冶金生產(chǎn)工藝及裝備1_概述

1、教授 博導ustbyhb01 PW: ustbyhbSchoolchnology,BeijingofM公 ec地han點ica：lEn北gine科eri大ng,會Un議iver中sity心of-S第cien5c會e&議 Te聯(lián)系電話：6233-35492013課程簡介課程名稱20135冶金生產(chǎn)工藝及裝備（Technology and equipment for iron & steel production )課程編號：4040014 學時/學分：32 /2主要內容鋼鐵生產(chǎn)過程的工藝技術、機械設備、檢測方法等。包括煉鐵、煉鋼（含連鑄）和軋鋼三個部分 ：高爐和非高爐煉鐵，轉爐和電

2、爐煉鋼，爐外精煉，連續(xù)鑄鋼，厚板、冷熱薄板、無縫鋼管、型材 、棒線材軋制等。課程目的了解從礦石原料到鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，熟悉鋼鐵生產(chǎn)的基本工藝、主要設備、檢測方法，提高運 用專業(yè)理論和方法分析和解決實際問題的能力，培養(yǎng)工程意識。課程對象機械工程（冶金機械方向）或其它專業(yè)的高年級本科生、研究生先修課程機械設計，機械原理，機械制造，工程材料等相關課程冶金設備設計與制造，軋鋼過程控制，煉鐵機械，煉鋼機械，軋鋼機械，軋制理論與工藝，學什么（內容）鋼鐵生產(chǎn)過程中的工藝技術 機械設備 檢測方法等三個部分煉鐵：高爐和非高爐煉鐵 煉鋼：轉爐和電爐煉鋼，爐外精煉，連續(xù)鑄鋼 軋鋼：中厚板、冷熱軋薄板、無縫鋼管、型

3、材、棒線材軋制等為什么學（目的）了解鋼鐵，掌握方法了解鋼鐵生產(chǎn)流程，掌握鋼鐵生產(chǎn)的基本工藝、主要設備、檢測方法運用知識，分析問題運用已學的專業(yè)理論和方法，研究和分析典型的工業(yè)生產(chǎn)過程結合理論，聯(lián)系實際，體會理論與實際結合的含義，增強工程意識。需要哪些知識數(shù)學，物理，化學靜力學，動力學，流體力學，熱力學，材料學，冶金學設計，制造，檢測，控制學過哪些課程材料力學，微機原機械設計，自動高等數(shù)學，線性代數(shù)，大學物理，程序設計，概率論與數(shù)理統(tǒng)計，理論力學，理與應用，機械制圖熱工學，電工技術，電子技術，機械原理，工程流體力學，工程材料及成形工藝，控制理論互換性與測量技術，測試技術，機械制造工藝基礎，液壓與

4、氣壓傳動，機械制造裝備設計機電傳動控制，機械創(chuàng)新設計，機械振動將要學哪些課程工程數(shù)值計算，現(xiàn)代設計方法，CAD/CAM ，微機電系統(tǒng)，質量管理與控制相關課程冶金設備設計與制造，軋鋼過程控制，煉鐵機械，煉鋼機械，軋鋼機械，軋制理論與工藝，教學安排授課方式：講授+ 提問 + 討論冶金生產(chǎn)工藝及設備2013學習方式：聽課+ 筆記+ 看書+ 習題考核方式：課堂+ 作業(yè)+ 考試公共郵箱：ustbyhb01 PW: ustbyhb課程安排上課時間：2016年 9月 05號 2016年 11 月 03號( 學歷 第 1 周 第 8 周 )每周一、機械樓820 III ( 13:3014:15， 14:201

5、5:05)每周四、機械樓820 IV ( 15:2016:05， 16:1016:55)考試時間：2016年 11 月 日選課班級：機械E13.72013冶金生產(chǎn)工藝及裝備冶金，冶金生產(chǎn)，工藝，裝備冶金( Metallurgy )從礦石中提取金屬 或金屬化合物，并將其制成有一定性能的金屬材料的過程和方法火法冶金，濕法冶金，電冶金(電熱冶金、電化冶金)冶金生產(chǎn)(Metallurgical production )包括金屬的冶煉、金屬的軋制、軋材的處理等工藝( Craft ， Technology)對原材料、半成品進行加工和處理，使之成為制成品的方法與過程(技術、手段等)裝備( Equipment

