钢铁冶金概论
钢铁冶金概论教学大纲
《钢铁冶金概论》教学大纲一、教学目的和任务钢铁冶金概论是工科类本科生的专业选修课，通过本课程的学习使学生了解现代化钢铁工业生产工艺流程、了解钢铁冶炼及金属加工的基本知识及方法，完善学生的知识结构，有助于其所修专业知识在钢铁冶金方面的应用。
二、教学内容及要求1.绪论教学目标了解钢铁工业发展史、钢铁工业现状、钢铁工业基本流程2. 炼铁生产教学目标1、高炉炼铁原料了解炼铁原料；熟悉铁矿烧结及球团的基本原理、工艺；掌握主要技术经济指标；2、高炉冶炼基本原理及工艺理解高炉炼铁原理及能量利用；熟悉高炉冶炼工艺流程；熟悉高炉的五大系统；3、非高炉炼铁了解非高炉炼铁的特点、分类；了解直接还原法、熔融还原法；了解非高炉炼铁的技术经济指标；4、铁合金熟悉铁合金的冶炼原理及生产工艺；了解硅系、锰系及铬系合金的生产；重点难点铁矿烧结及球团的基本原理、工艺、烧结层的结构、高炉炼铁原理、铁的直接还原；间接还原、直接还原法。
2.炼钢生产教学目标1、炼钢原材料熟悉金属料、造渣料、辅助料；熟悉铁水预处理；2、转炉炼钢熟悉炼钢基本任务；了解炼钢基本原理；了解转炉炼钢工艺的五大制度；3、电炉炼钢掌握电炉炼钢原理；了解电炉炼钢生产工艺；了解电炉炼钢设备；了解新技术；4、炉外精炼炉外精炼概念及目的；炉外精炼的分类；炉外精炼原理及设备；5、连续铸钢掌握连铸的特点及类型；熟悉连铸生产工艺；了解工艺参数；重点难点炼钢基本原理、脱碳与脱磷、脱氧与脱硫的关系、钢中碳与氧的关系、炉外精炼原理及设备、真空精炼、连铸生产工艺、中间包及结晶器技术3.轧钢生产教学目标1、概述及轧制理论基础掌握金属成型方法、压力加工的方法；了解简单轧制与非简单轧制、变形区的主要参数；了解纵轧变形的表示方法、纵轧时轧辊咬入轧件的条件、纵轧时的轧制压力用及纵轧时的传动力矩。
2、轧钢生产基本问题了解轧制钢材的品种及用途；熟悉轧钢机；熟悉轧钢生产系统及工艺流程；3、钢坯和型、线材生产熟悉钢坯生产；熟悉型钢生产；熟悉线材生产；4、板带材生产熟悉中厚板生产；熟悉热轧薄板带钢生产；熟悉冷轧板带钢生产]；5、钢管生产熟悉钢管的生产方法；熟悉自动轧管机组工艺及冷轧无缝钢管生产简介；熟悉焊接钢管生产；重点难点变形区的主要参数、纵轧时的轧制压力；纵轧时的传动力矩；轧制钢材的品种及用途、轧钢机；型钢生产、线材生产；热轧薄板带钢生产、冷轧板带钢生产；钢管的生产方法自动轧管机组工艺；四、学时分配表五、课程考核方法及要求1、考试形式：闭卷考试2、成绩评定方式：按学院要求评定成绩六、选用教材及参考书（资料）《钢铁冶金概论》，李慧主编，冶金工业出版社，2004年出版。
钢铁冶金概论考题及答案 (B)
钢铁冶金概论考题(B)一、选择题(15分)1．高炉生产的主要设备为高炉本体，其辅助系统包括：A）渣铁处理系统B）原料系统C）煤气处理系统D）送风系统E）装料系统2．高炉湿式除尘的方法有：A）文氏管B）布袋除尘C）电除尘D）洗涤塔3．高炉内发生间接还原反应的区域主要在：A）块状带B）滴落带C）软熔带D）风口回旋区4．炼钢过程前期的主要反应是：A）碳的氧化B）硅的氧化C）锰的氧化D）磷的氧化5．顶底复吹炼钢法中，可以用作底吹气体的有：A）O2B）H2C）Ar D）N26．在钢水成分达到要求后，炼钢终点控制主要控制：A）钢水成分B）钢水温度C）冶炼时间D）终渣量7．顶底复吹炼钢法中，常用作底吹气体供气的元件类型有：A）喷嘴型B）砖型C）细金属管多孔塞式D）环型供气元件8．Q-BOP法氧枪的冷却保护介质为：A）水B）气态碳氢化合物C）燃料油D）植物油9．采用顶吹氧底吹非氧化性气体复合吹炼时，关键是控制：A）顶吹和底吹的流量比B）顶枪枪位C）底气量D）供氧强度10．连铸钢坯激冷层的结构特点：A）窄B）厚C）晶粒粗大D）晶粒细小二、填空题(25分)1、冶金学按研究的领域分为提取冶金学（化学冶金学）和_____；非高炉炼铁主要包括______和______两种方法。
2、水当量即_____。
3、某大型高炉有效容积4000m3，年（365天）产370万吨炼钢生铁，消耗105万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉200kg，此高炉有效容积利用系数为_ _，燃料比为_____。
4、生产烧结矿时先经过______、______、______、_____等工序，然后对烧结矿进行破碎、筛分、冷却及整粒处理。
5、高炉炼铁时热风是由热风炉产生的，目前用得最多的热风炉是____。
6、顶底复吹转炉炼钢工艺包括______、_____、_____、_____、_____、_____等内容。
7、传统电炉炼钢过程中，主要的金属料为____，造渣剂主要有_____、萤石及火砖块等。
钢铁冶金概论模拟试题(含答案)
