鋼鐵是什么煉成的

1、鋼鐵是什么煉成的爐料基礎(chǔ)知識(shí)講座爐料事業(yè)部 黃河2008年1月16日培訓(xùn)對(duì)象和目的培訓(xùn)對(duì)象： 新入職需要了解爐料基本知識(shí)的員工培訓(xùn)目的： 1 掌握鋼鐵冶金工藝基本流程和原理 2 了解鐵礦石、焦炭、鐵合金等主要鋼鐵爐料品種及用途 3 了解爐料事業(yè)部現(xiàn)有行情品種及其負(fù)責(zé)人，便于溝通模擬試題1 目前我國(guó)鋼鐵業(yè)對(duì)進(jìn)口鐵礦石的依賴度在（50 ）%左右.2 鐵礦石主要分為 磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦。3 煉焦煤主要分為焦煤、氣煤、肥煤和瘦煤。4 我的鋼鐵爐料頻道主要爐料行情有礦石、煤焦、生鐵、廢鋼、鋼坯、鐵合金、海運(yùn)等?！拔业匿撹F網(wǎng)”爐料事業(yè)部架構(gòu)及品種負(fù)責(zé)有爐子的地方就有爐料采石場(chǎng)鐵礦山選礦廠燒結(jié)

2、球團(tuán)廠煤礦煉焦廠高爐混鐵爐煉鋼廠 轉(zhuǎn)爐連鑄機(jī)模鑄均熱爐化工廠初軋大方坯板坯中厚板連軋板坯薄板焊管窄帶鋼連軋鋼坯無(wú)縫鋼管重軌大型車間中型小型線材生鐵鑄造生鐵煉鋼生鐵鐵合金及其他輔料鐵水副產(chǎn)品爐塵爐渣水泥廠煤氣站鋼水水泥煤氣石灰石 白云石 螢石 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦副產(chǎn)品化工產(chǎn)品貧礦精礦粉富礦合格塊礦焦炭爐料火米燃料原料鋼鐵冶金冶金爐料鋼鐵冶金爐料有色冶金黑色冶金鋼的分類FeC合金鋼鐵 爐料FeC合金鐵合金鐵礦石焦炭廢鋼冶金基本概念冶金是研究如何經(jīng)濟(jì)的從礦石或其他原料提取金屬或金屬化合物,并用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué).冶金歷史鋼鐵冶煉技術(shù)從遠(yuǎn)古到今天的現(xiàn)代化鋼鐵聯(lián)合企業(yè),大致可以分為

3、三個(gè)發(fā)展階段(1) 遠(yuǎn)古至13世紀(jì)末(2) 13世界摸到19世紀(jì)中葉(3) 19世紀(jì)中期到今天(1) 遠(yuǎn)古至13世紀(jì)末古代人采用的簡(jiǎn)陋工藝不可能達(dá)到金屬鐵融化的溫度，他們從富礦中得到的不是液態(tài)金屬，而是還原并軟化了的含有渣的金屬鐵的混合物。由于冶煉溫度低，金屬鐵不能吸收大量的碳，所以熔點(diǎn)較高。而渣的熔點(diǎn)低于金屬鐵，因此熔融狀態(tài)的金屬鐵中含有液體渣，把渣擠壓出去得到含碳低的熟鐵 。據(jù)考古學(xué)者的研究，古代埃及人在原有冶煉爐的基礎(chǔ)上，逐步改進(jìn)冶煉爐，采用風(fēng)箱以強(qiáng)化冶煉，冶煉爐用石頭砌筑并涂上泥襯，爐容積也得到擴(kuò)大 我國(guó)是掌握冶鐵技藝的世界文明古國(guó)之一。秦朝時(shí)期已在主要產(chǎn)鐵地區(qū)設(shè)置鐵官，當(dāng)時(shí)我國(guó)的冶鐵

