鋼鐵冶金課件

鋼鐵冶金

生產(chǎn)基本過程：

（高爐的還原過程）

（氧化過程）鐵礦石→煉鐵→煉鋼→鑄錠（連鑄）→軋制→鋼材

鑄造生鐵鑄造

新流程：直接氧化→電弧爐煉鋼→連鑄連軋

氧化還原反應(yīng)的熱力學(xué)

基礎(chǔ)：△G。－T

圖內(nèi)容：交點(diǎn)的意義：1）C還原各元素溫度：由低到高

Fe

Mn

Si

Al

（Al：2000℃）所以在高爐中Mn

，Si

能部分還原；而Al

不能被還原。2）C＋FeO－Fe＋CO的反應(yīng)是在高溫進(jìn)行的3）下面的元素能還原上面的元素（煉鋼）還原FeO的能力：由低到高M(jìn)n

，Si

，Al

高爐生產(chǎn)：進(jìn)入高爐有鐵礦石、熔劑、焦炭等原料，熱空氣經(jīng)環(huán)風(fēng)管吹入高爐；焦炭即作為燃料又是還原劑，有一部分與鐵化合；石灰石與脈石反應(yīng)生成爐渣，并與礦石中的硫反應(yīng)，將其帶入渣內(nèi)。

高爐的冶煉理化過程：1）燃燒過程:C＋O2——CO2↑(1)

CO2在上升過程中：CO2＋C——CO↑(2)

2）溶劑分解:CaCO3——CaO＋CO2↑(3)

3）鐵的還原:FeO＋CO——CO2＋Fe(間接還原)(4)FeO＋C——Fe＋CO（直接還原）4）增碳：鐵水在與焦碳的接觸中會增碳－擴(kuò)散過程，使鐵水被C所飽和。5）其他元素的還原:

Mn，Si部分被還原，被還原后進(jìn)入鐵水中

Al不被還原，只能和熔劑形成渣6）去S:FeS＋CaO——CaS＋FeO7）P：Ca3(PO4)2＋C－CaO＋P＋CO所以在鐵水中：C飽和，溶有部分的Mn，Si，S以及全部的P。出渣口煉鋼(脫碳，脫氧)任務(wù)：煉鋼的基本任務(wù)就是將生鐵的碳、硅、錳氧化，煉到規(guī)格范圍內(nèi)，將有害元素硫、磷含量降到規(guī)格范圍內(nèi)。

1）

脫C和去Mn

，Si

，P，S方法：吹氧直接氧化：

C

，Mn

，Si

，(Fe)＋O2

→

氧化物（那個先被氧化）同時間接氧化：

FeO

＋

C

，Mn

，Si

→

Fe

＋

CO

P：FeP+FeO+CaO

→

(CaO)4-P2O5+FeS：FeS＋CaO——CaS＋FeOFeO＋O2→

FeOC＋O2→2CO

→溫度低溫Fe被氧化，所以脫氧需要高溫脫碳加入廢鋼，石灰石。

注入鐵水

吹入氧氣

轉(zhuǎn)爐煉鋼C+FeO=Fe+COCO出現(xiàn)時會有火焰Mn,Si+O2＝MeO等產(chǎn)生飛濺連續(xù)鑄造各自特點(diǎn)：溫度場和組織結(jié)構(gòu)的區(qū)別

連續(xù)澆注最早由亨利·貝塞麥提出，并于1846年開始試驗(yàn)，但是直到1937年才實(shí)現(xiàn)了銅合金的連鑄，1937年實(shí)現(xiàn)鋁合金的連鑄，1950年制出鋼液的連鑄機(jī)。

連鑄技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用是鋼鐵冶金工業(yè)的一次技術(shù)革命，它不僅大大提高了生產(chǎn)率，減少了材料消耗，并且提高了材料的質(zhì)量。此后還出現(xiàn)了連鑄連軋O.C.C技術(shù)。

1.鑄錠凝固－三晶帶，浪費(fèi)2.一般連續(xù)鑄造3.鋼錠的液芯軋制4.板材連鑄連軋技術(shù)

