鋼鐵冶金煉鋼學(xué)課件

煉鋼原理與操作第一章 概論 一、教學(xué)目的一、教學(xué)目的 理解煉鋼的任務(wù)；了解鋼鐵工業(yè)的發(fā)展歷程二、重點難點二、重點難點 煉鋼的基本任務(wù)；鋼鐵生產(chǎn)的長、短流程第一章 概述 第一節(jié)第一節(jié) 鋼鐵工業(yè)的發(fā)展鋼鐵工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)代煉鋼法的發(fā)展歷程現(xiàn)代煉鋼法的發(fā)展歷程現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)工藝流程現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)工藝流程我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展我國鋼鐵工業(yè)存在的差距我國鋼鐵工業(yè)存在的差距我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略現(xiàn)代煉鋼法的發(fā)展歷程1856年英國人亨利年英國人亨利貝塞麥貝塞麥(H.Bessemer):酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法底吹空氣使鐵水中硅、錳、碳氧化放熱底吹空氣使鐵水中硅、錳、碳氧化放熱造酸性渣，不脫磷、硫造酸性渣，不脫磷、硫.鋼水中氮的含量高鋼水中氮的含量高冶煉時間長冶煉時間長,爐子壽命低爐子壽命低1878年英國人托馬斯（年英國人托馬斯（S.G.Thomas）:堿性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法堿性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法(即托馬斯法）即托馬斯法）造堿性渣，脫磷、脫硫原料使用范圍廣造堿性渣，脫磷、脫硫原料使用范圍廣鋼的質(zhì)量好鋼水中氮的含量高冶煉時間長鋼的質(zhì)量好鋼水中氮的含量高冶煉時間長,爐子壽命低爐子壽命低.6 現(xiàn)代煉法的發(fā)展歷程1865年法國人馬?。攴▏笋R?。∕ar Tin)發(fā)明了以鐵水、發(fā)明了以鐵水、廢鋼為料的酸性平爐（馬丁爐廢鋼為料的酸性平爐（馬丁爐)法。

法1880年，年，出現(xiàn)第一座堿性平爐出現(xiàn)第一座堿性平爐適用于各種原料條件，生鐵和廢鋼的比例適用于各種原料條件，生鐵和廢鋼的比例調(diào)范圍大鋼的品種質(zhì)量超過空氣轉(zhuǎn)爐調(diào)范圍大鋼的品種質(zhì)量超過空氣轉(zhuǎn)爐設(shè)備龐大，生產(chǎn)率較低，對環(huán)境的污染較大設(shè)備龐大，生產(chǎn)率較低，對環(huán)境的污染較大1952年奧地利林茨年奧地利林茨(Linz)城，城，1953年多納維茨年多納維茨(Donawitz)城建城建成了成了30t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，稱為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，稱為LD法生產(chǎn)率、熱效率高成本低，鋼水質(zhì)量高生產(chǎn)率、熱效率高成本低，鋼水質(zhì)量高實現(xiàn)自動化操作氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前實現(xiàn)自動化操作氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前世界上最主要的煉鋼方法世界上最主要的煉鋼方法現(xiàn)代煉鋼法的發(fā)展歷程1967年德國馬克希米利安鋼鐵公司與加拿大萊爾奎特公司年德國馬克希米利安鋼鐵公司與加拿大萊爾奎特公司 共同試驗，開發(fā)了氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法共同試驗，開發(fā)了氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法特點：爐底吹入氧氣，改善冶金反應(yīng)的動力學(xué)條件，特點：爐底吹入氧氣，改善冶金反應(yīng)的動力學(xué)條件，脫碳能力強有利于冶煉超低碳鋼種脫碳能力強有利于冶煉超低碳鋼種造渣慢，脫磷效果差造渣慢，脫磷效果差。

