冶金工程概论复习资料
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河南省考研冶金工程复习资料冶金原理与冶金物理化学重点知识点解析河南省考研冶金工程复习资料:冶金原理与冶金物理化学重点知识点解析一、概述在冶金工程考研中,冶金原理与冶金物理化学是非常重要的知识点。
本文将就这两方面的重点知识点进行解析,帮助考生更好地复习备考。
二、冶金原理的重点知识点解析1. 冶金原理的基本概念冶金原理是指冶金学的基本原理和规律,包括金属物理冶金、金属化学冶金和金属工艺学等内容。
在复习冶金原理时,考生需重点掌握金属的结构与性能、金属材料的相变等基本概念。
2. 金属的结构与性能金属的结构与性能是冶金工程考研中的重要内容,包括晶体结构、晶体缺陷、晶体的增韧机制等。
在复习期间,考生应牢固掌握不同金属的结构类型、晶体缺陷的种类以及晶体的塑性变形等知识点。
3. 金属材料的相变金属材料的相变是冶金工程中的核心知识之一,包括熔化、凝固、析出等相变过程。
在复习过程中,考生应深入了解金属材料的各种相变规律和相图,掌握相变过程的影响因素和调控方法。
4. 金属的加工与热处理金属的加工与热处理是冶金工程中不可或缺的部分,包括铸造、锻造、焊接等加工过程,以及退火、淬火、回火等热处理方法。
考生需要熟练掌握不同加工和热处理方法的原理、工艺及其对金属材料性能的影响。
三、冶金物理化学的重点知识点解析1. 金属与非金属元素的相互作用金属与非金属元素的相互作用是冶金物理化学中的重要内容,包括金属与氧化物、硫化物、氮化物等的反应。
在复习期间,考生应掌握金属与非金属元素的化学反应机制和热力学基础,理解金属材料的腐蚀、氧化等现象。
2. 金属的电化学行为金属的电化学行为是冶金物理化学中的关键知识之一,包括电化学平衡和腐蚀电池等内容。
考生需掌握电化学反应的基本原理和电化学平衡的计算方法,理解电化学腐蚀的本质和防腐蚀的措施。
3. 金属溶液金属溶液是冶金工程中的重要研究对象,包括金属的固溶、固相变、液溶剂和电解液等。
在复习期间,考生需了解金属溶液的物理化学性质,熟悉固相变和固溶体的形成机制,掌握金属溶液的制备方法和性质调控等知识。
(冶金行业)冶金导论考试复习资料冶金导论复习一、名词解释:1、焙烧:将矿石或精矿置于适当的气氛下,加热至低于它们的熔点温度,发生氧化、还原或其它化学变化的过程。
其目的是改变原料中提取对象的化学组成,满足熔炼或浸出的要求。
按控制的气氛不同,分为:氧化焙烧:还原焙烧:硫酸化焙烧氯化焙烧等。
2、浸出:用适当的浸出剂(如酸、碱、盐等水溶液)选择性地与矿石、精矿、焙砂等矿物原料中金属组分发生化学作用,并使之溶解而与其它不溶组分初步分离的过程。
浸出又称浸取、溶出、湿法分解。
3、烧结矿:将矿粉(包括富矿粉、精矿粉以及其它含铁细粒状物料)、熔剂(石灰石、白云石、生石灰等粉料)、燃料(焦粉、煤粉)按一定比例配合后,经混匀、造粒、加温(预热)、布料、点火,借助炉料氧化(主要是燃料燃烧)产生的高温,使烧结料水分蒸发并发生一系列化学反应,产生部分液相粘结,冷却后成块,经合理破碎和筛分后,最终得到的块矿就是烧结矿。
4、高炉利用系数:每立方米高炉有效容积一昼夜生产生铁的吨数,是衡量高炉生产效率的指标,单位:吨/(米3·日)。
5、直接还原:以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源,在铁矿石(或铁团块)呈固态的软化温度以下进行还原获得金属铁的方法。
6、熔融还原:以非焦煤为能源,在高温熔融状态下进行铁氧化物还原,渣铁能完全分离,得到类似高炉的含碳铁水,其目的在于不使用焦炭。
7、炼钢:就是通过冶炼来降低生铁中的碳和去除有害杂质,再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、韧性或其它特殊性能的钢。
8、碳素钢:是指钢中除含有一定量为了脱氧而加入硅(一般≤0.40%)和锰(一般≤0.80%)等合金元素外,不含其他合金元素的钢。
9、合金钢:是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧元素外,还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、铜、钨、铝、钴、铌、锆和稀土元素等,有的还含有某些非金属元素如硼、氮等的钢。