一选择题1．高炉生产的产品有：A）生铁B）炉渣C）高炉煤气D）炉尘2．高炉干式除尘的方法有：A）文氏管B）布袋除尘C）电除尘D）洗涤塔3．高炉内对煤气阻力最大的区域为：A）块状带B）滴落带C）软熔带D）风口回旋区4．炼钢过程的主要反应是：A）碳的氧化B）硅的氧化C）锰的氧化D）磷的氧化5．常用的氧枪喷头类型为：A）直孔型B）拉瓦尔型C）螺旋型D）扇型6．炼钢终点控制主要控制：A）钢水成分B）钢水温度C）冶炼时间D）终渣量7．碱性电弧炉炼钢按工艺方法可分为：A）双渣留渣法B）返回吹氧法C）氧化法D）不氧化法8．氧枪的常用冷却保护介质为：A）水B）气态碳氢化合物C）燃料油D）植物油9．采用顶吹氧底复合吹炼时，底部吹入的可能是：A）N2 B）Ar C）O2 D）H210高炉中配加焦炭的作用是：A）作还原剂B）燃烧后产生热量C）作料柱骨架，起支撑料柱作用D）氧化剂1：A、B、C、D 2：B、C 3：C 4：A 5：B6：A、B 7：B、C 8：A 9：A、B、C 10：A、B、C二名词解释1）冶金学2）热脆3）硫负荷4）烧结矿5）炉外精炼1、冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
2、钢材在轧制和锻造时，由于温度升高，晶界上的富含硫化物的网状结构又变成液态，在力的作用下，就会引起这些富硫液相沿晶界滑动，造成钢材的破裂，产生了所谓的热脆现象3、冶炼一吨生铁由炉料带入高炉硫的总量称为“硫负荷”4、将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。
在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。
冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。
这一过程叫是烧结，所得到的块矿叫烧结矿。
5、炉外精炼是对炼钢炉的钢水在钢包或专用容器中进行再次精炼，又称“二次精炼”。
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。
冶金小论文-钢铁冶金概论
钢铁冶金概论钢铁工业是基础材料工业，钢铁工业为其他制造业提供最重要的原材料，也为建筑业及民用品生产提供基础材料。
可以说，一个国家钢铁工业的发展状况间接反映了其国民经济发达的程度。
钢铁工业是一个集成度很高的工业，其发展需要很多方面的支撑。
对大型钢铁企业来说，还必须有重型机械的制造业为其服务，此外，钢铁企业的建设除了需要雄厚的资金保障，还需要工程的设计部门、设备制造商和建筑安装公司的大力协作。
可见，钢铁工业在国民经济中的地位的重要性。
钢铁生产是一项系统工程，生产基本流程如下。
选矿--烧结--炼铁--炼钢--铸坯--轧钢烧结机：将矿粉制成球团矿炼铁高炉：将球团矿熔炼成铁水转炉：对铁水进行脱碳脱硫脱磷，并加入适当的微量元素成为钢水钢坯连铸机：将钢水经过铸造成型为坯料轧机：将坯料轧制成需要的钢材首先是在矿山要对铁矿山和煤炭进行采选，将精选炼焦煤或配矿、混匀，再分别在焦化厂和烧结厂炼焦和烧结，获得符合高炉炼铁质量要求的焦炭和烧结矿，球团厂可直接建在矿山，也可建在钢铁厂，它的任务是将细粒精矿粉造球、干燥、经高温焙烧后得到球团矿。
高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石、焦炭和少量溶剂，产品为铁水，高炉煤气和高炉渣。
铁水送炼钢厂炼钢；高炉煤气主要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水捽后送水泥厂生产水泥。
炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢流程和电弧炉炼钢流程。
通常将“高炉-铁水预处理-转炉-精炼-连铸”称为长流程，而将“废钢-电弧炉-精炼-连铸”称为短流程。
短流程无需庞杂的铁前系统和高炉炼铁，因而，工艺简单，投资低、建设周期短。
但短流程生产规模相对小，生产品种范围相对较窄，生产成本相对较高。
同时受废钢和直接还原铁供应的限制，目前，大多数短流程钢铁企业也开始建高炉和相应的铁前系统，电弧炉采用废钢+铁水热装技术吹氧熔炼钢水，降低了电耗，缩短了冶炼周期，提高了钢水品质，扩大了品种，降低了生产成本。
炼钢厂的最终产品是连铸坯。
钢铁冶金概论---连铸
钢铁冶金概论—连铸引言钢铁冶金是现代工业的重要组成部分。
而连铸作为钢铁冶金中的一个重要工艺，被广泛应用于钢铁生产过程中。
本文将介绍钢铁冶金的概念以及连铸工艺的基本原理、应用和优势。
1. 钢铁冶金概述钢铁冶金是通过物理和化学的方法，将铁矿石转化为铁和钢的过程。
它是现代工业领域中最重要的基础材料之一，广泛应用于建筑、制造业、交通运输等领域。
钢铁冶金过程主要包括炼铁和炼钢两个阶段。
炼铁是将铁矿石经过还原而转化为铁的过程，主要包括矿石的炼制、高炉冶炼等工艺。
而炼钢是通过将生铁中的杂质去除，并添加适量的合金元素，使其成为具有特定性能的钢材。
2. 连铸工艺连铸工艺是炼钢中的一个重要环节，它是将熔炼好的钢液直接浇铸成连续铸坯的过程。
与传统的铸造相比，连铸具有快捷、高效、经济的特点。
在连铸过程中，钢液通过水冷铜模连续浇铸成连续铸坯。
连铸可以分为直接连铸和间接连铸两种方式。
直接连铸是指钢液从炼钢炉直接流入连铸机进行浇铸，而间接连铸是指钢液从炼钢炉先经过连铸钢包，然后再流入连铸机进行浇铸。
