2020年兰州理工大学钢铁冶金学第一章炼铁部分参照模板可编辑
冶金概论[1]
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结构钢 工具钢
特殊性能钢
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冶金概论[1]
（3）铁合金：
铁与一种或几种元素组成的中间合金，用于炼钢脱氧及合金化
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冶金概论[1]
2)钢铁副产品
(1)炉渣 炉料冶炼过程中不能进到金属中的S-化物,O-化物
等形成的熔融体,主要成分: CaO,MgO,SiO2, Al2O3,MnO,FeO, P2O5, CaS 等。
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冶金概论[1]
3）我国能源使用情况
据资料统计,我国的能源开采回收率 只有32%, 能源加工、转换和储存的 效率为70.3%, 终端能源利用率平均为 42%, 这表示所生产能源中得到利用 的只占29%。
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冶金概论[1]
4）我国单位产值能耗
据资料统计，我国每百万美元的单位 产 值 能 耗 为 1172 吨 油 当 量 ， 远 高 于 日 本（162）、德国（229）、英国（292） 和美国（384）等发达国家的数值，也 远高于世界平均水平（397）。
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冶金概论[1]
中国冶金的辉煌历史
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冶金概论[1]
1.4 现代冶金过程—冶炼过程
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冶金概论[1]
现代冶金过程—轧钢过程
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冶金概论[1]
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
• 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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冶金概论[1]
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。
钢铁及有色金属冶炼第一章第二节 钢铁冶炼课件
炼铁原料及其作用
1.2
1.2.1 1.2.2 1.2.3
钢铁冶金
钢铁冶金过程的热力学 生铁冶炼 炼钢
1.2.1
钢铁冶金过程的热力学
1 金属还原剂 Mn、Si、Al
2 碳质还原剂
C
1.2
1.2.1 1.2.2 1.2.3
钢铁冶炼
钢铁冶金过程的热力学 生铁冶炼 炼钢
1.2.2
生铁冶炼（高炉炼铁）
氧 化 剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮等
还 原 剂：硅铁、锰铁、铝、焦炭等
冷 却 剂：废钢、富铁矿等
1.2.3
一、炼钢原材料 二、典型现代炼钢法
防止热量损失，起到绝热作 用，保证金属不致过热。
1.1.2
一、炼铁原料 二、高炉生产
生铁冶炼
三、高炉冶炼的理化过程
四、高炉冶炼的产品
五、非高炉炼铁法（直接还原）
四、高炉冶炼的产品
1 生铁
2
3
高炉煤气
炉渣
生铁： 以Fe、C、Si、Mn、S、P等元素组成的合金。
铸造生铁：10～20％
含硅量高（2.75～3.25％）
（1） 锰的还原 （2） 硅的还原
（3） 磷的还原
（1） 锰的还原
铁矿石中锰的氧化物以MnO2的形式存在。 在高炉内锰的氧化物的还原过程也是从高价氧化物 到低价氧化物的转化来实现的，即：
MnO2 Mn2O3 Mn3O4 MnO Mn
锰的高价氧化物易被CO依次还原成低价锰的氧 化物MnO，然后由固体碳直接还原成锰。
提高炉渣的碱度有利于锰的还原。
（1） 锰的还原
提高炉渣的碱度有利于锰的还原。
MnSiO MnO CaSiO3 3 CaO MnO C Mn CO
