钢铁冶金概论PPT课件
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钢铁冶金原理课件
钢铁冶金行业的可持续发展需要技术 创新、政策引导和市场机制等多方面 的努力，推动行业向低碳化、智能化 和循环经济方向发展。
钢铁冶金行业是高能耗、高排放的行 业之一，对环境产生一定的影响，因 此需要采取措施降低能耗和减少排放 ，实现可持续发展。
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全球铁矿分布
主要集中在澳大利亚、中国、巴西等国家。
中国铁矿分布
鞍山、马鞍山、攀枝花等地区。
铁矿的采矿技术
露天开采：剥离表土 层，开采矿石。
采矿技术发展趋势： 智能化、绿色化。
地下开采：挖掘巷道 ，进行矿石开采。
铁矿的选矿原理
选矿目的
将铁矿石中的铁含量提高到60%以上。
选矿原理
根据铁矿石与脉石的物理性质差异进行分离。
。
直接还原技术
通过在低于熔点的温度下将铁矿石 还原成直接还原铁，再通过电弧炉 熔炼成钢，可减少能源消耗和环境 污染。
氢冶金技术
利用氢气作为还原剂，替代传统的 碳作为还原剂，减少温室气体排放 ，是未来钢铁工业的发展方向。
钢铁冶金的未来发展方向
1 2 3
低碳化
随着全球对环境保护的重视，钢铁冶金行业将向 低碳化方向发展，降低碳排放，提高能源利用效 率。
钢的连铸技术
总结词
连铸技术是将液态钢转变为固态钢的过程，涉及结晶、凝固和收缩等物理变化 。
详细描述
连铸过程中，液态钢流入结晶器，在冷却水的作用下逐渐结晶凝固。随着钢坯 的连续拉出，凝固过程继续进行，直至形成完整的钢坯。控制结晶速度、冷却 强度和拉坯速度是连铸技术的关键要素。
钢的轧制原理
总结词
轧制是通过一对旋转轧辊对金属施加压力，使其发生塑性变形的过程。
熔融与凝固
钢铁冶金学炼钢学 ppt课件
磷在钢中是以[Fe3P]或[Fe2P]形式存在，但 通常是以[P]来表达。炼钢过程的脱磷反应是在金
属液与熔渣界面进行的。
不同用途的钢对磷的含量有严格要求：
非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%；
优质级钢
[P]≤0.035%；
特殊质量级钢
[P]≤0.025%；
有的甚至要求
[P]≤0.010%。
有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。
炼 钢 方 法（4）
1878年英国人托马斯发明了碱性炉衬的 底吹转炉炼钢法，即托马斯法。他是在 吹炼过程中加石灰造碱性渣，从而解决 了高磷铁水的脱磷问题。当时，对西欧 的一些国家特别适用，因为西欧的矿石 普遍磷含量高。但托马斯法的缺点是炉 子寿命底，钢水中氮的含量高。
炼 钢 方 法（5）
1899年出现了完全依靠废钢为原料的电 弧炉炼钢法(EAF)，解决了充分利用废钢 炼钢的问题，此炼钢法自问世以来，一 直在不断发展，是当前主要的炼钢法之 一，由电炉冶炼的钢目前占世界总的钢 的产量的30-40%。
钢中氧含量高，还会产生皮下气泡，疏松等缺陷， 并加剧硫的热脆作用。在钢的凝固过程中，氧将 会以氧化物的形式大量析出，会降低钢的塑性， 冲击韧性等加工性能。 一般测定的是钢中的全氧，即氧化物中的氧和溶 解的氧之和，在使用浓差法定氧时才是测定钢液 中溶解的氧，在铸坯或钢材中取样时是全氧样。
脱氧的任务
从低碳钢高温下的拉伸实验发现提高[Mn]/[S] 比可以提高钢的热延展性。一般[Mn]/[S]≥7时不 产生热脆。
图1-2 [Mn]/[S]比对低碳钢热延展性的影响
硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂， 并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强 度。硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀 性。硫还是连铸坯中偏析最为严重的元素。
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 。
钢铁冶金PPT课件
.
30
20年来典型的钢铁.生产工艺流程的变化
31
（a）以往的工艺流程；（b）现代工艺流程
个人观点供参考，欢迎讨论！
.