4、技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。詳細(xì)記載我國(guó)古代冶鐵技藝的書有宋應(yīng)星著的天工開(kāi)物（此書初刊于1637年）。圖7為天工開(kāi)物描述冶鐵工藝的插圖，書中對(duì)冶鐵過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 中國(guó)古代“高爐”古代人掌握了從礦石冶煉“熟鐵”的技術(shù)，所用燃料和還原劑是木炭。熟鐵質(zhì)地太軟不能做器具。隨著對(duì)熟鐵滲碳技術(shù)的掌握，古代人開(kāi)始使用滲碳的熟鐵制造器具。由于對(duì)鐵器的需求不斷增長(zhǎng)，冶煉爐的容積不斷擴(kuò)大，風(fēng)箱的能力不得不進(jìn)一步增大，逐漸超出了人力界限，于是出現(xiàn)了水力風(fēng)箱 Cam 偏心輪Flume 溜槽Shaft 軸Bellows 風(fēng)箱Counter balance 配重(2) 13世紀(jì)末到19世紀(jì)中葉隨著爐容的擴(kuò)大，爐體高度的

5、增加，在14世紀(jì)歐洲出現(xiàn)了豎爐。由于豎爐爐內(nèi)溫度較高，冶煉出的不是熔融狀態(tài)的熟鐵，而是液態(tài)鐵水，鐵水凝固后得到生鐵。生鐵可以鑄成器具，但要得到具有韌性和延展性的鋼，還要對(duì)生鐵進(jìn)行再加工。這樣就構(gòu)成了近代鋼鐵制造工藝的基本雛形。還原和熔化鐵礦石的豎爐是近代高爐的前身 (3) 19世紀(jì)中期到今天以生鐵為原料在高溫下精煉成鋼.在此期間,高爐鼓風(fēng)由熱風(fēng)代替冷風(fēng),并建立了蓄熱式熱風(fēng)爐,鼓風(fēng)動(dòng)力采用電力,確立了作為生鐵精煉爐的轉(zhuǎn)爐,平爐、電爐的煉鋼法。1850年至1860年間英國(guó)的Henry Bessemer在Sheffield試驗(yàn)成功了向鐵水表面吹空氣去除雜質(zhì)的煉鋼新工藝。Bessmer根據(jù)化學(xué)生成熱的

6、計(jì)算結(jié)果得知，鐵氧化產(chǎn)生的熱量足以保證在液態(tài)下將鐵水中的雜質(zhì)去除并得到鋼水。Bessmer的技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)創(chuàng)了煉鋼史上第一次重大的工藝技術(shù)革命，并為現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的形成奠定了基礎(chǔ)。這一煉鋼工藝被稱為貝氏煉鋼法， 冶金方法火法冶金: 高溫下礦石經(jīng)熔煉與精煉反應(yīng)及熔化作用,是其中的金屬和雜質(zhì)分開(kāi),獲得較純金屬的過(guò)程.濕法冶金: 在常溫或者低于100攝氏度下,用溶劑處理礦石或精礦,是所要提取的金屬溶解于溶液中,而其他雜質(zhì)不溶解,然后再?gòu)娜芤褐袑⒔饘偬崛『头蛛x出來(lái)的過(guò)程.電冶金: 利用電能提取和精煉金屬的方法.分為電熱冶金和電化學(xué)冶金.五個(gè)大爐子焦?fàn)t（機(jī)焦 土焦 改良焦）燒結(jié)爐 （豎爐 帶式 環(huán)形 鏈篦機(jī)回

7、轉(zhuǎn)窯）煉鐵爐（高爐、礦熱爐）煉鋼爐（電、平、轉(zhuǎn)）加熱爐（煤氣 重油）要進(jìn)爐子的就是爐料，出了爐子還要進(jìn)爐子還是爐料原煤原 煤焦 煤肥 煤氣 煤煙 煤褐 煤無(wú)煙煤貧瘦煤貧煤等不粘煤弱粘煤長(zhǎng)焰煤等煉焦用煤瘦 煤煤化程度最低焦炭用于發(fā)電用于發(fā)電用于發(fā)電高爐噴吹燃料或鋼鐵合金 發(fā)電，建材，化工等煤炭的分類及用途google焦炭焦炭在高爐中的作用作為燃料，提供礦石還原、熔化所需的熱量作為還原劑，提供礦石還原所需的還原氣體CO對(duì)高爐爐料起支撐作用并提供一個(gè)爐氣通過(guò)的透氣層供碳作用土焦和改良焦煉焦工藝流程焦炭的主要質(zhì)量指標(biāo)水分 w灰分 A硫分 S揮發(fā)分 VM40M10鐵礦石種類磁鐵礦Fe3O4 72.4%赤

