《钢铁冶炼过程》PPT课件.ppt

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1、1钢铁钢铁是怎样是怎样炼成的？炼成的？盈德气体应用技术讨论会盈德气体应用技术讨论会2Objectives:1 1。重温炼铁和炼钢的基础知识。重温炼铁和炼钢的基础知识2 2。了解炼铁和炼钢的流程和设备。了解炼铁和炼钢的流程和设备3 3。通过学习加深对我们用户的了解。通过学习加深对我们用户的了解4 4。自学，互学，共同学习，一起成才。自学，互学，共同学习，一起成才3生铁和钢生铁和钢铁的合金铁的合金生铁生铁钢钢含碳的质量分数含碳的质量分数24.3%0.032%杂质杂质硅锰（较多）硅锰（较多）硫磷（较多）硫磷（较多）硅锰（适量）硅锰（适量）硫磷（较多）硫磷（较多）机械加工机械加工可铸不可锻可铸不可锻可

2、铸，可锻，可压延可铸，可锻，可压延机械性能机械性能硬而脆硬而脆硬而韧，有弹性硬而韧，有弹性生铁和钢的比较生铁和钢的比较铁铁合合金金生铁生铁钢钢球墨生铁球墨生铁合金生铁合金生铁碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢高碳钢高碳钢炼钢生铁（白口铁）炼钢生铁（白口铁）铸造生铁（灰口铁）铸造生铁（灰口铁）合金钢合金钢4炼铁中的问题：炼铁中的问题：铁是以什么形态存在的？铁是以什么形态存在的？铁的熔点是多少？铁的熔点是多少？炼铁过程中需要哪些原料？炼铁过程中需要哪些原料？它们各自的作用的是什么？它们各自的作用的是什么？炼铁是在什么设备里进行的？炼铁是在什么设备里进行的？炼铁需要什么样的条件？炼铁需要什么样的条

3、件？焦炭是怎么制成的？焦炭是怎么制成的？焦炭在炼铁过程中的作用是什么？焦炭在炼铁过程中的作用是什么？石灰石在炼铁过程中的作用是什么？石灰石在炼铁过程中的作用是什么？炼铁过程中产生了哪些有用的副产品？它们是怎么利用的？炼铁过程中产生了哪些有用的副产品？它们是怎么利用的？怎样提高炼铁过程中的能源效率？怎样提高炼铁过程中的能源效率？炼铁过程中的环保问题炼铁过程中的环保问题炼铁过程中的炼铁过程中的“休风休风”，“封炉封炉”，“难行难行”，“悬料悬料”，“崩料崩料”？5炼铁原料：铁矿石，焦炭，石灰石：炼铁原料：铁矿石，焦炭，石灰石：6高炉构造：高炉构造：78炼铁：炼铁：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO

4、2CO2+C=2COC+O2=CO2910炼铁生产工艺流程及下游产品处理：炼铁生产工艺流程及下游产品处理：11炼铁炼铁炼铁炼铁一一 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：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO23CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温高温 利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)CO)从铁矿石中还原出铁从铁矿石中还原出铁（2 2）设备：高炉）设备：高炉（3 3）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气（氧）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气（氧）（4 4）炼铁的

5、主要反应过程：）炼铁的主要反应过程：产生还原剂：产生还原剂：C+O2=CO2 CO2+C=2CO （空气，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）高温高温 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（5 5）炼铁产品：）炼铁产品：生铁生铁12高炉物料平衡与气体消耗：（供参考）高炉物料平衡与气体消耗：（供参考）通常冶炼通常冶炼1吨生铁需要吨生铁需要1.52.0吨铁矿石，吨铁矿石，0.40.6吨焦炭，吨焦炭，0.20.4吨石灰石。吨石灰石。宝钢宝钢

6、4063立方米高炉，日产生铁超过立方米高炉，日产生铁超过10,000吨，炉渣吨，炉渣4000吨，日耗焦炭吨，日耗焦炭4000多吨。多吨。Someusefulapproximationsare:0.5to0.6tonofoxygenareconsumedpertonofcoalinjected.Athighcoalinjectionrates100Nm3or150kgofoxygenareconsumedpertonofhotmetal.Alarge10,000TPDblastfurnaceutilisingmax.coalinjectionrateswillresultinanoxygende

7、mandof1400to1500TPDO2.Nitrogenmaybeusedtopressuriselock-hopperstopreventescapeoffurnacegasduringchargingtocoolgearboxesassociatedwiththechargedistributionsystemIndicativefiguresexpressedonapertonofhotmetalbasisare:Inertingofcoalsystems10Nm3/tPnuematictransportofcoal1Nm3/tOtherblastfurnaceuses0.01Nm3