炼铁概论
煤 重 器 塔 管 器 阀 气 力 、 、 、 、 组 系 除 洗 文 脱 高 等 统： 尘 涤 氏 水 压 Vu Hu
炉喉
炉身 高 炉 本 体
上 储 秤 上 （ 皮 装 （ 料
料 矿 量 料 料 带 料 料 阀
系 槽 装 装 车 ） 装 钟 ）
统 、 置 置 或 、 置 或
渣铁处理系统
2018/4/15/17:02:16
45
渣铁分离器
煤气清洗系统
2018/4/15/17:02:16
46
转鼓脱水法工艺流程
1—水渣沟;2—水渣槽及放散筒;3—分配器;4—脱水转鼓;5—鼓内胶带运输机 6—鼓外胶带运输机;7—水渣成品贮存槽;8—集水斗;9—冷却水池;10—泵站 11—脱水转鼓的细筛网;12—轴向刮板;13—吹扫用压缩空气;14—冲洗水
文氏除尘
41
重力除尘器
宝钢煤气清洗系统工艺流程
废煤气
下降管
重力除尘器
一文
消音器
高压调节阀
TRT
二文
能源部
快速水封
净煤气总管
热风炉
煤气清洗系统
渣铁处理系统
风口平台及出铁场布置形式： 方形出铁场 圆形出铁场 炉前设备：开铁口机，泥炮，堵渣机，炉前吊车 铁水处理：铁水罐车，铸铁机 炉渣处理：水力冲渣，Inba 法，轮法
炉前设备（开铁口机）
燃料（煤粉）喷吹系统
• 高炉喷吹系统包括煤粉的制备与煤粉的喷吹。 • 煤粉的制备：煤经粗碎后被送至球磨机，粉碎成180目细 粉，同时向球磨机通入热风，使煤粉干燥。煤粉的含水量 要小于1%。 • 煤粉的喷吹分常压式和高压式两种。 • 高压喷吹煤粉适用于压力较高的高炉。我国高压喷吹装置 基本上有两种形式：双罐重叠双列式和三罐重叠单列式
钢铁冶金学基本问答题
炼铁部分※<第一章>1．试说明以高炉为代表的炼铁生产在钢铁联合企业中的作用和地位。
2．简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
3．画出高炉本体剖面图，注明各部位名称和它们的作用。
4．试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。
5．高炉冶炼的产品有哪些？各有何用途？6．熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
※<第二章>1、高炉冶炼对矿石（天然矿，烧结矿，球团矿）有何要求，如何达到这些要求？2、烧结过程中固体燃料燃烧有几种反应，用热力学分析哪一种反应占主导地位？3、简述固相反应的特点及其对烧结反应的影响。
5、烧结过程蓄热从何而来，为什么高料层厚度作业能提高烧结矿质量，降低燃耗？6、简述影响烧结矿还原性的因素以及提高还原性的主攻方向。
7、简述铁精矿粉的成球机理，并讨论影响其质量的因素。
8、从烧结矿和球团矿性能比较，说明合理炉料结构的组成。
※<第三章>1.结合铁矿石在高炉不同区域内的性状变化（固态、软熔或成渣）阐述铁氧化物还原的全过程，及不同形态下还原的主要特征。
2.在铁氧化物逐级还原的过程中，哪一个阶段最关键，为什么？3.何谓“间接”与“直接”还原？在平衡状态、还原剂消耗量及反应的热效应等方面各有何特点？4.试比较两种气态还原剂CO和H2在高炉还原过程中的特点。
5.当前世界上大多数高炉在节约碳素消耗方面所共同存在的问题是什么？如何解决？6.从“未反应核模型”以及逆流式散料床的还原过程特点出发如何改善气固相还原过程的条件，提高反应速率，以提高间接还原度？7.何谓“耦合反应”，其基本原理是什么？在什么条件下必须考虑其影响？9.造渣在高炉冶炼过程中起何作用？10.何谓“熔化”及“熔化性温度”？二者的异同及对冶炼过程的意义，是否熔化温度越低越好，为什么？11.炉渣“粘度”的物理意义是什么？以液态炉渣的微观结构理论，解释在粘度上的种种行为。
12.何谓液态炉渣的“表面性质”？表面性能不良会给冶炼过程造成哪些危害？13.与炼钢过程比较，高炉冶炼的条件对炉渣去硫反应的利弊如何？5※<第四章>1.风口前焦炭循环区的物理结构如何？风口前碳的燃烧在高炉过程中所起的作用是什么？2.什么叫鼓风动能？它对高炉冶炼有什么影响？3.什么叫理论燃烧温度？它在高炉冶炼中起何作用？4.什么叫水当量？沿高炉高度方向水当量的变化特征？5.高炉内三种传热方式各自进行的条件如何？在不同条件下哪一种方式为控制性环节？5※<第五章>1.写出欧根公式，说明式中各因子的物理意义，指出该式对高炉作定性分析时适用的区域，并从炉料和煤气两方面分析影响ΔP的因素及改善炉内透气性的主要途径。
