冶金工程导论论文

选课课号：(2010-2011-2)-BG11191-320401-1课程类别：选修课《冶金工程概论》课程考核

（课程论文）

题目：浅谈冶金工程与土木工程

学生姓名：甄策

学号：20104422312

授课教师：杜长坤

班级：土木10级1班

教师评语：

成绩：

重庆科技学院冶金与材料工程学院

2011年5月中国重庆

摘要：本文主要结合钢铁生产过程，简单介绍了冶金生产中的主要工艺，并结合当今高速发展的土木工程行业的一些成就，以及钢结构在用钢量上的有关资料，介绍了冶金工业的发展在钢结构的发展中的重要作用。

关键词：顶吹转炉炼钢钢结构用钢量。

引言：冶金是一个国家的支柱行业之一，因为传统意义上的冶金让人联想到整天和钢铁打交道，显得枯燥无味，但是它的重要性是不容忽视，在当今社会很难想象如果没有冶金行业将是一番何等景象，建筑行业、汽车工业、军工行业、航空航天事业、机械生产......，没有任何一个行业可以离开钢铁、离开冶金。尽管我们在在高中都学习了炼铁的过程，但是在冶金过程中又有哪些主要工艺呢？作为一名土木工程专业的学生，冶金工程和土木工程又有什么联系呢？

1冶金工艺

早在秦汉时期我国就已经出现了冶金技术，就是现代意义的冶金我国也与上世纪五六十年代就雄踞世界第二，改革开放后我国的冶金工业更是飞速发展，一直处于世界领先水平，下面结合冶金工程概论学习的收获，描述一下钢铁的生产一些生产工艺：

1.1. 高炉炼铁

1.1.2 高炉炼铁的过程

a) 炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)。b) 从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。c) 在高温下焦炭（也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。d) 炼出的铁水从铁口放出。e) 铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。f) 产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

1.1.3 高炉炼铁特点

（1）高炉冶炼是在炉料与煤气流逆向运动过程中完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性气氛。（2）高炉是密闭的容器，除装料、出铁、出渣及煤气外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察炉内状况。（3）高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。

1.2 转炉、平炉炼钢

转炉炼钢法主要包括底吹酸性转炉炼转炉、转炉炼钢法主要包括底吹酸性转炉炼钢法、碱性转炉炼钢法、侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法、钢法、碱性转炉

炼钢法、侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法、氧气顶吹转炉炼钢法（氧气顶吹转炉炼钢法（LD 法）氧气底吹转炉炼钢法及顶、底复合吹转炉炼钢法。

1.2.1 转炉炼钢法基本原理

在于他不借助外加能源，仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的放热氧化反应完成脱碳和脱除杂质的任务，并将钢液加热到出钢（1600℃或更高）温度。

1.2.2 氧气顶吹转炉炼钢法

用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法。自50 年代初投入工业生产以来，在世界范围内得到迅速推广，逐步取代空气转炉法和平炉炼钢法，成为现代炼钢的主要方法。

1.2.3 LD 法优点

a)吹炼速度快，生产率高；b)品种多，质量好；c)原材料消耗少，热效率高、成本低；d)基建投资省，建设速度快；e)容易与连续铸钢相匹配。鉴于以上优点，氧气顶吹转炉炼钢现已成为主要炼钢方法。

1.2.4 平炉炼钢特点

从外部供给热量因平炉炉体庞大,冶炼时间长,炉墙散热损失和高温废气带走的热量大，除钢铁原料中各元素氧化产生热量外，必须从外部供给燃料和使用预热空气燃烧燃料，方能保持炼钢时需要的热量。