29
6.结论
（5）须将ISO14001认证和环境评价、发布年度环境 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， 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 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。
.
16
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. ，起冷却的作用
17
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。
2. 3. 从而改变了温度场， 成为单向凝固，有利获 得单晶。
年份
图5 1990-2000年年产10. 0万吨以上钢厂个数的变
23
化
归一化的可比能耗 kgce/t
中国钢铁工业的能耗与国际先进水平的 差距
800
781
700
683
663
620 602
600
500 日本
法国
德国
英国
中国
* 除中国的数据是2001年的外，其它均是1994年的数据。
.
24
(1) 提高资源和能源使用效率
7100
6535
6000
4000
2000
0 1990
1992
1994
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。
04
05
钢铁冶金的新技术与新发展
高炉炼铁新技术
1 2
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。
最新《钢铁冶金原理》课件幻灯片
电渣重熔渣 铜闪速炉熔炼渣
0～10 28～38
0～30 2～12
0～20 5～15
38～54
0～15 1～3
铅鼓风炉熔炼渣 19～35 3～5 0～20 28～40 3～5
CaF2 45
Fe3O4 1
S 0.2～0 Pb 1～3
锡反射炉熔炼渣 19～24 8～10 1.5～6 45～50
Sn 7～9
➢ 高炉炼铁：脉石成分与燃料的灰份以及熔剂（石灰石、白 云石、硅石等）反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。
➢ 造锍熔炼：铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在 一起，形成熔锍；铁的氧化物则与造渣熔剂SiO2及其他脉 石成分形成熔渣。
11
第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
2、精炼渣
✓ 是粗金属精炼过程的产物。 ✓ 主要作用——捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主
的渣料熔合而成的炉渣。 ✓ 如电渣重熔渣、铸钢保护渣、钢液炉外精炼渣等。 ✓ 这类炉渣的作用差别很大。
13
第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
熔渣主要作用：
积极作用： 1. 减少金属的热损失; 2. 避免金属氧化（减少金属从炉气中吸收有害气体）； 3. 汇集金属中杂质元素的氧化生成物。
消极作用： 1. 侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命； 2. 金属损失，降低回收率； 3. 带走热量，增加冶炼能耗。
7
第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
表 11 常见冶金炉渣的主要化学成分
炉渣
高炉炼铁渣
组 成 / %(质量)
SiO2 A12O3 CaO
FeO
30～40 10～20 35～50 < 1
MgO 5～10
MnO 0.5～1
钢铁冶金概论(电炉钢)
6
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
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
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
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）。
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工 艺：
将液态碳素合金兑入转炉，高压氧气 经氧枪入炉进行吹炼，依靠氧化反应放出 的热量脱碳，通过耗氧量判断终点。
按操作工艺特点分为连续式和间歇式， 无熔剂法和有熔剂法。
.
11
三、硅系、锰系及铬系合金的生产
1.硅系铁合金
2.锰系铁合金
3.铬系铁合金
.
12
1.硅系铁合金
1）主要品种 硅铁、工业硅、含硅脱氧剂；
钢铁冶金概论 ----铁合金生产
主讲:冶金工程系
陈韧
.
1
主要内容
• 一、概 述 • 二、铁合金的生产方法 • 三、硅系、锰系及铬系合金的生产 • 四、其它铁合金生产简介
.
2
一、概 述
1.铁合金的定义
由一种或一种以上的金属和非金属元素与铁组成的 合金，称为铁合金；铁合金还包括有其它非铁质元素组成 的合金。
[C]（依靠氧化去除） 主要反应：
WO3+3Mn——W+3MnO WO3+3Si——2W+3SiO2 WO3+3C——2W+3CO
.
23
取铁期
取铁期是精炼期的继续，加入少量精矿 保持（WO3），防止炉渣过热，因此可以 限制渣中杂质的还原。 主要反应：
WO3+3C——W+3CO
FeO+C——Fe+CO
特种铁合金 发热铁合金:高、低CFe-Cr,Fe-Nb
氧化物压块:MoO3、WO3
钙系复合脱氧剂：Ca、Si、Mn、Al复合合金
.