8、鐵礦Fe2O3 70%褐鐵礦mFe2O3 nH2O 59.8%菱鐵礦FeO3 48.2%大冶鐵礦燒結(jié)篇燒結(jié)的定義為什么要使用燒結(jié)礦燒結(jié)礦、球團(tuán)礦在鋼鐵工業(yè)中的地位和作用燒結(jié)的定義將各種粉狀含鐵原料，配如一定數(shù)量的燃料和熔劑，均勻混合制粒，然后放到燒結(jié)設(shè)備上點(diǎn)火燃燒，在燃料燃燒產(chǎn)生高溫和一系列物理化學(xué)反應(yīng)的作用下，混合料中部分易熔物質(zhì)發(fā)生軟化、熔化，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，并潤(rùn)濕其它未熔化的礦石顆粒，冷卻后，液相將礦石粉顆粒粘結(jié)成塊，所得到得塊礦成為燒結(jié)礦。煉鐵為什么用燒結(jié)礦和球團(tuán)礦隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，天然富礦在產(chǎn)量和質(zhì)量上都已經(jīng)不能滿足高爐冶煉的要求，而大量貧礦經(jīng)過(guò)選礦得到的精礦粉和天然富礦粉不能

9、直接入爐冶煉。為了解決這一矛盾，通過(guò)人工方法，將這些礦粉制成塊狀的人造富礦，供高爐使用。燒結(jié)礦、球團(tuán)礦在鋼鐵工業(yè)中的地位和作用擴(kuò)大貧礦和多種金屬?gòu)?fù)合礦的利用通過(guò)造塊過(guò)程，改進(jìn)冶煉原料的物理化學(xué)性能，如空隙率、機(jī)械強(qiáng)度、粒度組成、化學(xué)成分、還原性、膨脹性等可以去除原料重的部分有害元素，S F Na K Pd Zn As可以綜合利用爐塵、氧化鐵皮等冶金廢料球團(tuán)礦 從資源條件講，我國(guó)鐵礦資源以貧礦為主，細(xì)磨精礦粉更適合于生產(chǎn)球團(tuán)而不是燒結(jié)。歐美國(guó)家從20世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展球團(tuán)礦生產(chǎn)，高爐爐料結(jié)構(gòu)得到了有效改善。豎爐球團(tuán)豎爐焙燒工藝是世界上最早采用的球團(tuán)焙燒方法。其生球的干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻都在一

10、個(gè)矩形豎爐內(nèi)來(lái)進(jìn)行和完成。雖然這種方法工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、投資便宜，但由于其工藝方法在理論上存在著固有的、難以克服的缺陷，而使這一方法存在較多的問(wèn)題。1)產(chǎn)品質(zhì)量差2)單爐規(guī)模很難大型化3)對(duì)原料的適應(yīng)性差4)只能使用氣體燃料5)冷卻和除塵問(wèn)題需進(jìn)一步解決帶式機(jī)球團(tuán)法優(yōu)點(diǎn)干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻都在一個(gè)設(shè)備上完成，具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、布置緊湊、所需設(shè)備噸位輕等特點(diǎn)能適應(yīng)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的要求和實(shí)現(xiàn)大型化的要求。其最大已達(dá)到750 m ，單機(jī)產(chǎn)量達(dá)500萬(wàn)t以上。對(duì)原料的適應(yīng)性比豎爐強(qiáng)由于熱系統(tǒng)的合理設(shè)置和管路短，在理論上講，帶式焙燒機(jī)的熱耗可以達(dá)到最低水平，而且在實(shí)踐中也創(chuàng)造出了最好記錄。帶式機(jī)球團(tuán)法

