钢铁冶金概论
【钢铁精品文档】钢铁冶金概论------钢冶金
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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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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钢铁冶金概论全套课件
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1.6 钢铁资源与能耗
1）我国主要自然资源现状 • 我国的四类基本资源中，耕地、淡水人均 占有量只分别相当于世界平均水平的 1/3 和 1/4 ，森林和草地只分别相当于世界平 均水平的1/7和1/3； • 能源资源中，煤炭、石油和天然气的人均 探明储量分别只有世界平均水平的 1/2 、 1/10和1/20。 • 矿产资源人均占有量只有世界平均水平的 58%，排世界第53位;
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1.5 钢铁产品及副产品
1)钢铁冶炼产品
（1）生铁：
炼钢生铁[Si]≤1.25%
铁与C、Si、Mn、P、S组成的合金，主要由高炉生产
铸造生铁 1.25%≤[Si]≤4.25%
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冶炼设备：转炉钢、电炉钢 脱氧程度：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢 碳素钢：低、中、高碳 合金钢：低、中、高合金
按冶炼方法分：
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在13种主要金属原料的地区分布前五位排名上，我 国除锡（占 14.8% ）和钼（占 6.0% ）外，其余都榜上 无名。
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2）我国主要自然资源使用现状
我国是资源和能源利用率较低的 国家之一。我国最终产品量仅占原料 投入量的20%——30%，60%以上的原料 变成了废弃物，资源回收率比世界平 均水平低20%。
1980
2002
1980
2000
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5）我国能源消耗增长率
近三十年，我国GDP年平均增 长率为9.5%，而相应的能源消耗 增长率仅为4.2%,不到GDP年平均 增长率的一半（44%）。
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6）钢铁工业能源消耗比例
钢铁工业是能源和资源密集 型产业 , 例如能源消耗约占世界 总能耗的10%。我国钢铁工业在上 世纪七十年代时占全国总能耗的 13%—14% ，从八十年代起有所降 低，但也在10%以上。
钢铁冶金概论整理
1、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
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；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。
三大主要过程：1）还原过程实现矿石中金属元素（主要是Fe）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及温度均合格的液态铁水。
2、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。
焦炭的三大作用：1）热源→在风口前燃烧，提供冶炼所需热量；2）还原剂→本身及其氧化产物CO均为铁氧化物的还原剂；3）骨架和通道→矿石高温熔化后，焦炭是唯一以固态存在的物料。
有支撑数十米料柱的骨架作用有保障煤气自下而上畅流的通道作用作用3）是任何固体燃料所无法替代的。
4）生铁渗碳的碳源。