钢铁冶金学炼铁部分第三版
钢铁冶金学炼铁部分第三版（原创实用版）目录一、钢铁冶金学炼铁部分的概述二、钢铁冶金学炼铁部分的主要内容三、钢铁冶金学炼铁部分的重要性四、钢铁冶金学炼铁部分的未来发展趋势正文一、钢铁冶金学炼铁部分的概述钢铁冶金学炼铁部分是钢铁冶金学的一个重要组成部分，主要研究炼铁的原理、方法、设备和工艺。
炼铁是钢铁生产的第一步，其任务是将含铁的矿石通过高温还原的方法转化为铁。
炼铁部分的研究内容不仅包括传统的高炉炼铁，还包括直接还原法、熔融还原法等新型炼铁技术。
二、钢铁冶金学炼铁部分的主要内容钢铁冶金学炼铁部分的主要内容包括以下几个方面：1.矿石的准备和预处理：包括矿石的选择、破碎、筛分、混合等过程。
2.高炉炼铁：研究高炉的结构、原理、操作和控制，以及高炉炼铁的副产品（如炉渣、煤气等）的处理和利用。
3.直接还原法：研究使用一氧化碳、氢气等还原剂直接将矿石还原成铁的方法。
4.熔融还原法：研究在高温下将矿石和熔剂混合熔融，然后通过还原反应生成铁的方法。
5.铁的冶炼：研究铁的熔炼、铸造和连铸等过程，以及铁中的杂质控制和质量管理。
三、钢铁冶金学炼铁部分的重要性钢铁冶金学炼铁部分对于我国钢铁工业的发展具有重要意义，主要表现在以下几个方面：1.提高钢铁产量：炼铁是钢铁生产的第一步，其产量和质量直接影响到钢铁的总产量和质量。
2.降低生产成本：研究炼铁过程中的节能、减排和资源综合利用等技术，有助于降低钢铁生产的成本。
3.提高钢铁质量：研究炼铁过程中的杂质控制和质量管理技术，有助于提高钢铁的质量和性能。
4.保护环境：研究炼铁过程中的环保技术和副产品利用，有助于减少污染，实现绿色生产。
四、钢铁冶金学炼铁部分的未来发展趋势随着科技的进步和社会的发展，钢铁冶金学炼铁部分将面临以下发展趋势：1.绿色发展：加大对环保技术和副产品利用的研究，实现炼铁过程的绿色化和可持续发展。
2.智能化：借助大数据和人工智能技术，实现炼铁过程的智能化控制和优化，提高生产效率和质量。
钢铁冶金学炼铁部分第三版
钢铁冶金学炼铁部分第三版摘要：一、钢铁冶金概述二、炼铁原理与工艺1.高炉炼铁2.直接还原炼铁3.熔融还原炼铁三、炼铁原料与配料四、高炉操作与管理1.炉料准备2.炉内过程控制3.炉况判断与调整4.休风与焖炉五、炼铁环境保护与节能六、炼铁新技术与发展趋势正文：一、钢铁冶金概述钢铁冶金是指通过熔融、氧化还原、凝固等过程，将铁矿石等原料转化为钢铁的过程。
钢铁冶金主要包括炼铁、炼钢和轧制等环节。
其中，炼铁是钢铁冶金的基础，其目的是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
二、炼铁原理与工艺1.高炉炼铁高炉炼铁是将铁矿石、焦炭、熔剂等原料经过高温加热，使铁矿石中的铁氧化物被焦炭还原成金属铁的过程。
高炉炼铁具有生产能力大、成本低、金属回收率高等优点。
2.直接还原炼铁直接还原炼铁是将铁矿石等原料在高温下直接还原成金属铁的过程。
与高炉炼铁相比，直接还原炼铁具有能耗低、投资省、占地面积小等优点。
3.熔融还原炼铁熔融还原炼铁是将铁矿石等原料在高温下熔融，然后通过还原剂将铁氧化物还原成金属铁的过程。
熔融还原炼铁具有生产效率高、产品质量好等优点。
三、炼铁原料与配料炼铁原料主要包括铁矿石、焦炭、熔剂等。
铁矿石是炼铁的主要原料，其质量直接影响到炼铁过程和产品质量。
焦炭作为还原剂，在炼铁过程中起到关键作用。
熔剂主要用于调节炉内气氛和矿石的熔化。
四、高炉操作与管理1.炉料准备炉料准备包括铁矿石、焦炭、熔剂等原料的采购、储存、破碎、筛分等环节。
合理的炉料准备有利于保证高炉炼铁的稳定运行。
2.炉内过程控制炉内过程控制是高炉炼铁的关键，主要包括煤气流量、温度、压力等参数的调节。
通过炉内过程控制，可以使高炉达到最佳状态，提高金属回收率。
3.炉况判断与调整炉况判断与调整是根据高炉运行参数，判断高炉内发生的问题，并采取相应措施进行调整。
合理的炉况判断与调整有助于提高高炉炼铁的生产效率。
4.休风与焖炉休风是指高炉在短时间内停止煤气供应，以清理炉内积料和调整炉内气氛。
钢铁冶金学炼铁部分第三版
钢铁冶金学炼铁部分第三版摘要：一、钢铁冶金学炼铁部分的概述二、炼铁的原理和过程三、炼铁的设备和操作四、炼铁的环保和节能五、炼铁的发展趋势正文：一、钢铁冶金学炼铁部分的概述《钢铁冶金学炼铁部分第三版》是一本关于钢铁冶金学的专业书籍，主要介绍了炼铁的基本原理、过程、设备和操作。
