钢铁产业链基础知识

5、配煤——炼焦煤通常是多种煤按适宜比例配成的配合煤

单种煤炼焦的缺点：单煤储量不足；推焦困难，容易损坏炉墙；单煤挥发分少，炼焦化学产品产率小。 合理配煤的优势：提高焦炭质量；扩大炼焦煤源，合理利用煤炭资源；增加炼焦化学产品产率等。
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二、钢铁是怎样炼成的
（三）烧结
焦 化
炼 铁
矿石采选 焦炉
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炼 钢
采 矿 场 一 角
3、铁矿石品味

含铁50%以上称之为富矿 35%至50%为低品矿 25%至35%为贫矿

25%以下为超贫矿
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二、钢铁是怎样炼成的
（一）矿石采选
4、其他基本常识

世界上铁矿产量第一的国家：澳大利亚。 世界上最大的富铁矿：南极，可供全世界开发利用200年，矿石平均品位达32%～58%。 世界三大铁矿石巨头：BHP Billiton必和必拓公司、Companhia Vale Do Rio Doce巴西淡水河谷公司、RioTinto力拓矿业公司。 我国四大富铁矿基地：河北省武安市、海南昌江县、四川攀枝花和本溪。 我国炼钢需要的铁矿石约75%依靠进口。
用热轧、热轧—冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管
电工硅钢薄板 也叫硅钢片或矽钢片 管材 金属制品
按最终成材分类
焊接钢管
金属制品
将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管
包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等
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二、钢铁是怎样炼成的
（一）矿石采选
焦 化
炼 铁
矿石采选 焦炉
炼 钢
连 铸 热 轧 冷 轧 涂 、 镀 等
工具钢：
（1）碳素工具钢；（2）合金工具钢；（3）高速工具钢。

按用途分类
特殊性能钢：
（1）不锈耐酸钢；（2）电热合金钢；（3）耐磨钢；（4）低温用钢
（5）电工用钢；（6）耐热钢（包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢）。

按最终成材分类
专业用钢：
如桥梁用钢；船舶用钢；锅炉用钢；压力容器用钢；农机用钢等。
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一、钢铁基础知识
钢铁行业
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一、钢铁基础知识
（二）钢与铁

钢和铁都是以铁元素为主，并还有少量的C、Si、Mn、P、S等元素，含 碳量的多少是主要区分标准。 纯铁质地软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，有较好的电磁性 能，一般作为深冲材料和电磁材料，用于继电器，传感器，汽车制动器

等产品。生铁含碳量高，硬而脆，冷热加工性能都差，通常只能采取铸
钢铁
对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。
以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业， 包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶 炼业、钢丝及其制品业等细分行业。此外，由于钢铁生产还涉及非金属矿物采 选和制品等其他一些工业门类，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常将 这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。
2、人造富矿分类

烧结矿：用于粒度较粗的富矿粉造块

球团矿：用于粒度极细的铁精矿成型
3、人造富矿

1937年，世界高炉原料主要还是天然矿，使用量在39%，人造富矿占61% ； 1957年天然矿占69%，人造富矿占31% ； 70年代，天然矿占33%；人造富矿占67%； 80年代，天然矿占27%，人造富矿占73%； 400平米烧结机
人造块矿 转炉 高炉 烧结机 废钢 铁合金 钢材产品 电炉 连铸机 轧机
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二、钢铁是怎样炼成的
（一）矿石采选
1、铁矿石 主要的炼铁原料，有磁铁矿（Fe3O4 )、赤铁矿（Fe2O3) 、褐铁矿（2Fe2O3 •3H2O) 、菱铁矿（FeCO3) 。 铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、磷、硫等的化合物，这些统称为脉石。

炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程 即焦炭作燃料和还原剂，在高温下将铁矿石从氧化物状态（Fe2O3）还原为液态生铁。 其反应原理： Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

炼铁方法：高炉炼铁 炼铁的方法就是从炉顶加入矿石、焦炭和石灰石，从炉底部向炉内通入加压空气， 在焦炭燃烧时，矿石、石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成铁水和炉渣。
钢铁基础知识培训
数据中心：张梦秋
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目录
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钢铁基础知识 钢铁是怎样炼成的 全球钢材市场格局 国内钢材市场现状 钢铁市场分析要素
一、钢铁基础知识
（一）钢铁与钢铁行业
钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少 量的其他元素所组成的合金。其中除Fe(铁)外，C的含量

炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂（石灰石）等 炼铁产品：生铁液、副产品有炉渣和炉气
2、高炉结构

高炉是由耐火材料砌筑而成竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌
冷却器保护，炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉 缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管。

建筑及工程用钢：
（1）普通碳素结构钢；（2）低合金结构钢；（3）钢筋钢。

结构钢: c.易切结构钢；d.表面硬化结构钢（渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢）。
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按品质分类
（1）机械制造用钢：a.调质结构钢；b.冷塑性成形用钢（冷冲压用钢、冷镦用钢）； (2)弹簧钢；(3)轴承钢。

按化学成份分类
按最终成材分类
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一、钢铁基础知识
（三）钢材的分类

碳素钢：钢中除铁外，主要含有碳、硅、锰、磷、硫等几种化学元素。
（1）按含碳量可分为：低碳钢（C≤0.25%）； 中碳钢（C≤0.25- 0.60%）； 高碳钢（C≤0.60%）
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按品质分类
按化学成份分类
（2）按用途可以分为：碳素结构钢和碳素工具钢
将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢 优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等
按化学成份分类
其它钢材
薄钢板 板材 中厚钢板
包括重轨配件、车轴坯、轮箍等
厚度等于和小于4毫米的钢板 中板（厚度4mm-20mm）,厚板（20mm-60mm）,特厚板（>60mm）
按用途分类
钢带
无缝钢管
也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板

菱铁矿：理论含铁量48.2%，实际 一般为30%~40%，颜色为灰色和黄 褐色，风化后变为深褐色，条痕为 灰色或带黄色。无磁性，焙烧后易 破碎，还原性能好，硫、磷低。

褐铁矿：理论含铁量为55.2-66.1%, 颜色为黑色到褐色，土状者为黄褐色， 条痕为黄褐色。无磁性，质地较松， 密度小，含水量大。
2、焦炭的作用

高炉柱料的骨架：支撑软熔状态的矿石炉料，使煤气流能从料柱中穿透上升，这是目前 其他燃料（包括天然气、煤、重油等）无法替代焦炭的根本原因。

发热剂：提供高炉冶炼所需热量
还原剂：还原铁氧化物
3、焦炭的质量评价

物理力学性能：粒度及均匀性、气孔率、机械强度，总之要保障柱料的透气性。 化学性能：灰分低(灰分低1%，焦比降2%)、硫磷等有害杂质少。
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二、钢铁是怎样炼成的
（二）焦化
～120℃ 煤的水分脱出 <350℃:煤干燥预热阶段 （脱水、脱气反应） 350～480℃:胶质体形成阶段： （分解反应） 200℃ 释放空隙中的气体（CH4、CO2、CO、N2）
350℃ 煤热解、软化膨胀形成胶质体
4、煤的炼焦过程
480 ～ 650℃:半焦形成阶段： （聚焦反应） 650 ～ 1000℃:焦炭形成阶段 1000℃ 焦炭成熟 480℃ 胶质体分解、收缩、固化形成半焦 650℃ 半焦分解、开始向焦炭转化
磁铁矿：具有强磁性,颜色及条痕


赤铁矿：理论含铁量为70%，结晶者为铁 黑色至钢灰色，其它为红色或暗红色， 条痕为樱红色。有弱磁性，一般含硫、 磷较低，与磁铁矿相比，结构较软，较
均为铁黑色,坚硬、致密，难于破
碎和还原，一般含硫、磷较高，脉 石主要为石英，硅酸盐和碳酸盐。
易破碎和还原。脉石多为石英和硅酸盐。
连 铸 热 轧 冷 轧 涂 、 镀 等
人造块矿 转炉 高炉 烧结机 废钢 铁合金 钢材产品 电炉 连铸机 轧机
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二、钢铁是怎样炼成的
（三）烧结
1、烧结

