金属材料的冶炼ppt课件.ppt

《金属材料的冶炼ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料的冶炼ppt课件.ppt（44页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第1章 金属材料的冶炼1.1 冶金工艺冶金工艺1.2 钢铁冶金钢铁冶金1.3 典型有色金属冶金典型有色金属冶金重庆理工大学 材料科学与工程学院在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加工过程的工程技术。要获得各种金属及其合金材料，必须首先通过各种方法将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属产品进行精炼提纯和合金化处理，然后浇铸成锭，轧制成材，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。主要讲解钢铁冶炼和有色金属冶炼。概述在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你

2、并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 金属冶金按其原理可划分为：火法冶金火法冶金(又称干又称干法冶金法冶金)、湿法冶金、电冶金三大基本类型。、湿法冶金、电冶金三大基本类型。一一 火法冶金火法冶金1、矿石准备：选矿、烧结、焙烧2、冶炼：还原冶炼、造锍熔炼、氧化吹炼3、精炼：物理精炼、化学精炼第1章 金属材料的制备冶金工艺1.1 冶金工艺冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块的目的铁

3、矿粉造块的目的：综合利用资源，扩大炼铁用的原料种类。去除有害杂质，回收有益元素，保护环境。改善矿石的冶金性能，适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。铁矿粉造块的方法铁矿粉造块的方法：烧结法和球团法。铁矿粉造块后的产品铁矿粉造块后的产品：分别为烧结矿和球团矿。（供高炉炼铁生产的主要原料）烧结烧结第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰、高炉炉尘、轧钢皮、钢渣按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利

4、用烧结熟料炼铁利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。有一定意义。烧结法烧结法第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么球团法球团法把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序，如图所示。返回返回第1章 金属材料的制备

5、冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么焙烧焙烧在一定气氛下，将矿石加热到一定温度，使之发生物理化学变化，所产物料能适应下一冶炼过程的要求。例如：铁矿石的焙烧；硫化物精矿的焙烧。返回返回第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么冶炼：冶炼：将处理好的矿石，用气体或固体还原剂还原为金属的过程。还原冶炼 MeO+C=Me+CO MeO+CO=Me+CO2 CO2+C =2 CO造锍熔炼：主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿，常伴生有大量的铁的

6、硫化物FeS。利用铜、镍、钴对硫的亲和力与铁相近，而对氧的亲和力却远小于铁的物理化学性质，使铁的硫化物不断氧化成铁的氧化物，随后与脉石造渣除去 FeS+O=FeO+S氧化吹炼：氧化去除杂质返回返回第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么精炼：精炼：去除杂质，提高纯度物理精炼 熔析精练熔析精练：利用溶解度不同，将杂质分离到一种固体或液体中。精馏精炼精馏精炼：利用沸点不同，交替多次蒸发冷凝去除杂质。区域精练区域精练：利用偏析，多次熔融和凝固精炼金属。化学精练：发生化学反应 氧化、硫化、氯化、碱性精炼等。返

7、回返回第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么熔析精练实例 以粗铅熔析除铜粗铅熔析除铜为例来进行分析讨论。图为Cu-Pb二元系平衡状态图。图中共晶点相当于在326时铅量为99.94%，铜量为0.06%。共晶成分接近于纯铅成分。从图中可以看出，在铅的熔点附近，铅中只可能溶解少量的铜，因此可用熔析法将粗铅中的铜除至一定程度。第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 粗金属熔析精炼的温度是在略高于主体金属的熔点下进

8、行的。粗金属熔析精炼的方法，分为液体金属缓慢冷却的凝固法凝固法和固体金属缓慢加热的熔化法熔化法。粗铅的凝固法是将液体粗铅缓慢冷却，当温度略高于铅的熔点时，铜便结晶析出，上浮到熔体铅的表面上。粗铅的熔化法是将固体粗铅缓慢加热，当温度略高于铅的熔点时，铅便从粗铅中熔出，铜呈固体上浮到熔体铅的表面上。分层后，如前所述采用不同的物理方法使其分离。粗铅熔析除铜所得到的铜含铅要高于0.06。第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么精馏精炼：利用沸点不同，交替多次蒸发冷凝去除杂质精馏精炼：利用沸点不同，交替多次蒸发

