钢铁冶金概论第一讲ppt课件.ppt
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1、认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目钢 铁 冶 金 概 论河 北 理 工 大 学2010.91认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目课程的主要目的 介绍钢铁冶炼及加工过程的基本原理、工艺特点及基本工艺流程,使非冶金专业学生对钢铁联合企业的生产过程有一个全面而概括的了解,并初步掌握冶金的基本知识。2认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目第一部分:绪论1.1
2、冶金的基本概念1.2 冶金的相关学科1.3 冶金工业发展史1.4 现代冶金过程1.5 钢铁产品及副产品1.6 钢铁资源与能耗1.7 冶金中的耐火材料1.8 钢铁工业发展现状1.9 环保、循环经济与钢铁可持续发展3认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.1 冶金的基本概念1)冶金的概念:冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物,并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。4认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目
3、2)冶金分类 提取冶金提取冶金:物理冶金物理冶金:研究提取金属,存在化学反应研究金属材料成型过程炼铁、炼钢、有色金属冶炼等粉末冶金、铸造、压力加工等5认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目3)冶金方法 火法冶金火法冶金:湿法冶金湿法冶金:电冶金电冶金:高温下分离矿石和金属,获得较纯金属过程用电能提取和精炼金属的方法在常温或低于100下,用溶剂处理矿石,分离和提取6认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.2 冶金学的支撑学科冶金学(理
4、论 基 础)物理学流体力学化学物理化学(提供技术材料及研究课题)电子技术计算机技术7认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.3 冶金工业发展历史人类社会发展史:原始社会奴隶社会封建社会资本主义社会 人类使用材料的历史:石器青铜器铁器工业化(钢铁)信息社会(多种新材料)8认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目中国冶金的辉煌历史9认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶
5、贫”项目1.4 现代冶金过程冶炼过程10认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目现代冶金过程轧钢过程11认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目12认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目选矿干燥煅烧焙烧烧结球团熔炼精炼火法冶金工序13认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目钢铁冶炼工艺
6、流程大体分为以下三类:(1)高炉高炉转炉流程转炉流程 铁矿石铁矿石高炉高炉生铁水生铁水转炉转炉钢水钢水 此流程也叫此流程也叫“二步炼钢法二步炼钢法”或或“间接炼钢间接炼钢法法”。此流程工艺技术成熟,生产率高,。此流程工艺技术成熟,生产率高,成本低,是现代钢铁冶金大规模工业生产成本低,是现代钢铁冶金大规模工业生产的主要流程(主流)。的主要流程(主流)。14认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目2)直接还原炉直接还原炉电炉流程电炉流程 铁矿石铁矿石直接还原炉直接还原炉固态海绵铁(可替固态海绵铁(可替代废钢)代废钢)电炉