本书在继承前两版的基础上，对炼铁技术进行了全面更新，以适应现代钢铁工业的发展。
书中还强调了炼铁的环保和节能，以及炼铁技术的发展趋势，为我国钢铁工业的持续发展提供了重要的理论支撑。
二、炼铁的原理和过程炼铁的原理是通过高温下的还原反应，将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
炼铁的过程主要包括原料准备、烧结、焦化、炼铁炉炼铁等环节。
在原料准备阶段，将铁矿石、焦炭、石灰石等原料进行混合和粉碎。
烧结是将混合好的原料进行高温烧结，形成烧结矿。
焦化是利用焦炭对铁矿石进行还原，生成一氧化碳和金属铁。
炼铁炉炼铁是将焦炭和烧结矿放入高炉，在高温下进行还原反应，生成金属铁。
三、炼铁的设备和操作炼铁的主要设备包括烧结炉、焦炉、高炉等。
烧结炉用于将原料进行烧结，形成烧结矿。
焦炉用于焦化，生成焦炭。
高炉用于炼铁，将铁矿石通过还原反应生成金属铁。
炼铁的操作主要包括原料配比、烧结矿破碎、烧结、焦化、高炉炼铁等环节。
四、炼铁的环保和节能炼铁过程中会产生大量的烟尘、二氧化硫等污染物，需要采取相应的环保措施进行治理。
目前，我国炼铁企业普遍采用除尘、脱硫等技术，有效降低了污染物排放。
此外，炼铁企业还通过提高资源利用率、降低能耗等措施，实现了炼铁过程的节能减排。
五、炼铁的发展趋势随着我国钢铁工业的转型升级，炼铁技术也在不断发展。
未来，炼铁技术将朝着绿色、高效、智能化的方向发展。
具体表现在：提高炼铁矿利用率，降低能耗；推广绿色炼铁技术，降低污染物排放；应用智能化技术，提高炼铁生产效率。
钢铁冶金原理第一章
1.1.2化学反应的等温方程式
得出吉布斯自由能的变化
B B
v1 B1 v2 B2 v3 B3 v4 B4 ... v j B j
对于气体B1，B2等的化学反应：
v G v G
B
o B
RT ln p
vB B
vB B
简写为
G G RT ln p
o
vB —— 参加反应的气体物质的化学计量数，对于反应物 去负号，生成物去正号 pB ——气体物质的量纲一的分压
a
此外，在热力学的计算中，常涉及到活度标准态之间的转换，有 下列几种转换关系： ①纯物质标准态活度与假想纯物质标难态活度之间的转换
②纯物质标准态活度与质量1％溶液标准态活度之间的转换
③假想纯物质标准态活度与质量1％溶液标准态活度之间的转换
1.3 溶液的热力学关系式 1.3.1 偏摩尔量(化学势)
所谓偏摩尔量，就是在恒温、恒压及其他组分的物质的量保 持不变的条件下，溶液的广度性质X(X代表U，V，H，S，G)对某 组分B物质的量的偏微商：
式中
偏摩尔量有3个重要公式： 1）微分式
xB ——组分B的偏摩尔量 nK ——除 nK 外，其余组分的物质的量。
Gm——溶液的摩尔吉布斯自由能，J/mol
2）集合公式
式中 称为理想溶液的标 准化学势。 可进一步导出溶液的其他热力学函数，
1.3.3 稀溶液
溶质的蒸气压服从亨利定律，而溶剂的蒸气压服从 拉乌尔定律的溶液称为稀溶液。 稀溶液不同标准态的化学势的表达式： 1)假想纯物质标准态
2)质量1％溶液标准态
3)纯物质标难态
稀溶液的
S B
由两部分组成：
o ①形成理想溶液的熵变：-R1nxB，即溶质无序分布在溶剂中； B ②溶质在溶剂中出现的有序态，与 有关，而与浓度无关。 或上式可表示为：
《钢冶金学》_第1章 绪论
2[C]＋O2＝2CO 2[P]＋5/2O2＋3CaO＝3CaOP2O5 H.Bessemer（1856）， W.Kelly（1857）
炼钢方法（3）
◆ 1865年德国人马丁利用蓄热室原理发明 了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼钢 法，即马丁炉法。1880年出现了第一座 碱性平炉。由于其成本低、炉容大，钢 水质量优于转炉，同时原料的适应性 强，平炉炼钢法仍一时成为主要的炼钢 法。
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%。
电弧炉炼钢
W. Siemens （1899）
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或BOP法，即 Basic Oxygen Furnace或Process的简称。
氧气顶吹转炉炼钢（LD/BOF/BOP）
LD的两大里程碑贡献
