炼钢设计原理
(冶金概论课件)CH3炼钢基本原理
节能减排技术
总结词
节能减排技术是降低炼钢过程能耗和减少污 染物排放的重要措施，通过采用先进的节能 技术和环保措施，实现炼钢生产的绿色可持 续发展。
详细描述
节能减排技术的核心在于提高能源利用效率 和减少污染物排放。采用先进的节能技术， 如余热回收利用、高效电机驱动等，可以有 效降低炼钢过程的能耗。同时，采用环保措 施，如烟气脱硫、除尘处理等，可以减少污 染物排放，实现绿色生产。
转炉
转炉炼钢原理
转炉炼钢是通过将铁水、废钢和 造渣剂加入转炉内，在高温下进 行氧化反应和脱碳反应，去除杂
质，得到纯净的钢水。
转炉结构
转炉由炉壳、炉衬、炉口、炉帽、 炉底等部分组成，各部分材料和结 构都有特殊要求。
转炉炼钢的优缺点
转炉炼钢具有生产效率高、成本低 等优点，但也存在对原料要求高、 能耗高等缺点。
好，炼钢效率越高。
铁矿石的来源主要有露天开采 和地下开采两种方式，不同来 源的铁矿石成分和品位有所不
同。Biblioteka 燃料与溶剂炼钢过程中需要使用燃料提供 热量，常用的燃料有煤炭、重 油和天然气等。
溶剂在炼钢过程中起到调节熔 渣成分的作用，常用的溶剂有 石灰石、白云石和菱镁矿等。
燃料和溶剂的质量对炼钢过程 和产品质量有重要影响，如灰 分、硫分和磷分等杂质含量需 要严格控制。
按产品分类
普碳钢、低合金钢、合金 钢等。
按用途分类
结构钢、工具钢、不锈钢 等。
02
炼钢原料
铁矿石
01
02
03
04
铁矿石是炼钢的主要原料，其 中含有铁元素和少量其他元素
，如硅、锰、磷、硫等。
铁炼成钢的原理
铁炼成钢的原理
铁炼成钢的原理是指将含大量杂质的铁矿石经过高温炼制和处理，使其转化为高纯度的钢铁材料的过程。
该过程主要由以下几个步骤组成：
1. 炼铁：将铁矿石放入高炉内，与焦炭反应，产生还原作用，使铁矿石中的氧化铁还原成铁原子。
同时，炉内的高温和喷吹的空气也促进了化学反应和杂质的脱除。
2. 炼钢：经过炼铁后的铁水中仍然含有许多杂质，需要进行炼钢处理。
这个过程会把铁水中的杂质去除，并加入适量的合金元素，以调整钢铁的力学性能和化学成分。
3. 返炉：将废弃的钢铁材料再次回收进行重新炼制，可以减少浪费和资源消耗，同时也能提高钢铁的质量。
总的来说，铁炼成钢的原理是通过高温热反应和化学处理，减少杂质和控制化学成分，从而得到高强度、高硬度和高韧性的钢铁材料。
- 1 -。
炼钢设计原理
1.1.2工艺过程高速化
利用系数：吨钢/公称吨一昼夜。 转炉利用系数：2005年转炉日历利用系数为
36．11吨／吨·日,2006年最高81.046吨／吨·日 （凌源）。 1）精料：a）金属的精化处理：铁水的脱硅处理 （Si<0.20）、铁水脱磷和脱硫（S≤0.012、 P≤0.005）。
1.1.4炉龄长寿化
转炉炉龄在70年代只有100-200炉，包钢平均炉龄 只有73.84炉，采用的炉衬是焦油白云石砖。普遍采 用了镁碳砖炉衬使转炉寿命大大提高，可达1500炉 以上，日本的一座炉子达到了10001炉，首钢（30 吨）达到了10110炉，但是炼钢36min，补炉需要 40min，耐火材料消耗大。
转炉复合吹炼时代
连铸生产技术的发展对转炉炼钢的生产稳定性提出更 高的要求，主要目的是改善吹炼后期渣钢反应远离平 衡，实现平稳吹炼。顶底复合吹炼的工艺方法可归纳 为三大类：
＊加强搅拌型：顶吹氧，底吹惰性气体（Ar、N2)或CO2， 流量大致在0.3m3/t.min以下。
＊强化冶炼型：顶底复吹氧，底吹氧或氧和溶剂，底吹 20—40%的氧气，顶吹60—80%的氧气，如K—BOP。
类 溶 液 或 熔 体 中 析 出 .( 溶 液 电 解 铜 ， 熔 盐 电 解:Al,Mg,Na) 钢铁冶金:火法,电冶金 有色冶金:火法,湿法
冶金主要操作工序
以钢铁冶金为例：
采矿→ 铁矿石→选矿→矿粉→造块→人造 富矿→ 熔炼→金属液→精炼→钢→成型 加工 →钢铁产品
16000 万吨 14000 12000
年 产量 (万吨) 年 产量 (万吨)
1964 1800
2003 22000
1976 2300
2004 28000
钢铁的制造原理
钢铁的制造原理钢铁是一种常见的金属材料，其制造原理涉及到矿石的炼制、炼钢过程以及后续的热处理等。
下面将详细介绍钢铁的制造原理。
钢铁的制造过程通常可以分为三个主要步骤：矿石的炼制、炼钢和热处理。
1. 矿石的炼制：钢铁的原料通常是铁矿石，其中含有较高比例的铁金属。
首先，矿石需要被开采并运输到冶炼厂。
然后，矿石会经过破碎和磨矿等处理，以使得矿石的粒度更加适合后续的冶炼过程。
接下来，通过矿石的还原，将氧化铁还原为金属铁。
常用的还原剂有焦炭和发热石油焦。
还原反应发生在高温和高压的环境中，一般使用高炉进行。
在高炉中，矿石和还原剂被加入，通过还原剂的剥离氧化铁中的氧元素，从而得到金属铁。