4
二、铁合金的生产方法
• 1、高炉法 • 2、电炉法 • 3、炉外法 • 4、真空电阻炉法 • 5、氧气转炉法源自.51、高炉法
主要用于生产易还原元素铁合金和低品 位铁合金。目前主要用于生产Fe-Mn，生产 过程与高炉法生铁冶炼基本相同；
2/3WO3+Si——2/3W+SiO2 由于单位炉料发热量低所以必须加入 Al以增大炉料发热值！
2/3WO3+4/3Al——2/3Al2O3+2/3W
.
18
4.钨铁冶炼
钨铁的生产方法的决定因素：含 [W]70~80% 的 Fe-W 熔 化 温 度 为 2973~3273K，所以在电炉条件下合金在炉 内为半熔融态，不可能从炉内流出！
1. Fe-W的用途 细化晶粒(钢锭不容易产生裂纹)； 与[C]形成W-C,增加红硬性冲击强度、耐
磨性； 耐酸、热合金； 电接触点合金
.
16
2.钨 矿
除稀有的钨辉矿WS2外其余均以钨酸盐
形式存在； 主 要：
黑钨矿（FeO.MnO）WO3 白钨矿 CaO.WO3
.
17
3.冶炼原理
用碳作还原剂化学反应： 2/3WO3+2C——2/3W+2CO T始=963K WO3+7/3C——1/3W2C+2CO T始=959K 用硅、铝作还原剂化学反应：
普通铁合金
Si系铁合金:Fe-Si,Ca-Si,工业Si Mn系铁合金:高、中、低CFe-Mn,Mn-Si,金属Mn Cr系铁合金:高、中、低CFe-Cr,Cr-Si,金属Cr
其它铁合金:Fe-P,Fe-W,Fe-Ni,Fe-Ti,Fe-Mo,Fe-V,Fe-Nb,Fe-B等
Fe-Zr N-化铁合金:Mn系,Cr系
.
9
4.真空电阻炉法
功 能： 主要用于生产含氮合金、含碳极低的微
碳Fe-Cr（[C]0.01~0.05%）； 工 艺：
将压制成型块料装入电阻炉内，依靠电 流通过电极时的电阻热加热，同时抽气。 脱碳反应是在固态下进行，生产为间歇式。
.
10
5.氧气转炉法
原 料：
液态碳素合金、纯氧、冷却剂及造渣 材料；
2.用途
脱氧剂：
炼钢过程为脱C而吹入大量的氧，部分残留在钢中， 影响钢材质量，需加入与氧亲和力强的合金，形成氧化产 物进入炉渣去除，用于脱氧的合金称为脱氧剂；常用如 Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si、Al等；
合金剂：
炼钢过程用于调整钢的化学成分使钢合金化的元素
或合金称合金剂。
.
3
3.铁合金的分类
2）硅铁冶炼的主要原材料 硅 石 （ SiO2 ＞ 97% ） 、 含 铁 原 料 （ 碳
素钢屑）、碳质还原剂； 3）主要反应：
SiO2+2C+Fe=Fe-Si+CO
.
13
2.锰系铁合金
1）主要品种 高、中、低碳Fe-Mn、Mn-Si合金及金属Mn； 2）碳素锰铁冶炼的主要原材料
电炉熔剂法生产碳素Fe-Mn的原料为锰矿（MnO2）、还 原剂（焦炭）、熔剂（石灰） 3）主要反应：
优 点：
连续式生产；生产效率高；成本低
缺 点：
炉内温度低难还原元素不能被还原，生 产品种有限
.
6
2、电炉法-分为矿热炉和电弧炉（精炼炉）两种
.
7
3.炉外法
.
8
用硅、铝、或铝镁合金作还原剂，依 靠反应产生的化学热进行冶炼，在筒式炉 中进行；
主要用于生产Fe-Mo、Fe-Ti、Fe-B、 Fe-W等。
MnO2→Mn2O3+O2 Mn2O3 →Mn3O4+O2
Mn3O4 →MnO+O2 MnO+C →Mn+CO
FeO+C →Fe+CO MnO.SiO2+CaO →CaO.SiO2+MnO（R≈1.2~1.4）
.
