钢铁冶金学的分类(ppt 51页)
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钢铁冶金学教程ppt课件
炼铁原料
01
铁矿石、焦炭、石灰石
辅助材料
02
锰矿、硅石、萤石等
原料质量要求
03
铁矿石品位、焦炭强度、石灰石活性等
高炉炼铁工艺
高炉本体结构
炉缸、炉腹、炉腰、炉身 、炉喉
高炉冶炼过程
装料、送风、燃烧、还原 、出铁、出渣
高炉操作制度
装料制度、送风制度、热 制度、造渣制度
炼铁设备结构及工作原理
炼铁设备组成
钢铁冶金学教程ppt课件
目录
• 钢铁冶金学概述 • 炼铁工艺及设备 • 炼钢工艺及设备 • 连铸工艺及设备 • 轧制工艺及设备 • 钢铁冶金产品质量控制
01
钢铁冶金学概述
冶金学定义与分类
冶金学定义
研究从矿石中提取金属及其合金 的科学。
冶金学分类
根据研究对象的不同，冶金学可 分为黑色冶金学和有色冶金学两 大类。
1 2
轧机主机
包括机架、轧辊、轴承座、压下装置等部分，是 轧机的核心部分。通过电机驱动轧辊旋转，对金 属坯料进行压力加工。
辅助设备
包括加热炉、除鳞机、矫直机、冷却装置等，为 轧制过程提供必要的辅助条件和支持。
3
控制系统
采用先进的自动化控制系统，对轧机主机和辅助 设备进行实时监控和调整，确保生产过程的稳定 和产品的质量。
钢铁冶金学发展历程
01
02
03
古代钢铁冶金
从公元前1000多年开始， 人们就已经开始使用铁器 ，并逐渐掌握了铁的冶炼 技术。
近代钢铁冶金
18世纪工业革命后，钢铁 工业得到了迅速发展，出 现了许多新的冶炼方法和 工艺。
现代钢铁冶金
20世纪以来，随着科学技 术的不断进步，钢铁冶金 技术也在不断发展和完善 。
钢铁材料分类大全PPT演示文稿
同用途材料标准不同。
20 ．弯曲、弯曲度：弯曲就是轧制材料。在长度或宽度方向不平直、呈曲线形状的总称。如果把它们的不平程度用数字表示出来，就 叫弯曲度。 21 ．扭转：条形轧制材料沿纵轴扭成螺旋状。 22 ．镰刀弯（侧面弯）：指金属板，带及接近矩形截面的形材沿长度（窄面一侧）的弯曲，一面呈凹入曲线，另一面对面呈凸出 曲线，称为 " 镰刀弯 " 。以凹入高度表示。 23 ．瓢曲度：指在板或带的长度及宽度方向同时出现高低起伏的波浪现象，形成瓢曲形，叫瓢曲度。表示瓢曲程度的数值叫瓢曲 度。 24 ．表面裂纹：指金属物体表层的裂纹。 25 ．耳子：由于轧辊配合不当等原因，出现的沿轧制方向延伸的突起，叫作耳子。 26 ．括伤：指材料表面呈直线或弧形沟痕通常可以看到沟底。 27 ．结疤：指不均匀分布在金属材料表面呈舌状，指甲状或鱼鳞状的薄片。 28 ．粘结：金属板、箔、带在迭轧退火时产生的层与层间点、线、面的相互粘连。经掀开后表面留有粘结痕迹，叫粘结。 29 ．氧化铁皮：氧化铁皮是指材料在加热、轧制和冷却过程中，在表面生成的金属氧化物。 30 ．折叠：是金属在热轧过程中（或锻造）形成的一种表面缺陷，表面互相折合的双金属层，呈直线或曲线状重合。 31 ．麻点：指金属材料表面凹凸不平的粗糙面。 32 ．皮下气泡：金属材料的表面呈现无规律分布大小不等、形状不同、周围圆滑的小凸起、破裂的凸泡呈鸡爪形裂口或舌状结疤， 叫作气泡。
表面缺陷产生的原因主要上由于生产、运输、装卸、保管等操作不当。根据对使用的影响不同，有的缺陷是根本不允许超过限度。 有些缺陷虽然不存在，但不允许超过限度；各种表面缺陷是否允许存在，或者允许存在程度，在的关标准中
2021/3/10
9
生铁
➢ 生铁是含碳量大于2%（2.11%）的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在 2.5%--4%，并含Si、Mn、S、P 等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。
《钢铁冶金》课件
钢铁冶金技术发展
钢铁冶金技术的历史
钢铁冶金技术始于古代，经历了手工冶炼、高炉冶炼、平炉冶炼等阶段，逐渐发展成为现代 化的自动化制造过程。
钢铁冶金技术的现状和趋势
现代钢铁冶金技术包括冶炼工艺优化、节能减排、自动化控制等方面，未来的发展趋势是提 高生产效率和环境友好性。
钢铁冶金的应用
钢铁冶金的应用领域
炼铁
1
炼铁流程
炼铁的基本流程包括原料准备、炉料制备、高炉冶炼和铁水处理等环节。
2
炼铁原理
炼铁过程中，通过高温和还原剂的作用将铁矿石中的氧化铁还原为金属铁，并脱除杂质。
钢铁制备
炼钢流程
炼钢的主要流程包括炉料准备、炼钢炉冶炼、钢水 调质和连铸成形。
炼钢原理
炼钢过程中，通过控制温度、氧化还原反应和冷却 速度等因素，调整钢中的碳含量和杂质含量。