氧气炼钢！第一次把纯氧气引入到炼钢生 产中，开辟了炼钢的新时代！ 顶吹炼钢技术的应用，解决了当时的炉底 寿命问题！
炼钢方法（7）
◆ 1965 年加拿大液化气公司研制成双层管氧气
喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公司引 进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法， 即OBM 法(Oxygen Bottom Maxhuette)。 1971年美国钢铁公司引进OBM法，1972年建 设了3 座200 吨底吹转炉，命名为Q-BOP法， Q代表这种炼钢方法快速(Quick)、平稳 (Quiet)和质量好(Quality)。
钢铁冶金原理第一章 冶金过程热力学基础1
v1 B1 v2 B2 v3 B3 v4 B4
r Gm (T ) vB f Gm (B, T )
r Gm (T ) ＝ v G ( 生成物 , T ) v G B f m B f m (反应物,T )
式中： mol-1， f Gm ( B, T ) —— 物质B的标准生成吉布斯自由能， J·
，
另：
dSU ,V 0
第一章
冶金过程热力学基础
在不同的条件下，可根据不同的热力学平衡判据，判断 过程进行的可能性、方向性及最大限度。
§1.1.3 热效应的计算
一、物理变化过程中热效应的计算
纯物质的加热和冷却是一个物理变化过程，其过程焓变 可用kirchhof公式计算，对于等压加热过程： T2 cal C p f T H q p C p dT g .k T1 ，
即：
0 G 0 G 0 2 ln K T H T RT T T T p p p
H 0 ln K 2 T p RT
称为化学反应的等压方程式p6
第一章 冶金过程热力学基础
第一章 冶金过程热力学基础
化学反应的判据 0：K J，正反应未达到平衡， ) 反应正向进行(即向产物方向进行 G 0：K J，逆反应未达到平衡， 反应逆向进行(即向反应物方向进行 ) 0：K J，反应达到平衡
量， G：决定反应方向的物理 用于判定反应的可能性 。 ★ G ：用于计算K值， 计算反应在T温度下能够完成的限度 的量。
aA bB cC dD
等温下： G G 0 RT ln J p
c d pC . pD Jp a b p A . pB
冶金一班炼铁
冶金一班炼铁Revised on November 25, 2020 高炉冶炼的主要技术经济指标:高炉有效容积利用系数；入炉焦比、综合焦比;煤比和油比；生铁合格率；衡量辅助燃料喷吹作业的指标：喷吹率、置换比；冶炼强度、综合冶炼强度I二Q/Vu在无喷吹的辅助燃料时n\=I综/K综；休风率(作业率+休风率=100%)；炉龄；生铁成本焦炭的理化性质：冷态指标M10表示磨损强度。
M40破碎强度。
热态指标：CRI焦炭反应性；CSR焦炭反应后强度：衡量焦炭经受CO2和碱金属侵蚀状态下，保持高温强度的能力。
烧结矿液相体系烧结过程形成的液相体系:Fe—O体系一些固溶体Fe—SiO2体系；铁橄榄石(2FeO-SiO2) CaO—SiO?体系；硅灰石(2CaO-SiO?) CaO—Fe2O*体系；铁酸钙(2CaO-Fe2Oj CaO—SiO2—FeO 体系；钙铁橄榄石(CaO—FeO—SiO2)；以铁酸钙为主。
烧结过程为什么能脱硫(配炭)：烧结过程中的有机硫直接挥发掉或燃烧除去；硫化物 FeS2、FeS 进行氧化反应：2 FeS2+=Fe2O3+4SO2,2FeS+=Fe2O3+2SO2.反应进行的条件是氧化气氛，主要是有适当的配碳量。
配碳量过高会造成还原气氛，不利于脱硫。
硫的氧化是放热的，也允许降低配碳；极少情况下矿石中以硫酸根离子形式存在，此时需要适当提高配碳量以弥补硫酸钙、硫酸领等分解吸收的热量及提高温度以满足硫酸钙、硫酸顿等的分解要求：硫酸钙+Fe2O3=CaOFe2O3+SO2+O2;硫酸®+SiO2=BaOSiO2+ SO2+O2 球团矿生球爆裂温度:在生球干燥过程中，由于体积收缩或干燥后结成硬壳造成蒸汽压超过表面硬壳所受压力发生爆裂时的温度。
低温还原粉化率:矿石在高炉上部的低温区域严重裂化粉化，使料柱空隙度降低一般以粉化后小于3mm的比率为低温还原粉化率。