2. 炼钢：在获得金属铁之后，还需要将其转化为钢。
钢的制作通常涉及两个主要过程，即碱性炼钢和酸性炼钢。
- 碱性炼钢：通常采用转炉法。
在转炉中，金属铁被加入到含有适量废钢和废铁的炉渣中。
然后，通过吹入含有高浓度氧气的氧枪，使得金属铁中的不纯物质迅速燃烧，从而得到较纯净的金属铁。
在此过程中，还可以向转炉中添加适量的调质元素，如铬、镍、钼等，以获得特定性能的钢材。
- 酸性炼钢：通常采用电弧炉法。
在电弧炉中，金属铁和废钢被加入到炉膛中。
然后通过电弧加热炉膛，将金属铁熔化。
在炉膛中还可添加调质元素，如锰、硅等。
在炉膛中形成的电弧会使金属铁迅速熔化，并与被加入的废钢混合，以获得所需的钢材。
3. 热处理：在炼钢之后，钢通常还需要进行热处理以获得所需的性能。
热处理是通过加热和冷却来改变钢的结构和性能。
常见的热处理方法包括回火、淬火和正火等。
- 回火：将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却至室温。
这种处理方法可以消除内部应力，改善硬度和韧性之间的平衡。
- 淬火：将钢材加热到其临界温度以上，然后迅速冷却。
这种处理方法可以使钢材达到较高的硬度，但可能会牺牲一定的韧性。
- 正火：将钢材加热到一定温度，并在温度保持一段时间后，缓慢冷却。
这种处理方法可以得到比较均匀的组织结构，同时保持一定的硬度和韧性。
炼钢原理
炼钢原理绪论：第一题：炼钢原理的目的与内容；炼钢过程是一个在高温条件下，多相进行剧烈物理化学反应的过程。
应用物理化学知识，对高温条件下的炼钢过程如炉渣碱度，熔池温度的调整与控制，各种杂质的去除以及出钢温度的选择，钢液成分的确定等进行研究，认识和掌握其中的规律，以便在炼钢生产中选择最佳炼钢工艺，进行合理操作，进而创造最适宜的条件，加快有利反应速度，抑制不利反应速度，缩短冶炼周期提高钢产量和质量。
第二题：炼钢方法介绍：1.转炉炼钢法：设备简单、投资少、见效快、生产周期短、生产效率高。
其主要原材料是铁水，不需要从外部引进热源，而是通过向铁水吹入氧气，使铁水中的硅、锰、碳、磷等元素氧化，从而释放出大量的热以及铁水的物理热作为热源，使钢液获得必要的高温来完成炼钢过程。
转炉冶炼的主要钢种是低碳钢和部分低合金钢。
2.平炉炼钢法：炉体庞大、设备复杂、基建投资大、热效率低和冶炼时间长等缺点。
3.电炉炼钢法：必将成为现代钢铁生产的主要流程。
流程简捷，生产环节少，生产周期短能耗低，约相当于传统流程能耗的一半生产成本低，生产率高投资少，占地面积小，建设速度快，资金回收周期短，环境污染得到控制。
4.真空感应炉5.真空电弧炉6.电子轰击炉7.电渣重熔及等离子精炼法第一章：炼钢过程中的物理化学基础知识第一题：热效应的定义：化学反应系统在不做非体积功的等温过程中，吸收和放出的热量称为化学反应的热效应。
按反应条件的不同分为：等温、等压、等容热效应按反应类型的不同分为：生成热、燃烧热、溶解热、相变热等。
热化学方程式的书写格式：参加反应各物质的摩尔数反应时的压力、温度。
标准状态下可不标。
物质聚集状态。
是气态、液态还是固态，固态有不同晶型也应分别标明。
把放映热效应数值写在对应化学方程式的后边，用△H表示摩尔等压热效应，单位J或KJ。
第二题：基本概念：系统所研究的对象环境和系统密切相关系统之外的物质性质物理性质[温度、压力、体积、浓度、密度、粘度、热力学]化学性质[酸性、碱性、金属性、非金属性、氧化性、还原性等]状态系统所有性质的综合表现状态函数把随状态变化而变化的系统的这些性质第三题：热力学第一定律定义：任何过程，当系统的能量发生变化时，必然伴随吸热或放热，对外做功或得到功，否则能量不可能变化，其变化规律为系统的热力学能变化等于从环境吸收的热量减去它对环境所做的功。
炼钢原理与工艺课件
实现炼钢可持续发展的途径与方法
采用清洁生产技术
推循环经济
采用先进的清洁生产技术，如高炉煤气回 收利用技术、转炉余热回收利用技术等， 降低能源消耗和环境污染。
通过循环经济模式，将炼钢过程中的废弃 物进行资源化利用，实现废物的减量化、 资源化和无害化。
加强环境管理
推动绿色供应链管理
建立完善的环境管理体系，加强环境监测 和信息公开，提高企业的环保意识和责任 。
炼钢工艺流程的详细步骤
铁矿石的准备
将铁矿石破碎、磨细成粉状，以便于与焦炭 混合。
焦炭的准备
将焦炭破碎、筛分，以获得合适的粒度。
铁矿石和焦炭的混合
将铁矿石粉和焦炭按一定比例混合，形成炉料。
炼钢熔炼
将炉料加入炼钢炉中，通过高温熔炼还原铁元素， 同时加入废钢调整成分。
脱硫处理
加入生石灰进行脱硫处理，去除钢水中的硫元素 。
提高生产效率
合理的物理化学变化可以缩短炼钢时间，提高生产效率。
05
炼钢产品的质量与性能
炼钢产品的种类与用途