10、金属压力加工:金属压力加工是对固态金属施加一定的外力,使其发生塑性变形,从而获得所要求的形状和尺寸的金属材料和制品。
第1章绪论1.1金属及其分类人类最早使用的金属——黄金。
铜是人类最早发现和使用的金属之一,距今8000年以前,人类已经使用铜。
铅也是人类史前金属,炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期。
锡也是古老金属,最初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石的混合物偶然获得锡铜合金(锡青铜)-构成了人类古代文明的青铜器时代。
锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。
我国是最早掌握炼锌技术的国家,大概在北宋末年(12世纪初)已使用了金属锌。
镍是既古老又年轻的金属。
古代埃及、中国、巴比伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。
古代云南生产的白铜中含镍很高,在欧洲曾经称这种白铜为“中国银”。
而到了1751年,瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)才分离出金属镍,而且镍用于工业上是近一百多年的事。
西方分为:铁和非铁金属。
苏联、中国:黑色金属和有色金属。
黑色金属通常指铁,锰、铬及它们的合金(主要指钢铁)。
锰和铬主要应用于制合金钢,而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁,所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。
这样分类,主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。
有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。
有色金属可分为四类:(1)重金属,如铜、锌、铅、镍等;(2)轻金属,如钠、钙、镁、铝等;(3)贵金属,如金、银、铂、铱等;(4)稀有金属,如锗、铍、镧、铀等。
轻金属密度在4.5 g·cm-3以下的金属叫轻金属。
例如钠、钾、镁、钙、铝等。
周期系中第ⅠA、ⅡA族均为轻金属。
重金属一般是指密度在4.5 g·cm-3以上的金属叫重金属。
例如铜、锌、钻、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、汞等,过渡元素大都属于重金属。
贵金属贵金属通常是指金、银和铂族元素。
这些金属在地壳中含量较少,不易开采,价格较贵,所以叫贵金属。
这些金属对氧和其他试剂较稳定,金、银常用来制造装饰品和硬币。
稀有金属稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。
1.简述冶金学科(冶金方法)的分类;冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学2.几种典型提炼冶金方法的一般流程及特点;火法冶金: 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。
湿法冶金: 其生产步骤主要包括:浸取、分离、富集和提取。
水法冶金的优点是环境污染少,并且能提炼低品位的矿石,但成本较高。
主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。
电冶金:利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。
粉末冶金:粉末冶金由以下几个主要工艺步骤组成:配料、压制成型、坯块烧结和后处理。
对于大型的制品,为了获得均匀的密度,还需要采取等静压(各方向同时受液压)的方法成型。
粉末冶金在技术上和经济上有以下特点:(1)可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料,如多孔材料、复合材料等;可避免成分偏析、保证合金具有均匀的组织和稳定的性能;(2)可生产高熔点金属(如钨和钼)和不互熔的合金(如钨-银合金);(3)可大量减少产品的后续机加工量,节约金属材料,提高劳动生产率。