14
3.铬系铁合金
1）主要品种
碳素、中低碳、微碳Fe-Cr、Cr-Si合金、金属Cr；
2）碳素铬铁冶炼的主要原材料
铬 矿 （ Fe,Mg)O(Cr,Al,Fe)2O3 、 还 原 剂 （ 焦 炭）、硅石(SiO2)(用于调整炉渣粘度)
3）主要反应：
Cr2O3+C→Cr+CO
Cr2O3+C→Cr3C2+CO
Cr2O3+C→Cr7C3+CO
Cr2O3+C→Cr23C6+CO
.
15
四、其它铁合金生产简介(Fe-W)
①.积块法
②.炉外法
③.取铁法
.
19
①积块法
设 备： 小型单相炉或三相电炉（300~2500KVA）
原 料： 钨精矿+还原剂（沥青焦、FeSi）+造渣剂 （CaF2、Mg砂）
工 艺：
.
20
②炉外法工艺
.
21
③取铁法工艺过程
精炼期 取铁期 贫化期
.
22
精炼期
目 的： 增加合金含[W]量，降低合金[Mn]、[Si]、
.
24
贫化期
目的：用焦碳和75FeSi彻底还原渣中（WO3） 〈0.5%
主要反应：
WO3+3C——W+3CO
2WO3+3Si——W+3SiO2 （主要在渣面进行）
.
25
将液态碳素合金兑入转炉，高压氧气 经氧枪入炉进行吹炼，依靠氧化反应放出 的热量脱碳，通过耗氧量判断终点。
按操作工艺特点分为连续式和间歇式， 无熔剂法和有熔剂法。
.
11
三、硅系、锰系及铬系合金的生产
1.硅系铁合金
2.锰系铁合金
3.铬系铁合金
.
12
1.硅系铁合金
1）主要品种 硅铁、工业硅、含硅脱氧剂；
钢铁冶金概论 ----铁合金生产
主讲:冶金工程系
陈韧
.
1
主要内容
• 一、概 述 • 二、铁合金的生产方法 • 三、硅系、锰系及铬系合金的生产 • 四、其它铁合金生产简介
.
2
一、概 述
1.铁合金的定义
由一种或一种以上的金属和非金属元素与铁组成的 合金，称为铁合金；铁合金还包括有其它非铁质元素组成 的合金。
[C]（依靠氧化去除） 主要反应：
WO3+3Mn——W+3MnO WO3+3Si——2W+3SiO2 WO3+3C——2W+3CO
.
23
取铁期
取铁期是精炼期的继续，加入少量精矿 保持（WO3），防止炉渣过热，因此可以 限制渣中杂质的还原。 主要反应：
WO3+3C——W+3CO
FeO+C——Fe+CO
特种铁合金 发热铁合金:高、低CFe-Cr,Fe-Nb
氧化物压块:MoO3、WO3
钙系复合脱氧剂：Ca、Si、Mn、Al复合合金
.
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二、铁合金的生产方法
• 1、高炉法 • 2、电炉法 • 3、炉外法 • 4、真空电阻炉法 • 5、氧气转炉法源自.51、高炉法
主要用于生产易还原元素铁合金和低品 位铁合金。目前主要用于生产Fe-Mn，生产 过程与高炉法生铁冶炼基本相同；
2/3WO3+Si——2/3W+SiO2 由于单位炉料发热量低所以必须加入 Al以增大炉料发热值！
2/3WO3+4/3Al——2/3Al2O3+2/3W
.
18
4.钨铁冶炼
钨铁的生产方法的决定因素：含 [W]70~80% 的 Fe-W 熔 化 温 度 为 2973~3273K，所以在电炉条件下合金在炉 内为半熔融态，不可能从炉内流出！
1. Fe-W的用途 细化晶粒(钢锭不容易产生裂纹)； 与[C]形成W-C,增加红硬性冲击强度、耐
磨性； 耐酸、热合金； 电接触点合金
.
16
2.钨 矿
除稀有的钨辉矿WS2外其余均以钨酸盐
形式存在； 主 要：
黑钨矿（FeO.MnO）WO3 白钨矿 CaO.WO3
.