钢的种类
根据化学成分、生产方法和用途，钢 可以分为多种类型，如碳素钢、合金 钢、工具钢等。
用途
钢广泛应用于建筑、机械、汽车、造 船、航空航天等领域，作为结构材料 和功能材料。
炼钢产品的质量标准与性能要求
将绿色供应链管理理念贯穿于炼钢企业的 采购、生产、销售等各个环节，降低整个 供应链的环境影响。
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炼钢原理与工艺课件
汇报人： 2023-12-19
目录
• 炼钢原理概述 • 炼钢原料与设备 • 炼钢工艺流程 • 炼钢过程中的物理化学变化 • 炼钢产品的质量与性能 • 炼钢的环境保护与可持续发展
炼钢原理与工艺培训资料
炼钢原理与工艺培训资料1. 引言炼钢是将生铁炼制成钢的过程，是现代工业中不可或缺的环节之一。
炼钢原理与工艺的掌握对于钢铁行业从业人员至关重要。
本文旨在对炼钢原理与工艺进行详细介绍，为初学者提供培训资料。
2. 炼钢原理2.1 钢的定义与分类钢是一种由铁和碳组成的合金材料，通常其中的碳含量小于2%。
根据碳含量的不同，钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢等多个种类。
2.2 炼钢原理概述炼钢的主要原理是通过控制炉温和炉内气氛，使生铁中的杂质被氧化和还原，从而获得高纯度的钢。
炼钢原理涉及到氧化反应、还原反应、熔化和脱硫等多个过程。
2.3 炼钢原理详解2.3.1 氧化反应：在冶金过程中，氧气与生铁中的杂质发生氧化反应，将杂质转化为氧化物。
常见的氧化反应包括氧化碳、氧化硅等。
2.3.2 还原反应：在炼钢过程中，通过添加还原剂如石灰石或碳等，使氧化杂质还原为金属或金属化合物。
2.3.3 熔化：通过加热使原料中的金属达到熔点，使其熔化成为液态。
2.3.4 脱硫：钢中的硫容易造成钢的脆性增加，需要通过加入一定量的脱硫剂来去除钢中的硫。
3. 炼钢工艺3.1 前期准备工作在进行炼钢之前，需要做好各种前期准备工作，包括材料的选择、设备的检查与调整、炉前准备和炉底清理等。
3.2 炼钢工艺流程炼钢工艺涉及到多个环节，包括废钢预处理、炼铁、炼钢和连铸等。
每个环节都有不同的工艺参数和操作要求。
3.3 炼钢工艺参数炼钢的工艺参数包括炉温、炉压、燃料和还原剂的投入量等。
合理控制这些参数对于获得优质的钢具有重要作用。
3.4 炼钢工艺的优化与改进随着科技的进步，炼钢工艺也在不断优化与改进。
通过引入新的技术和设备，可以提高炼钢效率和钢的质量，减少能源消耗和环境污染。
4. 结语炼钢是一项复杂而关键的工艺，对钢铁行业的发展具有重要意义。
通过对炼钢原理与工艺的学习和掌握，可以为钢铁从业人员提供必要的知识和能力。
本资料只是对炼钢原理与工艺进行了基本的介绍，实际操作中还需要结合具体情况进行调整和优化。
炼铁设计原理
＞2000m3BF:
N=3（d-1）
风口高度（hf ）的确定：
风口高度：风口中心线到铁口中心线 的距离
hf=h1-a a—安装风口的结构参数，0.35-0.5(大 炉取上限）
④渣口（小炉子）中心线高度hz的确定
渣分为: 上渣:由渣口出来的渣，占总渣量的70% 下渣:随铁水从铁口出来的渣
hz计祘按上渣量计祘（书上有参考公式）
太多：运输紧张，生产率低
一般以2~4座为宜
2、高炉有效容积（Vu）的确定
有效容积（ Vu ）：
钟式高炉：大钟开启时大钟下沿距铁水 中心线这段距离所对应的容积
无钟高炉：溜槽垂直位置下沿距铁水中心 线这段距离所对应的容积
Vu是根据生铁日产量和利用系数祘出： Vu=P/ ηv
生铁日产量的计算： P=Q/（N·C）
设计时考虑：
d1
炉料和煤气的体积变化
煤气的合理分布及炉料的还原反应
βD
如同炉腹部位一样，关键是选好β值
β：一般80.5°~85°，大高炉取小值 h4： h4=（D-d1）tg β/2
5、炉喉部位的设计 h5，d1
设计时考虑： 承接炉料及合理分布炉料
结构上与炉身配合好
d1：我国经验：由d1/D=0.65~0.70确定
随着各方面条件的改善（精料、 技术水平、设备水平（大风机）） 高炉有效容积不断扩大，在炉容不 断扩大条件下，受焦炭强度的限制 及透气性的要求，有效高度Hu增加 缓慢，呈现出大型化、矮胖型发展 趋势
D Hu与D的关系
如武钢：
VU
4# 2516m3
老1# 1386 m3
△VU↑82%
HU 30m
26.7 m
这种炉型已存在了200多年，它适应了 高炉内炉料流和煤气流的运动规律， 因而是现代广泛采用的高炉内型。
炼钢原理
第一讲炼钢概述及熔渣基础知识第一章概论钢铁生产在冶炼工程中的两大基本环节为炼铁和炼钢。
第一节钢铁生产的两大工艺流程炼钢技术高速发展，出现了下列技术：1、氧气转炉炼钢取代平炉,成为主要的炼钢技术；2、超高功率电弧炉炼钢技术高速发展；3、连铸炼钢使经济效益逐渐提高；4、炉外精炼技术出现，把传统的炼钢方法分为两步：初炼和精炼。