11、缺點(diǎn)耐高溫特殊合金鋼的用量大、檔次高。在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)原料的穩(wěn)定性要求高。成品球團(tuán)的質(zhì)量有不均勻的現(xiàn)象。必須使用高熱值的煤氣和重油作燃料。鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯在鏈算機(jī)一回轉(zhuǎn)窯一環(huán)冷機(jī)球團(tuán)技術(shù)研究成功以前，我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)主要采用豎爐生產(chǎn)工藝，豎爐球團(tuán)因受工藝限制，故受熱不均勻、產(chǎn)品質(zhì)量差，不能滿足大型高爐生產(chǎn)的要求，而且其單爐生產(chǎn)規(guī)模也難以擴(kuò)大；同時(shí)豎爐生產(chǎn)工藝的發(fā)展還受原料和燃料條件限制，難以滿足大型鋼鐵企業(yè)規(guī)模要求。因此，開(kāi)發(fā)大型球團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)成為我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的迫切要求。鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯特點(diǎn)根據(jù)球團(tuán)在升溫焙燒過(guò)程中強(qiáng)度變化的特點(diǎn)，把熱工工藝制度分別置于三個(gè)設(shè)備上來(lái)進(jìn)行。在鏈篦機(jī)上實(shí)現(xiàn)生球的干燥和預(yù)熱；在回

12、轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行高溫焙燒；在冷卻機(jī)中進(jìn)行冷卻。對(duì)原料的適應(yīng)性更強(qiáng)。它不但適應(yīng)于磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦、菱鐵礦，而且在原料性質(zhì)有所變化的情況下，也可靠調(diào)整三個(gè)設(shè)備的速度來(lái)求得一定程度的適應(yīng)。燃料不但可用煤氣和重油，而且可以100的使用煤粉，也可混合使用兩種燃料。產(chǎn)品的質(zhì)量高且更為均勻。實(shí)現(xiàn)了球團(tuán)生產(chǎn)的大型化鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯缺點(diǎn)由于全部工藝過(guò)程分在三個(gè)設(shè)備上完成，因而工藝和設(shè)備布置顯得不夠緊湊，占地面積也較大；設(shè)備總噸位也較重，工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)都較復(fù)雜。在回轉(zhuǎn)窯操作過(guò)程中，由于物料車的運(yùn)動(dòng)，窯內(nèi)粉末量可能增多，在窯內(nèi)溫度過(guò)高的情況下會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)、結(jié)塊和結(jié)圈現(xiàn)象。但是在今天的技術(shù)水平下，操作得當(dāng)，已可基本避免這一

13、現(xiàn)象的出現(xiàn)?；?zé)嵯到y(tǒng)的設(shè)置可大大降低焙燒球團(tuán)的熱耗，但與帶式焙燒比較，由于其管路較長(zhǎng)和散熱體的體積較大，其熱效率略差些。世界鐵礦石資源介紹國(guó)外鐵礦資源總儲(chǔ)量1500億噸，含鐵量1010億噸國(guó)外鐵礦資源的特點(diǎn)（吃大富翁） （1）大型礦床多。如澳大利亞的哈默斯利鐵礦，巴西的卡拉加斯 （2）富礦多。巴西平均61.8%,澳大利亞60.8%,印度 60.3% （3）穩(wěn)定礦床多。澳大利亞和巴西的許多礦床成分十分穩(wěn)定 （4）持續(xù)生產(chǎn)能力強(qiáng)中國(guó)鐵礦石資源介紹我國(guó)已探明的的鐵礦資源基礎(chǔ)460億噸，居世界第五位。鐵礦資源在全國(guó)各地區(qū)均有分布，以東北華北地區(qū)資源最為豐富，西南中南地區(qū)次之。探明儲(chǔ)量遼寧位居榜首，河北

14、、四川、山西、安徽、云南、內(nèi)蒙古次之。貧礦為主，平均品位33%。原礦品位高于50%的富礦不到5%。難開(kāi)采礦山多，占到現(xiàn)有開(kāi)采礦山的一半以上。高爐煉鐵從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無(wú)料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)，噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來(lái)，得到鐵，這個(gè)過(guò)程叫做還原。鐵礦石通過(guò)還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂

15、導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。 高爐煉鐵生鐵生鐵一般指含碳量在24.3%的鐵的合金。又稱鑄鐵。生鐵里除含碳外，還含有硅、錳及少量的硫、磷等，它可鑄不可鍛。根據(jù)生鐵里碳存在形態(tài)的不同，又可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。煉鋼生鐵Si 0.6%-1.6%煉鋼生鐵里的碳主要以碳化鐵的形態(tài)存在，其斷面呈白色，通常又叫白口鐵。這種生鐵性能堅(jiān)硬而脆，一般都用做煉鋼的原料。鑄造生鐵Si 1.25 -3.75%鑄造生鐵中的碳以片狀的石墨形態(tài)存在，它的斷口為灰色，通常又叫灰口鐵。由于石墨質(zhì)軟，具有潤(rùn)滑作用，因而鑄造生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能