8、/t13炼钢炼钢炼钢炼钢二二 炼钢：炼钢：生铁生铁 钢钢(1)1)需要做到：需要做到：降：降低含碳降：降低含碳量量除：除去硫、磷等杂除：除去硫、磷等杂质质 调：调节合金元素的含调：调节合金元素的含量量（2)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（用纯氧气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（用纯氧气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去。去。用纯氧代替空气炼钢可以避免氮气的影响使钢质变脆，同时避免排放氮气时带走热量。用纯氧代替空气炼钢可以避免氮气的影响使钢质变脆，同时避免排放氮气时带走热量。(3)(3)炼钢设备：转炉，电炉，平炉炼钢

9、设备：转炉，电炉，平炉（4 4）炼钢的原料：）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁（5 5）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+O2Fe+O2 2=2FeO=2FeO （氧气）（氧气）除硅，锰，碳等杂质：除硅，锰，碳等杂质：Si+2FeO=SiOSi+2FeO=SiO2 2+2Fe+2Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe造渣：造渣：CaO+SiOCaO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3 （生石灰（生石灰)硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去

10、。硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。脱氧：脱氧：Si+2FeO=SiOSi+2FeO=SiO2 2+2Fe+2Fe （脱氧剂：硅铁，锰铁）（脱氧剂：硅铁，锰铁）调节合金元素调节合金元素14炼铁和炼钢炼铁和炼钢炼铁炼铁炼钢炼钢相同点相同点都是氧化还原反应都是氧化还原反应不同点不同点目的目的把铁从铁矿石中还原出来把铁从铁矿石中还原出来降低含碳量降低含碳量;除硫磷等杂质除硫磷等杂质;调节合金元素的含量调节合金元素的含量原理原理氧化氧化-还原反应，还原剂还原出铁还原反应，还原剂还原出铁氧化氧化-还原反应，氧化剂氧化杂质除去还原反应，氧化剂氧化杂质除去原料原料铁矿石、石灰石、焦碳、空气铁矿石、石灰石

11、、焦碳、空气生铁（废钢）、纯氧、氧化钙生铁（废钢）、纯氧、氧化钙设备设备炼铁高炉炼铁高炉转炉、平炉、电炉转炉、平炉、电炉炼铁和炼钢的比较炼铁和炼钢的比较15炼钢炼钢炼钢炼钢转炉结构图转炉结构图16转炉炼钢：转炉炼钢：17电炉炼钢：电炉炼钢：18平炉炼钢示意图：平炉炼钢示意图：192021轧钢与轧辊：轧钢与轧辊：22轧钢：车轮，线材：轧钢：车轮，线材：23炼造钢铁时的供气炼造钢铁时的供气（一）（一）空分设备主要是为冶炼工艺过程提供工业气体。空分设备主要是为冶炼工艺过程提供工业气体。氧、氮、氩是钢铁企业不可缺少的工业气体，空分设备为钢铁企业的连续生产源耕源不断地提氧、氮、氩是钢铁企业不可缺少的工业

12、气体，空分设备为钢铁企业的连续生产源耕源不断地提供着气体。在炼钢生产工艺过程中要用到氧气、氮气和氩气。供着气体。在炼钢生产工艺过程中要用到氧气、氮气和氩气。氧气主要用于吹氧炼钢。吹氧炼钢的主要方式有：转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平氧气主要用于吹氧炼钢。吹氧炼钢的主要方式有：转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平炉炼钢。转炉炼钢每吨钢耗氧炉炼钢。转炉炼钢每吨钢耗氧5060m3；电孤炉炼钢每吨钢耗氧；电孤炉炼钢每吨钢耗氧1025m3；平炉炼钢每吨钢耗耗；平炉炼钢每吨钢耗耗氧氧2040m3。此外，轧钢每吨钢耗氧。此外，轧钢每吨钢耗氧36m3、钢材加工、连铸坯火焰切割，火焰清除、炉衬火焰、钢材

13、加工、连铸坯火焰切割，火焰清除、炉衬火焰每吨钢耗氧每吨钢耗氧11.414.2m3。氮气在钢铁厂的应用主要是用作保护气，如轧钢、镀锌、镀铬、热处理（尤为薄钢片）连续铸氮气在钢铁厂的应用主要是用作保护气，如轧钢、镀锌、镀铬、热处理（尤为薄钢片）连续铸造等都要用氮气作保护气，而且氮气纯度要求造等都要用氮气作保护气，而且氮气纯度要求99.99%以上。以上。氩气在炼钢过程的作用：如向熔融的钢水中吹入氩气，使成份均匀，钢液净化，并可除掉溶解氩气在炼钢过程的作用：如向熔融的钢水中吹入氩气，使成份均匀，钢液净化，并可除掉溶解在钢水中的氢、氧、氮等杂质，提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期，缩短冶炼时间，提高产在