6、)實現(xiàn)生產(chǎn)活動的設備、工具、器材等，這里指的是實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)所采用的機械設備、電氣設備、檢測設備、儀器儀表等鋼鐵是重要的金屬材料，本課程僅限于鋼鐵的冶金生產(chǎn)#6參考教材及參考書參考教材1冶金生產(chǎn)工藝及設備，李應強，冶金工業(yè)出版社，1998參考書煉鐵部分2鋼鐵冶金學-煉鐵部分，王筱留，冶金工業(yè)出版社，2013 3煉鐵工藝，盧宇飛，冶金工業(yè)出版社，2006 4煉鐵機械（修訂版），嚴允進，冶金工業(yè)出版社，1990 5煉鐵生產(chǎn)自動化技術，劉玠，馬竹梧，冶金工業(yè)出版社，2005 6鋼鐵工業(yè)自動化-煉鐵卷，馬竹梧，邱建平，李江，冶金工業(yè)出版社，2000煉鋼部分7 鋼鐵冶金學-煉鋼部分，陳家祥，冶金工業(yè)出版社

7、，1990 8煉鋼工藝學，高澤平，冶金工業(yè)出版社，2006.8 9連續(xù)鑄鋼，賀道中，冶金工業(yè)出版社，2007 10連續(xù)鑄鋼原理與工藝，蔡開科，冶金工業(yè)出版社，1995 11煉鋼設備，潘毓淳，冶金工業(yè)出版社，1992.6 12煉鋼機械（修訂版），羅振才，冶金工業(yè)出版社，1989 年 13鋼鐵工業(yè)自動化-煉鋼卷，馬竹梧，鄒立功，孫彥廣，冶金工業(yè)出版社，2003軋鋼部分14中國材料工程大典（第20卷材料塑性成型工程），胡正寰，化學工業(yè)出版社，2006 15板帶材生產(chǎn)原理與工藝，王廷溥，冶金工業(yè)出版社，199516金屬塑性加工學-軋制理論與工藝, 王廷溥、齊克敏主編，冶金工業(yè)出版社，1998-2012

8、17軋鋼機械（修訂版），鄒家祥，冶金工業(yè)出版社，1989 18軋鋼設備及自動控制，曹建國，化學工業(yè)出版社，201019型材生產(chǎn)理論與工藝，王有銘，20零件軋制成型技術，胡正寰，華林，化學工業(yè)出版社，2010.4 21鋼鐵工業(yè)自動化-軋鋼卷，薛興昌，馬竹梧，沈標正，冶金工業(yè)出版社，2010國內大學學報：工程科學學報（北科大學報），中南大學學報，東北大學學報專業(yè)期刊：鋼鐵，軋鋼，冶金設備，冶金自動化，特殊鋼鋼鐵研究，金屬學報，塑性工程學報綜合期刊：機械工程學報，國外 IronandSteel Engineer，The Iron and Steel Institute ， ISIJ Internat

9、ional ，鐵鋼會議期刊網(wǎng)上資源中國金屬學會中國鋼鐵協(xié)會網(wǎng)新浪博客“我的鋼鐵”， 中國軋輥網(wǎng)，http:/www.china-冶金生產(chǎn)工藝及設備20134 軋鋼生產(chǎn) （ 11 學時）4.1 軋鋼原理 （ 2學時）4.1.1 軋鋼過程及任務4.1.2 軋鋼的原料及產(chǎn)品4.1.3 軋制理論4.2 板帶軋制 （ 6學時）4.2.1 中厚板生產(chǎn)工藝4.2.2 薄板熱軋工藝4.2.3 薄板冷軋工藝4.2.4 板帶生產(chǎn)設備4.3 鋼管軋制 （ 1 學時）4.3.1 鋼管生產(chǎn)概述4.3.2 無縫鋼管熱軋工藝4.4 棒線材軋制（ 0.5學時）4.5 型材軋制（ 0.5學時）4.6 軋鋼生產(chǎn)檢測（ 0.5學時