《钢铁冶金》PPBiblioteka 课件钢铁冶金是指通过冶炼和制备过程将铁矿石转化为钢铁的科学与技术领域。 本课件将深入介绍钢铁冶金的流程、原理、技术发展和应用。
钢铁冶金介绍
1 钢铁冶金概念
钢铁冶金是将铁矿石经过特定的冶炼和制备过程转化为钢铁材料的过程。
2 钢铁冶金的重要性
钢铁是现代社会的基础材料，广泛应用于建筑、交通、机械等各个领域，对经济发展至 关重要。
钢铁广泛应用于建筑、桥梁、汽车、机械等各个领 域，为现代社会的发展提供了强大的支撑。
钢铁冶金的未来发展方向
未来的钢铁冶金将注重绿色制造、高强度材料、节 能降耗等方面的技术创新。
结论
1 钢铁冶金对经济的重要性
钢铁冶金是现代工业化社会的基石，对国家经济发展有着不可替代的重要作用。
2 钢铁冶金的未来前景
随着科技的不断进步和需求的不断增长，钢铁冶金将继续发展，应用领域将进一步扩大。
2024版钢铁冶金PPT课件
钢铁冶金PPT课件
目 录
• 钢铁冶金概述 • 原料与预处理 • 炼铁工艺及设备 • 炼钢工艺及设备 • 连铸与轧制技术 • 节能环保与资源综合利用 • 自动化与智能化发展趋势 • 总结与展望
01
钢铁冶金概述
钢铁冶金定义与特点
定义
钢铁冶金是一种研究从矿石、废钢 等原料中提取金属铁，并经过精炼、 铸造等工艺制成钢材的工业生产过 程。
THANKS
感谢观看
随着环保意识的提高，未来钢铁冶金 行业将更加注重节能减排，发展绿色 环保冶金技术。
智能化与自动化
借助人工智能、大数据等技术，实现 钢铁冶金过程的智能化与自动化，提 高生产效率和产品质量。
高端产品研发
为满足市场需求，钢铁企业将加大高 端产品的研发力度，如高性能钢材、 特种钢材等。
产业链整合与优化
通过整合上下游资源，优化产业链结 构，降低生产成本，提高市场竞争力。
05
连铸与轧制技术
连铸技术原理及设备组成
技Hale Waihona Puke 原理连铸是将熔融的金属连续不断地浇入 结晶器，凝固成铸坯，然后经过矫直、 切割等工序，最终得到所需尺寸和形 状的铸坯。
设备组成
连铸设备主要包括钢包、中间包、结晶 器、二次冷却装置、拉矫机、切割设备 及铸坯输送设备等。
轧制技术原理及设备组成
技术原理
轧制是利用轧辊的旋转和压缩，使金属坯料通过轧辊间的孔型，产生塑性变形以获 得具有一定形状、尺寸和性能的金属材料的加工方法。
07
自动化与智能化发展趋势
自动化技术在钢铁冶金中应用现状
自动化控制系统
广泛应用于高炉、转炉、连铸等 生产流程，实现精确控制和优化。
传感器与执行器
用于实时监测和调整生产过程中 的温度、压力、流量等参数。
目 录
• 钢铁冶金概述 • 原料与预处理 • 炼铁工艺及设备 • 炼钢工艺及设备 • 连铸与轧制技术 • 节能环保与资源综合利用 • 自动化与智能化发展趋势 • 总结与展望
01
钢铁冶金概述
钢铁冶金定义与特点
定义
钢铁冶金是一种研究从矿石、废钢 等原料中提取金属铁，并经过精炼、 铸造等工艺制成钢材的工业生产过 程。
THANKS
感谢观看
随着环保意识的提高，未来钢铁冶金 行业将更加注重节能减排，发展绿色 环保冶金技术。
智能化与自动化
借助人工智能、大数据等技术，实现 钢铁冶金过程的智能化与自动化，提 高生产效率和产品质量。
高端产品研发
为满足市场需求，钢铁企业将加大高 端产品的研发力度，如高性能钢材、 特种钢材等。
产业链整合与优化
通过整合上下游资源，优化产业链结 构，降低生产成本，提高市场竞争力。
05
连铸与轧制技术
连铸技术原理及设备组成
技Hale Waihona Puke 原理连铸是将熔融的金属连续不断地浇入 结晶器，凝固成铸坯，然后经过矫直、 切割等工序，最终得到所需尺寸和形 状的铸坯。
设备组成
连铸设备主要包括钢包、中间包、结晶 器、二次冷却装置、拉矫机、切割设备 及铸坯输送设备等。
轧制技术原理及设备组成
技术原理
轧制是利用轧辊的旋转和压缩，使金属坯料通过轧辊间的孔型，产生塑性变形以获 得具有一定形状、尺寸和性能的金属材料的加工方法。
07
自动化与智能化发展趋势
自动化技术在钢铁冶金中应用现状
自动化控制系统
广泛应用于高炉、转炉、连铸等 生产流程，实现精确控制和优化。
传感器与执行器
用于实时监测和调整生产过程中 的温度、压力、流量等参数。
钢铁冶金学(炼钢学)PPT课件
36
1.3.4 钢中的气体
钢液中的气体会显著降低钢的性能，而且容易 造成钢的许多缺陷。钢中气体主要是指氢与氮， 它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。 氢在固态钢中溶解度很小，在钢水凝固和冷却 过 程 中 ， 氢 会 和 CO 、 N2 等 气 体 一 起 析 出 ， 形 成皮下气泡中心缩孔、疏松、造成白点和发纹。
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11
