钢后的钢水精炼（LF或LF+RH或LF+VD，VOD等），完成精炼后用行车调运至连铸机的大包回转台，进行连铸浇铸的工序环节，为后续的轧钢厂提供钢坯原料。
实际中，整个联合钢铁厂的工艺流程为：原料码头（各种原料集中卸载存放区域）——烧结（矿石造块或造球团）——高炉（炼铁）——炼钢（铁水预处理-转炉或电炉-精炼-连铸）-轧钢。
其流程图如下：2．转炉炼钢法现在普遍使用的是转炉炼钢法，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。
钢铁冶金概论课件
氮化反应
总结词
钢铁冶金中氮化反应是指将氮与铁结合生成氮化铁的过程。
详细描述
氮化反应在钢铁冶金中主要用于提高钢铁材料的强度和耐磨性。氮化处理过程中，氮原子会渗入钢铁表面形成氮 化铁层，从而提高钢铁的硬度和耐腐蚀性。
硫化反应
总结词
钢铁冶金中硫化反应是指将硫与铁结合生成硫化铁的过程。
详细描述
硫化反应在钢铁冶金中主要用于改善钢铁材料的切削加工性能。硫化处理过程中，硫化铁的形成会降 低钢铁的切削阻力，提高切削效率。此外，硫化铁还可以提高钢铁的抗腐蚀性能。
现代钢铁冶金采用先进的生产技术和设备，实现了高效 、低能耗、环保的生产。主要技术包括高炉大型化、转 炉和电炉炼钢、连铸连轧等。
钢铁冶金的重要性
钢铁是重要的基础材料
保障国家安全
钢铁是世界上最重要的基础材料之一 ，广泛应用于建筑、机械、汽车、船 舶、铁路等领域。
钢铁是国防和军事工业的重要原材料 ，对于保障国家安全具有重要意义。
循环经济与废弃物资 源化
钢铁冶金企业需要遵循循环经济的原 则，实现废弃物的资源化利用。例如 ，将废钢、废铁等再生资源回收利用 ，减少对原生资源的依赖；同时，还 需要将生产过程中产生的废弃物进行 资源化利用，如将高炉渣用于生产水 泥、将煤渣用于生产新型墙体材料等 。
资源节约与降耗
钢铁冶金企业需要采取一系列措施实 现资源节约和降耗，如采用先进的生 产工艺和技术、加强能源管理和节能 减排等。例如，采用连铸连轧工艺代 替传统的轧制工艺，可以大幅度提高 能源利用效率和降低能耗。
VS
相图
相图是描述物质在不同温度和压力条件下 各相之间关系的图表，在钢铁冶金中，相 图是指导生产的重要工具。
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