1979年日本住友金屬研制出氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐年日本住友金屬研制出氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐特點：促進了金屬與渣、氣體間的平衡，吹煉過程平穩(wěn)特點：促進了金屬與渣、氣體間的平衡，吹煉過程平穩(wěn)渣中氧化鐵含量少，減少了金屬和鐵合金的消耗渣中氧化鐵含量少，減少了金屬和鐵合金的消耗改造容易改造容易(對對LD轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐)，因此該煉鋼方法在各國得到了迅速因此該煉鋼方法在各國得到了迅速現(xiàn)代煉鋼法的發(fā)展歷程 1899年法國人赫勞特研制三相交流電弧爐，完全使用廢鋼冶煉獲得成功年法國人赫勞特研制三相交流電弧爐，完全使用廢鋼冶煉獲得成功特點：鋼液成分、溫度和爐內(nèi)氣氛容易控制特點：鋼液成分、溫度和爐內(nèi)氣氛容易控制品種適應(yīng)性大，特別適于冶煉高合金鋼電弧爐煉鋼法也是當前主要品種適應(yīng)性大，特別適于冶煉高合金鋼電弧爐煉鋼法也是當前主要的煉鋼法之一電爐冶煉的鋼目前占世界鋼總產(chǎn)量的的煉鋼法之一電爐冶煉的鋼目前占世界鋼總產(chǎn)量的3040電爐煉鋼根據(jù)電能轉(zhuǎn)換成熱能方式不同：感應(yīng)爐、電渣爐、等離子爐等電爐煉鋼根據(jù)電能轉(zhuǎn)換成熱能方式不同：感應(yīng)爐、電渣爐、等離子爐等特種冶金方法特種冶金方法現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)工藝流程 長流程：長流程：短流程：短流程：n氧氣轉(zhuǎn)爐方法生產(chǎn)的鋼所占比例氧氣轉(zhuǎn)爐方法生產(chǎn)的鋼所占比例70%n電弧爐煉鋼法生產(chǎn)的鋼所占比例電弧爐煉鋼法生產(chǎn)的鋼所占比例30%采礦選礦燒結(jié)煉鐵鐵水預(yù)處理復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐外精煉連鑄連軋廢鋼預(yù)熱廢鋼預(yù)熱超高功率電爐超高功率電爐爐外精煉連鑄連軋現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)工藝流程現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)工藝流程1890年清末張之洞年清末張之洞在湖北開辦了我國在湖北開辦了我國第一個鋼鐵廠第一個鋼鐵廠1890年年1948年年累計產(chǎn)鋼不到累計產(chǎn)鋼不到200萬噸萬噸1996年鋼產(chǎn)量年鋼產(chǎn)量 10124萬噸萬噸位居世界第一位位居世界第一位中國鋼產(chǎn)量從中國鋼產(chǎn)量從1億億t到到2億億t，用了用了7年時間年時間從從2億億t鋼到鋼到3億億t僅用了僅用了2年時間年時間2007年中國年中國粗鋼產(chǎn)量為粗鋼產(chǎn)量為4.89億噸億噸2008年中國粗鋼產(chǎn)量年中國粗鋼產(chǎn)量為為5.02億噸是日本、億噸是日本、美國、俄羅斯韓國、美國、俄羅斯韓國、印度、德國、印度、德國、烏克蘭、巴西、烏克蘭、巴西、意大利之和意大利之和中國鋼產(chǎn)量平均年增長率中國鋼產(chǎn)量平均年增長率連續(xù)保持在連續(xù)保持在20以上受到以上受到全球鋼鐵界矚目全球鋼鐵界矚目我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展近代鋼鐵工業(yè)狀況近代鋼鐵工業(yè)狀況我國鋼產(chǎn)量的變化情況 我國鋼鐵工業(yè)存在的差距n我國是鋼鐵大國、非鋼鐵強國我國是鋼鐵大國、非鋼鐵強國n高附加值產(chǎn)品缺口大：每年進口不銹鋼薄板、鍍鋅板、冷軋薄板、高附加值產(chǎn)品缺口大：每年進口不銹鋼薄板、鍍鋅板、冷軋薄板、電工鋼板、石油管道無縫管等約電工鋼板、石油管道無縫管等約1500多萬噸。