对焦炭的质量要求：1）强度高；2）固定C高；3）灰分低；4）S含量低；5）挥发份合适；6）反应性弱（C＋CO2→2CO）；7）粒度合适为矿石平均粒度的3～5倍为宜，d小/d大≈0.73、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M3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.d2）、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250～650Kg/t3）、焦炭冶炼强度定义：每m3高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数（t/ m3.d）。
一般为0.8～1.0t/ m3.4）Co利用率3.烧结矿和球团矿有什么区别？1）．富矿短缺，必须不断扩大贫矿资源的利用，而选矿技术的进步可经济地选出高品位细磨铁精矿。
这种过细精矿不益于烧结，透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提高，而用球团方法处理却很适宜，因为过细精矿易于成球，粒度愈细，成球性愈好，球团强度愈高。
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。
钢铁冶金概论课程简介
说课：我要讲的这门课程叫《钢铁冶金概论》，钢铁是一种用途非常广泛的金属材料，钢铁工业在国民经济中占有及其重要的地位，是社会发展中的支柱产业，希望通过这门课程的学习能够使非冶金专业的学生对从矿石到钢材的生产工艺、原理、生产设备、生产过程有一个全面而概括的了解和认识，掌握钢铁冶炼的基本知识及冶金动态，拓展今后的就业领域。
本课程以课堂讲授为主，联系生产实际，利用最新，最充分的数据及事例，鲜活地介绍国内外冶金行业的现状和未来发展趋势；本课程的重点和难点是高炉炼铁原理及工艺、炼钢原理及工艺。
这门课程主要分为炼铁和炼钢两大部分，共设24学时，前12学时主要讲炼铁用原料、炼铁原理、炼铁设备及高炉操作，后12学时主要讲炼钢原理及炼钢两大方法即转炉炼钢和电弧炉炼钢。
炼铁是用还原剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。
高炉本体是冶炼生铁的主体设备，除高炉本体外，还必须有上料系统、喷吹系统、送风系统、渣铁处理系统及除尘系统五大附属系统的配合。
高炉生产时，铁矿石、焦炭和熔剂等原、燃料按规定配料比由炉顶装料设备分批装入高炉，并使炉喉料面保持一定高度。
焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。
热风炉把鼓风机送出的冷风加热到800～1350℃以后从风口吹入炉缸，热风使风口前的焦炭和经风口喷入炉内的煤粉燃烧，产生2000～2350℃炽热含CO和H2 的还原性煤气。
这种高温煤气流在上升过程中与铁矿石、熔剂之间进行激烈的传热、传质、传递动量过程。
铁矿石中的氧化铁在下降过程中逐步被CO、H2 和固体碳还原成金属铁，经渗碳、熔化成为生铁。
铁矿石中的杂质与熔剂结合成为炉渣。
液态生铁和炉渣聚集在炉缸，定期或连续从铁口和渣口排出。
炼钢就是将铁在高温中（约1600 摄氏度）进行熔化、净化（或称精炼）和合金化的一个过程。
一般来说，就是将生铁（铁水、铁块）和废旧钢制品在炉中精炼，得到不同性能的钢。
炼钢的主要任务是去除、脱掉铁水中的碳、硫、，磷、氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。
钢铁冶金概论 教学大纲
课程名称：钢铁冶金概论英文名称：Introduction on Ferrous Metallurgy学时与学分:32/2（其中实验学时：,课内上机学时：）先修课程要求：无机化学，物理化学，钢铁冶金原理适应专业：矿物加工工程，材料工程，热能工程，管理工程参考教材：钢铁冶金概论，李慧，北京:冶金工业出版社，1993钢铁冶金概论，薛正良，北京:冶金工业出版社，2008.8钢铁冶金教程，包燕平，冯捷，冶金工业出版社，2008.7钢铁冶金学（炼铁部分，）王筱留，北京:冶金工业出版社，2005.3钢铁冶金学（炼钢部分），陈家祥.，北京:冶金工业出版社，1990.5课程简介：本课程为矿物加工工程（团矿方向）除外的各专业学生了解钢铁冶金过程的概论课，课程内容包括绪论、炼铁基本原理、炼铁工艺、炼钢基本原理、炼钢工艺、连铸工艺与质量控制，主要讲述钢铁冶金过程基本理论、工艺过程及发展趋势。