9、冷凝去除杂质实例 含有铅和镉的粗锌在标准大气压下进行精馏精炼，是基于锌、铅、镉的正常沸点不同而实施的。锌的沸点为1180K，镉的沸点为1040K，铅的沸点为1798K。如果将含有铅和镉的粗锌加热到1273K时，粗锌中的锌和镉就沸腾呈蒸气状态挥发，而铅以及其它沸点较高的杂质（如铁、铜等）差不多完全呈液体状态。在温度为1273K时，铅的蒸气压133.32Pa，铁和铜的蒸气压更小（分别为133.3210-4和133.3210-6 Pa）。这样，便可实现锌、镉与铅和其它沸点较高组元的分离。蒸发过程中，蒸气压高的进入蒸汽，而蒸气压低的铁等则留在残液或残渣中，实现了分离。挥发分离出来的锌、镉蒸气，经冷凝后

10、成为液体合金，其中通常含有5%（原子）的镉。为了使锌与镉分离，还须进行分馏。第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么如图(1)所示，当熔体X冷却至温度t1时，CS=Cb，Cl=C0且CS Cl。体系温度继续降低，固溶体组成沿固相线BE变化；熔体组成沿液相线Af变化。此时先凝固部分（固相）与后凝固部分（液相）有不同的组成即化化学偏析学偏析。在液态金属凝固过程中，杂质将发生偏析，杂质将发生偏析，其在固相中的平衡浓度小于平衡液相中杂质的含量，而大部分聚集在液相中，以致在最大部分聚集在液相中，以致在最后凝固的

11、固相中的含量最高后凝固的固相中的含量最高；而由于从熔区右边熔化而熔入的杂质大于熔区左边凝固面进入固相的杂质，因此，熔区中该杂质的浓度Cl随着熔区向右移动在不断地增加，相应地析出的固相杂质浓度亦从左到右逐步增加(见图13-1)。到最后一个熔区范围内，则是定向凝固，杂质浓度急剧增加区域精练：利用偏析，多次熔融和凝固精炼金属区域精练：利用偏析，多次熔融和凝固精炼金属。第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么二二 湿法冶金湿法冶金利用溶剂溶剂，借助化学反应化学反应，将原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。过程

12、 1.浸出：选择性溶解，从固体物料中提取有价值的金属可溶性组分。2.固-液分离：将浸出液与残渣分离成液相和固相。3.溶液净化：分离掉杂质，净化和富集溶液。4.提取金属或化合物：利用电解、化学置换和加压氢还原等方发提取金属或化合物。在有色金金属有色金金属、稀有金属稀有金属及贵金属贵金属的冶金中占重要地位。第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么堆浸出堆浸出：氰化法提金氰化法提金（氰化法提金由含金矿石在氰化溶液中的浸出、含金贵液与浸渣的分离、浸金的沉淀和金泥的熔炼四个步骤组成。这种提金法的缺点是氰化物是剧

13、毒物质，易污染环境，在实践中一定要严格做好环境的保护与治理工作。）地浸地浸：将溶液通过注液钻孔注入到天然埋葬条件下的矿体中，有选择地溶浸有用目标成分，如铀铀。地浸的程序和操作方式如图所示：渗滤浸出渗滤浸出：将矿石堆在可以底部排液的渗滤池中，顶部喷淋，对矿石浸泡并浸出。图1 地浸矿体 图2 地浸打钻孔布置图 图3 浸出时的操作示意图返回返回第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么三三 电冶金电冶金电热冶金：利用电能获得高温冶炼电化学冶金：利用电化学反应提取金属 1.水溶液电解（1）电解精炼 （2）电解提

14、取 思考：两者的区别？思考：两者的区别？2.熔盐电解：铝、镁、钠等金属的电位比氢负得多，不能从水溶液中电解析出。思考：这些金属水溶液的电化学反应式？思考：这些金属水溶液的电化学反应式？第1章 金属材料的制备冶金工艺在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼铁矿石炼铁炼钢铸锭轧制钢材铸造生铁一一 炼铁炼铁：铁矿石（化合态）铁矿石（化合态）铁单质（游离态）铁单质（游离态）（1 1）基本反应原理基本反应原理：3 3CO+FeCO+Fe2 2O O3=3=2Fe+3CO2Fe+3CO2 2 利用氧化还原反应，在