7、电炉钢水钢水 此流程也叫此流程也叫“一步炼钢法一步炼钢法”或或“直接炼钢直接炼钢法法”,是一种使铁矿石在低于熔化温度下,是一种使铁矿石在低于熔化温度下直接还原成含碳量近似于钢的固态海绵铁直接还原成含碳量近似于钢的固态海绵铁的方法。此流程工序少,所以也叫的方法。此流程工序少,所以也叫“短流短流程程”。此流程要求使用高品位铁矿石和高。此流程要求使用高品位铁矿石和高质量的一次能源(天然气或低硫煤),电质量的一次能源(天然气或低硫煤),电耗较高。耗较高。15认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(3)熔融还原炉熔融还原炉转
8、炉流程转炉流程 铁矿石铁矿石熔融还原炉熔融还原炉生铁水生铁水转炉转炉钢钢水水 此流程也叫此流程也叫“熔融还原法熔融还原法”,是一种将铁,是一种将铁矿石在熔融状态下还原成生铁水的方法。矿石在熔融状态下还原成生铁水的方法。此流程的工序也较少,所以也叫此流程的工序也较少,所以也叫“短流程短流程”。16认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目上述流程上述流程(2)和和(3)相对于流程相对于流程(1)来说,设备投资少,占来说,设备投资少,占地面积小,生产成本低地面积小,生产成本低但目前流程但目前流程(2)和和(3)尚在发展尚在
9、发展阶段,二者产量之和占世界钢产量的比重还很小(阶段,二者产量之和占世界钢产量的比重还很小(5%)。钢铁(联合企业)生产工艺流程:采矿采矿选矿选矿原料处理原料处理炼铁炼铁炼钢炼钢轧钢轧钢钢材钢材17认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目目前,炼铁技术的发展趋势:高炉大型化,已出现了有效容积高炉大型化,已出现了有效容积5000m3的巨型高的巨型高炉。炉。发展高炉的精料(高、熟、净、匀、小、稳)技术。发展高炉的精料(高、熟、净、匀、小、稳)技术。(提高含铁料的入炉品位,其次是要求原燃料强度(提高含铁料的入炉品位,其次是
10、要求原燃料强度高、成分均匀和稳定,粒度适中,含有害杂质少等)高、成分均匀和稳定,粒度适中,含有害杂质少等)采用强化冶炼(高风温、高压操作、富氧鼓风、脱采用强化冶炼(高风温、高压操作、富氧鼓风、脱湿鼓风、喷吹燃料、提高炉寿等)技术。湿鼓风、喷吹燃料、提高炉寿等)技术。改进高炉设备(皮带上料、无料钟炉顶、炉前机械改进高炉设备(皮带上料、无料钟炉顶、炉前机械化、炉前除尘、外燃式热风炉、计算机控制化、炉前除尘、外燃式热风炉、计算机控制),),改善工人劳动条件,为使高炉冶炼合理化和自动化改善工人劳动条件,为使高炉冶炼合理化和自动化创造必要条件。创造必要条件。18认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症
11、下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目炼钢技术的发展趋势:发展氧气底吹转炉法和顶底复合吹炼法。发展氧气底吹转炉法和顶底复合吹炼法。采用真空冶炼和钢水炉外精炼技术,改善钢的质量,采用真空冶炼和钢水炉外精炼技术,改善钢的质量,扩大钢的品种。扩大钢的品种。发展连续铸钢(连铸)技术,采用计算机控制,使发展连续铸钢(连铸)技术,采用计算机控制,使炼钢工艺连续化和自动化。炼钢工艺连续化和自动化。采用超大容量的转炉和超高功率的电炉,提高生产采用超大容量的转炉和超高功率的电炉,提高生产率,降低生产成本。率,降低生产成本。19认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,
12、然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目钢铁工业的发展状况能准确地反映一个国家 的经济发达程度和发展水平。纵观当今世界各国,所有发达国家国家无一不具有相当发达的钢铁工业。目前,没有任何材料能替代钢铁材料在国民经济中的现有地位。20认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目钢铁之所以成为用途最广、用量最大的材料的原因:Fe的埋藏量大。在地球所有的金属元素中,的埋藏量大。在地球所有的金属元素中,Fe的埋藏量的埋藏量仅仅次于次于Al居第二位,而且埋藏集中,形成巨大的居第二位,而且埋藏集中,形成巨
13、大的铁矿铁矿床,便床,便于开采。于开采。铁矿铁矿石含石含Fe量(量(铁矿铁矿石品位)一般石品位)一般为为25%70%。冶冶炼炼容易,生容易,生产规产规模大,效率高,模大,效率高,质质量好;成本低。量好;成本低。钢铁钢铁材料具有良好的物理、机械和工材料具有良好的物理、机械和工艺艺加工性能,如有加工性能,如有较较高的高的强强度和度和韧韧性、性、导热导热和和导电导电性、耐磨性、耐腐性、耐磨性、耐腐蚀蚀性,有性,有较较好的好的焊焊接及接及铸锻轧铸锻轧性能等。性能等。Fe易与其他元素易与其他元素(Ni、Cr、Mn、V、Si)形成具有各种形成具有各种特殊性能的合金,特殊性能的合金,扩扩大大钢铁钢铁材料的品
