钢铁冶金概论
钢铁冶金概论复习资料
钢铁冶金概论期末复习（炼铁部分）1比较说明不同钢铁生产工艺流程铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁铁→精炼（脱S、P、Si等）→钢还原熔化过程氧化精炼过程（炼铁）（炼钢）1.绘制高炉本体内型结构说明各部分名称（画白色部分即可：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、风口、渣口、铁口）高炉五大附属系统名称及作用（1）原料供应系统：保证及时、准确、稳定地将合格原料从贮矿槽送上高炉的炉顶；（2）送风系统：保证连续可靠地供给高炉冶炼所需数量和保证足够温度的热风；（3）渣铁处理系统：及时处理高炉排放出的渣铁，保证高炉生产正常运行，获得合格的生铁和炉渣产品；（4）煤气清洗系统：保证回收高炉煤气，使其含尘量降到15mg/m3左右，以便利用；（5）燃料喷吹系统：保证喷入高炉所需燃料，以代替部分焦炭消耗。
高炉内按物料变化五个区域的划分，并简单了解各部分的变化过程（1）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（2）软熔区主要特征：矿石呈软熔状，对煤气阻力大主要反应：矿石的直接还原，渗碳和焦炭的气化反应（3）滴落区主要特征：焦炭下降，其间夹杂渣铁液滴主要反应：非铁元素还原，脱碳、渗碳、焦炭的气化反应（4）焦炭回旋区主要特征：焦炭作回旋运动主要反应：鼓风中的氧和蒸汽与焦炭及喷入的辅助燃料发生燃烧反应（5）炉缸区主要特征：渣铁相对静止，并暂存于此主要反应：最终的渣铁反应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：每立方米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·d）2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250~650（kg/t）3煤比定义：冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数（kg/t）我国煤比为50~220（kg/t）4燃料比（焦比+煤比）定义：冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和（kg/t）我国燃料比为450~700（kg/t）5综合焦比（焦比+煤比×煤焦置换比）6煤焦置换比定义：喷吹1kg煤粉所能替代的焦炭的千克数，一般为0.8左右7焦炭冶炼强度定义：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数（t/m3·d）8综合冶炼强度定义：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数（t/m3·d），一般为0.9~1.15t/m3·d利用系数、焦比及冶炼强度三者关系纯焦冶炼时：利用系数=焦炭冶炼强度/焦比喷吹燃料时：利用系数=综合冶炼强度/综合焦比（5）休风率定义：指高炉休风时间占规定作业时间的百分比（6）焦炭负荷指每批炉料中铁矿石的重量与焦炭重量之比，用以评估燃料利用水平和调节配料四种天然铁矿石的名称和分子式及特点（1）磁铁矿：主要含铁矿物为Fe3O4 特点：理论含铁量72.4%，红条痕，较软，易还原。
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）
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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
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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，
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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。
51钢铁PPT-钢铁冶金概论-轧钢
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）。
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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轧钢一般工艺过程：
按变形时金属本身温度的高低分为 热轧和冷轧。
冷轧：金属的变形温度低于再结晶温度 热轧：金属的变形温度高于再结晶温度
加热——轧制（粗轧、精轧）——精整
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加热的目的
1.提高钢的朔性 2.降低变形抗力 3.改善金属的结晶组织和消除金属内部 的内应力
当冶炼含碱性氧化物脉石为主的矿石时，则溶剂应为酸性物，如常用的硅 石（SiO2）等 。
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燃料——焦炭、煤粉
焦炭在高炉内的作用 1）在风口前燃烧，提供冶炼所需热量； 2）固体C及其氧化产物CO，是氧化物的还原剂； 3）在高温区，矿石软化熔融后，焦炭是炉内唯一以固态存在的物料，是