新技术带来的优势：缩短冶炼时间，提高生产率和降低生产成本，大幅度提高钢的质量。
新技术使炼钢生产逐渐演化为两种流程模式：长流程与短流程。
长流程多见于大中型钢铁厂高炉→铁水预处理→氧气转炉→炉外精炼→连铸机铁矿石铁水预处理铁水初炼钢水精炼钢水连铸坯短流程一般中、小型钢铁厂、特钢厂采用电弧炉→炉外精炼→连铸机废钢初炼钢水精炼钢水连铸坯两种流程的主要区别：原料来源不同；长流程原材料：铁矿石；短流程原材料：主要是废钢。
第二节炼钢的基本任务1、脱碳并将其碳含量按钢号要求调整到一定的规定范围；2、去除杂质（脱磷、脱硫、脱氧，去除气体和非金属夹杂物）；3、调整钢液的成分和温度；4、将钢液浇注成质量好的钢锭和铸坯。
第三节主要的炼钢方法及炼钢各主要环节的功能两种主要的炼钢方法：顶底复吹转炉炼钢；超高功率电炉炼钢。
这两种炼钢方法在现代炼钢中一般都运用在炼钢生产中的初炼环节。
炼钢生产的主要环节无论是长流程还是短流程，炼钢生产的主要环节都是：初炼炉(氧气转炉和超高功率电炉)→炉外精炼→连铸通常在采用长流程时,在氧气转炉前还增加了铁水预处理工序。
主要环节的功能介绍1、铁水预处理1) 脱硫、脱磷、脱硅；2) 对整个炼钢生产过程起到调节能量的作用；3) 铁水预处理的建立起到了高炉—转炉之间的缓冲作用。
2、氧气转炉1) 快速高效脱碳；2)快速升温；3)优化脱磷；4)节约能源；3、超高功率电炉1)快速熔化废钢2)适度脱磷和脱碳3)准确控制温度和热效率改善4、炉外精炼1)精炼钢液2)可以在初炼炉和连铸机之间起缓冲作用3)使生产效率和经济效益大为提高5、连铸1)使钢液快速高效凝固和成型化2) 获得良好的铸坯表面质量和铸坯组织3)提高成材率，优化了流程第二章炼钢炉渣造好渣是炼钢的重要条件，俗话说“炼钢就是炼渣,要炼好钢,首先要炼好渣”，可见炉渣的重要性。
炼钢设计原理 知识点总结
炼钢设计原理知识点总结炼钢是将生铁经过高温冶炼、镁球处理等一系列工艺过程，去除杂质，调整化学成分和温度，以得到符合要求的合金材料的过程。
炼钢设计原理是指在炼钢过程中，根据各种物质的性质和热力学规律，确定合理的工艺参数和操作方法，以实现炼钢过程的高效、稳定和安全。
为了实现高效炼钢，炼钢设计原理需要考虑以下几个方面的内容：1. 原料的选择和预处理在炼钢过程中，原料的质量和成分将直接影响到最终产品的质量。
因此，在炼钢设计中需要仔细选择原料，尽量减少杂质含量，并进行预处理，以提高原料的利用率。
2. 炉型和燃烧技术炼钢的主要设备是炼钢炉，而炉型和燃烧技术的选择将直接影响炼钢过程的效率和产品质量。
在炼钢设计中，需要根据生铁的性质和炼钢目标，选择合适的炉型和燃烧技术，以最大程度地提高炉内的温度和热传导效率。
3. 溶解和炉渣控制溶解和炉渣控制是炼钢过程中非常重要的环节。
在炼钢设计中，需要合理控制溶解速度和炉渣成分，以保证溶解反应的充分进行，并提供足够的热量和氧化剂，以促进金属间的化学反应。
4. 温度和时间控制炼钢过程中，温度和时间的控制非常关键。
在炼钢设计中，需要合理选择加热和保温的方式，以确保炉内温度的均匀分布和保持一定的时间，以达到预期的炼钢效果。
5. 合金元素添加和脱气处理根据炼钢目标和产品要求，可能需要添加一定的合金元素来调整钢的成分和性能。
在炼钢设计中，需要选择合适的添加方法和时间，以确保合金元素的均匀分布。
同时，在炼钢过程中需要进行脱气处理，以降低钢中的氧含量和气体杂质含量。
6. 冷却和凝固控制炼钢后，要通过冷却和凝固控制来实现炉内金属的结晶和凝固。
在炼钢设计中，需要根据钢的成分和要求，选择合适的冷却方式和速度，以控制钢的组织和晶粒尺寸，从而达到预期的产品性能。
总的来说，炼钢设计原理是在充分了解物质性质和热力学规律的基础上，根据炼钢目标和产品要求，确定合理的工艺参数和操作方法，以实现炼钢过程的高效、稳定和安全。
转炉炼钢原理及工艺介绍
锰的氧化反应有三种情况：
（1）锰与气相中的氧直接作用
[Mn]+ 1/2｛O2｝＝(MnO)
（2）锰与溶于金属中的氧作用
[Mn]+ [O2] ＝(MnO)
（3）锰的氧化与还原
3）锰与炉渣中氧化亚铁作用
[Mn]+(FeO)＝(MnO)+ [Fe]
第三个反应在炉渣——金属界面上迸行，是锰氧化的主要反应。
锰的氧化还原与硅的氧化还原相比有以下基本特点：
1）在冶炼初期锰和硅一样被迅速大量氧化，但锰的氧化程度要低些
，这是由于硅与氧的结合能力大于锰与氧的结合能力；
2）MnO为弱碱性氧化物，在碱性渣中（ MnO）大部分呈自由状态存
在。因此，在一定条件下可以被还原。由于锰的氧化反应是放热反应，故
温度升高有利于锰的还原。所以在生产实践中冶炼后期熔池中会出现回锰
