冶金概论考试要点幻灯片

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1、停炉时一定从炉底预先做好的残铁口放尽残铁。 停炉方法： 焦炭填充法：停炉开始时装湿焦块，并经炉顶喷水，直到小焦块下降到风口平面时停止送风，继续喷水至焦炭熄灭。 空料线喂水法：停炉一开始停止装料，从炉顶喷水，待料面达风口平面上12m停止送风，继续喷水至焦炭熄,生铁合格率：生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总量的指标。休风率：高炉休风时间（不包括计划大、中、小修）占日历工作时间的百分数。规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修及封炉时间休风率反映高炉操作及设备维护的水平。生铁成本：生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和，单位：元/tFe。炉龄（高炉一代寿命）：即从高炉点

2、火开始到停炉大修之间实际运行的时间或产铁量。炉龄长，产铁多，经济效益高。 休风率=高炉休风时间/规定的日历作业时间100%,钢铁生产的典型工艺（长流程）,1.6.1耐火材料定义,耐火材料是耐火度不低于1580的无机非金属材料。 ISO定义：耐火材料是耐火度至少为1500 的非金属材料或制品（但不排除含有一定比例的金属）。 在高温炉（高炉、热风炉、转炉、各种加热炉）中，炉膛是用耐火材料砌成的。 对耐火材料的要求是：有足够高的耐火度，合理的形状，质地致密，高温下有一定强度，无明显挥发现象以及不与炉内工作气氛发生反应等。,1.6.2 耐火材料分类 按化学成分：氧化物、非氧化物、复合系 按形态：定形、

3、不定形 按耐火度分：普通15801770 ; 高级17702000 特级2000 以上 按制作工艺分：泥浆浇注；可塑成型,对现代高炉炼铁来说，热风炉的主要作用。 对鼓风进行换热，使温度提高到1100至1300摄氏度 1：高温鼓风，增加鼓入高炉中空气的温度，可以减少焦炭的消耗，增加生铁产量2：调湿鼓风，在鼓入高炉中的热风中添加较多量的水蒸气用于分解吸热3：氧气富化古风：用于增加产量4:辅助燃料的喷入,还原与再氧化反应：Fe、Mn等 靠近燃料颗粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2; Fe3O4+CO=3FeO+CO2; 远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3; 3FeO+

4、1/2O2=Fe3O4. 气化反应：脱硫8595。 FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2,烧结过程的主要反应 燃烧反应：C+O2，烧结废气中以CO2为主，存在少量CO，还有一些自由氧和氮。 2C+O2=2CO；C+O2=CO2 分解反应： 结晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3nH2O） 高岭土（Al2O32SiO22H2O) 熔剂分解：CaCO3=CaO+CO2(750以上) MgCO3=MgO+CO2(720),焦炉的大小是如何表示的？焦炭的生产工序是什么？ 焦炉的大小可以按照燃烧室的立火道数量的多少来划分，一般大型焦炉的燃烧室有26-32个

5、立火道，中小型焦炉仅为12-16个。焦炭的生产工序: 炼焦煤料的制备 炼焦生产 焦炭处理 熄焦 凉焦 筛焦 贮焦 整粒,生铁的生成：渗碳和已还原的元素进入生铁中，得到含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素的生铁。 渗碳过程 固体海绵铁发生渗碳过程： （渗C有限，不到1） 在1400左右时，与炽热的焦炭继续进行固相渗碳。熔化后的金属铁与焦炭发生渗碳反应：3Fe液+C焦=Fe3C液。,炉渣去硫 炉渣去硫反应：FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO) 生成的FeO在高温下与焦炭作用：(FeO)+C=Fe+CO-Q 总的脱硫反应可写成：FeS+(CaO)+C=(CaS)+Fe+CO-Q 提高炉渣的脱硫

6、能力必须具备条件：适当高的炉渣碱度；要有足够高的炉温；黏度小。,2.2.4.1 高炉炉渣的成分 高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭(燃料)中的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。 高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。 炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性炉渣；以酸性氧化物为主的炉渣称酸性炉渣。 炉渣的碱度(R)：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的质量百分数之比表示炉渣碱度： 高炉炉渣碱度一般表示式：R=m(CaO)m (SiO2) 炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一般在1.01.3之间,煤比（或油

7、比）：冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（kg/t） M =每天喷入高炉的煤粉量/高炉每天出铁量 燃料比焦比煤比（或油比） 冶炼强度：高炉每立方米有效容积每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下） I =高炉每天消耗的焦炭量/高炉的有效容积 V=I/K,有效容积利用系数（V）：高炉每立方米有效容积/每天生产的合格铁水量（t/m3d） 入炉焦比（K）：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量（kg/t） V=高炉每天的合格生铁量P/高炉有效容积Vu K =每天装入高炉的焦炭量/高炉每天出铁量 矿石品位的基本概念。 矿石中有用组分的质量分数。大多数矿石是以其中金属元素的质量分数表示，也有一起种的氧化物等质量分数表示的

8、。贵金属的品味一般以g/t表示,1. 脱磷反应及影响因素： 脱磷反应：是在金属液与熔渣界面进行的，首先是P被氧化成（P2O5），而后与（CaO）结合成稳定的磷酸钙： 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe、 2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe 影响因素： 炼钢温度的影响：脱磷反应是强放热反应，温度降低，脱磷反应的平衡常数KP增大，LP增大，因此，从热力学观点，低温脱磷比较有利。但是，低温不利于获得流动性良好的高碱度炉渣 。 炉渣成分的影响：主要表现为炉渣碱度和炉渣氧化性的影响。碱度越高，渣中CaO的有效浓度越高，LP越大，脱磷越完全；随着炉渣