15、高温下，用还原剂（主要利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是是CO)从铁矿石中还原出铁。从铁矿石中还原出铁。高温高温1.2 钢铁冶金钢铁冶金在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼（2）原料：铁矿石，燃料，熔剂原料：铁矿石，燃料，熔剂铁铁矿矿石石脉石脉石和硫磷杂质和硫磷杂质铁化合物铁化合物Fe3O4(磁铁矿石磁铁矿石)Fe2O3(赤铁矿石赤铁矿石)2Fe2O33H2O(褐铁矿石褐铁矿石)FeCO3(菱铁矿石菱铁矿石)焦炭：焦炭：燃料、还原剂、高炉料柱骨架燃料、还原剂、高炉料柱骨架作用作用熔剂：熔

16、剂：石灰石石灰石作用作用生成低熔点的熔渣生成低熔点的熔渣在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼（3）设备：高炉）设备：高炉鞍钢鞍钢鞍钢鞍钢20002000立方米高炉外景图立方米高炉外景图立方米高炉外景图立方米高炉外景图在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么高炉结构图高炉结构图第1章 金属材料的制备钢铁冶炼（4）炼铁时高炉中的物理化学过程：）炼铁时高炉中的物理化学过程：产生还原剂：产生还原剂：C+O2=CO2 CO2+C=2CO（空气，

17、焦炭）空气，焦炭）还原铁矿石：还原铁矿石：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2（铁矿石）铁矿石）造渣（除脉石）：造渣（除脉石）：CaCO3=CO2+CaO CaO+SiO2=CaSiO3（熔剂：石灰石）熔剂：石灰石）高温高温高温高温铁氧化物的还原反应：铁氧化物的还原反应：在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼锰氧化物的还原反应：锰氧化物的还原反应：(MnO)+CMn+CO进入炉渣部分进入生铁硅氧化物的还原反应：硅氧化物的还原反应：SiO2十2CSi十2CO进入炉渣1450溶入生铁磷酸盐的还原反应：磷

18、酸盐的还原反应：145012001500大部分溶入生铁在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼（5）炼铁的主要产品和副产品：）炼铁的主要产品和副产品：（6）高炉炼铁的录像片段：）高炉炼铁的录像片段：烧结矿与焦炭烧结矿与焦炭，上料上料，铸锭铸锭v生铁生铁炼钢生铁：炼钢生铁：Si1.5%碳以渗碳体形式存在铸造生铁：铸造生铁：2.75Si3.25碳以石墨形式存在v铁合金：铁合金：如硅铁、锰铁，用作炼钢时的脱氧剂v炉渣：炉渣：制造水泥、渣砖、高温陶瓷等材料v高炉煤气：高炉煤气：作为燃料促进生铁中碳的石墨化，使

19、铁水有良好的填充性能，增强铸件的韧性和耐冲击韧度，易于切削加工。并有利于抗震减磨。脱硫反应：铁水滴入炉缸穿过渣层时发生反应脱硫反应：铁水滴入炉缸穿过渣层时发生反应进入炉渣进入炉渣溶入生铁溶入生铁铁的溶碳过程：铁的溶碳过程：铁熔滴顺焦炭块流向炉缸，碳进入铁水熔滴，达到饱和。含碳量可达到4%左右。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼二二 炼钢：炼钢：生铁生铁 钢钢(1)(1)基本过程：基本过程：降：降低含碳量降：降低含碳量除：除去硫、磷等杂质除：除去硫、磷等杂质调：调节合金元素的含量调：调节合金元素的

20、含量（2)基本反应原理：基本反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（用纯氧利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（用纯氧气、铁矿石或氧化皮）把生铁中过多的碳和其它杂质气、铁矿石或氧化皮）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去。氧化除去。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼(3)炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁（4）炼钢的主要）炼钢的主要反应过程反应过程（5）炼钢方法及设备：）炼钢方法及设备：方法：碱性平炉、电弧炉和氧气顶吹转炉炼钢方法：碱性平炉