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程是为面向除矿物加工工程专业（团矿方向）以外的各专业本科生开设的选修课程。
其目的和任务是介绍钢铁冶金的产业概况、钢铁冶金生产过程工艺、装备及主要产品。
二、课程的基本要求1．了解钢铁生产流程。
掌握钢铁企业典型流程的概况、主要工序控制点及主要产品情况；2．了解钢铁冶过程设备、各工序点的工艺控制参数及产品质量控制情况；3．了解目前我国钢铁企业现状及未来发展方向及技术开发重点；4．完成实习报告。
三、课程的基本内容以及重点难点1．基本内容：1）绪论：包括钢铁冶金概念、钢铁冶金流程发展历程与技术进步。
2）原料系统：铁矿石开采—矿物加工—原料预处理（人造烧结矿）3）高炉炼铁系统：工艺流程、主体设备介绍、质量控制指标与控制措施、技术发展方向。
4）炼钢系统：转炉炼钢（电炉炼钢）流程、主体设备、质量工艺控制指标与控制措施、技术发展方向。
5）精炼系统：不同精炼装置特性与选择、工艺控制措施与质量控制指标。
6）连铸系统：凝固基本理论概述、连铸工艺参数与设备简介、；连铸坯质量控制要求。
冶金小论文-钢铁冶金概论
钢铁冶金概论钢铁工业是基础材料工业，钢铁工业为其他制造业提供最重要的原材料，也为建筑业及民用品生产提供基础材料。
可以说，一个国家钢铁工业的发展状况间接反映了其国民经济发达的程度。
钢铁工业是一个集成度很高的工业，其发展需要很多方面的支撑。
对大型钢铁企业来说，还必须有重型机械的制造业为其服务，此外，钢铁企业的建设除了需要雄厚的资金保障，还需要工程的设计部门、设备制造商和建筑安装公司的大力协作。
可见，钢铁工业在国民经济中的地位的重要性。
钢铁生产是一项系统工程，生产基本流程如下。
选矿--烧结--炼铁--炼钢--铸坯--轧钢烧结机：将矿粉制成球团矿炼铁高炉：将球团矿熔炼成铁水转炉：对铁水进行脱碳脱硫脱磷，并加入适当的微量元素成为钢水钢坯连铸机：将钢水经过铸造成型为坯料轧机：将坯料轧制成需要的钢材首先是在矿山要对铁矿山和煤炭进行采选，将精选炼焦煤或配矿、混匀，再分别在焦化厂和烧结厂炼焦和烧结，获得符合高炉炼铁质量要求的焦炭和烧结矿，球团厂可直接建在矿山，也可建在钢铁厂，它的任务是将细粒精矿粉造球、干燥、经高温焙烧后得到球团矿。
高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石、焦炭和少量溶剂，产品为铁水，高炉煤气和高炉渣。
铁水送炼钢厂炼钢；高炉煤气主要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水捽后送水泥厂生产水泥。
炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢流程和电弧炉炼钢流程。
通常将“高炉-铁水预处理-转炉-精炼-连铸”称为长流程，而将“废钢-电弧炉-精炼-连铸”称为短流程。
短流程无需庞杂的铁前系统和高炉炼铁，因而，工艺简单，投资低、建设周期短。
但短流程生产规模相对小，生产品种范围相对较窄，生产成本相对较高。
同时受废钢和直接还原铁供应的限制，目前，大多数短流程钢铁企业也开始建高炉和相应的铁前系统，电弧炉采用废钢+铁水热装技术吹氧熔炼钢水，降低了电耗，缩短了冶炼周期，提高了钢水品质，扩大了品种，降低了生产成本。
炼钢厂的最终产品是连铸坯。
钢铁冶金概论---连铸
钢铁冶金概论—连铸引言钢铁冶金是现代工业的重要组成部分。
而连铸作为钢铁冶金中的一个重要工艺，被广泛应用于钢铁生产过程中。
本文将介绍钢铁冶金的概念以及连铸工艺的基本原理、应用和优势。
1. 钢铁冶金概述钢铁冶金是通过物理和化学的方法，将铁矿石转化为铁和钢的过程。
它是现代工业领域中最重要的基础材料之一，广泛应用于建筑、制造业、交通运输等领域。
钢铁冶金过程主要包括炼铁和炼钢两个阶段。
炼铁是将铁矿石经过还原而转化为铁的过程，主要包括矿石的炼制、高炉冶炼等工艺。
而炼钢是通过将生铁中的杂质去除，并添加适量的合金元素，使其成为具有特定性能的钢材。
2. 连铸工艺连铸工艺是炼钢中的一个重要环节，它是将熔炼好的钢液直接浇铸成连续铸坯的过程。
与传统的铸造相比，连铸具有快捷、高效、经济的特点。
在连铸过程中，钢液通过水冷铜模连续浇铸成连续铸坯。
连铸可以分为直接连铸和间接连铸两种方式。
直接连铸是指钢液从炼钢炉直接流入连铸机进行浇铸，而间接连铸是指钢液从炼钢炉先经过连铸钢包，然后再流入连铸机进行浇铸。