14、种。材料的品种。钢铁钢铁易于通易于通过热处过热处理理调调整其机械性能,整其机械性能,满满足国民足国民经济经济各方各方面的需要。面的需要。21认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.5 钢铁产品及副产品1)钢铁冶炼产品(1)生铁:铁与C、Si、Mn、P、S组成的合金,主要由高炉生产炼钢生铁Si1.25%铸造生铁1.25%Si4.25%合格生铁:国家标准合格生铁:国家标准S含量不高于含量不高于0.06%22认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫
15、”项目1)炼钢生铁)炼钢生铁炼钢的主要原料,有一定成分要求。炼钢的主要原料,有一定成分要求。牌号牌号炼炼04炼炼08炼炼10代号代号L04L08L10wSi/%0.450.450.850.851.252)铸造生铁)铸造生铁含硅量较高,主要用于铸造(俗称翻砂)含硅量较高,主要用于铸造(俗称翻砂)各种零部件。此种生铁占生铁总量约各种零部件。此种生铁占生铁总量约10%左右。左右。牌号牌号铸铸34铸铸30铸铸26铸铸22铸铸18铸铸14代号代号Z34Z30Z26Z22Z18Z14wC/%3.33.33.33.33.33.3wSi/%3.23.62.83.22.42.82.02.41.62.01.251
16、.623认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(2)钢:含C2%,并含有其它元素的Fe-C合金按冶炼方法分:脱氧程度:沸腾钢、镇静钢、半镇静钢按化学成分分:碳素钢:低、中、高碳合金钢:低、中、高合金按质量分:按用途分:普通碳素钢优质碳素钢高级优质钢结构钢工具钢特殊性能钢冶炼设备:转炉钢、电炉钢24认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目生铁与钢的区别 化学成分方面的区别 钢和生铁都是Fe-C合金,但二者的含碳量不同;生铁的含碳量2%,钢的
17、含碳量2%;其他元素(Si、Mn、P、S等)也不同。元素含量CSi/%Mn/%P/%S/%生铁2%0.22.00.22.50.500.07钢2%0.010.30.30.80.050.0525认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 物理性能及加工性能方面 生铁:硬且脆,耐磨性好,强度差,不能压力加工、锻造 焊接性能差、熔点低,利于铸造。钢:熔点比生铁高(随含碳量的增加而下降)性能比生铁 强,机械强度高,韧性好,可磨性好、易加工成型;导电性、导热性好,易热处理生铁与钢的区别26认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症
18、下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(3)铁合金:铁与一种或几种元素组成的中间合金,用于炼钢脱氧及合金化品种品种主要成分主要成分主要用途主要用途FeMn wMn=73%85%,wC=0.1%7.5%脱氧、脱硫、脱氧、脱硫、锰锰合金化、高合金化、高锰钢锰钢FeSi wSi=14%93%,wC=0.2%1.3%脱氧、脱硫、硅脱氧、脱硫、硅钢钢、特殊、特殊铸铁铸铁FeCr wCr=55%70%,wC=0.01%8.0%不不锈钢锈钢、耐、耐热钢热钢、结结构构钢钢、工具、工具钢钢27认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作
19、高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(1)炉渣 炉料冶炼过程中不能进到金属中的S-化物,O-化物等形成的熔融体,主要成分:CaO,MgO,SiO2,Al2O3,MnO,FeO,P2O5,CaS 等。炉渣分类:由冶炼方法不同分为:高炉渣和炼钢渣按化学成分不同分为:碱性渣和酸性渣2)钢铁副产品炉渣的用途:(高炉渣)水泥、隔热材料、填料;水泥、隔热材料、填料;(转炉渣)烧结、炼铁、水泥、筑路、富集提取稀有金属烧结、炼铁、水泥、筑路、富集提取稀有金属28认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(2)煤气:焦炉煤气、高炉煤气、