1.2.5 平炉炼钢的原材料

①钢铁料如生铁或铁水、废钢；②氧化剂如铁矿石、工业纯氧、人造富矿；③造渣剂如石灰（或石灰石）、萤石、铁矾土等；④脱氧剂和合金添加剂。

1.2.6 平炉炼钢的步骤

平炉炼钢的过程通常分为补炉、（铁矿石、装料石灰和废钢）、加热、兑铁水、熔化、精炼、脱氧和出钢等几个步骤。

1.2.7 平炉炼钢的优点

①可大量使用废钢，而且生铁和废钢配比灵活；②对铁水成分的要求不像转炉那样严格，可使用转炉不能用的普通生铁；③能炼的钢种比转炉多，质量较好。

1.3 电弧炉冶炼

1.3.1 电弧炉冶炼的优点

a) 热效率高，65%以上b) 温度易于控制和调整达c) 炉内气氛可控，利于脱磷、脱硫、脱氧d) 钢中夹杂物相对较低e) 合金也可配装部分铁水g) 设备简单，占地少，投资省，收得率高f) 可全废钢冶炼，建厂快但是，我国目前废钢保有量少，价格较高，而且电弧离解作用是钢中氮氢含量较转炉高。

2.冶金工程与土木工程

冶金工业的发展对土木工程的影响是显而易见的，上世纪以来飞速发展的钢筋混凝土建筑无疑是得益于冶金技术的发展，冶金技术的发展不仅使得钢铁在土木工程中的需求力量得到满足，它生产的更高性能的金属更是给水电站、高层建筑、大跨度桥梁的发展铺垫了坚固的基石。

以卢浦大桥为例，其主桥建筑中融合了斜拉桥、拱桥、悬索桥等三种不同类型的桥梁施工工艺于一身，是目前世界上在单座桥梁建造中采用的施工工艺最多，也最复杂的一座桥。整座主桥结构用钢量达3.5多万吨，相当于建造3艘7.4万吨轮船的用钢量，是目前世界上单座拱桥用钢量最大的。整座主桥在建造中的施工措施用钢达1.1万多吨，是目前世界上单座拱桥建造中措施用钢量最大的一座。大桥建设中所使用的16根水平系杆索，是目前世界上拱桥中长度最大(760米)、直径最粗(18厘米)、单根重量最重(110吨)以及单根张拉吨位最大(1700多吨)的水平索。现场钢板焊接厚度达100毫米，是世界钢结构桥梁建造中现场钢板焊接厚度最大的一座。

卢浦大桥以全焊接连接代替螺栓连接，其难度在造桥史上是空前的。卢浦大桥采用的S355N钢是一种十分“娇贵”的钢材。上海建工的焊工用“绣花”一般的手法“熔和”钢铁，使每两个硕大钢拱肋之间的对接焊缝错边偏差都小于1毫米，连一只蚂蚁都爬不过去。而经过浦东、浦西两边近50节拱肋、超过500米长的空间距离，两边到合龙段时的轴线(位置)偏差连5毫米也不到。这无疑也是得益于冶金技术的进一步发展。

目前在土木工程领域广为应用的钢结构更是与冶金工业有着密不可分的联系。钢产品和建筑钢材品种的增加为钢结构的发展打下了良好的基础。我国从1996年钢产量突破1亿吨，已成为世界的钢铁大国，随着国家二十一世纪狠抓冶金科技进步，提高我国钢铁工业的技术水平和装配水平，到2020年前后我国有望成为世界的钢铁强国。过去长期不能生产的H型钢，现在已可以在“马钢”、“莱钢”和鞍山第一轧钢厂生产了。H型钢的最大截面已达700mm，年产能力可达140万吨，轻钢结构用的彩色钢板目前年生产能力已达70—90万吨，冷弯型钢年生产能力约120万吨。这为钢结构建筑的发展奠定了基础。“十五”期间建筑钢结构的发展目标，是争取达到每年建筑钢结构用钢材占全国钢材总产量的3％。2015年建筑钢结构的发展目标，是争取每年全国建筑钢结构的用钢量达到钢材总量的6％。由此可见，我国建筑钢结构的发展将上一个新台阶。高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用。如各种反面衬垫方法的双面成型单丝和多丝埋弧焊、龙门架工字梁双侧双丝快速焊接生产线、各种数控火焰机和激光切割机，为钢结构高效制作和生产高质量产品创造了良好条件。高效焊接材料的使用，如气体保护焊和自保