3. 连铸工艺的优势连铸工艺相比传统的铸造工艺具有很多优势。
•高效：连铸工艺可以实现连续生产，提高生产率。
•资源节约：连铸过程中不需要经过凝固、升温等环节，节约能源和材料。
•品质稳定：连铸工艺可以减少钢液的氧化和夹杂物的存在，提高钢材的质量。
•加工性能好：连铸的连续铸坯尺寸均匀，便于后续加工操作。
4. 连铸工艺的应用连铸工艺广泛应用于钢铁冶金生产中，尤其在大型钢铁企业中得到了广泛的应用。
在钢铁生产的初级阶段，连铸可以直接将钢液浇铸成连续铸坯，减少转运环节和能源消耗。
在钢铁后续加工的工艺中，连铸得到了广泛的应用，可以将连续铸坯切割成所需尺寸的板坯、方坯、圆坯等。
此外，连铸还可以用于特殊材料的生产，如不锈钢、合金钢等。
结论连铸作为钢铁冶金中的重要工艺，在钢铁生产中发挥着重要的作用。
它具有高效、资源节约、品质稳定、加工性能好等优势，并广泛应用于钢铁冶金生产中。
《钢铁冶金概论》
《钢铁冶金概论》课程教学大纲开课单位：冶金工程教研室课程负责人：杨治立适用于本科冶金工程专业教学时数：32学时一、课程概况《钢铁冶金概论》是冶金工程专业的一门专业任选课。
本课程的任务是：通过讲授炼铁、炼钢、轧钢三部分内容，使学生系统地了解钢铁冶金及轧制的基本知识，初步掌握从钢铁原材料到钢铁制成品的基本过程。
本课程的先修课程主要有《物理化学》、《冶金原理》等。
二、教学基本要求系统了解钢铁冶金基本原理，全面了解钢铁生产工艺过程、生产主要设备，了解轧钢原理及基本工艺，初步掌握从钢铁原材料到钢铁制成品的基本知识。
三、教学内容及要求1、绪论主要内容：冶金基本概念、钢铁工业、钢铁冶炼、钢铁产品及副产品、钢铁工业能源及能耗、耐火材料、钢的轧制、环境保护基本要求：了解国内和世界钢铁工业发展的概况2、高炉冶炼用原料主要内容：铁矿石、铁矿石的开采、铁矿石的富选、铁矿粉造块、燃料、熔剂、锰矿石及其它含铁原料基本要求：了解高炉炼铁原料的基本情况3、高炉炼铁主要内容：高炉冶炼过程及特点、燃烧反应、还原反应、造渣过程、生铁形成、炉料与煤气运动、炼铁技术的发展、高炉生产主要技术经济指标基本要求：了解高炉炼铁的过程特点重点：高炉炼铁的过程4、高炉结构及附属设备主要内容：高炉本体、高炉附属系统5、高炉操作主要内容：开炉、休风、停炉；基本操作制度；炉况判断6、铁合金生产主要内容：概述、铁合金生产的基础、铁合金的生产方法、硅、锰、铬系铁合金的生产、铁合金生产的发展。
基本要求：了解铁合金生产的基本过程。
7、炼钢原材料主要内容：金属料、非金属料的要求基本要求：了解炼钢用原料的基本情况8、氧气转炉炼钢主要内容：氧气转炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢、氧气底吹转炉炼钢、顶底复合吹炼转炉、氧气转炉的新技术基本要求：了解转炉炼钢工艺重点：转炉炼钢工艺过程9、电炉炼钢主要内容：概述、现代炼钢电弧炉的构造、电弧炉炉衬的砌筑、电弧炉的电气设备、碱性电弧炉的熔炼工艺、电弧炉炼钢的新技术及发展趋势、其它电炉炼钢法、炼钢车间的主要技术指标基本要求：了解电炉炼钢的基本情况重点：电炉炼钢工艺10、炉外精炼主要内容：概述、炉后处理技术、真空处理、钢包精炼、氩气精炼、炉外精炼法冶金效果的比较。
钢铁冶金概论-炼钢-转炉炼钢
（1）最初加入的石灰温度低,初渣在石灰表面冷凝形成较低熔点的渣壳 （2FeO· 2） SiO （2）随温度升高,渣壳熔化。一部分FeO渗入石灰，发生CaO+熔渣的溶解反 应，形成低熔点化合物或液体化合物，使部分石灰熔化。 （3）同时渣中的SiO2与刚熔化的石灰反应形成高熔点的2CaO•SiO2坚壳(C2S)， 包裹在石灰外部，使石灰溶解受阻。 （4）渣中降低坚壳熔点的组元(FeO、CaF2、MnO)使坚壳溶解，C2S+FeO,降低 C2S的熔点。 （5）从而在石灰表面和内部发生FeO＋CaO的溶解反应。 进而完成石灰的溶解。
2、钢液成分的变化
Si：吹炼初期，Si剧烈氧化至痕迹 Mn：初期，Mn迅速氧化， 中期出现回锰（C-O反应） 后期，Mn再次被氧化. C：初期脱碳速度vC慢，Si、Mn氧化占主要， 中期vC↑，C氧化为主； P：初期，钢中含有Si、Mn，基本不脱磷； 中后期，CaO溶解，[Si、Mn]下降，P迅速氧化； 后期，随炉温升高，[P]变化平缓，出现回磷； S：从初期到中后期平缓的变化，脱硫率η S<30% ，
(4)乳化液的稳定和破坏 稳定 a.不断产生CO气泡
支 撑 作 用 隔 离 作 用