1）在某一温度下，几种元素同时和氧相遇时，位置低的元素先氧化。如1500℃ 时，氧化顺序为Al、Si、C、V、Mn。
2）位置低的元素可将位置高的氧化物还原。炼钢过程中脱氧就是利用Al、Si等 元素将FeO还原。
3）CO的分解压曲线的斜率与其它氧化物的不同，它与Si、Mn、V等的氧化物分 解与压CO曲分线解有压一曲交线点相，交此点点对所应对的应温的度温为度15称30为℃氧，化当转t>化15温30度℃。时例，如Si，先S于iOC2被分氧解化压；曲当线 t<1530℃时，则C先于Si被氧化。1530℃即为Si、C的氧化转化温度。
• 所谓炼钢，就是通过冶炼降低生铁中的 碳和去除有害杂质，在根据对钢性能的要求 加入适量的合金元素，使其成为具有高的强 度、韧性或其他特殊性能的钢。
•二、炼钢基本原理
• 因此，炼钢的基本任务可归纳为：
转炉炼钢原理及工艺介绍
转炉炼钢原理及工艺介绍1. 引言转炉炼钢是一种常用的钢铁冶炼方法，在钢铁行业中具有重要的地位。
本文将介绍转炉炼钢的原理以及相关的工艺。
2. 原理转炉炼钢的原理基于炉料在高温下的氧化还原反应。
在转炉炉腔内，通过喷吹氧气来进行氧化反应，将炉料中的杂质和不需要的元素氧化为气体，并通过炉顶的排气系统排出。
同时，通过加入适量的合金元素和剂料，实现精确的调节和控制炉料中的化学成分，从而达到炼制特定钢种的目的。
3. 工艺介绍3.1 炉料准备转炉炼钢的炉料通常包括废钢、生铁和铸铁等。
在炉料准备阶段，首先将炉料进行破碎和称重，确保每炉的配料量准确。
然后将炉料装入倾动或转倒式转炉中。
3.2 酸碱度控制酸碱度的控制是转炉炼钢中的重要环节。
在炉料中加入不同的硅、锰、磷等元素和石灰质量，可以调节炉腔中的酸碱度。
通过测定炉腔中渣口撞击时的响声来判断酸碱度的状态，并根据需要进行调整。
3.3 氧气喷吹在转炉炼钢的过程中，通过在炉膛中喷吹预热后的氧气，可以实现杂质的氧化和温度升高。
氧气的喷吹方式有多种，包括底吹、侧吹和顶吹等。
氧气喷吹的速率和角度的控制对炉腔内的氧化反应有重要影响。
3.4 合金元素的加入根据钢种的要求，需要在转炉炼钢过程中加入适量的合金元素，如铬、镍、钒、钼等。
合金元素可以通过粉末喷吹、捞渣操作等方式添加到炉腔中。
合金元素的加入可以改变钢的性能和化学成分。
3.5 钢渣处理在转炉炼钢过程中，钢渣是产生的副产物。
钢渣中含有大量的氧化物和杂质，需要进行适当的处理。
一般采用钢渣保温、捞渣、保护渣、中性渣等措施来处理钢渣，以确保钢渣中的氧化元素被充分还原并排出炉外。
3.6 出钢经过一系列的氧化还原反应和调度控制，转炉中的炼钢过程逐渐接近尾声。
当出钢温度达到要求后，打开炉底的出钢口，将液态钢水流入连铸机进行继续加工。
4. 总结转炉炼钢是一种重要的钢铁冶炼方法，其原理是基于氧化和还原反应。
通过适当的酸碱度控制、氧气喷吹和合金元素的加入，可以实现炼制特定钢种的目的。
炼钢原理与工艺课件
锰可在钢凝固范围内生成MnS和少量的FeS， 纯MnS的熔点为1610℃，共晶体FeS-MnS（占 93.5%）的熔点为1164℃，它们能有效的防 止钢热加工过程的“热脆”。
冶 炼 一 般 钢 种 时 要 求 将 [Mn] 控 制 在 0.4%0.8%。在实际生产中还将[Mn]/[S]比作为一个指 标进行控制，[Mn]/[S]对钢的热塑性影响很大。
钢中氮含量高时，在250-4500C温度范围，其表面发蓝， 钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。氮含 量增加，钢的焊接性能变坏。
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。
但旧中国钢铁工业非常落后，产量 很低，从1890年建设的汉阳钢铁厂至1948 年的半个世纪中，钢产量累计到200万吨， 1949年只有15.8万吨。
新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的 钢铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万 吨，1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿吨大 关，成为世界第一产钢大国，2005年产量达到3.4亿 吨，占世界产量的1/3。
炼 钢 方 法（1）
最早出现的炼钢方法是1740年出现的 坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石墨 和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化 炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。此 法几乎无杂质元素的氧化反应。