3. 连铸工艺的优势连铸工艺相比传统的铸造工艺具有很多优势。
•高效：连铸工艺可以实现连续生产，提高生产率。
•资源节约：连铸过程中不需要经过凝固、升温等环节，节约能源和材料。
•品质稳定：连铸工艺可以减少钢液的氧化和夹杂物的存在，提高钢材的质量。
•加工性能好：连铸的连续铸坯尺寸均匀，便于后续加工操作。
4. 连铸工艺的应用连铸工艺广泛应用于钢铁冶金生产中，尤其在大型钢铁企业中得到了广泛的应用。
在钢铁生产的初级阶段，连铸可以直接将钢液浇铸成连续铸坯，减少转运环节和能源消耗。
在钢铁后续加工的工艺中，连铸得到了广泛的应用，可以将连续铸坯切割成所需尺寸的板坯、方坯、圆坯等。
此外，连铸还可以用于特殊材料的生产，如不锈钢、合金钢等。
结论连铸作为钢铁冶金中的重要工艺，在钢铁生产中发挥着重要的作用。
它具有高效、资源节约、品质稳定、加工性能好等优势，并广泛应用于钢铁冶金生产中。
《钢铁冶金概论》
《钢铁冶金概论》课程教学大纲开课单位：冶金工程教研室课程负责人：杨治立适用于本科冶金工程专业教学时数：32学时一、课程概况《钢铁冶金概论》是冶金工程专业的一门专业任选课。
本课程的任务是：通过讲授炼铁、炼钢、轧钢三部分内容，使学生系统地了解钢铁冶金及轧制的基本知识，初步掌握从钢铁原材料到钢铁制成品的基本过程。
本课程的先修课程主要有《物理化学》、《冶金原理》等。
二、教学基本要求系统了解钢铁冶金基本原理，全面了解钢铁生产工艺过程、生产主要设备，了解轧钢原理及基本工艺，初步掌握从钢铁原材料到钢铁制成品的基本知识。
三、教学内容及要求1、绪论主要内容：冶金基本概念、钢铁工业、钢铁冶炼、钢铁产品及副产品、钢铁工业能源及能耗、耐火材料、钢的轧制、环境保护基本要求：了解国内和世界钢铁工业发展的概况2、高炉冶炼用原料主要内容：铁矿石、铁矿石的开采、铁矿石的富选、铁矿粉造块、燃料、熔剂、锰矿石及其它含铁原料基本要求：了解高炉炼铁原料的基本情况3、高炉炼铁主要内容：高炉冶炼过程及特点、燃烧反应、还原反应、造渣过程、生铁形成、炉料与煤气运动、炼铁技术的发展、高炉生产主要技术经济指标基本要求：了解高炉炼铁的过程特点重点：高炉炼铁的过程4、高炉结构及附属设备主要内容：高炉本体、高炉附属系统5、高炉操作主要内容：开炉、休风、停炉；基本操作制度；炉况判断6、铁合金生产主要内容：概述、铁合金生产的基础、铁合金的生产方法、硅、锰、铬系铁合金的生产、铁合金生产的发展。
基本要求：了解铁合金生产的基本过程。
7、炼钢原材料主要内容：金属料、非金属料的要求基本要求：了解炼钢用原料的基本情况8、氧气转炉炼钢主要内容：氧气转炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢、氧气底吹转炉炼钢、顶底复合吹炼转炉、氧气转炉的新技术基本要求：了解转炉炼钢工艺重点：转炉炼钢工艺过程9、电炉炼钢主要内容：概述、现代炼钢电弧炉的构造、电弧炉炉衬的砌筑、电弧炉的电气设备、碱性电弧炉的熔炼工艺、电弧炉炼钢的新技术及发展趋势、其它电炉炼钢法、炼钢车间的主要技术指标基本要求：了解电炉炼钢的基本情况重点：电炉炼钢工艺10、炉外精炼主要内容：概述、炉后处理技术、真空处理、钢包精炼、氩气精炼、炉外精炼法冶金效果的比较。
钢铁冶金概论(电炉钢)
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
钢铁冶金概论炉外精炼
钢铁冶金概论炉外精炼炉外精炼是现代钢铁冶金中一个非常重要的工艺阶段，它能够对已经经过高炉冶炼出来的熔融铁液进行进一步的处理和提纯，以得到更高品质的钢材。
本文将详细介绍炉外精炼的过程、方法以及其在钢铁冶金中的重要性。
炉外精炼的过程主要包括除氧、脱硫、还原剂控制等步骤。
首先是除氧过程，其目的是通过添加合适的除氧剂，将铁液中的氧气去除，以减少氧化和损耗。
通常使用的除氧剂有铝、硅及铝硅合金等。
除氧剂能与铁液中的氧气反应生成气体，如气体呈气泡状排出，并生成含铝或含硅的化合物，从而减少氧含量。
接下来是脱硫过程，铁液中的硫是一种有害的杂质，会导致钢材成品的脆化和性能下降。
因此，脱硫是炉外精炼过程中非常重要的一步。
常见的脱硫方法有氧化法和还原法。
氧化法主要是通过向铁液中添加氧化剂，使硫与氧化剂反应生成气体，如硫化氢，从而排出铁液中的硫。
还原法则是通过添加还原剂，通常是含碳的物质，使其与硫反应生成硫化物，再由硫化物降解和沉淀，从而实现脱硫目的。
此外，还需要对还原剂进行控制。
还原剂的控制是为了保持炉外精炼环境的还原性，从而有利于脱硫、除氧等反应的进行。
一般来说，还原剂的添加量应该合理，过多会导致过量还原，出现大量一氧化碳和游离碳的气体产生，而过少则会导致还原不充分，无法完全去除硫。
炉外精炼在钢铁冶金中的重要性不言而喻。
通过炉外精炼，可以进一步提高钢材的质量。
首先，炉外精炼可以去除铁液中的氧和硫等有害元素，减少钢材的夹杂物含量，提高了钢材的纯度和机械性能。
其次，炉外精炼还能调整钢液的成分，包括碳含量、合金元素含量等，使得钢材具有更好的性能和应用范围。
另外，炉外精炼中的控制参数对钢材的性能也有很大影响，合理地控制还原剂的添加量、操作温度、反应时间等，将会进一步提高钢材的质量。