炼 钢 方 法（6）
瑞典人罗伯特·杜勒首先进行了氧气顶吹 转炉炼钢的试验，并获得了成功。1952 年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维兹城 (Donawitz)先后建成了30吨的氧气顶吹 转炉车间并投入生产，所以此法也称为
LD法。美国称为BOF法（Basic Oxygen Furnace）或BOP法。
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23
1.3.1 钢中的磷
对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的 含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃ 以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接 性能与冷弯性能变差。
磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增 加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的 抗裂性能。
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39
钢中加入适量的铝，可生成稳定的AlN，能够 压抑Fe4N生成和析出，不仅改善钢的时效性， 还可以阻止奥氏体晶粒的长大。氮可以作为合 金元素起到细化晶粒的作用.在冶炼铬钢，镍铬 系钢或铬锰系等高合金钢时，加入适量的氮， 能够改善塑性和高温加工性能。
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40
1.3.5 钢中的夹杂
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16
LD- Q- BOP
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17
炼 钢 方 法（9）
我国首先在 1972-1973 年 在沈阳第一炼钢 厂成功开发了全 氧侧吹转炉炼钢 工艺。并在唐钢 等企业推广应用。
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。
热处理
热处理
钢铁冶金导论--冶金的分类
钢铁冶金导论–冶金的分类冶金的定义和作用冶金是一门研究和利用金属材料的科学，是金属工业的基础和核心。
冶金领域涉及金属的提取、精炼、加工和制造等过程，其作用是将金属矿石转化为可应用的金属材料，满足人类社会对金属材料的需求。
冶金的分类1. 原料冶金原料冶金是指将矿石作为原料，经过提取、精炼等过程，将金属元素从矿石中分离出来的冶金学科。
原料冶金是冶金学的基础，也是其他冶金学科的前提。
1.1 矿石的分类矿石是指含有金属元素的矿石矿物，根据其组成和成分的不同，可以分为金属矿石、非金属矿石和贵金属矿石等。
1.1.1 金属矿石金属矿石是指含有大量金属元素的矿石，如铁矿石、铜矿石、铝矿石等。
金属矿石是原料冶金的主要对象，通过提炼和精炼，将其中的金属元素分离出来，得到可用于制造金属材料的金属。
1.1.2 非金属矿石非金属矿石是指不含有金属元素或含有很少金属元素的矿石，如硫矿石、石灰石、石墨等。
非金属矿石主要用于非金属工业，如建材、化工等领域。
1.1.3 贵金属矿石贵金属矿石是指含有贵金属元素的矿石，如金、银、铂等。
贵金属矿石具有很高的价值，主要用于珠宝、电子等领域。
1.2 原料冶金的工艺过程原料冶金包括矿石的选矿、矿石的破碎、矿石的浸出、金属元素的精炼等工艺过程。
这些过程涉及到化学、物理等知识，通过这些过程将矿石中的金属元素提取出来。
2. 冶金材料学冶金材料学是研究金属材料的科学，涉及金属材料的性能、组织结构和工艺等方面。
冶金材料学主要包括金属的相变规律、组织结构的变化、力学性能的改善等。
2.1 金属材料的分类金属材料可以根据其成分和性质的不同，进行不同的分类。
常见的金属材料分类包括钢铁、有色金属、合金等。
钢铁是指以铁为主要成分，添加一定数量的碳和其他合金元素而成的金属材料。
钢铁具有高强度、良好的可塑性和可焊性等特点，广泛应用于建筑、机械制造等领域。
2.1.2 有色金属有色金属是指除铁、钢以外的金属材料，如铜、铝、锌、镍等。
钢铁冶金PPT课件
• 2） C＋FeO － Fe＋ CO的反应是在高 温进行的
• 3）下面的元素能还原上面的元素（炼 钢） 还原FeO的能力：由低到高Mn ， Si ，Al