16、。但它的抗位強(qiáng)度不夠，故不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造各種機(jī)床床座、鐵管等。球墨鑄鐵球墨鑄鐵里的碳以球形石墨的形態(tài)存在，其機(jī)械性能遠(yuǎn)勝于灰口鐵而接近于鋼，它具有優(yōu)良的鑄造、切削加工和耐磨性能，有一定的彈性，廣泛用于制造曲軸、齒輪、活塞等高級(jí)鑄件以及多種機(jī)械零件。合金生鐵此外還有含硅、錳、鎳或其它元素量特別高的生鐵，叫合金生鐵，如硅鐵、錳鐵等，常用做煉鋼的原料。在煉鋼時(shí)加入某些合金生鐵，可以改善鋼的性能。熟鐵一般含碳量小于0.2%的叫熟鐵或純鐵，熟鐵軟，塑性好，容易變形，強(qiáng)度和硬度均較低，日常生活中，熟鐵可以做撥火棍,鐵錘,炒菜勺工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵是鋼的一種，其化學(xué)成分主要是鐵，含量在99

17、.50%99.90%，含碳量在0.04%以下，其他元素愈少愈好。一般工業(yè)純鐵質(zhì)地特別軟，韌性特別大，電磁性能很好。常見(jiàn)的有兩種規(guī)格，一種是是作為深沖材料的，可以沖壓成極復(fù)雜的形狀；另一種是作為電磁材料的，有高的感磁性的低的抗磁性。廢鋼廢鋼鐵廢鋼鐵是金屬回收當(dāng)中對(duì)黑色金屬?gòu)U料的統(tǒng)稱,包括廢鋼、舊鐵渣鋼、氧化廢料等。其中廢鋼按照用途分為熔煉用廢鋼、再生用廢鋼和一般用途廢鋼。熔煉用廢鋼按照外形尺寸或密度分為：重型廢鋼、中型廢鋼、小型廢鋼、統(tǒng)料型廢鋼、輕統(tǒng)料型廢鋼、輕薄廢鋼、渣鋼等鋼坯鋼坯鋼坯是指用于生產(chǎn)鋼材的半成品，一般不能直接供社會(huì)使用。主要分為軋制坯和鍛造坯。軋制鋼坯是指對(duì)煉鋼系統(tǒng)生產(chǎn)的鋼錠或連

18、鑄坯通過(guò)軋鋼系統(tǒng)的軋制設(shè)備加工成的鋼坯；鍛造鋼坯是指對(duì)煉鋼系統(tǒng)生產(chǎn)的鋼錠通過(guò)鍛造設(shè)備加工成的鋼坯。貂皮榨菜鋼坯的分類按形狀及用途：方坯、矩坯、板坯、圓鋼、異形鋼、管坯、其他方坯。按化學(xué)成分：非合金鋼坯、低合金鋼坯、合金鋼坯、不銹鋼鋼坯按照生產(chǎn)工藝：軋制坯、鍛造坯高爐篇高爐冶煉的原料主要是鐵礦石（天然富礦和人造富礦）、燃料（焦炭與噴吹燃料）、熔劑（石灰石與白云石等）冶煉一噸生鐵大約需要1.6-2.0 t 礦石，0.4-0.6 t 焦炭、0.2-0.4 t 熔劑。高爐噴煤定義:從高爐風(fēng)口向爐內(nèi)直接噴吹磨細(xì)了的煤粉,以代替交談向高爐提供熱量和還原劑.鐵合金篇鐵合金的定義鐵合金的用途鐵合金產(chǎn)品的分類鐵合金生產(chǎn)的歷史鐵合金生產(chǎn)的歷史高爐冶煉時(shí)期 1860-1906高爐和電爐并存時(shí)期 1908-1960鐵合金走向現(xiàn)代化時(shí)期 1960-我國(guó)鐵合金工業(yè)現(xiàn)狀生產(chǎn)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，開(kāi)工率很低（1900，56%）集約化程度極低，增加了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和行業(yè)自律的難度（1530家，10噸以上25家，1萬(wàn)噸以下1200家）工藝裝備水平低下，資源消耗偏高，環(huán)保治理落后