炼 钢 方 法（2）
1856年英国人亨利·贝塞麦发明了酸性 空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦法， 第一次解决了用铁水直接冶炼钢水的难题， 从而使炼钢的质量得到提高，但此法要求 铁水的硅含量大于0.8%，而且不能脱硫。 目前已淘汰。
炼钢设计原理
炼钢设计原理
炼钢是一种重要的金属加工工艺，它通过将生铁中的杂质和碳含量控制在一定
范围内，从而得到具有一定化学成分和机械性能的钢。
炼钢设计原理是指在炼钢过程中，根据原料的特性和产品的要求，合理选择炼钢工艺、设备和操作方法，以实现预定的炼钢目标。
首先，炼钢设计原理需要充分了解原料的特性。
不同的原料，其化学成分和物
理性能各有不同，因此需要根据原料的特点，选择合适的炼钢工艺。
例如，对于含硫量较高的生铁，可以采用碱性炼钢工艺，以提高硫的去除率；对于含磷量较高的生铁，则需要采用酸性炼钢工艺。
其次，炼钢设计原理需要根据产品的要求确定炼钢目标。
不同的产品对钢的化
学成分和机械性能要求也不同，因此在炼钢设计中需要明确产品的要求，确定钢的化学成分和机械性能指标，以此为依据选择合适的炼钢工艺和操作方法。
在炼钢设计中，还需要考虑炼钢设备的选择和布局。
炼钢设备的选择应根据原
料和产品的特性，确定炼钢炉的类型和规格，以及辅助设备的配置。
同时，炼钢设备的布局也需要考虑生产效率和安全性，合理布置设备，确保炼钢过程的顺利进行。
此外，在炼钢设计中，还需要考虑炼钢操作方法的选择和优化。
炼钢操作方法
的选择应根据原料和产品的特性，确定合适的炼钢操作方法，以实现预定的炼钢目标。
同时，还需要对炼钢操作方法进行优化，提高生产效率和产品质量。
总之，炼钢设计原理是一个复杂而又重要的工作，它需要充分考虑原料的特性、产品的要求、设备的选择和布局，以及操作方法的选择和优化。
只有合理设计炼钢过程，才能实现预定的炼钢目标，生产出符合要求的钢材。
炼钢的基本原理
炼钢的基本原理：生铁，矿石或加工处理后的废钢氧气等为主要原料炼钢的方法，一般可分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。
现分别介绍如下：1. 转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。
把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。
在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。
因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。
转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。
开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。
这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。
几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。
炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。
最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。
这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。
整个过程只需15分钟左右。
如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。
这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。
2. 平炉炼钢法（平炉炼钢法也叫马丁法）平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，（废铁，废钢，铁矿石）。
反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。
平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。
平炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。
炼钢的原理化学方程式
炼钢的原理化学方程式炼钢是一种重要的冶金工艺，通过炼钢可以将生铁中的杂质去除，从而得到高质量的钢材。