高炉炼铁
原料 － 铁矿石(氧化物)；熔剂(CaCO3) 、燃料(焦炭) 铁矿石含铁量：30－70％， 其它是脉石（SiO2；Al2O3；CaO，MgO） 杂质：有害－S（FeS），P(Ca3(PO4)2)，Zn, Pb 有利－ Mn，Ni，Cr，V
FeO ＋ O2 → FeO 低温Fe被氧化，所 以脱氧需要高温
C ＋ O2 → 2CO →温度
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
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
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
• 3）下面的元素能还原上面的元素（炼 钢） 还原FeO的能力：由低到高Mn ， Si ，Al
高炉炼铁
原料 － 铁矿石(氧化物)；熔剂(CaCO3) 、燃料(焦炭) 铁矿石含铁量：30－70％， 其它是脉石（SiO2；Al2O3；CaO，MgO） 杂质：有害－S（FeS），P(Ca3(PO4)2)，Zn, Pb 有利－ Mn，Ni，Cr，V
FeO ＋ O2 → FeO 低温Fe被氧化，所 以脱氧需要高温
C ＋ O2 → 2CO →温度
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
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
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
钢铁冶金学的分类
铁水C、Si、S、P等元素含量高
现代炼铁方法
炼铁
直接还原—海绵铁
不需要焦炭 可采用粉矿 海绵铁C、Si、S、P等元素含量低
现代炼铁方法
炼铁
融熔还原—铁水 不需要焦炭 可采用粉矿 海绵铁C、Si、S、P等元素含量高
现代炼铁方法
炼钢
转炉：铁水为原料，用纯氧氧化过还原进入铁水中的C、Si Mn、P等元素的放热反应作为热源，多余的热量用矿石或 废钢冷却。转炉是目前的主要炼钢手段，其冶炼周期短(2060分钟一炉钢)，可大型化(500吨)
钢铁工业的前沿技术
开发用烟煤或天然气作还原剂，不用高炉，将铁矿石还原成 海绵铁的直接还原和熔融还原炼铁法。 超高功率电炉问世，直流电弧炉迅速发展。 多种炉外精炼法投入生产 连铸技术的发展和扩大应用 等离子作为热源具有温度高(5000一30000℃)、能量高度集 中、工作气体离子化状态、离子流速度快(100一500m／s)等 特点，用于冶金有潜在优势，近年成功用于连铸中间包加热。 真空冶金、微波冶金技术 电渣冶金在特种冶金中无论产量及品种均居首位 近终成形是金属毛坯制备的新技术，其特点是： 人工智能控制即以神经网络的人工智能为基础进中过多的元素(C、Si、Mn)及杂质(S、 P)通过氧化作用及熔渣参与的化学反应去除，达到 无害于钢种性能的限度，同时还要除去由氧化作用 引入钢液中的氧(脱氧)，并调整钢液的成分，最后 把成分合格的钢液浇铸成钢锭或钢坯，便于轧制成 材。
二次精炼：为了提高一般炼钢方法的生产率及钢液 的质量(进一步降低杂质和气体的含量)，而将炼钢 过程的某些精炼工序转移到炉外盛钢桶或特殊反应 炉中继续完成或深度完成。
钢铁工业发展的关键
采用新流程、新技术、新装备代替传统的全流程生产方式。 （短流程）
现代炼铁方法
炼铁
直接还原—海绵铁
不需要焦炭 可采用粉矿 海绵铁C、Si、S、P等元素含量低
现代炼铁方法
炼铁
融熔还原—铁水 不需要焦炭 可采用粉矿 海绵铁C、Si、S、P等元素含量高
现代炼铁方法
炼钢
转炉：铁水为原料，用纯氧氧化过还原进入铁水中的C、Si Mn、P等元素的放热反应作为热源，多余的热量用矿石或 废钢冷却。转炉是目前的主要炼钢手段，其冶炼周期短(2060分钟一炉钢)，可大型化(500吨)
钢铁工业的前沿技术
开发用烟煤或天然气作还原剂，不用高炉，将铁矿石还原成 海绵铁的直接还原和熔融还原炼铁法。 超高功率电炉问世，直流电弧炉迅速发展。 多种炉外精炼法投入生产 连铸技术的发展和扩大应用 等离子作为热源具有温度高(5000一30000℃)、能量高度集 中、工作气体离子化状态、离子流速度快(100一500m／s)等 特点，用于冶金有潜在优势，近年成功用于连铸中间包加热。 真空冶金、微波冶金技术 电渣冶金在特种冶金中无论产量及品种均居首位 近终成形是金属毛坯制备的新技术，其特点是： 人工智能控制即以神经网络的人工智能为基础进中过多的元素(C、Si、Mn)及杂质(S、 P)通过氧化作用及熔渣参与的化学反应去除，达到 无害于钢种性能的限度，同时还要除去由氧化作用 引入钢液中的氧(脱氧)，并调整钢液的成分，最后 把成分合格的钢液浇铸成钢锭或钢坯，便于轧制成 材。