这一点对贵重金属尤其重要;(4)粉末冶金零件的缺点是塑性和韧性较差。
3. 简述有色金属提取的特点;有色金属提取工艺的特点:1)有色金属矿物的品位低,成分复杂。
2)提取方法多,分火法和湿法。
4. 简述有色金属火法、湿法提取工艺的分类。
火法:(1)焙烧(氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧、煅烧、烧结焙烧);(2)熔炼(造锍熔炼、还原熔炼、氧化熔炼、熔盐电解、反应熔炼,吹炼);(3)精炼(氧化精炼、氯化精炼、硫化精炼、电解精炼)。
湿法:(1)浸出按浸出的溶剂分为:碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出,等;按浸出的方式分为:常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出,等。
(2)净化:水解沉淀净化、置换净化、气体还原(氧化)净化,等。
(3)沉积:置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。
5. 判断下列金属那些属于稀有金属、轻金属、重有色金属及贵金属Fe ( ) Cu ( ) Mg ( ) Al ( ) Au ( ) Ag ( ) Pt ( ) Ti ( ) Co ( ) Pb ( ) Zn ( ) Na ( ) K ( ) W ( ) Mo ( ) Ga ( ) Sr ( ) Ir ( ) Zr ( ) Pd ( )6. 金属铝、铜、金、银的主要物理化学性质?铜的性质:物理性质铜呈玫瑰红色,特点是展性和延性好;导电、导热性极佳,仅次于银;无磁性;不挥发;液态铜流动性好等。
主要内容1、2 钢铁工业1、3 钢铁冶炼1、4钢铁产品及副产品1、5 钢铁工业能耗及能源1、6 耐火材料1、7环境保护1、1 冶金基本概念1、1、1 冶金学1、1、2 火法冶金主要过程简介1、1冶金基本概念:冶金学就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得金属材料得科学。
由于矿石性能不同,提取金属得原理、工艺过程与设备不同,从而形成专门得冶金学科—冶金学。
冶金学研究所涉及得内容:金属得制取,金属得加工,金属性能得改进→对金属成分、组织结构、性能与相关理论得研究。
冶金学得分类☐提取冶金(extractivemetallurgy):从矿石中提取金属及金属化合物得过程,因其中进行很多化学反应,又称化学冶金(chemical metallurgy)。
提取冶金得分类1、1、2 火法冶金主要过程简介1干燥:去水,温度为400~600℃。
2焙烧:以改变原料组成为目得得、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行得冶金过程。
3煅烧:在空气中以去CO2与水为目得得冶金过程。
4烧结与球团:以获得特定矿物组成、结构及性能得造块。
5熔炼:还原氧化物,提取粗金属。
6精炼:氧化杂质,获得纯金属。
7铸造:液态金属凝固成固态。
1、2钢铁工业1、2、1钢铁材料1、2、2 钢与生铁得区别1、2、3 钢铁冶炼技术发展简史1、2、4我国钢铁工业得发展1、2、1 钢铁材料☐钢铁就是使用最多得金属材料原因:储量大;冶炼加工容易;综合性能好;易改质处理☐预计未来几年钢铁产品在各行业中占得比例Array 1、2、3 钢铁冶炼技术发展简史☐远古至13世纪末:半熔融状态得铁块—海绵铁;☐13世纪末至19世纪中叶:☐熔融状态得生铁→粗钢,形成两步法炼钢;☐19世纪中期至今:➢1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法;➢1864年法国人发明了平炉炼钢法;➢1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法;➢20世纪初发明了电弧炉炼钢;➢20世纪中叶氧气顶吹转炉(LD法)。