炼钢的原理主要是利用化学反应来去除杂质，下面我们就来详细了解一下炼钢的原理和化学方程式。
首先，炼钢的原理是利用氧气与生铁中的杂质发生氧化还原反应。
在炼钢过程中，首先需要将生铁加热至熔化状态，然后通过吹氧等方法向熔融的生铁中通入氧气。
氧气与生铁中的杂质发生化学反应，将杂质氧化成氧化物，从而使其脱离熔融的金属，最终形成渣浆。
这样就可以将杂质从生铁中去除，得到高质量的钢材。
其次，炼钢的化学方程式主要包括氧化反应和还原反应两种类型。
在氧化反应中，氧气与生铁中的碳、硅、锰等杂质发生氧化反应，生成相应的氧化物。
以碳为例，其氧化反应方程式为：Fe + C + O2 → FeO + CO2。
在这个方程式中，生铁中的碳与氧气发生反应，生成氧化铁和二氧化碳。
通过这样的氧化反应，可以将生铁中的碳氧化成氧化物，从而去除碳的杂质。
另外，还原反应也是炼钢过程中的重要化学反应。
在炼钢过程中，还原剂通常是氧化铁，它可以与生铁中的氧化物反应，将氧化物还原成金属。
以氧化铁为例，其还原反应方程式为：FeO + C → Fe + CO。
在这个方程式中，氧化铁与碳发生反应，生成铁和一氧化碳。
通过这样的还原反应，可以将生铁中的氧化物还原成金属，从而得到高质量的钢材。
总的来说，炼钢的原理化学方程式是通过氧化还原反应去除生铁中的杂质，从而得到高质量的钢材。
通过合理控制炼钢过程中的氧化还原反应，可以有效去除生铁中的杂质，提高钢材的质量。
希望通过本文的介绍，能够对炼钢的原理和化学方程式有更深入的了解。
高炉炼钢原理
高炉炼钢原理一、引言高炉炼钢是现代钢铁工业的核心环节，其历史可追溯至数千年前。
高炉作为一种重要的冶金设备，主要用于将铁矿石还原成生铁，并进一步炼制成钢。
本文将详细阐述高炉炼钢的基本原理、工艺流程、关键设备以及环保措施，以便读者全面了解这一传统而现代的炼钢方法。
二、高炉炼钢的基本原理高炉炼钢的基本原理是在高温下，利用还原剂（主要是焦炭）将铁矿石中的氧去除，从而得到生铁。
生铁再经过进一步处理，如炼钢炉中的氧化和精炼，最终得到所需的钢材。
高炉炼钢过程中涉及的主要化学反应包括：碳的燃烧、铁的还原和渣的形成。
1. 碳的燃烧在高炉内，焦炭与鼓入的高炉煤气（主要成分为氧气、氮气和二氧化碳）中的氧气发生燃烧反应，生成二氧化碳并放出大量的热量。
这些热量为高炉提供了还原铁矿石所需的温度。
2. 铁的还原在高温下，焦炭中的碳与铁矿石中的氧发生还原反应，生成二氧化碳和金属铁。
这一过程中，铁矿石中的铁氧化物被还原成金属铁，而焦炭则作为还原剂被消耗。
3. 渣的形成高炉炼钢过程中，除了金属铁外，还会产生一些无法还原的氧化物和其他杂质。
这些物质与焦炭中的灰分、熔剂（如石灰石、白云石等）结合，形成炉渣。
炉渣具有较低的密度，因此浮在铁水上面，便于从高炉中排出。
三、高炉炼钢的工艺流程高炉炼钢的工艺流程主要包括装料、鼓风、熔炼、出铁和出渣等环节。
1. 装料将铁矿石、焦炭和熔剂按一定比例混合后，从高炉顶部装入炉内。
为保证高炉的连续生产，装料过程需要自动化和精确控制。
2. 鼓风从高炉底部鼓入预热后的高炉煤气，为高炉提供氧气和热量，促进碳的燃烧和铁的还原反应进行。
鼓风参数（如风量、风温等）需要根据高炉的实际状况进行调整和优化。
3. 熔炼在高温和还原气氛下，铁矿石被还原成金属铁，并与炉渣分离。
熔炼过程中需要保持高炉内部的稳定和热平衡，以确保炉况良好和高炉的顺行。
4. 出铁当炉内积累了一定量的铁水后，通过出铁口将其排出。
出铁过程中需要注意控制铁水的温度和成分，以保证产品质量和生产安全。
炼钢基本原理及原材料课件
低温虽然对脱磷有利，但温度过低，那么石灰不 易熔化，碱性渣不易形成，炉渣粘度高，炉渣中各 组分的扩散困难，反而对脱磷不利。
正硅酸钙很稳定，故在碱性渣中，冶炼前期硅几乎全 部被氧化，而不会再被复原。
锰的氧化与复原
锰在钢中以MnO、MnS等形式 存在。锰在钢中也是一种有益的元 素，它可以防止钢的热脆，提高钢 的强度、硬度、可锻性等机械性能。 另外锰在炼钢中还起着脱氧剂和脱 硫剂的作用。锰在铁液中有无限的 溶解度，无论在碱性操作过程或酸 性操作过程中都容易被氧化，其氧
炼好钢首先要炼好渣，所有炼钢任务的 完成几乎都与熔渣有关。熔渣的结构决定 着熔渣的物理化学性质，而熔渣的物理化 学性质又影响着炼钢的化学反响平衡及反 响速率。因此，在炼钢过程中必须控制和 调整好炉内熔渣的物理化学性质。
炉渣组成：
主要成分：CaO、 SiO2、Fe2O3、FeO、 P2O5、CaS 等以及一些复杂化合物。
辅助材料
造渣材料 氧化剂
✓ 石灰〔CaO〕 ✓ O2 ✓ 白云石〔MgO〕✓ 铁矿石 ✓ 萤石〔CaF2〕 ✓ 氧化铁皮
冷却剂
➢ 废钢 ➢ 富铁矿 ➢ 氧化铁皮 ➢ 石灰石
三、炼钢炉渣
炉渣是炼钢过程的必然产物。
炉渣的来源： 有意参加的造渣材料；金属炉