b.渣粘稠 破坏 a.内部反应：使渣的性质发生变化 b.供氧条件:使(FeO)含量变化 c.脱碳反应进入后期： d.短时提高枪位： 氧流的冲击，抑止泡沫渣发展。
(5)乳化液中的反应 a.金属液滴比熔池反应有效
4)枪位对冲击深度、冲击面积的影响
高枪位， S大、h小 反应界面较大，熔池运动平缓 低枪位， S小、h大 反应界面较小，熔池运动剧烈;
软吹：软吹是指枪位较高或氧压较低的吹炼模式。在软吹时， 氧气流股对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，冲击面积加 大，反射流股的数量增多，对于熔池边面搅动有所增强，脱 碳速度缓慢，因而对熔池内部的搅动相应减弱，熔渣中TFe含 量有所增加。 硬吹：硬吹是指枪位低或氧压高的吹炼模式。当采用硬吹时， 氧气流股对熔池的冲击力大，形成的冲击深度较深，冲击面 积相对较小，因而产生的金属液滴和氧气泡的数量也多， 气—熔渣—金属乳化充分，炉内的化学反应速度快，特别是 脱碳速度加快，大量的CO气泡排出，熔池搅动强烈，熔渣的 TFe含量较低。
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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钢铁冶金概论
04
炼钢工艺
转炉炼钢原理及流程
原理
转炉炼钢是利用氧气与铁水中的碳、硅、锰等元素进 行氧化反应，放出大量热量来进行炼钢的方法。通过 控制氧气流量、炉温和加入造渣剂等手段，使铁水中 的杂质氧化并去除，最终得到所需装料、吹炼、出 钢和溅渣护炉等步骤。其中，原料准备包括铁水预处 理、废钢准备和造渣剂准备等；装料是将铁水和废钢 按照一定比例装入转炉内；吹炼是通过氧枪向转炉内 吹入氧气，使铁水中的杂质氧化；出钢是将炼好的钢 水从转炉中倒出；溅渣护炉是在出钢后向转炉内喷入 石灰等造渣剂，形成炉渣覆盖在炉衬上，以保护炉衬 。
轧制新技术与发展趋势
轧制新技术
近年来，随着科技的进步，一系列新的轧制技术不断涌现，如高精度轧制技术、柔性轧制技术、智能 化轧制技术等。这些新技术在提高产品质量、降低能耗和减少环境污染等方面具有显著优势。
发展趋势
未来，随着人工智能、大数据等技术的广泛应用，轧制工艺将更加智能化、自动化和绿色化。同时， 为了满足高端制造业的需求，高精度、高性能的轧制产品将成为发展重点。此外，复合材料的轧制技 术也将成为研究热点之一。
高炉操作
高炉操作包括装料操作、送风操作、 喷吹操作、炉温控制、炉况判断与调 节等。
炼铁新技术与发展趋势
炼铁新技术
近年来，炼铁技术不断创新，如富氧喷吹技术、高风温技术、大喷吹量技术等，这些新技术有助于提高高炉冶炼 效率，降低能耗和排放。
发展趋势
未来炼铁技术的发展趋势将更加注重环保、节能和高效，如研发新型环保冶炼技术、提高能源利用效率、推动智 能化和自动化技术应用等。同时，随着资源紧张和环保要求的提高，废钢回收利用和短流程炼铁技术也将得到更 多关注和发展。
求；四是推动炼钢与上下游产业的协同发展，形成完整的产业链和价值链。
钢铁冶金概论连铸工艺
钢铁冶金概论连铸工艺钢铁冶金是指通过冶炼和加工，将铁矿石中的铁元素提取出来制成钢材的过程。
而连铸工艺则是钢铁冶金过程中的一种关键工艺，通过连铸工艺可以将熔融的钢水直接铸造成连续铸坯，提高钢材生产的效率和质量。
连铸工艺的基本原理是将融化的钢水通过连续铸造机的浇注系统，注入到连续铸坯结晶器中。
结晶器内部有多个水冷铜管，通过外部供水维持一定的冷却速度，使钢水在管道内快速凝固形成连续的铸坯。
在连铸过程中，可以根据需要调整浇注速度和结晶器冷却水的温度，以控制铸坯的形状和质量。
与传统的分段铸造工艺相比，连铸工艺具有以下优势：1.提高生产效率：连铸工艺可以实现连续生产，不需要停机换模，大大缩短了钢材的生产周期。
同时，连铸工艺还可以根据需要调整铸坯的宽度和厚度，适应不同尺寸和规格的钢材生产需求。
2.提高产品质量：连铸工艺可以减少钢水在冷却过程中的非均匀凝固，降低了拉伸应力，从而减少了铸坯的开裂和缺陷。
此外，连铸工艺还可以通过在线测温、测速和涂演技术，实时监控和控制铸坯的温度和形貌，提高铸坯的表面质量和内部结构。
3.降低能耗和环保：连铸工艺不需要炼钢坯间的加热和冷却过程，大大节约了能源和有害气体的排放。
同时，连铸工艺可以通过废渣和气体的循环利用，减少了冶炼过程中的废物产生和环境污染。