第一章、概述1.1. 金属及其分类1.1.1.金属:通常把元素周期表中具有光亮的金属光泽,很高的导热、导电性及良好的延展加工性的化学元素称为金属有色轻金属黑色金属稀有轻金属1.1.2.分类有色重金属稀有高熔点金属有色金属稀有金属稀有分散性金属贵金属稀土金属稀有放射性金属1.2. 冶金和冶金方法1.2.1. 冶金1、定义:冶金是一门研究如何经济地从矿石或精矿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备成具有一定性能的金属材料科学2、广义的冶金:包括矿石的开采、选矿、冶炼、金属加工3、狭义的冶金:指矿石或精矿的冶炼,即提取冶金4、冶金:提取冶金、物理冶金(1)提取冶金:从矿石或精矿提取金属(包括金属化合物)的生产过程称为提取冶金,也称为化学冶金;(2)物理冶金:加工制备具有一定性能的金属或合金材料5、冶金学(过程冶金学):它研究火法冶炼、湿法提取或电化学沉积等过程的原理、流程、工艺及设备1.2.2. 二、冶金方法1、火法冶金(1)定义:它是指在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业,使其中金属与脉石和杂质分开,获得较纯金属的过程。
(2)过程:原料准备、熔炼、精炼2、湿法冶金(1)定义:它是在常温(或低于100℃)常压或高温(100℃~300℃)高压下,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。
也称为水法冶金。
(2)过程:浸出、分离、富集、提取等3、电冶金(1)定义:它是利用电能提取和精炼金属的方法(2)分类:①电热冶金:利用电能转化为热能,在高温下提炼金属,本质与火法冶金相同②电化学冶金:用电化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出(3)过程:水溶液电解、熔盐电解等1.3. 冶金工艺流程和冶金过程1.3.1. 工艺流程图1、设备连接图:表示冶炼厂主要设备之间的联系2、原则流程图:表示各个阶段作业间联系3、数质量流程图:表示各阶段作业获得产物的数量和质量情况1.3.2. 冶金过程1、焙烧:是指将矿石或精矿置于适当气氛下,加热至低于它们的熔点温度,发生氧化、还原或其他化学变化的过程。
冶金工程知识概述冶金工程是一门关于金属材料的加工与应用的学科,它涉及到金属材料的提取、制备、加工、性能评估等方面。
本文将对冶金工程的基本知识进行概述,包括冶金工程的定义、发展历史、主要分支和应用领域等内容。
一、冶金工程的定义冶金工程是一门研究金属材料的加工与应用的学科,其目的是通过改变金属材料的组织结构和性能来满足不同工程领域的需求。
冶金工程主要包括金属材料的提取、制备、加工和性能评估等方面。
二、冶金工程的发展历史冶金工程作为一门学科,其发展历史可以追溯到古代。
在古代,人们通过熔炼和锻造等方法,将天然金属提取出来,并加工成各种实用工具。
随着社会的发展,冶金工程逐渐成为一门独立的学科,并在工业革命时期得到了迅猛发展。
在工业革命时期,冶金工程得到了前所未有的发展。
人们发明了高炉、转炉等先进的冶炼设备,使得金属材料的生产效率大大提高。
同时,冶金工程的理论研究也取得了重要进展,为冶金工程的发展奠定了坚实的基础。
三、冶金工程的主要分支冶金工程是一个综合性学科,涉及到多个分支领域。
以下是冶金工程的主要分支:1. 冶金物理化学:研究金属材料的相变规律、热力学性质和反应动力学等方面的知识。
2. 冶金原理与工艺:研究金属材料的提取、制备和加工工艺,包括熔炼、铸造、锻造、挤压等工艺过程。
3. 材料加工与表征:研究金属材料的加工方法和技术,包括金属的切削、焊接、热处理等加工过程,以及对材料性能进行测试和表征的方法。
4. 金属材料与工程应用:研究金属材料的性能评估和应用,包括金属的力学性能、耐腐蚀性能、导热性能等方面的研究。
四、冶金工程的应用领域冶金工程的应用领域非常广泛,涵盖了各个工程领域。
以下是冶金工程的一些主要应用领域:1. 金属材料工业:冶金工程在金属材料的生产和加工方面发挥着重要作用,包括钢铁、有色金属等行业。
2. 汽车工业:冶金工程在汽车制造中起着关键作用,包括车身结构、发动机部件等方面的材料选择和加工。
3. 航空航天工业:冶金工程在航空航天领域的应用非常广泛,包括航空发动机、航天器结构材料等方面的研究和应用。
《冶金概论》试题B一、选择题(共15分,每题1.5分。
