钢铁冶金概论

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。

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。