二次精炼：为了提高一般炼钢方法的生产率及钢液 的质量(进一步降低杂质和气体的含量)，而将炼钢 过程的某些精炼工序转移到炉外盛钢桶或特殊反应 炉中继续完成或深度完成。
钢铁工业发展的关键
采用新流程、新技术、新装备代替传统的全流程生产方式。 （短流程）
51钢铁PPT-钢铁冶金概论-轧钢
金属在锻锤或压力机上受到压缩而产生变形的过程。 （棒材、饼材、环材等）
自由锻造
模锻
1－锤头； 2－砧座； 3－锻件； 4－上模； 5－下模
（4）冲压
金属板料在压力机 冲头的作用下冲入凹模 中的过程。（各种杯形 件和壳体等）
1－冲头； 2－模子； 3－压圈； 4－ 产品
（5）拉拔
金属受前端的拉力作用使之从模孔中拉出的过程。 （型材、线材和管材）
（2）质量增加的方法：
铸造、电解沉积、焊接与铆接、烧结与胶结等；
（3）质量保持不变的方法：
金属压力加工（轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压）。
2.金属压力加工的方法
★金属压力加工：
金属在受到外力作用并不破坏自身完整性的条件下， 稳定改变其几何形状与尺寸，从而获得所需要的几何形状 与尺寸的加工方法。
★金属压力加工的分类：Fra bibliotekb.斜轧：轧件的纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角，两个 轧辊的旋转方向相同（无缝管生产）；
c.横轧：轧件纵轴线与轧辊轴线平行，两个工作轧辊的旋 转方向相同（圆形断面的各种轴类等回转体）。
（2）挤压
金属在挤压缸中受推力的作用使之从模孔中挤出的 过程。挤压可分为正挤压和反挤压。
正挤压
反挤压
（3）锻造
三. 轧钢生产基本问题
1.轧制钢材的品种及用途 2.轧钢机 3.轧钢生产系统及工艺流程
1. 轧制钢材的品种及用途
根据钢材形状特征的不同， 可将钢材分为型钢、线材、钢板、 带钢、钢管及特殊钢材等。
1）型钢： （30％～35％）
全长具有一定断面形状和尺寸的实心钢材，称之为型钢。
⑴按其断面形状分：
* 简单断面型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢等）； * 复杂断面型钢（槽钢、工字钢、钢轨等）。
自由锻造
模锻
1－锤头； 2－砧座； 3－锻件； 4－上模； 5－下模
（4）冲压
金属板料在压力机 冲头的作用下冲入凹模 中的过程。（各种杯形 件和壳体等）
1－冲头； 2－模子； 3－压圈； 4－ 产品
（5）拉拔
金属受前端的拉力作用使之从模孔中拉出的过程。 （型材、线材和管材）
（2）质量增加的方法：
铸造、电解沉积、焊接与铆接、烧结与胶结等；
（3）质量保持不变的方法：
金属压力加工（轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压）。
2.金属压力加工的方法
★金属压力加工：
金属在受到外力作用并不破坏自身完整性的条件下， 稳定改变其几何形状与尺寸，从而获得所需要的几何形状 与尺寸的加工方法。
★金属压力加工的分类：Fra bibliotekb.斜轧：轧件的纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角，两个 轧辊的旋转方向相同（无缝管生产）；
c.横轧：轧件纵轴线与轧辊轴线平行，两个工作轧辊的旋 转方向相同（圆形断面的各种轴类等回转体）。
（2）挤压
金属在挤压缸中受推力的作用使之从模孔中挤出的 过程。挤压可分为正挤压和反挤压。
正挤压
反挤压
（3）锻造
三. 轧钢生产基本问题
1.轧制钢材的品种及用途 2.轧钢机 3.轧钢生产系统及工艺流程
1. 轧制钢材的品种及用途
根据钢材形状特征的不同， 可将钢材分为型钢、线材、钢板、 带钢、钢管及特殊钢材等。
1）型钢： （30％～35％）
全长具有一定断面形状和尺寸的实心钢材，称之为型钢。
⑴按其断面形状分：
* 简单断面型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢等）； * 复杂断面型钢（槽钢、工字钢、钢轨等）。
钢铁冶金学的分类(ppt 51页)
优点：能耗低，污染小。
缺点：生产规模小，效率低，成本高。
铁矿石
炼
高炉
铁
过
程
铁水
熔剂 还原剂 燃料或电热
直接还原炉
铸铁机
海绵铁 商品铸铁
混铁炉
炼钢生铁块
炼
钢
转炉
废钢
平炉
过
程
钢水
废钢 电炉
铸锭或连铸
压 加 过 程
轧、锻 钢材
矿石－生铁－钢：即高 炉－转炉，平炉淘汰
矿石－海绵铁－钢：直 接还原－电炉流程
传统焦炭生产工艺