10、）4.7 零件軋制（ 0.5學時）課程目錄1 鋼鐵生產(chǎn)概述（ 2 學時）1.1 鋼鐵材料及應用1.2 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程1.3 鋼鐵工業(yè)的發(fā)展2 煉鐵生產(chǎn) （ 8 學時）2.1 煉鐵概述 （ 1 學時）2.2 高爐煉鐵工藝（ 2學時）2.2.1 高爐煉鐵的化學反應2.2.2 高爐煉鐵過程2.2.3 高爐結構2.2.4 高爐指標2.3 高爐煉鐵設備（ 3學時）2.3.1 供料上料設備2.3.2 爐頂裝料設備2.3.3 渣鐵處理（爐前）設備2.3.4 送風系統(tǒng)2.3.5 煤氣除塵及回收系統(tǒng)2.4 高爐煉鐵檢測（ 1 學時）2.4.1 爐料狀態(tài)檢測2.4.2 渣鐵狀態(tài)檢測2.4.3 設備狀態(tài)檢測與診斷

11、2.5 煉鐵技術發(fā)展（ 0.5學時）2.6 非高爐煉鐵（ 0.5學時）2.6.1 直接還原法2.6.2 熔融還原法3 煉鋼及連鑄生產(chǎn)（ 9 學時）3.1 煉鋼概述 （ 1 學時）3.2 轉爐煉鋼工藝（ 1 學時）3.2.1 轉爐煉鋼過程3.2.2 轉爐煉鋼主要指標3.3 轉爐煉鋼設備（ 2 學時）3.3.1 供料系統(tǒng)3.3.2 轉爐系統(tǒng)3.3.3 供氧系統(tǒng)3.3.4 其他設備3.4 電爐煉鋼（1 學時）3.5 爐外精煉（0.5學時）3.6 煉鋼檢測（0.5學時）3.6.1 鋼水溫度測量3.6.2 鋼水定氧測量3.6.3 鋼水定碳測量3.6.4 爐襯檢測3.7 連續(xù)鑄鋼 （ 2學時）3.7.1

12、連續(xù)鑄鋼技術的發(fā)展3.7.2 連續(xù)鑄鋼工藝3.7.3 連續(xù)鑄鋼設備1 鋼鐵生產(chǎn)概述1.1 鋼鐵材料及應用1.2 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程1.3 鋼鐵工業(yè)的發(fā)展鋼鐵是怎樣煉這要從什么是鋼鐵講起20131.1 鋼鐵材料及應用金屬( Metal) 分為 黑色金屬 和 有色金屬黑色金屬(Ferrous metal )對 鐵 (Fe)、 鉻 (Cr)和 錳 (Mn)及它們合金的統(tǒng)稱，是冶煉鋼鐵的主要原料純 鐵及錳 為 銀白 色， 鉻 為 銀灰 色鋼鐵 表面 常覆蓋黑色的四氧化三鐵錳及鉻 主要應用于冶煉黑色的合金鋼產(chǎn)量約占世界金屬總產(chǎn)量的95%鋼鐵 屬于 黑色金屬，都 含 有 鐵元素本課程主要內容針對“黑色金屬”

13、冶金生產(chǎn)工藝及設備20131.1 鋼鐵材料及應用有 色 金屬（ Non-ferrous metal ）除鐵、鉻和錳及合金以外的其它金屬輕金屬：比重小于4.5（如鋁、鎂、鋰、鈉、鉀等）重金屬：比重大于4.5（如銅、鋅、鎳、汞、錫、鉛等）貴金屬：如金、銀、鉑、鋨、銥放射性金屬：鐳、鈾、釷、釙、锝等稀有金屬：如鈮、鉭、鋯、镥、金、鐳、鉿、鈾等有色金屬的生產(chǎn)工藝及設備與鋼鐵生產(chǎn)工藝及設備是有所不同，本課程鋼鐵生產(chǎn)工藝及設備。13金屬材料之最地殼中含量最高的：鋁人體中含量最高的：鈣導電性、導熱性最好的：銀光照下最易產(chǎn)生電流的：銫延展性最好的：金高速飛機結構用的最多的：鈦硬度最高的：鉻熔點最高的：鎢熔點最