)1.高炉生产的主要设备为高炉本体,其辅助系统包括:()A)渣铁处理系统B)原料系统C)煤气处理系统D)送风系统2.高炉湿式除尘的方法有:()A)文氏管B)布袋除尘C)电除尘D)洗涤塔3.高炉内发生间接还原反应的区域主要在:()A)块状带B)滴落带C)软熔带D)风口回旋区4.炼钢过程前期的主要反应是:()A)碳的氧化B)硅的氧化C)锰的氧化D)磷的氧化5.顶底复吹炼钢法中,可以用作底吹气体的有:()A)O2B)H2C)Ar D)N26.在钢水成分达到要求后,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.顶底复吹炼钢法中,常用作底吹气体供气的元件类型有:()A)喷嘴型B)砖型C)细金属管多孔塞式D)环型供气元件8.Q-BOP法氧枪的冷却保护介质为:()A)水B)气态碳氢化合物C)燃料油D)植物油9.采用顶吹氧底吹非氧化性气体复合吹炼时,关键是控制:()A)顶吹和底吹的流量比B)顶枪枪位C)底气量D)供氧强度10.连铸钢坯激冷层的结构特点:()A)窄B)厚C)晶粒粗大D)晶粒细小二、填空题(共25分,每题2.5分)1、冶金学按研究的领域分为提取冶金学(化学冶金学)和;非高炉炼铁主要包括和两种方法。
2、水当量即。
3、某大型高炉有效容积4000m3,年(365天)产370万吨炼钢生铁,消耗105万吨焦炭,每吨生铁喷吹煤粉200kg,此高炉有效容积利用系数为,燃料比为。
4、生产烧结矿时先经过、、、等工序,然后对烧结矿进行破碎、筛分、冷却及整粒处理。
5、高炉炼铁时热风是由热风炉产生的,目前用得最多的热风炉是。
6、顶底复吹转炉炼钢工艺包括、、、、、等内容。
7、传统电炉炼钢过程中,主要的金属料为,造渣剂主要有、萤石及火砖块等。
8、高炉炼铁中,可以通过喷煤代替的部分作用。
9、LF基本的精炼手段是、、,其精炼功能有、、和。
10、连铸机的主要设备有钢包及回转台、结晶器、、切割装置和引锭杆。
钢铁冶金期末复习小结第一章 绪论1:冶金方法:火法冶金,湿法冶金,电冶金。
2:新一代钢铁材料主要特征:超精细;高洁净度;高均匀性。
3:生铁与钢的区别:含碳量,含碳量高于2%的为生铁;含碳量低于2%的为钢。
4:高炉冶炼的主要产品是生铁,副产品为炉渣和高炉煤气。
第二章 高炉炼铁原料2:高炉冶炼用的原料主要有铁矿石,燃料,溶剂。
3:天然铁矿石分为:磁铁矿,赤铁矿,褐铁矿,菱铁矿。
4:磁铁矿(43O Fe ):S,P 高,坚硬,致密,难还原。
颜色为灰色或黑色。
赤铁矿(32O Fe ),S,P 低,较软,易碎,易还原。
色泽为赤褐色到暗红色。
褐铁矿(O H O Fe 23232∙),S 低,P 高低不等,疏松,易还原,带黄条横。
菱铁矿(3FeCO ),S 低P 高,易破碎,焙烧后易还原,颜色为灰色带黄褐色。
5:铁矿石质量评价:①含铁品味(高);②脉石成分(脉石少,且脉石分布均匀);③杂质元素(有害元素少,有益元素多);④还原性;⑤矿石高温性能。
7:铁矿石的准备处理:①破碎筛分②混匀③焙烧④选矿。
8:精选铁矿石的方法:①重选②磁选③浮选。
9:高炉溶剂的作用:①降低熔点②脱硫。
10:溶剂的种类:①碱性溶剂:常用碱性溶剂有:石灰石,白云石;②酸性溶剂:常用酸性溶剂有石灰石;③中性溶剂:也称高铝质溶剂。
11:对碱性溶剂的质量要求:①碱性氧化物)(MgO CaO +ω含量高,酸性氧化物)(322O Al SiO +ω越少越好,否则冶炼单位生铁的溶剂消耗量增加,渣量增大,焦比升高;②有害杂质硫,磷含量少;③要有较高的机械强度,粒度要均匀,大小适中。
12:高炉燃料————焦炭。
13:以高炉喷煤代替焦炭做还原剂和提供热量,其意义在于:降低成本。
14:喷吹燃料还可以是:甲烷,天然气,石油气,重油,柴油,焦油。
15:烧结过程概述:①烧结矿层:厚度为40-50mm ;②燃烧层:燃烧温度可达1100!1500度,厚度为15-50mm ; ③预热层和干燥层:厚度为20-40mm ;④过湿层(冷料层)16:烧结过程主要化学反应:①燃料燃烧反应,燃料主要是焦粉或无烟煤粉,主要反应为22CO O C =+②分解反应:23CO CaO CaCO +=(750度以上)23CO MgO MgCO +=(720度); ③还原与再氧化反应:232225.52SO O Fe O FeS +=+ 232225.32SO O Fe O FeS +=+. 17:烧结矿强度和粒度:烧结矿强度好,粒度均匀;%10020-20⨯=A 烧结矿的转鼓指数(A 为试样中小于5mm 部分的质量,kg )。
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 )。