冷卻器連續(xù)鑄造圖9-42德國EduardHuckGmbH公司的鋁垂直連鑄機(jī)

日本ShowaDenko生產(chǎn)；該連鑄機(jī)每次可以鑄造72根坯料，坯料長度為7.2英尺；每班兩臺連鑄機(jī)生產(chǎn)，日產(chǎn)坯料180噸，年產(chǎn)坯料4萬噸；采用熱頂技術(shù)連鑄。

1-鋼水包，2-中間包，3-結(jié)晶器，4-二冷區(qū)，5-拉坯裝置，6-同步切割機(jī)，7-冷床

水平連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖9-4弧形連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-鋼包，2-回轉(zhuǎn)臺，3-中間包，4-振動裝置，5-弧形半徑，6-扇形段，7-拉矯機(jī)，8-澆注平臺，9-水平夾輥區(qū)，10-引錠桿存放裝置，11-切割機(jī)，12-出坯輥道(a)上注式，(b)下注式，(c)傾斜式，(d)水平式1-流槽，2-浮漂，3-前箱，4-供料嘴

雙輥式連鑄以上連鑄的特點(diǎn)都是有結(jié)經(jīng)器，起冷卻的作用O.O.C連鑄：1。改變連鑄中冷卻結(jié)晶器的方法，反而加熱結(jié)晶器。2.靠金屬液的表面張力將縫隙中的金屬液鎖住。3.從而改變了溫度場，成為單向凝固，有利獲得單晶。圖3-14OCC連續(xù)定向凝固工藝原理(a)下引法，(b)虹吸下引法，(c)上引法，(d)水平牽引法1990-2000年中國鋼廠可比能耗的變化進(jìn)程圖31980～2000年間鋼鐵工業(yè)CO2排放總量（75家企業(yè)）的變化

大中型鋼鐵企業(yè)CO2排放總量的增長勢頭在“九五”期間得到遏止，2000年出現(xiàn)下降趨勢年均增長率3..9%4)鋼鐵企業(yè)集中度提高

2000年產(chǎn)鋼100萬噸以上的鋼廠達(dá)到36個。這36個鋼廠的產(chǎn)鋼量占全國鋼產(chǎn)量的82.46%。2001年達(dá)到47個。

圖51990-2000年年產(chǎn)100萬噸以上鋼廠個數(shù)的變化主要國家的鐵礦石儲量與鋼產(chǎn)量(1)提高資源和能源使用效率冶金資源的缺乏52年155年81年40~60年156年世界可開采年限基本進(jìn)口富礦進(jìn)口鎳礦2010年進(jìn)口135.5萬噸富礦進(jìn)口鉻礦2010年進(jìn)口845萬噸富礦進(jìn)口錳礦(40+20)年焦煤2001年進(jìn)口≥9000萬噸(30+20)年鐵礦備注國內(nèi)尚可開采年限6.結(jié)論（3）我國鋼鐵工業(yè)的綠色化必須從抓好我國鋼鐵工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整入手，并從三個層次上實(shí)施綠色化重點(diǎn)技術(shù)以保證實(shí)現(xiàn)上述功能的轉(zhuǎn)變，積極推動我國鋼鐵工業(yè)的清潔生產(chǎn)和綠色化進(jìn)程。（4）鋼鐵工業(yè)綠色化是個相當(dāng)長的過程，必須根據(jù)實(shí)際情況制定和不斷完善相應(yīng)的法律、法規(guī)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策等，以約束和指導(dǎo)鋼鐵工業(yè)不斷改善環(huán)境狀況并逐步向綠色化邁進(jìn)。6.結(jié)論（5）須將ISO14001認(rèn)證和環(huán)境評價、發(fā)布年度環(huán)境報告納入鋼鐵企業(yè)的評價體系。（6）增強(qiáng)鋼鐵工業(yè)從業(yè)人員的環(huán)保意識和責(zé)任感，加強(qiáng)有關(guān)專業(yè)培訓(xùn)和普及環(huán)保知識是十分重要的。（7）鋼鐵工業(yè)必須發(fā)展而且要實(shí)現(xiàn)綠色化，就必須解決大量