洗煤
目的：降低原煤中的灰份和硫，类似于选矿 方法：重选、油团聚法等
配煤
控制配合煤的灰分、硫和胶质层厚度，胶质层厚度 16－20mm，精煤粒度配合要适当，含水量应尽可能 低
传统焦炭生产工艺
干馏
设备：焦炉 控制合理的加热制度
干燥、预热：50－200℃
热分解： 200－300℃
冶金学的分类
湿法冶金：一般在常温或低于100℃下，用溶剂处 理矿石或精矿，使所需提取的金属溶解于溶液中， 而其它杂质不溶解。然后再从溶液中提取金属， 包括浸出，分离，富集和提取等工序。由于绝大 部分溶剂为水溶液。故也称水法冶金
湿法冶金一般具有能耗低，过程易控制，能处理各类 矿石。但生产规模及生产率不如火法冶金
现代炼铁方法
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。
现
优点：生产规模大，效率高，成本低。
代 炼
缺点：能耗高，污染大。
铁
泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分
法
为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，
钢铁冶金学
❖ 可见，利用系数愈大，生铁产量愈高，高炉的生产 率也就愈高。P(生铁日产量)和都是生产率指标。对一 定容积的高炉，随P成正比地增加。对不同容积高炉， P无可比性，而可比。
❖ 目前世界主要产铁国家年平均高炉有效容积利用系数为
2.3～2.8t/(m3·d)，先进高炉达3t/(m3·d)以上。我国首
钢1号高炉在2004年取得了平均利用系数突破了
1.2 高炉本体及主要构成
❖ 1.2.2 高炉冷却设备
❖ 炉衬冷却是将通有冷却介质的金属冷却器件 插入砌体或置于砌体外缘表面，由冷却介质 将进入炉衬的热量带走，从而使输入和输出 炉衬的热流平衡，保持炉衬工作表面稳定。
❖ 由于高炉各部位热负荷不同，加上结构上的 要求，高炉冷却设备有冷却壁、冷却水箱、 外部喷水冷却、水冷炉底等多种形式和方法。
❖ 冶炼多元素共生的复合矿时，炉渣中常富集有多种元素 （如稀土、钛等）。这类炉渣可进一步利用。
1.3 高炉冶炼产品
❖ 三、高炉煤气
❖ 冶炼每吨生铁可产生1600~3000m3的高炉煤气，其中 含（的炉C有H料约4）粉20等尘%可，~燃2经5气%过体的除。C尘O从处，高理1炉可~3排使%出含的的尘H煤2量，气降还中到有含少有量大甲量烷 10~20mg/m3。除尘处理后的高炉煤气发热值约为 3350~3770kJ/m3，是良好的气体燃料。但高炉冶炼产 生的煤气量、成分及发热值与高炉操作参数及产品种 类有关。如高炉冶炼铁合金时煤气中几乎没有CO2。
❖ 高炉还可生产特殊生铁，如锰铁、硅铁、镜铁（含 10~25%Mn）、硅镜铁（含9~13%Si，18~24%Mn） 等，主要用作炼钢脱氧剂和合金化剂。
1.3 高炉冶炼产品
❖ 此外，生铁中还可能含有部分微量元素。生铁中微量 元素含量常以ΣT为指标：
❖ 目前世界主要产铁国家年平均高炉有效容积利用系数为
2.3～2.8t/(m3·d)，先进高炉达3t/(m3·d)以上。我国首
钢1号高炉在2004年取得了平均利用系数突破了
1.2 高炉本体及主要构成
❖ 1.2.2 高炉冷却设备
❖ 炉衬冷却是将通有冷却介质的金属冷却器件 插入砌体或置于砌体外缘表面，由冷却介质 将进入炉衬的热量带走，从而使输入和输出 炉衬的热流平衡，保持炉衬工作表面稳定。
❖ 由于高炉各部位热负荷不同，加上结构上的 要求，高炉冷却设备有冷却壁、冷却水箱、 外部喷水冷却、水冷炉底等多种形式和方法。
❖ 冶炼多元素共生的复合矿时，炉渣中常富集有多种元素 （如稀土、钛等）。这类炉渣可进一步利用。
1.3 高炉冶炼产品
❖ 三、高炉煤气
❖ 冶炼每吨生铁可产生1600~3000m3的高炉煤气，其中 含（的炉C有H料约4）粉20等尘%可，~燃2经5气%过体的除。C尘O从处，高理1炉可~3排使%出含的的尘H煤2量，气降还中到有含少有量大甲量烷 10~20mg/m3。除尘处理后的高炉煤气发热值约为 3350~3770kJ/m3，是良好的气体燃料。但高炉冶炼产 生的煤气量、成分及发热值与高炉操作参数及产品种 类有关。如高炉冶炼铁合金时煤气中几乎没有CO2。
❖ 高炉还可生产特殊生铁，如锰铁、硅铁、镜铁（含 10~25%Mn）、硅镜铁（含9~13%Si，18~24%Mn） 等，主要用作炼钢脱氧剂和合金化剂。
1.3 高炉冶炼产品
❖ 此外，生铁中还可能含有部分微量元素。生铁中微量 元素含量常以ΣT为指标：
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现代炼铁方法