料中各元素氧化所形成的氧化 物；废钢带入的泥沙和铁锈等； 铁矿石、烧结矿等带入的脉石； 被侵蚀的炉衬耐火材料以及参 加的各种造渣材料(石灰或石灰
在高炉冶炼中，由于炉内的复原性气氛，矿石中的磷 几乎全部进入铁水，因而从金属中脱除磷，乃是炼钢过 程的重要任务，造渣的目的之一就是为了脱磷。
炼钢的脱磷反响是在金属和炉渣的界面上进行的，其 反响式为：
2 [P] + 5(FeO) ＝ (P2O5) + 5 [Fe]
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1、物料平衡和热平衡的意义？
~~~~在进行炼钢设计和组织炼钢生产过程中，经常会提出一些“量”的问题需要回答
3、什么是吹损，吹损由哪几部分组成？
~~~~
4、什么是金属消耗系统？什么是钢水回收率？
8、什么是氧气纯度？
第二章
1、什么是转炉炉型？转炉炉型是根据转炉的什么部位划分的？转炉有几种炉型？各有什么特点？~~~~转炉炉型是指转炉炉膛的几何形状，亦指由耐火材料砌成的炉衬内形。
2、炉型设计的重要性？
3、转炉公程容量有几种表示方法？通常采用哪几种表示方法？为什么？
4、什么是转炉的炉容比？炉容比用什么表示？确定炉容比时应考虑哪些形象影响因素？炉容比过大过小有什么弊端？
5、什么是转炉的高容比？高容比有哪些表示方法？高容比过大过小有什么弊端？
6、转炉炉口直径过大过小有什么弊端？炉口直径通常用什么表示？转炉炉口300~~400mm直线段的作用？
8、转炉炉帽倾角过大过小有什么弊端？
9、合理的炉型满足哪些要求？
11、转炉出钢口有什么作用？
13、出钢口直径过大过小有什么弊端？
15、什么是均衡砌炉？
18、什么是拐角壳，拐弧炉壳？各有什么特点？
第三章
1、顶吹转炉炼钢对喷头性能的要求？
2、为什要采用超音速射流？超音速射流获得的基本条件?
3、什么是马赫数？什么叫喷孔出口马赫数？
5、喷口马赫数（M出）一般选择多少为合适?过大过小有什么弊端？
6、喷孔喉口直径是由哪些参数确定的？
8、什么是喷孔夹角？喷孔夹角过大过小有什么弊端？
9、什么是喷孔间距？为什么设计喷头原则上尽量增大喷孔间距而不是增大喷孔夹角？
11、喷孔扩张段长度过长过短有什么弊端？
12、喷头用什么材料制作？为什么？
14、枪身有几层套管组成？各层的作用？哪层最厚？哪层最薄？为什么？
15、氧枪枪身套管的管径是根据什么确定的？
2、顶吹转炉烟气有哪些特征？烟尘有哪些特征？
4、什么是炉气量？影响炉气量的因素有哪些？
5、最大产气量产生在什么时候最大炉气量的计算方法？
6、什么是烟气？
~~~~是指炉气进入除尘系统时进入该系统的空气作用后的产物。
7、什么是空气过剩系数（燃烧系数）？怎样控制a值？未燃法a值控制在多少？
~~~~空气过剩系数a=实际吸入的空气量/炉气完全燃烧所需的理论空气量
由此可知：a=1 炉气完全燃烧；a<1 炉气不完全燃烧；a>1 炉气完全燃烧后还有过剩空气；所谓的“未然法”除尘和“燃烧法”除尘就是根据a<1和a>1来区分的。
当a<1 时，随着a的增大，烟气的量和温度增加，烟气中co含量减少，co2含量增加；当a=1 时，烟气主要成分为co2烟气的温度达到最高值，约为2500~2600度：当a>1 时，随着a的增大烟气量增大，烟气温度降低。
8、什么是燃烧法，未燃法，干法，湿法，半干半湿法？
~~~燃烧法——将含有大量CO的炉气在进入炉口进入除尘系统时与大量空气混合使之完全燃烧。
未燃法——炉气出炉口后，通过降下活动烟罩缩小烟罩与炉口之间的缝隙，并采取其他措施控制系统吸入少量空气（a=0.08~0.1）；使炉气中的CO只有少量燃烧成CO2，而绝大部分不燃烧，烟气成分主要是CO，然后静冷却和除尘后将煤气回收利用。
干法——净化过程中烟气完全不与水相遇。
湿法——烟气进入第一级净化设备立即与水相遇。
半干半湿法——烟气进入次级净化设备才与水相遇。
10、简述湿法烟气净化原理？
11、一文为什么采用溢流水封结构？二文为什么采用封喉口可调结构？主要有几种调给方式？
13、未燃法中为什么一文封喉最易发生爆炸？
14、采用汽化烟道，烟气到达一文入口前能降多少温度？
16、为什么一文称降文氏管，二文称为除尘文氏管？
17、比较未燃法与燃烧法的优缺点？
22、控制从炉口吸入空气的方法有哪几种？我国常用哪种？
23、什么叫烟气的全湿量和全湿限度？全湿限度怎样表示？单位是什么？
26、“工业三废排放标准”规定氧气转炉烟尘排放标准时多少？
第七章
1、从高炉到转炉铁水供应方式各有什么优缺点？
4、混铁炉的作用
5、混铁车的作用
12、什么是集中称量分数分散称量各有什么优缺点？
第八章
4、转炉在车间中如何定位？
10、车间的标准型布置和添加和加料出钢同侧型布置各有什么优缺点？
11、转炉跨有几层主要的标高平台？
14、炉子跨轨面标高的确定原则？。