然而，连铸工艺也存在着一些挑战和难点。
首先，连铸过程中铸坯的温度分布不均匀，容易产生温度梯度应力和表皮裂纹。
其次，连铸工艺对设备和技术要求较高，需要配备高效的材料输送系统、快速冷却系统和在线监测系统。
此外，连铸工艺还需要进行精细化建模和仿真分析，以优化铸坯的形状和质量。
总的来说，连铸工艺是钢铁冶金中的重要工艺，可以提高钢材的生产效率和质量，降低能耗和环保。
随着工艺和设备的不断升级，连铸工艺在钢铁冶金中的应用前景将更加广阔。
钢铁冶金概论考试重点汇聚
钢铁冶金概论考试重点——By 材控1004班(一)绪论（1）生铁概念：是含碳量大于1.7％的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%-4%，并含C、Si、Mn、S、P等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。
（2）钢的概念：指含碳量0.2-2％的铁碳合金。
根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢，根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢，高强高韧是钢的重要特征（3）钢铁生产的两个典型流程：a.长流程(高炉炼铁):烧结/球团—高炉—转炉—连铸机—轧机.b短流程:直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机.（4）钢与生铁的区别:（5）钢铁生产的典型工艺（长流程）:(二)高炉炼铁工艺流程与主要设备（1）高炉炼铁：高炉炼铁：在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁的过程。
（2）矿石的品位：矿石中有用成分的质量百分含量。
（3）脉石：矿石中没有用的成分称为脉石，一般在冶炼过程中需要去除。
（4）烧结的定义：将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。
在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。
冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。
这一过程叫烧结，所得到的块矿叫烧结矿（5）抽风烧结原理：布在烧结机台车上的混合料经点火和抽风，气流自上而下通过料层，料层中燃料燃烧产生高温，引起一系列的物理化学反应，物料局部软熔生成一定的液相。
随后，由于温度降低，液相冷凝结块，形成气孔率高，矿物组成与天然矿不同的烧结矿，这就是整个烧结过程。
（6）（冶金）焦炭的作用：燃烧产生热量；燃烧后产生CO作为还原剂；支撑料柱，使料层透气。
（7） 有效容积：对钟式炉顶高炉指从铁口水平中心线至大钟下降位置下沿所包括的容积；对于无钟炉顶高炉指从铁口水平中心线至炉喉上沿（一般把该标高设为料线零位）之间的容积。
（8） 有效容积利用系数：高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3·d ）（9） 焦比（K ）：冶炼一吨生铁消耗的干焦或综合焦炭量（kg/t ）。
钢铁冶金概论(电炉钢)
二 电弧炉车间生产模拟（设备巡视）
7
电弧炉车间生产模拟（生产模拟）
8
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
9
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
3
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
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32560 31340
40000
4) 钢铁企业集中度提高
2000年产钢100万吨以上的钢厂达到36 36个钢厂 2000年产钢100万吨以上的钢厂达到36个。这36个钢厂 年产钢100万吨以上的钢厂达到36个 的产钢量占全国钢产量的82.46% 2001年达到47个 的产钢量占全国钢产量的82.46%。2001年达到47个。 82 年达到47
6.结论 6.结论
