1、钢铁冶金概论,北京科技大学,主要内容,第一部分 绪论第二部分 炼铁第三部分 炼钢第四部分 轧钢,第一部分 绪论,冶金的基本概念 钢铁工业 钢铁冶炼工艺和生产流程 钢铁产品及副产品 钢与生铁的区别,第二部分 炼铁,1 炼铁概述 2 铁矿石和溶剂 3 高炉用燃料 4 铁矿粉造块 5 高炉冶炼原理 6 炼铁设备 7 炼铁技术进步与发展,第三部分 炼钢,8 炼钢概述 9 炼钢基本原理 10 炼钢原料 11 氧气顶吹转炉炼钢 12 碱性电弧炉炼钢法 13 炉外精炼 14 模铸 15 连续铸钢,第四部分 轧钢,16 轧钢概述 17 轧制原理 18 初轧及中厚板生产 19 热轧薄板 20 冷轧钢板生产 21
2、 型钢、线材 22 钢管生产 23 轧机产量及技术经济指标,参考资料,1 李 慧主编： 钢铁冶金概论，北京：冶金工业出版社，1993.11. 版社，1994.10.2 刘 文，王兴珍编著：轧钢生产基础知识问答，2nd ed.，北京：冶金工业出版社，1994.09. 3 讲义,冶金的基本概念,就是从矿石或其它原料中提取金属的过程。 （工业性的冶金生产，除了从原料中提取金属外，还包括对金属进一步的加工处理，使其获得使用时所需要的各种性质） 107元素，85种金属元素 金属：具有金属光泽，可塑性，导电性及导热性良好的元素,自然界存在形式:氧化物,硫化物,碳酸盐 钢铁冶金的主要原料:铁矿石,燃料 铁的
3、存在形式:Fe2O3,Fe3O4,褐铁矿(Fe2O3nH2O),菱铁矿(FeCO3),冶金方法的分类,1.火法冶金:利用高温从矿石或其它原料中提取金属的过程工艺:矿石准备,冶炼,精炼 2.湿法冶金:在溶液中进行的冶金过程(有色冶金) 工艺:浸出,分离,富集,提取等 3.电冶金:利用电能提取金属的过程 钢铁冶金:火法,电冶金 有色冶金:火法,湿法,钢铁中主要5种主要元素（除铁外）,C ：控制钢的强度和硬度的重要元素； Si：增加强度和硬度， 有时也作为合金元素。 Mn：提高钢的淬透性，提高韧性，降低硫的有害作用。 P：有害元素，引起钢的冷脆。 S：有害元素，引起钢的热脆。特殊情况下，要求钢中有一
4、定的S含量。（易切削钢）,钢铁材料的特点（优势）,（1）储藏量大(5.01%)：在金属元素中仅次于铝(8.13%)，且多形成巨大的铁矿床，易开采。 （2） 铁矿石冶炼和加工容易，且生产规模大、效率高、质量高、成本低； （3）钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能：例如：较高的强度和韧性、热和电的良好导体、耐磨、耐侵蚀、良好的焊接性能，以及铸造加工性能等。 （4） 钢铁通过热处理可以调节其机械性能，满足使用性能。 （5） 未来钢铁仍然是全球性的主要基础材料,钢与生铁的区别,都是以铁为基本元素C, Si, Mn, P, S 铁：C：2.04.5, 钢:C-0.2-2.0% (1).生铁:硬而脆,不能锻
5、造 用途 炼钢生铁 铸造生铁,10%,如电机外壳 (2).钢:有较好的综合机械性能如机械强度高,韧性好,可加工成钢材和制品。,钢铁冶炼技术的发展史,（1）远古到13世纪末古代冶炼：铁矿石木炭 地窑炉特点：半熔融法原料：木材、铁矿石产品：海绵铁,钢铁冶炼技术的发展史,（2）13世纪末19世纪中：二步法：矿石生铁（矿石木炭） 特点： 熔融法 （3）19世纪末现在：现代冶炼法：高炉转炉连铸废钢电炉连铸,钢铁工业的发展,（1）世界钢铁市场需求缓慢增长，产量 不断回升表现为： 东方迅速增加，西方有所回升 新钢厂不断增加，老钢厂、旧工艺不断关闭,钢铁工业的发展,2）技术不断进步1）19471974年技术特
6、点： LD转炉大型化高炉大型化其中澳矿大规模发现是基础模铸初轧为核心，生产外延扩大2）19741989年技术特点：全连铸工艺，产品专业化、 节能、低成本3）1989现在技术特点：连铸连轧，钢厂向紧凑化 发展,钢铁工业的发展,（3）调整优化结构是当今钢铁工业发展趋势1）短流程钢厂的兴起2）全连铸工艺3）近终型连铸技术,高炉炼铁转炉炼钢流程,冶金提取任务：把铁矿石冶炼成合格的钢 矿山(采矿、选矿)：生产合乎炼铁要求的铁矿石 造块(烧结、球团)：将粉矿制成人造富(块)矿供高炉冶炼 焦化： 生产合乎高炉要求的焦炭 炼铁(高炉)：还原熔炼过程，将脉石等杂质去除，生产铁水 炼钢(转炉)：氧化精炼过程，将铁
7、氧化去除杂质，生产钢水或炼钢(电炉)：氧化精炼过程，将废钢杂质氧化去除，生产钢水 炉外精炼：还原精炼过程，将钢进一步去除气体、夹杂物，生产洁净度更高的钢水 连续浇铸：将钢水连续浇注成钢坯或送热连轧,高炉炼铁转炉炼钢流程,轧制加工任务：把钢坯轧制成合格的钢材料 初轧：将大型钢锭或钢坯轧制成不同要求的毛坯 终轧：各种型材轧钢，生产板、带、线、管、异型材等 新工艺： 近终形连铸 + 连轧，热装热送,高炉炼铁转炉炼钢流程,目前，钢铁联合企业的主要生产流程还是传统流程： 采矿 选矿 铁矿石 原料预处理 高炉炼铁 转炉炼钢 炉外精炼 连续铸钢 轧钢 成品钢材 或短流程： 海绵铁或废钢 电炉炼钢 炉外精炼
8、连续铸钢 轧钢 成品钢材,钢铁冶炼产品,(1) 生铁:铁和碳及少量Si、Mn、S、P等元素组成的合金,主要由高炉生产用途:炼钢生铁和铸造生铁(含Si高,产量占10%）。 (2) 钢：含碳量低于2%,并含有其它元素的铁碳合金碳素钢:含有规定的碳元素及其它元素Si,Mn等 组成元素合金钢:在碳素钢的基础上,加入一种或多种适量元素的钢为合金钢 (3) 铁合金:铁与一种或几种元素组成的中间合金 用途:脱氧剂或合金添加剂,钢铁冶炼副产品,(1) 炉渣:冶炼过程中不能进入到生铁和钢中的氧化物,硫化物等形成的熔融体高炉渣 碱性渣 工艺分 化学成份分炼钢渣 酸性渣 高炉渣: 300-600kg/tHM公斤 用途:制造水泥,隔热材料,填料 炼钢渣: 钢水量12-15% （2）煤气 高炉焦炉,转炉煤气 焦炉煤气:CO-5-7%;H2:50-60%,CO2-5%,