20、转炉煤气CO(57%)+H2(5060%)+CO2(25%)+N2(510%)+CH4(2030%)发热量1500019000kJ/Nm3CO(2630%)+H2(13%)+CO2(1014%)+N2(5658%)+CH4(0.20.60%)发热量33004200kJ/Nm3CO(5070%)+H2(0.52.0%)+CO2(1415%)+N2(1020%)发热量750011000kJ/Nm329认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.6 钢铁资源与能耗1)能源及分类能源及分类能源:能够提供能量的资源。能源:能够
21、提供能量的资源。能能源源是是发发展展国国民民经经济济的的重重要要物物质质基基础础,也也是是发发展展钢钢铁铁工工业业不不可可缺缺少少的的重重要要物物质质。在在世世界界上,有很多因争夺能源而引发的战争。上,有很多因争夺能源而引发的战争。能能源源种种类类:固固体体燃燃料料、液液体体燃燃料料、气气体体燃燃料料、太阳能、水能、风能、地热、潮汐等。太阳能、水能、风能、地热、潮汐等。能能源源按按其其来来源源不不同同,可可分分为为一一次次能能源源和和二二次次能源。能源。30认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.6 钢铁资源与能
22、耗1)能源及分类能源及分类一一次次能能源源:指指自自然然界界原原本本就就存存在在的的天天然然能能源源。例例如如原原煤煤、石石油油、天天然然气气、水水能能、风风能能、太太阳能、地热、核能、潮汐能等。阳能、地热、核能、潮汐能等。一次能源又分为可再生能源和非再生能源。一次能源又分为可再生能源和非再生能源。可可再再生生能能源源:在在自自然然界界中中可可不不断断再再生生,并并有有规规律律得得到到补补充充,能能循循环环使使用用的的能能源源。如如水水能能、太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等。太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等。31认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国
23、家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.6 钢铁资源与能耗1)能源及分类能源及分类非非再再生生能能源源:经经过过亿亿万万年年才才能能形形成成,在在短短期期内内不不能能再再生生的的能能源源。例例如如原原煤煤、石石油油、天天然然气等。气等。非非再再生生能能源源日日益益减减少少,全全世世界界已已开开始始重重视视可可再生能源的开发和利用。再生能源的开发和利用。32认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.6 钢铁资源与能耗1)能源及分类能源及分类二二次次能能源源:是是指指将将一一次次能能源源经经加加工工转转换换
24、后后而而得得到到的的能能源源。例例如如焦焦炭炭、电电力力、重重油油、煤煤气气、水蒸气等。水蒸气等。标准煤:度量各种能源发热量的单位或标准。标准煤:度量各种能源发热量的单位或标准。1kg标标准准煤煤的的发发热热量量为为29.27MJ,将将其其他他能能源源 折折 算算 成成 标标 准准 煤煤,如如 重重 油油 的的 发发 热热 量量 为为39.71MJ,相当于,相当于1.36kg标准煤。标准煤。33认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目我国是能源储量比较丰富的国家。我国是能源储量比较丰富的国家。1.6 钢铁资源与能耗1
25、)能源及分类能源及分类能源能源水力水力煤煤石油石油天然气天然气排位排位131016我我国国几几种种主主要要能能源源的的储储量量不不少少,但但如如果果按按人人均均占占有有量量计算,我国又是一个能源匮乏的国家。计算,我国又是一个能源匮乏的国家。我国能源战略:开源节流,实现可持续发展。我国能源战略:开源节流,实现可持续发展。34认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目1.6 钢铁资源与能耗2)我国主要自然资源现状我我国国的的四四类类基基本本资资源源中中,耕耕地地、淡淡水水人人均均占占有有量量只只分分别别相相当当于于世世界界
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