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Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2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; 造好熔化期炉渣。以便稳定电弧,早期去磷.减少钢液吸气与挥发。 炉内炉科的熔化过程大致分为启弧、穿并、电极抬升、熔化未了四个阶段。 ⑷ 氧化期 任务主要是:去P、氧化调整钢液含碳量和升温、去除钢中气体(N、H)和去除钢液中氧化物夹杂。⑸ 还原期 还原期为碱性电弧炉所特有。采用炉外精炼后,还原期的任务转到了精炼炉中。 还原期的任务是:脱氧、脱硫、调整钢液的化学成分和调整钢液的温度到出钢温度。 8.6 电弧炉炼钢的新技术及发展趋势 ⑴ 废钢预热技术 电炉钢产生的高温废气温度约1200~1400℃,烟气的热量可占到电弧炉热量总收入的20%左右,利用高温废气对废钢进行预热从而达到降低电耗的目的。 目前废钢预热方法主要有:连续电弧炉、双壳电炉、竖式电炉。 ⑶ 偏心底出钢电弧炉 特点:将出钢口移到炉壳外边,便于维护与检修。 在原出钢侧安装一个突出炉壳的出钢箱以取代原来的出钢槽。实现无渣出钢及留钢留渣操作。
优点: (1)可实现无渣出钢和留钢留渣操作。 (2)增加电弧炉水冷炉壁的水冷面积。 (3)炉体后倾角减小到12~15°,可缩短短网长度,提高输入炉内的有功功率(10~33%)和功率因数(0.707~0.8)。 (4)电极消耗降低6%,生产率提高10~15%。 (5)减轻出钢过程中钢流的二次氧化及吸气。 问题:(1)出钢口附近钢水混合搅拌困难。 (2)炉底的维护比出钢槽困难。 炉外精炼 概念:凡是在熔炼炉(如转炉、电炉)以外进行的,旨在进一步扩大品种提高钢的质量、降低钢的成本所采用的冶金过程统称为炉外精炼。也称为二次精炼 9.3.2 钢包吹氩精炼法 钢包内喷吹惰性气体(Ar气)搅拌工艺(底吹或顶吹法),又称“钢包吹氩”技术。其主要冶金功能是均匀钢水成分、温度、促进夹杂物上浮。通常钢包吹氩的气体搅拌强度为0.003~0.01m3/(t·min) 钢包吹氩精炼最常见的有CAS和CAS—OB两种。 ⑴ CAS 特点: 1) 是除底部吹氩外.在钢包液面上加一沉入罩,罩内充有从钢液中排出的或专门导人的氩气。 2) 通过罩上方的加料口,可添加合成渣料和微调钢液成分用的合金。 优点: 1) 均匀钢水成分和温度,且控制快速、准确,操作方便; 2)提高合金收得率,且稳定; 3)净化钢液,去除夹杂物,连铸坯质量提高; 4)基建、设备投资少.操作费用低。 ⑵ CAS—OB 概念:在CAS上增设顶吹氧枪和加铝丸设备,通过溶人钢水内的铝氧化发热,实现钢水升温,称为CAS—OB工艺。 9.3.3 真空循环脱气法—RH 基本工作原理: 真空脱气设备由真空室和抽气装置组成,真空室下端有两根分别用作上吸钢水和排放钢水的上升管和下降管,脱气处理时,将这两根管子插入钢水中,通过真空室抽成真空,使钢水从两根管内上升到压差高度约1. 5m,同时从上升管下部三分之一处吹入作为驱动气体的氩气,使上升管内的钢水中充满气泡,氩气经高温钢水加热,加之钢中气体向Ar气泡内扩散,使其体积迅速膨胀,膨胀的气泡使上升管内的钢水密度变小,气泡带动钢水上升,当钢水进入真空室时,流速高达5m/s左右,氩气泡在真空下突然膨胀,使钢水呈雨滴状喷起,从面大大增加了脱气表面积,加速了钢液脱气过程,脱气后的钢水进入下降管,因其比重相对较大,以1~2m/s的速度返回钢包中,如此周而复始多次循环.钢水顺次进入真空室,在真空下完成脱气过程。
随着技术的进步,随后又开发出了RH-OB、 RH-KTB、 RH-PB、 RH-PTB和RH-MFB等。
第十章 连 铸 10.2 连铸设备 主体设备包括:钢包回转台、中间包、中间包台车、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直机、引锭装置、铸坯切割设备等。
弧形连铸机示意图 1—钢包;2—中间罐;3 —结晶器;4—二次冷却装置;5—振动装置; 6—铸坯;7—运输辊道;8—切割设备;9—拉坯矫直机 ⑵ 中间包 是钢包和结晶器之间用来接收钢水的过渡装置。 作用: ① 稳定钢流,减少钢流对结晶器中坯壳的冲刷; ② 使钢液在中间包内有合适的流场和适当长的停留时间,以保证钢水温度均匀及非金属夹杂物分离上浮; ③对多流连铸机由中间包对钢水进行分流; ④在多炉连浇时,中间包中贮存的钢水在换包时起到衔接的作用。