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。
现
优点：生产规模大，效率高，成本低。
代 炼
缺点：能耗高，污染大。
铁
泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分
法
为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，
非高炉法
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。
软化：
钢铁工业的发展方向
加强含铁原料预处理环节，大力发展精料技术 提高熟料比 提高铁品位，降低SiO2含量 合理的炉料结构：高碱度烧结矿＋酸性球团矿
改善高炉工艺 采用高风温，高压操作。高富氧鼓风 ，脱湿鼓风，喷吹
燃料和炉外铁水预处理等技术，以提高产量，降低焦比
钢铁工业的发展方向
设备上的改进
天然块矿：粒度5~50mm，化学成
分：球团
铁水C、Si、S、P等元素含量高
现代炼铁方法
炼铁
直接还原—海绵铁
不需要焦炭 可采用粉矿 海绵铁C、Si、S、P等元素含量低
现代炼铁方法
炼铁
融熔还原—铁水 不需要焦炭 可采用粉矿 海绵铁C、Si、S、P等元素含量高
现代钢铁生产流程
现代炼铁方法
炼铁
高炉—铁水 需要焦炭
炼焦：焦煤在隔绝空气的条件下，热解、碳化、胶结 成具有一定强度和粒度的焦炭。
炼焦工艺： 洗煤
配煤
焦炉 熄焦
炼焦原料：焦煤 炼焦设备：炼焦炉、推焦机
炼焦产品：焦炭、沥青、煤焦油及其分馏产品
现代炼铁方法
炼铁
对含铁原料有要求：粒度5~50mm， 化学成分要稳定，机械强度要高， 冶金性能要好
钢铁冶金导论
主讲：郭宇峰
1概 论
金属的分类
铁金属和非铁金属：前者系指铁及其合金； 后者则指除了铁及其合金以外的金属元素。
黑色金属和有色金属：有色金属则是指除铁、 铬、锰3种金属以外的所有金属。
冶金的起源与发展
远古时代 青铜器时代 铁器时代
20世纪初及中叶
金、银、 铜及陨石铁
铜及其合金
铁
具有工业意义 的元素有75种
模铸：将盛在盛钢桶内的钢水注入具有一定形状和尺寸的 钢锭模中铸成钢锭的方法
1一中心注管 2一底板 3一钢锭模
现代炼铁方法
炼钢
连铸：将盛在盛钢桶内的钢水注入具有一定形状和尺寸的 钢锭模中铸成钢锭的方法
1一钢包；2一中间包；3一结晶 器；4一二次冷却和铸坯导向装 置；5一拉坯矫直装置；6一切 割装置；7一出坯装置
冶金学的分类
按提取金属方法分类
火法冶金：在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔 化作业，使其中地金属和杂质分开，获得较纯的 金属的过程。过程可分为原料准备，焙烧、熔炼、 精炼、蒸馏和离析等。所需能源，主要靠燃料燃 烧，也有靠化学反应热的。进行的化学反应则有 热分解、还原、氧化、硫化、卤化、蒸馏等。
火法冶金一般具有生产率高，流程短，设备简单及投 资省等优点，但却不利于处理成分结构复杂矿或贫矿
传统焦炭生产工艺
洗煤
目的：降低原煤中的灰份和硫，类似于选矿 方法：重选、油团聚法等
配煤
控制配合煤的灰分、硫和胶质层厚度，胶质层厚度 16－20mm，精煤粒度配合要适当，含水量应尽可能 低
传统焦炭生产工艺
干馏
设备：焦炉 控制合理的加热制度
干燥、预热：50－200℃
热分解： 200－300℃
二次精炼：为了提高一般炼钢方法的生产率及钢 液的质量(进一步降低杂质和气体的含量)，而将 炼钢过程的某些精炼工序转移到炉外盛钢桶或特 殊反应炉中继续完成或深度完成。
钢铁冶金过程的理论基础
冶金过程热力学：利用化学热力学的原理研究冶金反应过程 的可能性（方向）及反应达到平衡的条件，以及在该条件下 反应物能达到的最大产出率，确定控制反应过程的参数（温 度、压力、浓度及添加剂的选择）
世界钢铁冶金流程预测
传统钢铁联合企业
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，经轧制等塑性变形方 法加工成各种用途的钢材
主要生产环节：原料处理，炼铁，炼钢，轧钢， 能源供应，交通运输等
钢铁工业的发展方向
炼铁 高炉法
提高冶金焦质量
合理选择炼焦煤基地和配煤方案 煤料捣固、型煤压块、煤调湿和选择粉碎 焦炉大型化、增加焦炉炭化室宽度和降低结焦速度 采用干法熄焦，低水分熄焦和焦炭整粒
现代炼铁方法
炼钢
电炉：废钢为原料，电能作为热源。海绵铁可以取代废钢， 某些方面优如废钢。冶炼周期稍长(2-4小时)，电能较贵。 也可大型化，特别是可以冶炼各种特殊钢，在低电价地区 是一种有前途的产品方向灵活的方法
1一倾炉用液压缸；2一倾炉摇架； 3一炉门；4一熔池；5一炉盖； 6一电极；7一电极夹持器(连接电 极升降装置)；8一炉体，9一电 弧；10一出钢槽