21、、电弧炉和氧气顶吹转炉炼钢 设备：设备：电炉，平炉，转炉电炉，平炉，转炉转转炉炉的的结结构构图图120吨吨转转炉炉炼炼钢钢时时的的情情景景（6）炼钢的录像片段：）炼钢的录像片段：炼钢炼钢，炼钢炉产量比炼钢炉产量比在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么炼钢的主要反应过程炼钢的主要反应过程产生氧化剂：产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO （氧气）氧气）除硅，锰，碳等杂质：除硅，锰，碳等杂质：造渣：造渣：硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。第1章 金属材料的制备钢铁冶炼 Si+2FeO=SiO2+

22、2Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+FeCaO+SiO2=CaSiO3 2P+5FeO+CaO=5Fe+4CaOP2O5放热反应放热反应(稳定化合物）稳定化合物）FeS+CaO=FeO+CaS 吸热反应吸热反应（溶于渣中，而不溶于钢液）溶于渣中，而不溶于钢液）放热反应、炼钢初期、碱性炼钢炉炼钢的全过程、CO的逸出利于气体和非金属夹杂物的去除、均匀钢液的成分和温度放热反应、炼钢初期、酸性炉渣在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么炼钢的主要反应过程炼钢的主要反应过程脱氧脱氧扩散脱氧：向渣面上加入硅铁粉、碳粉等脱氧剂

23、。其必要条件是炉内尽可扩散脱氧：向渣面上加入硅铁粉、碳粉等脱氧剂。其必要条件是炉内尽可能保持还原性气氛，主要应用于电炉。优点是脱氧后钢液较纯净。能保持还原性气氛，主要应用于电炉。优点是脱氧后钢液较纯净。第1章 金属材料的制备钢铁冶炼FeO+Mn=2Fe+MnO3FeO+2Al=3Fe+Al2O3(生成的氧化物进入炉渣排出）生成的氧化物进入炉渣排出）2FeO+Si=2Fe+SiO2沉淀脱氧：将硅铁，锰铁，铝等脱氧剂加入到钢液中。主要应用于转炉。沉淀脱氧：将硅铁，锰铁，铝等脱氧剂加入到钢液中。主要应用于转炉。优点是速度快，缺点是钢液中可能存有非金属加杂物。优点是速度快，缺点是钢液中可能存有非金属加

24、杂物。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼氧气转炉氧气转炉电弧炉电弧炉特特点点生产率高、钢材质量好、可炼生产率高、钢材质量好、可炼品种多、原料适应性强、成本品种多、原料适应性强、成本低、投资少和见效快低、投资少和见效快 炉温和热效率高；炉内气氛可控，有利炉温和热效率高；炉内气氛可控，有利于去除有害元素和非金属夹杂，有利于于去除有害元素和非金属夹杂，有利于钢的合金化和成分控制；有利于环保；钢的合金

25、化和成分控制；有利于环保；熔熔炼炼过过程程1、装料、装料（废钢-生铁-吹氧-造渣剂）2、吹炼、吹炼3、脱氧和出钢、脱氧和出钢1、补炉、补炉（炉料以废钢为主）2、装料、装料（石灰-小块料-大块料-中块料-小块料）3、熔化、熔化4、氧化、氧化5、还原、还原（脱氧和脱硫、调节钢液成分和温度）6、脱氧和出钢、脱氧和出钢钢钢的的质质量量1、钢中氮、氢等气体含量少、钢中氮、氢等气体含量少2、硫、磷等有害杂质含量少、硫、磷等有害杂质含量少3、残余元素和非金属夹杂物、残余元素和非金属夹杂物含量少含量少1、能最大限度地去除磷和硫、能最大限度地去除磷和硫2、夹杂物少、夹杂物少3、成分容易控制、成分容易控制4、高温

26、下易吸收氢气和氮气高温下易吸收氢气和氮气在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼（7）钢液的炉外精炼）钢液的炉外精炼定义：把一般炼钢炉内要完成的精炼任务移至炉外另一装置中进行。即在转炉、电弧炉内进行粗精炼，而在钢包或专用容器中进行最终精炼。任务：脱碳、脱硫、脱磷、脱氧、去气、去除非金属夹杂物或改变其形态；调整和均匀钢液成分、温度；添加特殊元素以及细化经历等。方法：1）合成渣洗合成渣洗法：钢液从一定高度注入盛有合成渣的钢包，借助于钢液的冲击力搅拌钢液。促使充分发生反应，加快精炼的进行，使氧和硫进入合成渣

