钢铁冶金概论

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。

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”。

课程名称：钢铁冶金概论英文名称：Introduction on Ferrous Metallurgy学时与学分:32/2（其中实验学时：,课内上机学时：）先修课程要求：无机化学，物理化学，钢铁冶金原理适应专业：矿物加工工程，材料工程，热能工程，管理工程参考教材：钢铁冶金概论，李慧，北京:冶金工业出版社，1993钢铁冶金概论，薛正良，北京:冶金工业出版社，2008.8钢铁冶金教程，包燕平，冯捷，冶金工业出版社，2008.7钢铁冶金学（炼铁部分，）王筱留，北京:冶金工业出版社，2005.3钢铁冶金学（炼钢部分），陈家祥.，北京:冶金工业出版社，1990.5课程简介：本课程为矿物加工工程（团矿方向）除外的各专业学生了解钢铁冶金过程的概论课，课程内容包括绪论、炼铁基本原理、炼铁工艺、炼钢基本原理、炼钢工艺、连铸工艺与质量控制，主要讲述钢铁冶金过程基本理论、工艺过程及发展趋势。

一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程是为面向除矿物加工工程专业（团矿方向）以外的各专业本科生开设的选修课程。

其目的和任务是介绍钢铁冶金的产业概况、钢铁冶金生产过程工艺、装备及主要产品。

二、课程的基本要求1．了解钢铁生产流程。

掌握钢铁企业典型流程的概况、主要工序控制点及主要产品情况；2．了解钢铁冶过程设备、各工序点的工艺控制参数及产品质量控制情况；3．了解目前我国钢铁企业现状及未来发展方向及技术开发重点；4．完成实习报告。

三、课程的基本内容以及重点难点1．基本内容：1）绪论：包括钢铁冶金概念、钢铁冶金流程发展历程与技术进步。

2）原料系统：铁矿石开采—矿物加工—原料预处理（人造烧结矿）3）高炉炼铁系统：工艺流程、主体设备介绍、质量控制指标与控制措施、技术发展方向。

4）炼钢系统：转炉炼钢（电炉炼钢）流程、主体设备、质量工艺控制指标与控制措施、技术发展方向。

5）精炼系统：不同精炼装置特性与选择、工艺控制措施与质量控制指标。

6）连铸系统：凝固基本理论概述、连铸工艺参数与设备简介、；连铸坯质量控制要求。

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。

钢铁是怎样炼成的摘要：中国是世界上最早生产钢的国家之一。

考古工作者曾经在湖南长沙杨家山春秋晚期的墓葬中发掘出一把铜格“铁剑”，通过金相检验结果证明是钢制的。

这是迄今为止我们见到的中国最早的钢制实物。

它说明从春秋晚期起中国就有【炼钢】生产了，炼钢生产在中国已有2500多年的历史。

关键字：炼钢简单工艺流程转炉炼钢法钢材的种类和用途1.炼钢简单工艺流程炼钢就是将铁水冶炼成钢水，而钢与铁的区别就在于含碳量不同，只要将铁里边的含碳量降低到一定程度就是我们所需要的钢了，所以要想炼钢首先便要炼铁。

这里一般有两个流程：长流程：选矿→烧结（球团）→高炉→铁水预处理→转炉→精炼→连铸→轧钢短流程：废钢→电炉→精炼→连铸→轧钢这里说的选矿，烧结，球团，是高炉冶炼的原料准备阶段，当完成烧结，造球后进入高炉利用高炉内的还原性环境将铁水从铁矿石从还原出来，为下一阶段的炼钢提供原料供给。

而接下来的铁水预处理就是脱去硫等杂质。

接着就是利用转炉内的氧化性环境将铁水中过量的碳氧化成一氧化碳和二氧化碳，达到钢水要求的碳含量。

转炉出钢后的钢水精炼（LF或LF+RH或LF+VD，VOD等），完成精炼后用行车调运至连铸机的大包回转台，进行连铸浇铸的工序环节，为后续的轧钢厂提供钢坯原料。

实际中，整个联合钢铁厂的工艺流程为：原料码头（各种原料集中卸载存放区域）——烧结（矿石造块或造球团）——高炉（炼铁）——炼钢（铁水预处理-转炉或电炉-精炼-连铸）-轧钢。

其流程图如下：2．转炉炼钢法现在普遍使用的是转炉炼钢法，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。

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。

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——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 ）。