支撑高达数十米料柱的骨架，同时又是风口前产生的煤气得以自下而上畅 通流动的高透气性通路。 煤粉 1964年，我国首先在首钢成功地向高炉喷吹无烟煤粉，作为辅助燃料置 换一部分昂贵的焦炭，以降低成本。 目前，我国大部分高炉都采用喷吹煤粉工艺。
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二、钢铁冶金工艺简介
传统流程
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现代流程
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原燃料（铁矿石、溶剂、焦炭、煤粉、气体燃料）
↓
炼铁（铁水、铁块、高炉煤气…）
↓
炼钢（钢坯、转炉煤气、炉渣…）
↓
轧钢（钢材）
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（一）高炉炼铁生产用原燃料
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钢铁冶金概论
郭伟达
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目录
一、冶金的概念 二、钢铁冶金工艺简介 三、钢铁工业可持续发展
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一、冶金的概念
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冶金的概念
冶金就是指如何经济地从矿石或其他 原料中提取金属或金属化合物，并用 各种加工方法制成具有一定性能的金 属材料的过程。
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铁矿石按矿物成份可分为五种类型 ①磁铁矿矿石②赤铁矿矿石 ③褐铁矿矿石④钛磁铁矿矿石⑤菱铁矿
按铁的含量可分为富铁矿石和贫铁矿石，我国一般按以 下分类 富铁矿石－含Fe45％以上磁铁矿石、赤铁矿石，含铁3035％菱铁矿矿石 贫铁矿石－含铁25-45％的磁铁矿石、赤铁矿石，含铁 20-30％的菱铁矿石
铁矿粉造块
铁矿粉造块的目的：
1.将粉状料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在 流体力学方面的要求； 2.改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善； 3、去除某些有害杂质，回收有益元素达到综合利用资源和扩大炼铁矿石 原料资源。
铁矿粉造块主要工艺：
烧结过程和球团过程
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冶金又分为
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黑色冶金 黑色金属矿产：Fe, Mn, Cr, V
有色冶金 有色重金属：Cu,Zn,Pb,Sn,Bi(
铋),Sb(锑), Hg(汞),Ni,Co, Cd(镉) 有色轻金属：Al, Mg
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冶金学
用于提取各种金属的矿石具有不同的特性 ，故提取金属要根据不同的原理，同样冶 炼不同的金属和轧制不同性能或品种的钢 材需要不同的生产工艺过程和设备，从而 形成了冶金的专门学科—冶金学。
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工业上对铁矿石的要求
铁矿石的边界品位一般为TFe 20-25%,经 选矿后才可使用。一般入高炉的富矿品位 要求大于50%(Fe), S、P、Pb、Zn、Sn 为有害组分。 当矿石中CaO+MgO/SiO2+Al2O3 在 0.8-1.2 之间称为自熔性矿石。
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（三）转炉炼钢工艺简介
炼钢的基本任务
1. 氧化去除碳（脱碳）； 2. 氧化＋造渣去除磷； 3. 造渣去除硫； 4. 脱氧； 5. 去除N、H等； 6. 去除钢中非金属夹杂物； 7. 升温； 8. 合金化 9. 废钢、炉渣返回利用； 10. 回收煤气、蒸汽等。
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烧结工艺过程（抽风烧结）：
混合料（铁矿粉、熔剂、燃料、附加物、及返矿。） →混合及造球 →带式烧结机台车上 →点火
整个烧结过程是在10-16kPa负压抽风下，自上而 下进行的。
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烧结工艺过程 生球成型（细粉料氧化矿物表面能大、易吸附水）
→生球干燥（脱水、预防焙烧破裂） →焙烧固结
（足够的机械强度、冶金性能）
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溶剂
由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定 数量的助溶剂，简称溶剂。
常用的是碱性溶剂，即石灰石（CaCO3）、白云石［ Ca（Mg ）CO3］等。