14、钢水中的氢、氧、氮等杂质，提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期，缩短冶炼时间，提高产量，节约电能等。氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径。量，节约电能等。氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径。24炼造钢铁时的供气炼造钢铁时的供气（二）（二）氧、氮、氩是炼钢企业不可缺少的工业气体，据报导，目前炼铁、炼钢、轧钢的综合氧耗已达氧、氮、氩是炼钢企业不可缺少的工业气体，据报导，目前炼铁、炼钢、轧钢的综合氧耗已达100140m3/t，氮耗，氮耗80120m3/t，氩耗，氩耗34m3/t。目前，钢铁企业用的大型空分设备主要采用分子筛常温净、增压膨胀、填料塔和全精馏制氩的目前，钢铁企业用的大型空分设备主要采

15、用分子筛常温净、增压膨胀、填料塔和全精馏制氩的外压缩流程和内压缩流程两种形式，同时考虑提取部分液体作为生产调峰用。外压缩流程和内压缩流程两种形式，同时考虑提取部分液体作为生产调峰用。25Cold Rolled Products.Sinter PlantCoal InjectionCoalIron OreFluxesCoalCokeCokeSinterFluxesBlast FurnaceCoke OvensElectric Arc FurnaceDirect Reduction FurnaceDRIBasic OxygenFurnaceSecondarySteelmakingContinuou

16、sCastingReheat FurnaceRolling MillsIron OrePig IronUnrefined Carbon SteelRefined Carbon or Stainless SteelStainless Steel ConverterScrap Stainless SteelBlooms,Billets,BarsScrap PlainCarbon SteelUnrefined Stainless SteelHot Rolled ProductsBatch AnnealingFurnaceContinuous AnnealingFurnaceRolling Mills

17、Galvanising LineGalvanised Sheet and Coil.N2O2ArN2O2Electric Arc FurnaceO2H2O2O2N2N2N2O2ArN2O2ArO2ArO2H2N2N2钢铁生产全流程中的气体供应和应用技术钢铁生产全流程中的气体供应和应用技术GasSuppliesandApplicationsinIron&SteelMaking26 人最宝贵的是生命。生命每个人只有一次人最宝贵的是生命。生命每个人只有一次 。人的一生应当这样度过：当回忆往事的时候，他不会因为虚人的一生应当这样度过：当回忆往事的时候，他不会因为虚度年华而悔恨，也不会因为碌碌无为而羞愧

18、；。度年华而悔恨，也不会因为碌碌无为而羞愧；。保尔保尔 柯察金柯察金 钢铁是怎么炼成的？钢铁是怎么炼成的？盈德一盈德一“生气生气”钢铁就练成了！钢铁就练成了！27 我们在冶炼钢铁，我们在冶炼钢铁，我们也在锤炼人格！我们也在锤炼人格！在马钢看到的标语在马钢看到的标语28中英炼铁炼钢常用词典：中英炼铁炼钢常用词典：中文中文英文英文矿料准备矿料准备orepreparation赤铁矿赤铁矿hematite磁铁矿磁铁矿magnetite使成球团块使成球团块pelletising烧结烧结sintering焦炭渣焦炭渣cokebreeze（炉料）溶剂（炉料）溶剂fluxes块粒料块粒料granularmat

19、erials高炉喷煤粉（高炉喷煤粉（PCI）pulverizedcoalinjection鼓风口鼓风口tuyere焦炉煤气焦炉煤气cokeovengas(COG)中文中文英文英文热风炉热风炉stove干法息焦干法息焦cokedryquenching(CDQ)出铁场出铁场casthouse耐火砖网格耐火砖网格refractorycheckers炉渣炉渣slag直接还原铁直接还原铁DirectReducedIron,DRI吹氧炼钢吹氧炼钢(BOS)BasicOxygenSteelmaking吹氧枪吹氧枪lance溅渣护炉溅渣护炉slagsplashing无渣出铁无渣出铁Slag-freetapping29中文中文英文英文电炉电炉EAF废钢废钢scrap氧燃料烧嘴氧燃料烧嘴/喷枪喷枪oxy-fuelburner出钢至出钢的周期出钢至出钢的周期tap-to-tapcycle钢水包钢水包/铁水包铁水包ladle板坯板坯slab方坯方坯bloom/billet石墨电极石墨电极graphiteelectrode高炉设计高炉设计/专利公司名专利公司名PaulWurth中文中文英文英文