27、。目的：降低钢中氧、硫和夹杂物含量。2）钢包吹氩法钢包吹氩法：氩气吹入钢包，引起钢液的搅拌和气泡上浮，对钢液进行清洗。夹杂物上浮并带走有害气体，均匀钢液成分和温度。目的：去除钢中气体和夹杂、均匀钢液成分和温度LF法法：电弧加热的钢把吹氩法。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼3）喷吹粉末喷吹粉末：用氩气将精炼剂Ca,Si,Re,Ca-Si,CaC2等粉剂喷入钢液进行精炼。目的：脱硫；改善夹杂物形态和类型；减少合金元素的烧损，控制钢液成分。4）真空处理真空处理：利用在真空条件下气相中各气体分压下降而

28、降低钢中氢、氧、氮的含量。放出气体对熔池强烈的搅动，有利非金属夹杂物的去除和钢液成分的均匀。目的：去除钢中的有害气体和减少非金属夹杂物的含量。5）钢包精炼钢包精炼：主要用于冶炼不锈钢（低碳高铬）。向盛有钢液的装置中吹入氩氧混合气体，氧气与熔池中的碳发生脱碳反应生成CO，氩气使CO得到稀释，并使其分压明显降低，从而改善钢液中碳-铬的平衡关系。即在相同的铬含量下可以在较低的温度下把碳降低到所需的水平。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼（8）钢的浇注和钢锭）钢的浇注和钢锭钢锭的浇注1）浇注方法浇注方法

29、：上注法、下注法2）浇注工艺：浇注温度；浇注速度钢锭的凝固和结构镇静钢沸腾钢半镇静钢连铸：连铸：连铸机直接把钢液凝固成钢坯。设备录像在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼耐火材料的消耗和钢液损失小，钢中夹杂物少；钢锭表面易产生结疤等缺陷。生产大钢锭，以及对钢锭内部质量要求较严格的如轴承钢和炮钢。生产率高，钢锭表面质量好；钢中气体含量和夹杂高，耐火材料和钢液的损失高，操作不当，易形成翻皮。生产小钢锭，以及对表面质量要求较严格的如不锈钢、硅钢和薄板钢等。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你

30、并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼工艺参数的控制：工艺参数的控制：1）注温（中间罐内钢）注温（中间罐内钢液温度）液温度）2）注速（拉坯速度）注速（拉坯速度）3）冷却强度）冷却强度在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼（9）钢的冶金质量及其控制：锰锰：可脱氧、与S形成MnS、固溶强化、改善钢的塑韧性；过高增加钢的热敏感性

31、。通常碳钢中锰的含量控制在0.250.8%。硅硅：可脱氧、产生固溶强化；硅使FeC3分解生成石墨，而使钢的韧性严重下降，产生“黑脆黑脆”。镇静钢：0.170.37%。沸腾钢：0.030.07%。硫硫：以FeS的形式存在，(FeS+Fe)共晶体的熔点低于港的热变性温度，使钢在热加工、铸造、焊接时开裂，产生“热脆热脆”。同时会产生带状组织。磷磷：磷易与铁形成极脆的化合物Fe3P，引起钢的“冷脆冷脆”；易产生枝晶偏析，产生带状组织；还会促进钢的回火脆性，降低钢的可焊性。氢氢：钢中含有少量的氢就会显著增加钢的脆性产生“氢脆”。另外在热轧或锻造时，会引起“白点白点”（钢中的内部裂纹）使钢材开裂或报废。氮

32、氮：在200250加热，氮会以氮化物形式析出使钢变脆。因此温度加热会使钢表面氧化成蓝色，故称为“蓝脆蓝脆”非金属夹杂物：降低钢的力学性能，尤其是严重降低钢的疲劳强度降低钢的疲劳强度。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备钢铁冶炼习题：1、从原料、冶炼原理、冶金反应和冶金设备上分析炼钢和炼铁的差别。钢和铁的成分和性能有何不同。2、分析和比较顶吹氧气转炉和电弧炉的冶金质量。3、什么是炉外精炼，方法有哪些。LF法？在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了