总之，炉外精炼是现代钢铁冶金过程中一项非常重要的工艺阶段。
通过除氧、脱硫和还原剂控制等步骤，可以对铁液进行进一步的处理和提纯，最终得到高品质的钢材。
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
钢铁冶金概论整理
1、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
特点：1）在逆流（炉料下降及煤气上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；2）在投入（装料）及产出（铁、渣、煤气）之外，无法直接观察炉内反应过程；3）维持高炉顺行（保证煤气流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。
三大主要过程：1）还原过程实现矿石中金属元素（主要是Fe）和氧元素的化学分离；2）造渣过程实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离；3）传热及渣铁反应过程实现成分及温度均合格的液态铁水。
2、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。
焦炭的三大作用：1）热源→在风口前燃烧，提供冶炼所需热量；2）还原剂→本身及其氧化产物CO均为铁氧化物的还原剂；3）骨架和通道→矿石高温熔化后，焦炭是唯一以固态存在的物料。
有支撑数十米料柱的骨架作用有保障煤气自下而上畅流的通道作用作用3）是任何固体燃料所无法替代的。
4）生铁渗碳的碳源。
对焦炭的质量要求：1）强度高；2）固定C高；3）灰分低；4）S含量低；5）挥发份合适；6）反应性弱（C＋CO2→2CO）；7）粒度合适为矿石平均粒度的3～5倍为宜，d小/d大≈0.73、熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
1）、有效容积利用系数ημ定义：每M3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（t/ m3.d）。
我国ημ＝1.6～2.4 t/ m3.d ；日本ημ＝1.8～2.8 t/ m3.d2）、焦比定义：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数（Kg/t）。
我国焦比为250～650Kg/t3）、焦炭冶炼强度定义：每m3高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数（t/ m3.d）。
一般为0.8～1.0t/ m3.4）Co利用率3.烧结矿和球团矿有什么区别？1）．富矿短缺，必须不断扩大贫矿资源的利用，而选矿技术的进步可经济地选出高品位细磨铁精矿。
这种过细精矿不益于烧结，透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提高，而用球团方法处理却很适宜，因为过细精矿易于成球，粒度愈细，成球性愈好，球团强度愈高。
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。
钢铁冶金概论连铸工艺
钢铁冶金概论连铸工艺钢铁冶金是指通过冶炼和加工，将铁矿石中的铁元素提取出来制成钢材的过程。
而连铸工艺则是钢铁冶金过程中的一种关键工艺，通过连铸工艺可以将熔融的钢水直接铸造成连续铸坯，提高钢材生产的效率和质量。
连铸工艺的基本原理是将融化的钢水通过连续铸造机的浇注系统，注入到连续铸坯结晶器中。
结晶器内部有多个水冷铜管，通过外部供水维持一定的冷却速度，使钢水在管道内快速凝固形成连续的铸坯。
在连铸过程中，可以根据需要调整浇注速度和结晶器冷却水的温度，以控制铸坯的形状和质量。
与传统的分段铸造工艺相比，连铸工艺具有以下优势：1.提高生产效率：连铸工艺可以实现连续生产，不需要停机换模，大大缩短了钢材的生产周期。
同时，连铸工艺还可以根据需要调整铸坯的宽度和厚度，适应不同尺寸和规格的钢材生产需求。
2.提高产品质量：连铸工艺可以减少钢水在冷却过程中的非均匀凝固，降低了拉伸应力，从而减少了铸坯的开裂和缺陷。
此外，连铸工艺还可以通过在线测温、测速和涂演技术，实时监控和控制铸坯的温度和形貌，提高铸坯的表面质量和内部结构。
3.降低能耗和环保：连铸工艺不需要炼钢坯间的加热和冷却过程，大大节约了能源和有害气体的排放。
同时，连铸工艺可以通过废渣和气体的循环利用，减少了冶炼过程中的废物产生和环境污染。
然而，连铸工艺也存在着一些挑战和难点。
首先，连铸过程中铸坯的温度分布不均匀，容易产生温度梯度应力和表皮裂纹。
其次，连铸工艺对设备和技术要求较高，需要配备高效的材料输送系统、快速冷却系统和在线监测系统。
此外，连铸工艺还需要进行精细化建模和仿真分析，以优化铸坯的形状和质量。
总的来说，连铸工艺是钢铁冶金中的重要工艺，可以提高钢材的生产效率和质量，降低能耗和环保。
随着工艺和设备的不断升级，连铸工艺在钢铁冶金中的应用前景将更加广阔。