高炉容积不断扩大，出现了5000m3高炉 采用皮带运输上料 采用无料钟炉顶 炉前机械化，如机械化换风口，设置活动主沟等 在炉前设置除尘、排烟设备 采用外燃式热风炉 电子计算机的应用
钢铁工业的发展方向
非高炉法
直接还原法 大型化生产技术、煤的气化技术等 熔融还原法 工业化生产技术 降低能耗和生产成本
冶金学的分类
湿法冶金：一般在常温或低于100℃下，用溶剂处 理矿石或精矿，使所需提取的金属溶解于溶液中， 而其它杂质不溶解。然后再从溶液中提取金属， 包括浸出，分离，富集和提取等工序。由于绝大 部分溶剂为水溶液。故也称水法冶金
湿法冶金一般具有能耗低，过程易控制，能处理各类 矿石。但生产规模及生产率不如火法冶金
钢铁生产流程氧化-还原过程的比较
A→B一高炉过程； C→E一氧气转炉炼钢过程； A→D一直接还原铁； D→E一电炉炼钢； A→G→B一二步法熔融还原； A→G一预还原； G→B一终还原； A→H→B一一步法熔融还原
A一铁矿石；B一高炉出炉铁水；C一装入炼钢炉的铁水； D一海绵铁；E一出炉钢水；F一成品钢；
2炼焦
传统焦炭生产工艺
生产工艺
洗煤
配煤
干馏 熄焦
原料
气煤：Vdaf＞28%-37%，GR.I＞50-65和Vdaf＞37%，GR.I＞35，变质程度低 的炼焦煤，加热时能产生大量胶质体，抗碎强度、耐磨强度差，但产气率 和化学产品收率高
肥煤：Vdaf＞10%-37%，GR.I＞85，强粘结性煤，加热时能产生大量胶质体， 耐磨强度好
近来许多国家对将氧气顶吹转炉、电孤炉和炉外精炼设备结 合起来的冶炼工艺十分重视，认为是炼钢生产在扩大品种、提 高钢材质量方面的最重要途径；
钢铁工业发展的关键
采用新流程、新技术、新装备代替传统的全流程生产方式。 （短流程）
节约资源、能源，降低制造成本、投资成本及劳动成本。
满足国民经济各部门对钢材使用性能及质量上不断提高的要 求，例如汽车用深冲钢板要求：钢中[C]十[P]十LS]十[O]十[N] 十[H]总和不大于0.01%。
焦煤：Vdaf＞20%-28%，GR.I＞50-65和Vdaf＞10%-28%，GR.I＞65，中等及低 挥发份的中等及强粘结性煤，加热时能产生热稳定很高的胶质体，抗碎强 度、耐磨强度好，但推焦困难
瘦煤：Vdaf＞10%-20%，GR.I＞20-65，低挥发份的中等及强粘结性煤，加热 时能产生胶质体，抗碎强度较好，耐磨强度稍差
炼铁：从矿石或精矿中提取粗金属，主要是用焦炭 作燃料及还原剂，在高炉内的还原条件下，矿石被 还原得到粗金属-生铁，其中溶解来自还原剂中的 碳(4％一5％)及矿石、脉石中的杂质，如硅、锰、 硫、磷等元素。
钢铁冶金过程
炼钢：将生铁中过多的元素(C、Si、Mn)及杂质(S、 P)通过氧化作用及熔渣参与的化学反应去除，达 到无害于钢种性能的限度，同时还要除去由氧化 作用引入钢液中的氧(脱氧)，并调整钢液的成分， 最后把成分合格的钢液浇铸成钢锭或钢坯，便于 轧制成材。
冶金学的分类
电冶金：利用电能提取和精炼金属的方法 电热冶金：利用电能转变成热能，在高温下提炼
金属，本质与火法同。 电化学冶金：用电化学反应使金属从含金属盐类
的水溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如 铜的电解精炼，可归入湿法冶金，后者称为熔盐 电解，如电解铝，可列入火法冶金。
钢铁冶金过程
钢铁工业的发展方向
炼钢
氧气转炉成为主要炼钢方法。电炉钢将获得稳步发展，特别 是以海绵铁为主要原料的电炉冶炼、近终形连注、连轧的炼钢 短流程的发展引人注目。
炼钢用原料的精选和预处理得到广泛重视 大力推广各种炉外精炼法。 连续铸锭获得迅速发展。 转炉操作采用静态及动态计算机控制 电炉用氧和采用高功率、超高功率，使电弧炉炼钢进入了一 个新的发展阶段；
冶金过程动力学：利用化学动力学的原理及物质、热能、动 量传输的原理来研究冶金反应过程的速率和机理，确定反应 过程速率的限制环节，从而得出控制反应的速率的途径
冶金熔体：是火法冶金反应中参加的具体物质，包括金属互 溶的金属熔体、氧化物互溶的熔渣及硫化物互溶的熔锍。它 研究熔体的相平衡、结构及其物理和化学性质，而熔体的组 分是反应的直接参加者，熔体的结构及性质则直接控制着反 应的进行
现代炼铁方法
炼钢
炉外精炼：在传统的炼钢(初炼炉)转炉和电弧炉生产基础 上，对钢液进行大规模再加工的过程。在炼钢炉外，对钢 液进一步净化，调整成分和温度，承担炼钢炉的部分冶炼 职能和部分炼钢炉不能承担的职能
现代炼铁方法
炼钢
浇铸：把在炼钢炉中熔炼和炉外精炼所得到的合格钢水， 经过盛钢桶及中间钢包等浇注设备，注入到一定形状和尺 寸的钢锭模或结晶器中，使之凝固成为钢锭或钢坯
钢铁冶金的发展简史