17
3.冶炼原理
用碳作还原剂化学反应： 2/3WO3+2C——2/3W+2CO T始=963K WO3+7/3C——1/3W2C+2CO T始=959K 用硅、铝作还原剂化学反应：
普通铁合金
Si系铁合金:Fe-Si,Ca-Si,工业Si Mn系铁合金:高、中、低CFe-Mn,Mn-Si,金属Mn Cr系铁合金:高、中、低CFe-Cr,Cr-Si,金属Cr
其它铁合金:Fe-P,Fe-W,Fe-Ni,Fe-Ti,Fe-Mo,Fe-V,Fe-Nb,Fe-B等
Fe-Zr N-化铁合金:Mn系,Cr系
.
9
4.真空电阻炉法
功 能： 主要用于生产含氮合金、含碳极低的微
碳Fe-Cr（[C]0.01~0.05%）； 工 艺：
将压制成型块料装入电阻炉内，依靠电 流通过电极时的电阻热加热，同时抽气。 脱碳反应是在固态下进行，生产为间歇式。
.
10
5.氧气转炉法
原 料：
液态碳素合金、纯氧、冷却剂及造渣 材料；
2.用途
脱氧剂：
炼钢过程为脱C而吹入大量的氧，部分残留在钢中， 影响钢材质量，需加入与氧亲和力强的合金，形成氧化产 物进入炉渣去除，用于脱氧的合金称为脱氧剂；常用如 Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si、Al等；
合金剂：
炼钢过程用于调整钢的化学成分使钢合金化的元素
或合金称合金剂。
.
3
3.铁合金的分类
2）硅铁冶炼的主要原材料 硅 石 （ SiO2 ＞ 97% ） 、 含 铁 原 料 （ 碳
素钢屑）、碳质还原剂； 3）主要反应：
SiO2+2C+Fe=Fe-Si+CO
.
13
2.锰系铁合金
1）主要品种 高、中、低碳Fe-Mn、Mn-Si合金及金属Mn； 2）碳素锰铁冶炼的主要原材料
电炉熔剂法生产碳素Fe-Mn的原料为锰矿（MnO2）、还 原剂（焦炭）、熔剂（石灰） 3）主要反应：
优 点：
连续式生产；生产效率高；成本低
缺 点：
炉内温度低难还原元素不能被还原，生 产品种有限
.
6
2、电炉法-分为矿热炉和电弧炉（精炼炉）两种
.
7
3.炉外法
.
8
用硅、铝、或铝镁合金作还原剂，依 靠反应产生的化学热进行冶炼，在筒式炉 中进行；
主要用于生产Fe-Mo、Fe-Ti、Fe-B、 Fe-W等。
MnO2→Mn2O3+O2 Mn2O3 →Mn3O4+O2
Mn3O4 →MnO+O2 MnO+C →Mn+CO
FeO+C →Fe+CO MnO.SiO2+CaO →CaO.SiO2+MnO（R≈1.2~1.4）
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3.铬系铁合金
1）主要品种
碳素、中低碳、微碳Fe-Cr、Cr-Si合金、金属Cr；
2）碳素铬铁冶炼的主要原材料
铬 矿 （ Fe,Mg)O(Cr,Al,Fe)2O3 、 还 原 剂 （ 焦 炭）、硅石(SiO2)(用于调整炉渣粘度)
3）主要反应：
Cr2O3+C→Cr+CO
Cr2O3+C→Cr3C2+CO
Cr2O3+C→Cr7C3+CO
Cr2O3+C→Cr23C6+CO
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四、其它铁合金生产简介(Fe-W)
①.积块法
②.炉外法
③.取铁法
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①积块法
设 备： 小型单相炉或三相电炉（300~2500KVA）
原 料： 钨精矿+还原剂（沥青焦、FeSi）+造渣剂 （CaF2、Mg砂）
工 艺：
.
20
②炉外法工艺
.
21
③取铁法工艺过程
精炼期 取铁期 贫化期
.
22
精炼期
目 的： 增加合金含[W]量，降低合金[Mn]、[Si]、
.
24
贫化期
目的：用焦碳和75FeSi彻底还原渣中（WO3） 〈0.5%
主要反应：
WO3+3C——W+3CO
2WO3+3Si——W+3SiO2 （主要在渣面进行）
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