烧结是粉矿造块的主要方法，其工艺是将粉矿（将矿粉和富矿粉）、燃料（焦粉和无烟煤粉）和熔剂（石灰石粉或石灰粉）按 一定比例混合；利用其中燃料燃烧产生的热量使混合料发生一系列物理化学变化，部分原料颗粒表面发生软化和熔化，产生一 定液相，并润湿其他未熔化的矿石颗粒；当冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块（人造富矿），这个过程叫做烧结。
造的方式进行加工。钢具有良好的综合机械性能，易于加工成各种形状 的制品，可以铸造、轧制、锻造、焊接，并具有良好的导电、导热性能。
C
生铁 钢 纯(熟)铁 ＞2.11 0.02-2.11 <0.02
Si
0.2-2.0 0.01-0.3 ＜0.2
Mn
0.2-2.5 0.3-0.9 ＜0.3
P
≤0.05 ＜0.05 ＜0.02
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二、钢铁是怎样炼成的
（四）炼铁
3、高炉反应
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
软熔区
主要特征：矿石呈软熔状，对煤气阻力大
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二、钢铁是怎样炼成的
（一）矿石采选
2、中国铁矿石资源特点

贫矿多，贫矿储量占总储量的80% 中国是世界上铁矿资源储量较多的国家，但品位偏低,平均只有32%左右。可 直接入炉冶炼的富铁矿（品位>55%）储量只有11.7亿吨，占总储量的2.5%。

多元素共生的复合矿石较多 中国矿山矿体复杂； 有些贫铁矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿。 Open Iron Ore Mine, Styria, Austria
（3）按质量可以分为：优质碳素钢和普通碳素钢
按用途分类

合金钢：生产时加入某些合金元素，使钢具有某些特殊性能（如不锈耐高温等）
（1）按合金含量多少分为：低合金钢（合金元素总含量≤5%）
中合金钢（合金元素总含量＞5-10%） 高合金钢（合金元素总含量＞10%）
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按最终成材分类
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一、钢铁基础知识
（三）钢材的分类
人造富矿占比越来越高的原因：1、天然富矿越来越少；2、人造富矿具有良好的冶金性能。
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二、钢铁是怎样炼成的
（四）炼铁
焦 化
炼 铁
矿石采选 焦炉
炼 钢
连 铸 热 轧 冷 轧 涂 、 镀 等
人造块矿 转炉 高炉 烧结机 废钢 铁合金 钢材产品 电炉 连铸机 轧机
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二、钢铁是怎样炼成的
（四）炼铁
现在的炼铁工艺最常用的仍然是传统的高炉炼铁工艺。至尽已有600多年的历史。 1、炼铁
（三）钢材的分类
重轨 轻轨 每米重量大于30千克的钢轨（包括起重机轨） 每米重量小于或等于30千克的钢轨 普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角 钢及螺纹钢等。按尺寸大小分为大、中、小型
大型型钢
中型型钢 型材 小型型钢
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按品质分类
线材
冷弯型钢 优质型材
直径5-10毫米的圆钢和盘条
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按品质分类

优质钢（P、S均≤0.035%） 在结构优质钢中，含硫量不超过0.045%，含碳量不超过0.040%；在工具优质 钢中含硫量不超过0.030%，含碳量不超过0.035%。对其它杂质，如铬、镍、 铜等的含量都有一定的限制。
按化学成份分类
按用途分类

高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%） 属于这一类的一般都是合金钢。钢中含流量不超过0.020%，含碳量不超过 0.030%，对其它杂质的含量要求更加严格。
5、选矿

选矿的基本任务：选矿作业是通过一定的方法（化学的，或物理的，或机械的），将脉石作为尾矿从原矿中除去，得到高品位精 矿供冶炼用。

破碎与筛分：破碎——矿物解体，粒度变小。筛分——物料按粒度分成两种或多种级别。

选矿方法：重力选矿法、浮选法、磁选法。

流程：
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二、钢铁是怎样炼成的
（二）焦化
S
≤0.07 ＜0.05 ＜0.02 2
一、钢铁基础知识
（三）钢材的分类
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按品质分类
按化学成分分类
按用途分类
按最终成材分类
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一、钢铁基础知识
（三）钢材的分类

普通钢（ P≤0.045%，S≤0.050%） 一般含硫量不超过0.050%，但对酸性转炉钢的含硫允许适当放宽，属于这类 的如普通碳素钢。
焦 化
炼 铁
矿石采选 焦炉
炼 钢
连 铸 热 轧 冷 轧 涂 、 镀 等
人造块矿 转炉 高炉 烧结机 废钢 铁合金 钢材产品 电炉 连铸机 轧机
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二、钢铁是怎样炼成的
（二）焦化
1、概念

焦炭：煤经过炼焦工艺过程后在焦炉内获得的固体产品，称之为焦炭。

炼焦：煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃ 左右，可获得焦炭，化学产品和煤气。此过程称为高温干馏或高温炼焦，一般简称炼焦。