溶剂质量要求：有效成分含量高； S、P等有害杂质含量低。
如对石灰石和白云石来说，要求其有效碱度高。 （ CaO+ MgO）有效=（ CaO%+ MgO%）-SiO2%×R
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三、钢铁工业可持续发展
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（二）高炉炼铁工艺简介
原料：铁矿石 造块：烧结和球团。球团主要用于细磨铁精矿粉。 燃料：焦炭、喷吹10-30%的无烟煤。 辅助原料：
溶剂（石灰石）：促进渣铁分离；改善生铁质量，获得合格生 铁。
锰矿石：提高炉渣脱硫能力，调节含锰量。 其他辅助原料：金属附加物和洗炉剂（萤石和均热炉渣）
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高炉设备
高炉附属设备：
上料设备：料车、皮带上料 炉顶装料设备：
有料钟：受料漏斗、布料器、小钟、料仓、大钟等 无料钟：受料漏斗、料仓、漏斗、旋转溜槽等
送风设备：热风炉、鼓风机等 煤气除尘设备：干法除尘、湿法除尘 渣铁处理设备：渣铁口、水冲渣设备 喷吹设备
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高炉内的炉料分布
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块状带：矿石层与焦炭层 软熔带：矿石开始软化到完全熔化的区间 滴落带： 风口带：焦炭回旋区 渣铁带：
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生铁的形成过程：
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FeO+C →Fe+CO FeO+CO→Fe+CO2 FeO+H2 →Fe+H2O
高炉炼铁工艺过程：
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1.型钢：圆钢、方钢、扁钢、螺纹钢、角钢、工字钢、槽钢
、H型钢、钢轨。
2.板带钢：特厚板（＞60mm）、厚板（20-60mm）、中
板（4.0-20mm）、薄板（0.2-4.0mm）和极薄板（＜0.2mm ）。
3.钢管：热轧无缝钢管、焊接钢管和冷加工钢管。
4.特殊外形轧制产品。常见有车轮、轮箍和钢球等。
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炼钢工序功能的演变
铁水预处理
基本任务
炼钢
} 1) 脱碳；
2) 升温；
3) 脱磷；
{ 4) 脱硫；} 4) ຫໍສະໝຸດ 氧、氮、氢等；5) 合金化。
炉外精炼
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（四）轧钢工艺简介
轧制产品一般可分为：
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冶金学
以研究金属的制取、加工和改 进金属性能的各种技术为重要 内容，发展到对金属成分、组 织结构、性能和有关理论的研 究。
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钢铁冶金的基本方法——火法冶金
生铁生产：铁矿石还原 钢的生产：铁水中C、Si、P 等元素的氧化 铁合金生产：各种合金元素的氧化物的还原 基本原理是在高温下通过氧化物还原或元素 的氧化反应，达到金属与脉石分离，去除杂 质，提取金属的目的。
30-35
中国铁矿石特点：储量低于世界人均拥有量，多为贫矿、难选， 四大铁矿：鞍山、攀西、冀东、晋北，可开采40-50年。
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铁的工业矿物和矿石类型
自然界中已知含铁矿物有300多种，主要矿物有： 磁铁矿（Fe3O4），含铁72.4％ 赤铁矿（Fe2O3），含铁70％ 褐铁矿（Fe2O3·nH2O），含铁48-62.9％ 针铁矿（Fe2O3·H2O），含铁48-63％ 菱铁矿（FeCO3），含铁48.3％
含铁原料：铁矿石（烧结、球团） 溶剂：石灰石、白云石 燃料：焦炭、煤粉
含铁原料：铁矿石
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凡在当前技术条件下，可以经济地提取 出金属铁的岩石称为铁矿石。
铁矿石中除有含Fe的有用矿物外，还含 有其他化合物，统称为脉石。常见的脉石 有：SiO2、Al2O3、CaO及MgO等。
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炉料配比→上料设备→炉顶装料设备→炉内。 热风（热风炉1000-1300度）→热风管道→风口→高炉。
热风+焦碳=高温煤气 高温煤气（从下往上）+炉料（从上往下）=液态铁
（加热、还原、溶化、造渣等一系列的物理化学反应）
液态铁聚于炉缸，周期性地从渣铁口排出，炉渣经水 冲渣设备变成水渣运走。
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据统计，世界铁矿石总储量达 3431×108t（亿），其中工业储量约 1497×108t。 铁矿储量排在前5位的国家有：前苏 联、澳大利亚、加拿大、巴西、印度 ，如下表：