14、低的：汞密度最大的：鋨密度最小的：鋰2013鐵的特點元素周期表中：第4 周期，原子序數(shù)26蘊藏豐富,地殼中含量4.75% ，排在以鐵礦石形式，存在相對集中，采掘、提煉方便冶煉比較容易，容易實現(xiàn)大量、高效、低成本生產(chǎn)較好的物理性能，如堅硬性、延展性、鐵磁性、導熱導電性氧、硅、鋁之后的第性能可調性，通過熱處理、加合金改變性能2013鋼與鐵的區(qū)別鋼與鐵的區(qū)別主要是含碳量的不同，導致性能不同、用途差別很大材料熔點( )理論含碳量（%）實際應用含碳量（%）力學性能 加工性能用途生鐵1150 12502. 11 6. 692 4.3塑性差，硬而脆，耐磨性好鑄造性好，難焊接，壓力加工難鑄件，如灰口鐵，煉鋼原

15、料鋼1450 15000. 02 2. 110. 02 1. 7塑性好，韌性好，強度高鑄造性適中，易焊接，壓力加工易非常廣泛熟鐵> 1500<0. 02-塑性很好，強度低，硬度低，用途很少含碳量越高、強度和硬度越高，但塑性、韌性會越低降低，脆性越高鋼和鐵中還含有其它元素，會影響性能硅 Si 錳 Mn 磷 P 硫 S鐵合金（Alloy）兩種或多種化學組分（金屬、非金屬）構成的固溶體或化合物形式的材料或物質鋼和生鐵都是鐵合金（鐵碳合金）還可以加入其它元素，以改變鋼鐵的性能15冶金生產(chǎn)工藝及設備2013鑄鐵分類按碳的存在形式劃分白口鑄鐵，碳主要以滲碳體形式存在，硬、脆，很少直接用麻口鑄鐵

16、，碳一部分以滲碳體形式存在另一部分以石墨形式存在，硬、脆，很少直接用灰口鑄鐵，碳主要以石墨形式存在，因石墨形狀不同，性能和用途也不同：灰鑄鐵，鑄造性、減震性、減摩性、切削性比鋼好，但力學性能較差可鍛鑄鐵，力學性能稍好于灰鑄鐵球墨鑄鐵，其中石墨為球狀，力學性能與調質鋼相當蠕墨鑄鐵，石墨為蠕蟲狀，力學性能稍低于球墨鑄鐵#鋼的分類按化學成分碳素鋼：僅含為脫氧而加入硅（一般 0.40%）和錳（一般 0.80%）等合金元素低碳鋼：C 0.25%中碳鋼：0.25% C 0.60%高碳鋼：C > 0.60%19非金屬元素如合金鋼：含鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯等合金、稀土元素，硼、氮等普

17、通低合金鋼：合金總含量小于3%低合金鋼：合金總含量3% 5%中合金鋼：合金總含量5% 10%高合金鋼：合金總含量大于10%合金鋼舉例：錳鋼、硅鋼、硼鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻錳硅鋼，按脫氧程度沸騰鋼（不經(jīng)脫氧或微弱脫氧） 鎮(zhèn)靜鋼（脫氧充分）半鎮(zhèn)靜鋼（脫氧不完全，介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間）按用途結構鋼碳素結構鋼用于制造工程結構件和機械零件，價格低，工藝性能良好，產(chǎn)量大，用途廣? 普通：硫、磷等雜質含量略高，S 0.055%， P 0.045%? 優(yōu)質：硫、磷等雜質含量較低，S 0.040%， P 0.040%合金結構鋼在優(yōu)質碳素結構鋼基礎上，加入合金元素，以提高鋼的強度、韌性和淬透性 ? 滲碳鋼 ? 調質鋼