高炉有效容积利用系数：每高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（T/）；SFCA :复合铁酸钙，烧结矿中强度和还原性均较好的矿物；高炉炉料结构炉料结构的要求:炉料成分满足造渣要求，不另加溶剂；具有优良的冶金性能；在炉料中的人造富矿占大多数高碱度烧结矿的冶金性能：1具有良好的还原性2具有较好的冷强度和较低的还原粉化率3具有较高的荷重软化温度4具有良好的高温还原性和熔滴特性酸性氧化球团矿的冶金性能：生球爆裂温度高，焙烧区间宽，易于生产，而且成品球铁含量高，强度好；还原性好。
1.概述
雨”，破坏树木，使植物生长缓慢甚至枯萎，枝叶脱落。
C 钢铁渣污染 从矿山开采、金属冶炼到加工制造都有废渣产生，如废石、 尾矿、冶炼渣、粉尘、污泥等，统称钢铁工业固体废物，其中主 要是高炉渣和炼钢渣。高炉每炼1t生铁要产生300kg左右的炉渣， 每炼1t钢要产生150kg左右的钢渣。这些渣如不加以利用，对环 境会造成污染，对有用物也是浪费。
为改善钢的均匀性，在凝固过程中应尽可能减少柱晶，争取获得
全等轴晶的钢坯，在杂质总量不变的情况下，提高均匀性相当于 提高洁净度。
1.2.3 钢与生铁的区别
钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、 锰、磷、硫等元素的铁碳合金。根据含碳和其他元素 含量的不同而区分为钢和生铁，特别是碳含量的差别，
引起铁碳合金在不同温度下所处的状态和结构的变化，
而得到迅速发展，并逐步取代平炉。
1965年，加拿大液化气公司研制成双层管氧 气喷嘴。 1967年，西德马克西米利安钢铁公司引进此 技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法，即OBM 法。 1972年建设了3座200吨底吹转炉，命名为 Q-BOP。 1978-1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼
工艺。
1.2 钢铁工业
农业、机械工业、化学工业、建筑业、电子工业、
1.2.2 新一代钢铁材料主要特征
新一代钢铁材料具有以下三个主要特征： 超细晶。钢只有获得超细晶组织才能在“强度翻番”后具有 良好强韧性配合。细晶技术应当是研究提高材料强韧性的首选途 径。 高洁净度。洁净度是指钢材内部杂质含量和夹杂物形态能满 足使用要求。新一代钢铁材料应有更高的洁净度。 高均匀性。钢液凝固过程中，由于传热规律造成顺序凝固。
优于转炉，又能解决废钢问题，并适应于各种原料条件
（铁水和废钢可用任意比例），平炉炼钢法一时间成为
钢铁生产概论--炼铁部分
炼铁生产概论第一讲绪论冶金的定义和分类金属的分类钢铁工业的基本生产过程课程介绍：通过本课程培训使学员系统了解和掌握冶金生产的基本概念,高炉生产的原料,高炉生产工艺、设备及基本原理等。
整个课程分为三讲。
第一讲绪论冶金的定义和分类冶金就是从矿石或其它原料中提取金属的过程；就金属的冶炼或提取方法而论，由于原料不同而有很大差异，按其特点可分为三类：火法冶金、湿法冶金、电冶金。
火法冶金以燃料为能源，在高温下，使矿石和其它原料熔化提取成金属，它包括干燥、焙烧、熔炼、精炼等。
湿法冶金一般在常温下，使矿石浸入某种溶液，这种溶液能够溶解有用金属，而不溶解其它杂质，然后再从溶液中提取出金属，它包括浸出、净化和置换、沉积等。
电冶金以电能提取金属，按电能性质不同分为电热冶金和电化学冶金。
电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法，其本质与火法冶金相同；电化学冶金是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的水溶液或熔体中析出，前者称为水溶液电解，可列为湿法冶金；后者称为熔盐电解，可列为火法冶金，它不仅利用电能的化学效应，而且还利用电能转变热能。
金属的分类1)黑色金属（铁、锰、铬和它们的合金）2)有色金属（除黑色金属以外）材料的分类金属材料、有机高分子材料如工程塑料、纤维、橡胶、无机非金属如陶瓷以及它们的复合材料。
钢铁广泛使用的原因原料蕴藏丰富（约7800亿吨铁矿石）存在相对集中（O、Si、Al、Fe）冶炼的容易性（高炉→转炉或电炉）具有良好的物理、机械性能性能的可调性（通过钢的热处理）我国钢铁企业与国际发达国家相比存在的主要问题1)设备陈旧;2)生产技术水平不高;3)产品品种与质量不能满足其它行业的需要;4)能源消耗高;5)环境污染严重。