钢铁冶金概论考试重点汇聚
钢铁冶金概论考试重点——By 材控1004班(一)绪论（1）生铁概念：是含碳量大于1.7％的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%-4%，并含C、Si、Mn、S、P等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。
（2）钢的概念：指含碳量0.2-2％的铁碳合金。
根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢，根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢，高强高韧是钢的重要特征（3）钢铁生产的两个典型流程：a.长流程(高炉炼铁):烧结/球团—高炉—转炉—连铸机—轧机.b短流程:直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机.（4）钢与生铁的区别:（5）钢铁生产的典型工艺（长流程）:(二)高炉炼铁工艺流程与主要设备（1）高炉炼铁：高炉炼铁：在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁的过程。
（2）矿石的品位：矿石中有用成分的质量百分含量。
（3）脉石：矿石中没有用的成分称为脉石，一般在冶炼过程中需要去除。
（4）烧结的定义：将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。
在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。
冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。
这一过程叫烧结，所得到的块矿叫烧结矿（5）抽风烧结原理：布在烧结机台车上的混合料经点火和抽风，气流自上而下通过料层，料层中燃料燃烧产生高温，引起一系列的物理化学反应，物料局部软熔生成一定的液相。
随后，由于温度降低，液相冷凝结块，形成气孔率高，矿物组成与天然矿不同的烧结矿，这就是整个烧结过程。
（6）（冶金）焦炭的作用：燃烧产生热量；燃烧后产生CO作为还原剂；支撑料柱，使料层透气。
（7） 有效容积：对钟式炉顶高炉指从铁口水平中心线至大钟下降位置下沿所包括的容积；对于无钟炉顶高炉指从铁口水平中心线至炉喉上沿（一般把该标高设为料线零位）之间的容积。
（8） 有效容积利用系数：高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3·d ）（9） 焦比（K ）：冶炼一吨生铁消耗的干焦或综合焦炭量（kg/t ）。
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②炉外法工艺
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③取铁法工艺过程
精炼期
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取铁期
贫化期
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精炼期
目 的： 增加合金含[W]量，降低合金[Mn]、[Si]、 [C]（依靠氧化去除） 主要反应： WO3+3Mn——W+3MnO WO3+3Si——2W+3SiO2 WO3+3C——2W+3CO
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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
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1、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； 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
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
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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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1.硅系铁合金 2.锰系铁合金 3.铬系铁合金
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1.硅系铁合金
1）主要品种 硅铁、工业硅、含硅脱氧剂； 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； 主要反应： 3）主要反应： SiO2+2C+Fe=Fe-Si+CO