18、 ? 氮化鋼工具鋼含碳量較高，具有較高的硬度碳素工具鋼：0.65% C 1.30，為提綜合性能，有的加入 %0.35% 0.60%的錳合金工具鋼：含碳可高達2.30%，含鉻可達13%、鎢 9%，還可含鉬、釩等，用于模具高速工具鋼：含1%左右的碳，含鎢可高達19%，還可含鉻、釩、鉬等，赤熱硬性好按用途（續(xù)）特殊性能鋼具有特殊化學性能或力學性能軸承鋼：含碳1%左右，含鉻不超過1.65%，有高而均勻的硬度和耐磨性不銹鋼：耐大氣、蒸汽和水等弱介質腐蝕，但不一定耐腐蝕耐腐蝕鋼：耐酸、堿和鹽等強介質腐蝕。一般都具有較好的不銹性彈簧鋼含硅、錳、鉻合金元素，有高的彈性極限、疲勞強度、沖擊韌性、塑性，用于制造彈

19、簧高溫合金在應力及高溫作用時，有長時間抗蠕變能力、高持久強度、高抗蝕性，用于制造燃汽輪機、噴氣式發(fā)動機等高溫下工作零部件鐵基合金鎳基合金鈷基合金鉻基合金鉬基合金其他合金鋼鐵材料特點用途廣泛易于回收和再利用廢鋼鐵的重新冶煉在鋼鐵產(chǎn)量比重不斷增大中國 10%，日本 30%，美國 60%不可替代鋁合金：蘊藏量最豐富的金屬元素，但礦源分散，冶煉困難，成本高，雖然延展性很好，但強度比鋼鐵差塑料：以石油為原料，發(fā)展受到了很大制約沒有哪一種材料能夠完全取代鋼鐵21鋼鐵材料的應用2i>23管線用鋼西氣東輸二線管道線路2002年 7月 4日開工建設，全長4000公里， 2004年 12月 30 日全線供氣

20、X50（ 1950年），X80（ 1980年），X120（ 2004年）X80：最小屈服強度=80000psi （=552Mpa）? Psi: Pounds per square inchpa : N/m225集裝箱板部嚼部救會號erf Selene# gnd Tschinology 自靜 ng24鐵路用鋼25汽車用鋼噴治金生產(chǎn)工藝映瞥卿3輸變電用鋼輸電鐵塔角鋼，卷板變壓器電磁鋼板（硅鋼、矽鋼片）建筑用鋼33鐵礦石 燒結 球團礦焦煤 焦化 焦炭高爐（非高爐）煉鐵 鐵水 轉爐/電爐煉鋼鋼水 連鑄 鑄坯 軋鋼 鋼材熔劑（石灰石）鋼鐵生產(chǎn)工藝流程鋼鐵生產(chǎn)煉鐵( Iron making )將含鐵氧化物

21、(鐵礦石)及含鐵原料通過高溫冶煉提煉生鐵的過程煉鋼(Steelmaking)將生鐵或廢鋼通過高溫冶煉生產(chǎn)鋼水的過程，一般還包括將鋼水鋼坯的過程軋鋼( Steel rolling)鋼錠、鋼坯等原料在旋轉的軋輥間發(fā)生塑性變形，以改變形狀和能1.3 鋼鐵工業(yè)的發(fā)展世界鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展上世紀 4060 年代鋼鐵大繁榮世界大戰(zhàn)結束后的重建需求，鋼鐵產(chǎn)量持續(xù)增長30年日本異軍突起，1973年歐美日等主要產(chǎn)鋼國的鋼產(chǎn)量均達到歷史頂峰 1973年石油危機引發(fā)“大蕭條”美國 1973年鋼產(chǎn)量1.37億噸， 1982 年降到 0.66億噸，英法德日鋼鐵企業(yè)陷入困境7090 年代，國外（特別是美國）鋼鐵企業(yè)倒閉、破產(chǎn)重組，鋼鐵產(chǎn)業(yè)被視為“夕陽產(chǎn)業(yè)”2012年粗鋼產(chǎn)量：全球15.478億噸，中國大陸，7.17