33、什么一一 铜的冶炼铜的冶炼原原 料料铜矿石：占用料70以上，其次是工业与生活中铜及合金废件回收。铜矿石中大多以硫化矿与氧化矿存在，少量为自然铜，常见硫化矿有黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜兰、氧化铜及孔雀石，硅孔雀石、赤铜矿、胆矶石。现今90铜产量来自硫化矿，10来自氧化矿及自然铜矿。矿床直接开采出的铜矿石多属硫化矿，其铜品位低，需经选矿富集成精矿（含量2530%）才能送去冶炼。方法与工艺流程方法与工艺流程方法有两大类型：火法冶金：适于硫化矿，经过造锍熔炼吹炼火法精炼电解精炼；（工艺流程见图1）湿法冶金：适于氧化矿，经过铜的浸出，从溶液中电解或置换提取铜。（工艺流程见图2）第1章 金属材料的制备铜的

34、冶炼1.3 有色金属冶金有色金属冶金在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么火法炼铜火法炼铜1）冰铜的形成（造锍熔炼）v在炼铜炉的高温条件下，铜精矿中的高价硫化物分解成简单硫化物，化学反应产生的Cu2S、FeS和其它金属硫化物混合形成冰铜，产生的SO2随烟气排出，大部分铁氧化成FeO与脉石矿物造渣排出。为了使冰铜与炉渣分离，需有两个保证：炉料内有足够的硫以形成冰铜炉渣中SiO2接近饱和，使冰铜，炉渣不致混熔。v造锍熔炼原理，铜对硫亲和力大于铁，铁对氧的亲和力大于铜，在高温下有足够多的硫，保证下列反应进行：FeS（液）+Cu2O（液

35、）FeO（液）+Cu2S（液）通常只要氧化气氛控制适当，有足够FeS存在就能保证。冰铜转炉吹炼冰铜转炉吹炼该法实质是往液体冰铜吹入一定压力的空气，使其中FeS氧化变成FeO，与加入的石灰熔剂造渣，Cu2S则氧化后，又与Cu2S反应变成粗铜。氧化反应的热量能使整个反应在12001400。主要反应阶段为造渣及造铜阶段，含硫量0.003%吹炼终止。第1章 金属材料的制备铜的冶炼在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么v熔炼过程化学反应高温下化学反应分两大类：高价硫化物，碳酸盐、硫酸盐的热离解，各种化合物相互作用。高价硫化物，碳酸盐、硫化

36、物的热离解：4CuFeS22Cu2S+4FeS+2S2Cu3FeS33Cu2S+2FeS+SFeS2FeS+SCaCO3CaO+CO2ZnSO4ZnO+SO2+OS+2OSO2各种化合物的相互作用及造锍、造渣：3Fe3O4+FeS10FeO+SO2Cu2O+FeSCu2S+FeOZnO+FeSZnS+FeO造锍：Cu2S+FeSCu2SFeS造渣：FeO+SiO22FeOSiO22CaO+SiO22CaOSiO2第1章 金属材料的制备铜的冶炼在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么粗铜的火法精炼粗铜的火法精炼多在真空式精炼反射炉中

37、进行，其目的是：去除含量为1.50.5%的杂质元素Fe、Pb、Zn、Ni、As、Si及Ag等，并将精矿合成铜，铸成电解用的阴极板，准备电解精炼铜。主要经历：鼓风氧化和重油还原两过程。v氧化过程：利用杂质对氧的亲和力大于铜对氧的亲和力，去除粗铜中大多杂质。而粗铜除硫是在氧化精炼后期进行：Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2。为彻底脱硫应降低炉温至11201130，并加大炉子抽力让其中的SO2迅速排出。v还原过程：利用还原物质，如重油、天然气、液化石油气、木炭粉等吹入铜液中，使CuO还原。当铜的含氧量达0.03%0.05%还原终止，否则同时强吸氢（二次充气），生成多孔阳极铜。铜的电解精炼铜的电解精