钢铁工业的基本生产过程钢铁工业生产基本过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁,然后在炼钢炉中把生铁炼成钢水,再铸成钢锭或连铸坯,经轧钢等方法加工成各种用途的钢材。
宝钢钢铁生产概况宝钢是我国从国外引进的第一个大规模现代化钢铁联合企业,具有大型化、高速化、自动化、连续化的特点。
大学钢铁冶金学教案
大学钢铁冶金学教案大学钢铁冶金学教案教学课程：大学钢铁冶金学教学时长：36学时教学目标：通过学习，使学生了解钢铁冶金学领域的基本概念、基本理论和基本知识，掌握有关钢铁生产的流程、工艺和技术原理，培养学生的分析、解决问题的能力和实践运用技能；引导学生掌握本领域的前沿发展现状和趋势。
教学内容：第一章钢铁冶金学概论1.1 钢铁冶金学的基本概念和历史1.2 钢铁冶金学领域的基本结构和发展趋势1.3 钢铁生产的现状和发展第二章钢铁原料和炼铁2.1 钢铁原料的分类和性质2.2 炼铁过程和工艺2.3 炼铁技术的发展第三章赤铁和精铁的制备3.1 赤铁制备的工艺3.2 赤铁的品质和应用3.3 精铁制备的工艺和设备第四章钢的制备4.1 炼钢原料和特点4.2 碳素钢和合金钢的制备4.3 炼钢过程和工艺4.4 炼钢技术的发展第五章钢铁材料的处理和加工5.1 热处理和热加工5.2 冷处理和冷加工5.3 钢铁材料的表面处理和涂层第六章钢铁质量控制6.1 钢铁材料化学成分的分析6.2 钢铁材料理化性能的检测6.3 钢铁质量控制的方法和技术教学方法：本课程采取讲授与讨论相结合的教学方法。
以理论为主，加强实践、应用与综合能力的融合教学，通过课堂讲解、学生讨论、实验和案例分析等方式，使学生更深入地理解和掌握相关知识。
教学资源：本课程的教学资源主要包括图书、网络资源和实验室设备。
在教学中将引导学生积极参与自主学习，积极使用相关资源，以提高学习效果。
评价方式：根据学生的出勤率、课堂表现、作业完成情况、实验室成绩等方面进行评价。
同时，鼓励学生主动参与课堂讨论和小组项目的开展，以培养学生的自主学习能力、创新能力、团队协作能力等。
教学建议：本课程是钢铁冶金学领域的重要学科，对于学生掌握相关领域的基本概念和理论，以及习得实践技能和应用能力都具有较高的重要性。
教师将以渐进式教学方式展开课程，为学生提供充分的支持与指导，在鼓励学生多思考、多动手的同时，使学生在本领域领域接受更全面、深入的知识培养，以更好地适应未来的职业发展。
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14560 9763 7937 1223 228 442 504
38.0% 25.5% 20.7% 3.2% 0.6% 1.2% 1.3%
2013铁矿石进口8.19亿吨，较2012年的7.44亿吨增长 10.2%；进口总额1057.28亿美元，同比增长10.4%。
1.2 炼铁生产流程
矿山
精矿 粉矿 块矿
4.5
4.0
3.5
3.0 钢产量
2.5
2.0 矿石进口量
1.5
1.0
0.5
0.0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
2007年铁矿石原 矿总量8.05亿吨左 右，进口铁矿石 总量为3.7亿吨左 右 10年铁矿石原 矿总量10亿吨左 右，进口铁矿石 总量为6.2亿吨左 右，铁矿石对外 依存63%左右。
社，2000 7. 陈家祥，钢铁冶金学（炼钢部分），冶金工业出版社，2004 8. 炼铁 章天华 冶金工业出版社 1986 9. 铁冶金学 文光远 重庆大学出版 1993 10. 炼钢工艺学 高泽平 冶金工业出版社 2006 11. 电弧炉炼钢工艺与设备 沈才芳 冶金工业出版社 2002 12. 炼钢学、炼铁学 北京科技大学
球团矿 烧结矿
焦化厂 熔 焦炭 剂
制粉车间 煤粉
喷吹燃料
高炉
铸铁机
铸造生铁
铁水
炼 钢 生 铁
转炉
炉渣
高炉煤气
水泥厂
炼钢厂
轧钢
热风炉 鼓风机 发电厂
高炉的五大系统
高 炉 的 原 料 系 统
称量料斗
送风系统
送风系统之——热风炉
原料系统之一——上料皮带
炉顶布料
1.3 高炉本体
A : 炉顶法兰标高；
铁矿石：1.6-1.8t/tFe 焦炭：250-500kg/tFe 煤粉：100-250kg/tFe 熔剂：0-400kg/tFe 鼓风：1700-2200Nm3/tFe
区域划分
（1）块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式 及粒度有关，占BF总体积60%±（200~1100℃）