认证和环境评价、 （5）须将 ）须将ISO14001认证和环境评价、发布年度环境 认证和环境评价 报告纳入钢铁企业的评价体系。 报告纳入钢铁企业的评价体系。 （ 6）增强钢铁工业从业人员的环保意识和责任感 ， ） 增强钢铁工业从业人员的环保意识和责任感， 加强有关专业培训和普及环保知识是十分重要的。 加强有关专业培训和普及环保知识是十分重要的。 （ 7）钢铁工业必须发展而且要实现绿色化， 就必须 ） 钢铁工业必须发展而且要实现绿色化， 解决大量的科学、技术与工程问题，因此， 解决大量的科学、技术与工程问题，因此，应该加强 钢铁工业绿色化技术开发和基础性研究。 钢铁工业绿色化技术开发和基础性研究。
钢铁冶金
生产基本过程： 生产基本过程：
（高炉的还原过程） （氧化过程）
铁矿石
→
炼铁
→
炼钢 → 铸锭（连铸）→ 轧制 → 钢材 铸造生铁 铸造
新流程：直接氧化→电弧炉炼钢→连铸连轧
氧化还原反应的热力学
• 基础：△G。－T 图 • 内容：交点的意义： • 1） C还原各元素温度：由低到 高 Fe Mn Si Al （Al：2000℃） 所 以在高炉中Mn ，Si 能部分还原；而 Al 不能被还原。 • 2） C＋FeO － Fe＋ CO的反应是在高 温进行的
FeO ＋ O2 → FeO C ＋ O2 → 2CO
→温度
低温Fe被氧化，所 以脱氧需要高温
P ： FeP+FeO+CaO → (CaO)4 -P2O5+Fe S ： FeS＋CaO——CaS＋FeO
2）脱氧：氧化过程出现的FeO 方法： － 沉淀脱氧：直接将锰、硅、铝等脱氧剂加入到钢液中。生成的MnO，SiO2 能 成渣上浮，但Al2O3不易上浮。从动力学当然是Al更彻底，所以 一般采用Mn初脱氧，Si次之，Al终脱氧的制度。 － 扩散脱氧：将Mn、Si、Al 、C粉脱氧剂加在到钢液液面上，在渣中FeO被 还 原，还原的Fe进入铁水中，生成的氧 化物留在渣中；由于 FeO（渣）和【FeO】（铁水） 有一个平衡关系，所以铁水 的【FeO】向渣扩散。 沉淀脱氧：快速 扩散脱氧；干净，但时间长。 两者结合: － 用Mn铁进行沉淀予以脱氧。 － 用碳粉、硅铁进行扩散脱氧。 － 用Al进行终沉淀脱氧。
产 量 超 过
10040Biblioteka 3635 30 25
的 钢 厂 的 个 数
24 19 16 16 17 20 20
33 27
33
万 吨
20 15 10 5 0
1 0 1 1 1
2
1
3
1
4
1
1
6
1
7
1
8
1
2000
年
1990-2000年年产100万吨以上钢厂个数的变化 年年产100 图5 1990-2000年年产100万吨以上钢厂个数的变化
2001年进口 年进口≥9000 年进口 万吨
40~60年 (40+20)年 年
2010年进口845万吨 2010年进口135.5万 吨
基本进口
30 25 资源效率 资源效率，m 3 /m 3 20 15 10 5 0 40 45 50 55 60 65 70 武进 梅山 湘潭 涟源 合肥 上三 宝钢 梅山 湘潭 马鞍山 新余 武钢 75 80 杭钢 无锡 85 重钢 90 淮阴 攀钢 鄂城 沙钢 徐州
95
100
循环率，%
部分钢铁企业的水资源效率和水循环率
结论
世纪的钢铁工业仍是基础产业， （1）21世纪的钢铁工业仍是基础产业，决非“夕 ） 世纪的钢铁工业仍是基础产业 决非“ 阳工业” 从增强国力和扩大就业出发， 阳工业 ” 。 从增强国力和扩大就业出发 ， 我国钢 铁工业应该继续发展。 铁工业应该继续发展。 （2）钢铁工业必须实现功能的转变。从单纯提供 ）钢铁工业必须实现功能的转变。 钢铁产品功能向充分发挥生产流程的能源转换功 能转变； 能转变 ； 从废弃物排放大户向废弃物排放最小化 和兼备处理社会部分废弃物功能转变。 和兼备处理社会部分废弃物功能转变。
8000 6000 4000 2000 0
6535
1990
1992
1994
1996
1998
2000
1990-2000年中国钢厂可比能耗的变化进程 1990-2000年中国钢厂可比能耗的变化进程
1.05
0.95
0.85
0.75
0.65 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
1.铸锭凝固－三晶带，浪费 2.一般连续铸造 3.钢锭的液芯轧制 4.板材连铸连轧技术 冷却器
各自特点：温度场和组织结构的区别
连续铸造