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2.锰系铁合金
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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) 主要反应： 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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2、电炉法-分为矿热炉和电弧炉（精炼炉）两种
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3.炉外法
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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。
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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。
Si系铁合金 系铁合金:Fe-Si,Ca-Si,工业 工业Si 系铁合金 工业 普通铁合金 Mn系铁合金 高、中、低CFe-Mn,Mn-Si,金属 系铁合金:高 金属Mn 系铁合金 金属 Cr系铁合金 高、中、低CFe-Cr,Cr-Si,金属 系铁合金:高 金属Cr 系铁合金 金属 其它铁合金:Fe-P,Fe-W,Fe-Ni,Fe-Ti,Fe-Mo,Fe-V,Fe-Nb,Fe-B等 等 其它铁合金 Fe-Zr N-化铁合金 化铁合金:Mn系,Cr系 化铁合金 系 系 特种铁合 金 发热铁合金:高 发热铁合金 高、低CFe-Cr,Fe-Nb 氧化物压块:MoO3、WO3 氧化物压块 钙系复合脱氧剂： 、 、 、 复合合金 钙系复合脱氧剂：Ca、Si、Mn、Al复合合金
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5.氧气转炉法
原 料： 液态碳素合金、纯氧、冷却剂及造渣 材料； 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。系及铬系合金的生产
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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： 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
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4.钨铁冶炼 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.积块法
②.炉外法
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③.取铁法
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①积块法
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： 设
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 铁合金生产
3.铁合金的分类
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四、其它铁合金生产简介(Fe-W)
Fe1. 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
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2.钨 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
钢铁冶金概论 ----铁合金生产
主讲:冶金工程系
陈韧
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
铁合金生产
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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。
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） 主要反应： 3）主要反应： 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）