38、炼将火法精炼铜作阳极，电解铜作阴极（又称始极片）相间的装在电解槽中，用硫酸铜和硫酸溶液作电解液，引入直流电后，阳极铜发生电化学溶解反应，在阴极上析出，铜中杂质和有价元素，或者进入阳极泥或者落在电解液中。第1章 金属材料的制备铜的冶炼在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么二二 铝的冶炼铝的冶炼铝冶金的特点及炼铝原料铝冶金的特点及炼铝原料v铝的生产流程主要包括两个环节：含铝的矿石（化学处理）纯净的氧化铝（熔盐电解）纯铝。v炼铝原料铝在地壳中含量为8.8，仅次于硅，居第三位。其在自然界主要以氧化铝形式存在，含铝矿物约250多种，最有开

39、采价值的为铝矾土矿，其它矿物还有高岭石和钒土岩石等。v纯净氧化铝的制备从铝土矿制取Al2O3方法很多，目前工业上几乎采用碱法，又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种：Al2O33H2O(或Al2O3H2O)+NaOH（浸出/分解）NaAl(OH)4+赤泥（晶种分解/蒸发、苛化）Al2(OH)3（煅烧）Al2O3。拜耳法是典型的一种湿法冶金的方法，在氧化铝生产中占绝对优势。其工艺流程如图3所示。碱石灰烧结法适于处理铝硅比小于4的铝土矿，其工艺流程主要包括为：生料烧结，熟料溶化，铝酸钠液脱硅，碳酸化分解（图4）。第1章 金属材料的制备铝的冶炼在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到

40、自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么氧化铝的电解氧化铝的电解熔盐电解法，电解质Al2O3，水晶石（Na3AlFO）及其它氟化盐中，插入碳素阴、阳极，通入直流电，经电化学反应，阴极得到液体铝，阳极生成O2，与碳阳极氧化生成CO。铝液用真空包抽出，净化澄清后烧结生成铝锭。电解时通以强直流电：阴极：Al3+(络合)+3eAl阳极：2O2-+C-4eCO2总的：2Al2O3+3e4Al+3CO2电解过程，碳素阳极不断消耗，要不时的调整阴极位置，以调整电解槽温度。铝铝 材材纯铝（导电材料）铝合金（结构材料）第1章 金属材料的制备铝的冶炼在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到

41、自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第1章 金属材料的制备镁的冶炼三三 镁的冶炼镁的冶炼镁冶金的现代方法主要分为电解法和硅热法两种镁冶金的现代方法主要分为电解法和硅热法两种1）电解法电解法炼镁可分为电解熔融氯化镁和电解溶于熔盐中的氧化镁。电解法又依氯化镁的制得方法不同分为四种：道乌法（DOW）、阿码克斯法（Amax）、诺斯克法（NorskHydro）和氧化镁氯化法。道乌法：以海水为原料。阿码克斯法：以盐湖中的卤水为原料。诺斯克法：以海水或MgCl2含量高的卤水为原料。氧化镁氯化法：以菱镁矿为原料。由于电解熔盐中氧化镁法存在电解温度高、电解单位消耗大、工艺指标低等缺点，因而没有得到推广，

42、其工艺技术经济指标也不能与已经成熟并被掌握的电解熔融氯化镁法和热法相比较。2）硅热法硅热还原法又分为皮江法、波尔扎诺法和玛格尼特法三种。皮江法：原料白云石，还原剂硅铁，矿化剂萤石。将原料粉碎至200目左右，制成球团，装入还原罐，在1200高温和小于13.3Pa真空下热还原而制得结晶镁，经精炼后铸成镁锭，也称外热法。我国目前大都采用此法。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么波尔扎诺法：原理及原料和皮江法相同，只是改外加热为内加热，因此也称为内热法或改良皮江法。因在意大利波尔扎诺地方首先建厂而得名。与皮江法的不同之处在于：原料制成砖状，不是小球状。玛格尼特法：该法起源于法国，中国、日本曾使用过该法。原料为白云石，硅铁为还原剂，铝土矿为造渣剂。在真空电炉中进行还原反应。反应温度为1600左右，真空度为20100mmg。所有炉料均呈液态，产品为液态镁，炉渣也为液态。第1章 金属材料的制备镁的冶炼