9、(FeO)含量增加，LP增大，促进了脱磷。 金属成分的影响：钢液中与氧结合能力高的元素含量降低时，脱磷才能顺利进行。 渣护炉技术：渣中MgO含量较高，要注意调整好熔渣流动性，否则对脱磷产生不利影响。 2. 回磷现象及避免措施： 回磷现象：回磷现象就是磷从熔渣中又返回到钢中；成品钢中磷含量高于终点磷含量也属回磷现象。 避免回磷的措施：挡渣出钢，尽量避免下渣；适当提高脱氧前的炉渣碱度； 出钢后向钢包渣面加一定量石灰，增加炉渣碱度； 尽可能采取钢包脱氧，而不采取炉内脱氧；加入钢包改质剂。,燃烧反应的作用： 为高炉冶炼过程提供主要热源； 为还原反应提供C0、H2等还原剂； 为炉料下降提供必要的空间。,

10、现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，除高炉本体外，还有供料、送风、煤气净化除尘、喷吹燃料和渣铁处理等系统。高炉炼铁的本质传质过程：矿石中的 O2-O2-(矿）CO CO2 O2-进入煤气中，实现铁与氧的分离传热过程：煤气携带的热量传给炉料，使炉料熔化成渣铁，实现渣铁分离,高炉炉渣的作用 分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。 具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。 具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。 保护炉衬，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成“渣皮”，保护炉衬，维持生产。,还原反应 还原剂夺取金属氧化物中的氧，使之变为金属或该金属低价氧化物的反应。

11、 高炉炼铁常用的还原剂主要有CO、H2和固体碳。 铁氧化物的还原顺序 遵循逐级还原的原则。 当温度小于570时，按Fe2O3Fe3O4Fe的顺序还原。 当温度大于570时，按Fe2O3Fe3O4FeOFe的顺序还原。,钢铁生产中还能获得大量的可燃气体，高炉炼铁可产生高炉煤气，转炉炼钢可获得转炉煤气，炼焦时可得焦炉煤气等。 煤气主要成分：CO、H2、CO2、N2、CH4,高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路、风口以及管路上的各种阀门等。蓄热式热风炉由拱顶、燃烧室和蓄热室等几部分构成。蓄热式热风炉呈周期性工作，一个工作周期有燃烧期、送风期和切炉期三个过程。一般一座高炉有三至四座热

12、风炉。,炼钢的任务（“四脱务务碳、氧、磷和硫）和“二去去（去气和去夹杂）；“二调整”（成分和温度）。,所谓造渣制度，通常就是根据高炉的原料和冶炼的生铁品种等条件，选择一个流动性、粘度、熔化性温度和脱硫、排碱能力等性能适宜的终渣成分。 造渣制度包括造渣过程和终渣性能的控制，造渣制度应根据冶炼条件和生铁品种确定。而炉渣性能是选择造渣制度的依据。,软吹：飞溅 “软吹”，（氧压很低或枪位很高，氧气射流冲击速度小） 硬吹：穿透 “硬吹”（氧压很低或枪位很高，氧气射流冲击速度小）,钢铁生产技术经济指标 焦比：高炉每炼一吨生铁的焦炭消耗量。矿铁比：高炉冶炼吨铁的铁矿石消耗量。 铁钢比：每炼一吨钢的生铁消耗量

13、。铸铁比：铸造铁产量与生铁总产量之比。 废钢比：废钢消耗量和钢铁料总消耗量之比。合金比：合金钢产量与钢总产量之比。 连铸比：连铸坯产量与炼钢厂钢总产量之比。钢材比：钢材产量与钢总产量之比。 板管比：钢板、带钢、钢管的合金产量与钢材总产量之比,1.1.1 冶金学,冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺过程和设备不同，从而形成专门的冶金学科冶金学(Metallurgy)。 冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金属的加工，金属性能的改进对金属成分、组织结构、性能和相关理论的研究。,提取

14、冶金的分类,按所冶炼金属类型分： (Nonferrous metallurgy) (Ferrous metallurgy) 按冶金工艺过程不同分：,高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空间形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段组成,高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在水 平面到料线零位水平面之间的容积。用Vu表示。 巨型高炉：4000m3 大型高炉：620m3 中型高炉：255620m3 小型高炉：100m3,1.1.2 火法冶金主要过程简介,干燥：去水，温度为400600。 焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中

15、进行的冶金过程。 煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过程。 烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性能的造块。 熔炼：还原氧化物，提取粗金属。 精炼：氧化杂质，获得纯金属。 铸造：液态金属凝固成固态。,1.2.2 钢与生铁的区别,1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史,远古至13世纪末：半熔融状态的铁块海绵铁(sponge iron)； 13世纪末至19世纪中叶：熔融状态的生铁粗钢，形成两步法炼钢； 19世纪中期至今 ： 1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法； 1864年法国人发明了平炉炼钢法(OH)； 1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法； 20世纪初发明了电弧炉炼钢(EAF)；

16、20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法）。,钢铁生产的两个典型流程,烧结/球团 高炉转炉连铸机轧机 直接还原或熔融还原电炉连铸机轧机,非高炉炼铁,高炉炼铁,长流程,短流程,钢铁冶炼的任务是把铁矿石冶炼成合格的钢。,炉渣,炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。 其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3等。 根据冶炼方法的不同，钢铁生产产生的炉渣分为高炉渣和炼钢渣，按炉渣中含有不同的化学成分又可分为碱性渣和酸性渣。,碱度(R)：炉渣中CaO与SiO2的质量百分数之比。这是二元碱度，还有三元碱度等,煤气,钢铁生产中还能获得大量的可燃气体，高炉炼铁可产生高炉煤气，转炉