主要反应： 水分蒸发 结晶水分解 除CaCO3外的其它MCO3分解 间接还原 碳素沉积反应（2CO=C+CO2）
B ：风口中心线标高； C ：铁口中心线标高； D ：炉底水冷管中心线标高； H ：铁口中心线至炉顶钢
圈（炉顶法兰）之间的 高度，称为高炉全高；
Hu ：铁口中心线至料线零 位之间的高度，称为有 效高度；
料线零位：是测定料面高度的基 准点。钟式炉顶：大钟 开启时大钟的底边；无 钟炉顶：炉喉钢砖的转 折点处或钢8
4
42.7
6
36.4
5
37.9
7
32.3
10
30.2
8
31.4
9
30.4
变化（% ）
3.4
0.7
7.0 2.8 7.9 -4.0 8.7 11.6 0.3 2.5
2001-2011年中国铁矿石消耗量(万吨)
2001-2011年中国粗钢表观消费量（万吨）
钢产量和矿石进口量，亿吨
主要授课内容
第一章：现代高炉炼铁工艺 第二章：高炉炼铁原料 第三章：高炉炼铁基础理论 第四章：高炉炉料和煤气运动 第五章：高炉强化冶炼 第六章：非高炉炼铁
第一章 现代高炉炼铁工艺
• 1.1 我国钢铁生产情况 • 1.2 炼铁生产流程 • 1.3 高炉本体 • 1.4 高炉炼铁原料及产品 • 1.5 高炉生产主要技术经济指标
2013年世界前10大钢厂粗钢产量和排名（单位：百万吨）
钢厂
安赛乐米塔尔
新日铁住金 河北钢铁 宝钢集团 武钢集团 浦项 江苏沙钢 鞍钢集团 首钢 JFE
2013年
名次
产量
1
91.2
2
48.2
3
45.8
4
43.9
5
39.3
6
36.4
7
35.1
8
33.7
9
31.5
10
31.2
2012年
名次
产量
1
88.2
木 ----煤------焦------电 电（煤、水、风、太阳能、核、核聚变）
流
铁矿石
程
石灰石
原
铁矿粉原料堆场
料
原料
炼铁原料堆场取料机在作业
烧结机在生产烧结矿
焦炉
焦炭
高炉系统
高炉系统
宝钢高炉全貌
莱钢1880立高炉工程夜
本钢高炉
宝钢集团有限公司
参考书
1. 曲英主编，《炼钢学原理》，冶金工业出版社。 2. 徐文派主编，《转炉炼钢学》，冶金工业出版社。 3. 章天华等编，《炼铁》，冶金工业出版社。 4. 成兰伯. 高炉炼铁工艺及计算，冶金工业出版社，1991 5. 陈新民主编，《火法冶金过程物理化学》，冶金工业出版社。 6. 王筱留，钢铁冶金学（炼铁部分)（第二版），冶金工业出版
钢
铁
兰
州 理
冶
工 大
金
学 材
学
料
学
院
中国冶金的辉煌历史
发展与人文
千锤钢、百炼钢-------------千锤百炼
炼、锻
--------------锻炼
模、范 ---------------------模范
龙泉宝剑（欧冶子）----千锤百炼
灌钢
原理及工艺比较
钢----铁 碳----氧化
能源 环保
锻造---轧制
我国钢材表观消费量和生产量（亿吨）
1.1 我国钢铁生产情况
4.8
钢材年表观消费量
4.4
钢材年生产量
4.0 3.6 3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8
78年0.41亿吨，07年钢产量4.89亿吨，日本钢铁产量为1.2亿吨。 069.8年3亿年19吨90产,1916922亿1年9吨94 8，1亿9961年吨1099份8,年2207000.142030亿2年2吨0钢04 （材2006世产2界0量08 1达41.104.6亿7吨62）亿，吨1，1同年比 增长11.4%；2014预计8亿吨
高炉区域划分
炉喉
矿石 焦炭
块状带
炉身
软熔带
焦炭天窗
炉腰
滴落带
焦炭疏松区
炉腹
死料柱
风口带及回旋区
渣铁贮存区（炉缸区）
炉缸
高炉内型及各区域分布示意图
铁矿石 焦炭 熔剂
炉喉
高炉煤气 炉尘
上渣
炉身
炉腹 炉缸
炉腰
鼓风、煤粉 铁水、下渣
原料： 1）铁矿石 烧结矿 球团矿 块矿 2）焦炭 3）熔剂：萤石 石灰石 白云石 硅石 锰矿 4）煤粉 5）鼓风： • 吨铁原料消耗：
进口铁矿石国家及量（万吨）
项目
全部进口量： 其中： 1、澳大利亚
2、巴西 3、印度 4、南非 5、乌克兰 6、印度尼西亚 7、伊朗
2008年1-10月 进口量
37669
比重
2007年全 年量
38309
比重
15535 8526 7676 1217 627 598 489
41.2% 22.6% 20.4% 3.2% 1.7% 1.6% 1.3%