冶金工程概论复习资料

冶金工程概论复习资料

⑴火法冶金

它是指在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。整个过程可分为原料准备、冶炼和精炼三个工序。过程所需能源，主要靠燃料燃烧供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供的。

⑵湿法冶金

它是在常温或低于100℃下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。该方法包括浸出、分离、富集和提取等工序。

生铁是合碳量3％～4%的Fe-C合金．并含有少量硅、锰、硫、磷．其质地硬而脆，不能锻压，主要用于铸造。

1.1 铁矿石及其分类

1、磁铁矿石

2、赤铁矿石

3、褐铁矿

4、菱铁矿矿石

(1) 焦炭在高炉内作用。

焦炭在高炉冶炼中主要作为发热剂，还原剂和料柱骨架。

⏹焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使

高炉内的各种物理化学反应得以进行。高炉炼铁过程中的热量有70~80%来自焦炭的燃烧。

⏹焦炭燃烧产生的CO及焦炭中的固定碳是铁矿石的还原剂。

⏹在高温下铁矿石被还原和熔融，只有焦炭起到料柱的骨架作用支持料柱，保持炉内有

较好的透气性，特别是在高炉下部区料柱的透气性完全由焦炭来维持。

3.1.1 高炉冶炼过程及其特点

•高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁

原料的铁，从氧化物或矿物状态（如Fe

2O

3

、Fe

3

O

4

、Fe

2

SiO

4

、Fe

3

O

4

·TiO

2

等）还原为液

态生铁。

•冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出

3.1.2 高炉炼铁的原料和产品

•高炉冶炼的主要原料是铁矿石、燃料、鼓风。

•高炉冶炼的主要产品是生铁，副产品为高炉渣和高炉煤气。

⑺高炉一代寿命（炉龄）

从高炉点火开炉到停炉大修之间的历程，或高炉相邻两次大修之间的冶炼时间叫做高炉一代寿命。

画图

⑴高炉内型

——高炉其内部工作空间的形状，即通过高炉中心线的剖面轮廓。高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。

高炉内型尺寸表示方法：

第四章非高炉炼铁

当前非高炉炼铁法可归纳为两大类：

直接还原法和熔融还原法

铁水预脱硅方法：高炉铁水沟投入法、顶喷法、铁水罐(或鱼雷罐)喷吹法。

铁水预脱磷方法：机械搅拌法、喷吹法和转炉双联法。

第六章炼钢基本原理

6.1 炼钢的基本任务

炼钢：将废钢、铁水等炼成具有所要求化学成分的钢，并使钢具有一定的物理化学性能和力学性能。

碳的氧化在炼钢过程中的作用：

⑴熔池中排出的CO使钢液产生沸腾现象．使熔池受到激烈的搅拌，起到均匀熔池成分和温度的作用；

⑵大量的CO气泡通过渣层是产生泡沫渣和气—渣—金三相乳化的重要原因；

⑶上浮的CO气泡有利于钢中气体和夹杂物的排出，从而提高钢的质量。

7.1.3 氧化剂

⑴氧气

⑵铁矿石

⑶氧化铁皮

7.2.1 转炉炉体及转炉倾动系统

转炉的构造及设备包括炉体、托圈、耳轴及倾动机构。

(1) 炉体

1) 转炉炉型：指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状尺寸，即为炉膛的几何形状。

2) 类型：主要有，筒球型、锥球型、截锥型。

转炉炉型

1) 转炉炉型：指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状尺寸，即为炉膛的几何形状。

2) 类型：国内外转炉炉型主要有筒球型、锥球型和截锥型三种。

我国推荐用转炉炉型是筒球型和截锥型，容量100 t 以下的转炉一般采用截锥型活炉底，容量在150 t 以上的转炉一般采用筒球型死炉底。此外，有些炉子也用锥球型和大炉膛转炉。转炉炉型目前有从细高向矮胖演变的趋势。

⑴一炉钢的冶炼过程

①上炉出完钢后，加改质剂调整炉渣粘度，溅渣护炉后倒完残余炉渣，然后堵出钢口。

②加入底石灰，减缓废钢对炉衬的冲击。

③装入废钢和铁水后，摇正炉体，下降氧枪至规定枪位，开始吹炼。加入石灰保证炉渣碱度，加入轻烧白云石保证(％MgO)。

④当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点火”，点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着硅、锰、磷、碳的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加，炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来、此时应适当降低枪位。

⑤吹炼中期：脱碳反应激烈，渣中(％FeO)降低，致使炉渣熔点增高和粘度加大．并可能出现稠渣(“返干“)现象。此时应适当提高枪位，并可加入氧化铁皮(或矿石)、可考虑加入萤石。但要防止“喷溅”。

⑥吹炼末期：[％C]降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。确定吹炼终点，并提枪停止供氧(称为“拉碳”)、倒炉测温取样，若碳、温合适，则出钢，否则补吹后出钢。

⑦出钢前挡渣帽，出钢程中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧合金化，在出钢末期加挡渣塞。

8.2 现代炼钢电弧炉的构造

电弧炉的炉体由金属构件和耐火材料砌成的炉衬两部分组成。炉体的金属构件又包括炉壳、炉门、偏心出钢炉底、炉顶圈和电极密封圈等组成。

8.5 碱性电弧炉氧化法冶炼工艺

配料装料

⑶熔化期

目的是将固体炉料熔化成液体．以便在氧化期和还原期改变钢液成分，去除有害杂质(硫、磷、碳、氧、氮和氢)和非金属杂物。在熔化期还应减少钢液的吸气。去除部分硫、磷。去除炉料中的硅、锰、铝等元素。

熔化期指从通电开始到炉料全部熔清为止。熔化期占总冶炼时间的50％～70%左右．耗电量占全炉总电耗的60～80％左右。

任务：在保证炉体寿命的前提下，将抉状的固体炉料快速熔化，并加热升温至氧化温度；