图9-6 旋转式连铸机 1-天车运送钢包，2-钢包， 3-旋转塞棒，4-浇注管，5结晶器，6-1区，7-导辊1， 8-2区，9-导辊2，10-3区， 11-机架框，12-拉坯机， 13-回转台，14-中间包，15、 16-旋转和拉坯电机，17、 18-剪切装置和飞锯，19-滑 动千斤顶，20-翻倒机，21输出场地，22-小车
独联体 澳大利亚 巴西 加拿大 印度 南非 美国 中国 瑞典
金属铁储量/亿吨 钢产量/百万吨
主要国家的铁矿石储量与钢产量
冶金资源的缺乏
世界可开 采年限 铁矿 焦煤 锰矿 铬矿 镍矿 156年 年 81年 年 155年 52年 年 国内尚可 开采年限 (30+20)年 年 富矿进口 富矿进口 富矿进口 备注
Mn、Si、Al 、C FeO
扩散脱氧
转炉炼钢
加入废 钢，石 灰石。
注入 铁水
吹入氧气
Mn,Si+O2＝ MeO等产生 飞溅
脱碳
C+FeO= Fe+CO
CO出现时会有 火焰
连续铸造
连续浇注最早由亨利·贝塞麦提出，并于1846年开始试验，但是直到1937年才实现了铜合 金的连铸，1937年实现铝合金的连铸，1950年制出钢液的连铸机。 连铸技术在钢铁生产中的应用是钢铁冶金工业的一次技术革命，它不仅大大提高了生产 率，减少了材料消耗，并且提高了材料的质量。此后还出现了连铸连轧O.C.C技术。
图3-14 OCC连续定向凝固工艺原理 (a)下引法，(b)虹吸下引法，(c)上引法，(d)水平牵引法
十年左右的时间实现了钢产量翻番
16000 14000 12000 10000
8093 9536 8954 9261 7100 10124 12764 12335 11459 10891
15163
大中型钢铁企业CO2排放总量的增长势头在 “九五”期间得到遏止，2000年出现下降趋势
32560
35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
1 98 0 1 98 2 1 98 4 1 98 6 1 98 8 1 99 0 1 99 2 1 99 4 1 99 6 1 99 8 2 00 0
6.结论 6.结论
（3）我国钢铁工业的绿色化必须从抓好我国钢铁 我国钢铁工业的绿色化必须从抓好我国钢铁 工业的结构调整 入手， 并从三个层次上实施绿色 结构调整入手 工业的 结构调整 入手 ， 并从 三个层次上实施绿色 化重点技术以保证实现上述功能的转变 ， 化重点技术 以保证实现上述功能的转变， 积极推 以保证实现上述功能的转变 动我国钢铁工业的清洁生产和绿色化进程。 动我国钢铁工业的清洁生产和绿色化进程。 （4）钢铁工业绿色化是个相当长的过程，必须根 ）钢铁工业绿色化是个相当长的过程， 据实际情况制定和不断完善相应的法律 法律、 据实际情况制定和不断完善相应的 法律 、 法规和 产业技术政策等 产业技术政策 等 ， 以约束和指导钢铁工业不断改 善环境状况并逐步向绿色化迈进。 善环境状况并逐步向绿色化迈进。
7）P： Ca3(PO4)2＋C － CaO＋P＋CO 所以在铁水中： C饱和，溶有部分的Mn，Si，S以及全部的P。
炼钢 (脱碳，脱氧) 脱碳，脱氧)
任务：炼钢的基本任务就是将生铁的碳、硅、锰氧化，炼到规格范围内，将有害 元素硫、磷含量降到规格范围内。 1） 脱C和去Mn ，Si ，P ，S 方法：吹氧 直接氧化： C ，Mn ，Si ，(Fe) ＋O2 → 氧化物（那个先被氧 化） 同时 间接氧化： FeO ＋ C ，Mn ，Si → Fe ＋ CO
双辊式连铸
(a)上注式，(b)下注式，(c)倾斜式，(d)水平式 1-流槽，2-浮漂，3-前箱，4-供料嘴
以上连铸的特点都是有结经器， 以上连铸的特点都是有结经器，起冷却的作用
O.O.C连铸：
1。改变连铸中冷却结晶器 的方法，反而加热结晶 器。 2. 靠金属液的表面张力将缝 隙中的金属液锁住。
3. 从而改变了温度场，成为 单向凝固，有利获得单 晶。
图9-4 弧形连铸机结构示意图 1-钢包，2-回转台，3-中间包，4-振动装置，5-弧形半径，6-扇形段，7拉矫机，8-浇注平台，9-水平夹辊区，10-引锭杆存放装置，11-切割 机，12-出坯辊道
液态连铸
图9-67 黑兹利特连铸机结晶器剖面示意图 1-高速冷却水嘴，2-钢带支撑辊，3-回水挡板，4-集水器
图9-42 德国 Eduard Huck GmbH公司的铝垂 直连铸机
日本Showa Denko生产； 该连铸机每次可以铸造 72根坯料，坯料长度为 7.2英尺；每班两台连 铸机生产，日产坯料 180吨，年产坯料4万吨； 采用热顶技术连铸。