多萬噸n鋼材質(zhì)量水平與先進國家有差距中小企業(yè)鋼廠水平低：有害元鋼材質(zhì)量水平與先進國家有差距中小企業(yè)鋼廠水平低：有害元素、氣體含量、夾雜物、分成范圍控制水平低素、氣體含量、夾雜物、分成范圍控制水平低n能耗大：能耗大：鋼原材料的消耗與發(fā)達國家日本、韓國有差距鋼原材料的消耗與發(fā)達國家日本、韓國有差距n高污染：高污染：廢氣、廢水、廢渣廢氣、廢水、廢渣 利用的不好（中小企業(yè)）利用的不好（中小企業(yè)）我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略 n我國鋼鐵工業(yè)要堅持內(nèi)需為主導(dǎo)，避免大進大出我國鋼鐵工業(yè)要堅持內(nèi)需為主導(dǎo)，避免大進大出n淘汰落后工藝、裝備和產(chǎn)品：淘汰落后工藝、裝備和產(chǎn)品：禁止新建禁止新建20t以下的轉(zhuǎn)爐、電爐，以下的轉(zhuǎn)爐、電爐，300m3以下的高爐以下的高爐 n推進循環(huán)經(jīng)濟：推進循環(huán)經(jīng)濟：不能局限在鋼廠內(nèi)部不能局限在鋼廠內(nèi)部“循環(huán)循環(huán)”，必須與外部社會、上下，必須與外部社會、上下游發(fā)生關(guān)系游發(fā)生關(guān)系n鋼鐵企業(yè)要通過跨地區(qū)集團化重組，向集團化方向發(fā)鋼鐵企業(yè)要通過跨地區(qū)集團化重組，向集團化方向發(fā)展：展：以若干個大型先進型企業(yè)為核心，聯(lián)合其他企業(yè)，逐步以若干個大型先進型企業(yè)為核心，聯(lián)合其他企業(yè)，逐步壯大n積極利用低品位的鐵礦石資源：積極利用低品位的鐵礦石資源：科學(xué)、合理地利用國內(nèi)低品位鐵礦資源。

科學(xué)、合理地利用國內(nèi)低品位鐵礦資源鋼和生鐵的區(qū)別鋼和生鐵的區(qū)別煉鋼的基本任務(wù)煉鋼的基本任務(wù)鋼的分類鋼的分類鋼和鐵的區(qū)別鋼和鐵的區(qū)別n鋼鋼：C2.0%2.0%（實用（實用1.41.4）的鐵碳合金，少量的雜質(zhì)元素）的鐵碳合金，少量的雜質(zhì)元素n強度高，塑性好，韌性大強度高，塑性好，韌性大n具有很好的物理化學(xué)性能與力學(xué)性能具有很好的物理化學(xué)性能與力學(xué)性能n可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工n較好的焊接性較好的焊接性n生鐵：生鐵：C2.0%2.0%4.5%4.5%的鐵碳合金，一定的雜質(zhì)元素的鐵碳合金，一定的雜質(zhì)元素n脆而硬，無韌性脆而硬，無韌性n不能鍛、軋，只能鑄造性不能鍛、軋，只能鑄造性n做煉鋼原料、鑄件做煉鋼原料、鑄件n純鐵純鐵.、.鐵碳合金鐵碳合金n塑性好，韌性大，強度很低塑性好，韌性大，強度很低n做實驗用料做實驗用料n熟鐵熟鐵.的鐵碳合金一定雜質(zhì)的鐵碳合金一定雜質(zhì)煉鋼的基本任務(wù)煉鋼的基本任務(wù)四脫四脫二去二去兩調(diào)兩調(diào)調(diào)整溫度調(diào)整溫度成分成分去氣去氣去夾雜去夾雜脫碳、脫磷脫碳、脫磷脫氧、脫硫脫氧、脫硫一注一注鋼錠鋼錠連鑄鋼坯連鑄鋼坯鋼的分類鋼的分類按化學(xué)成份分類按化學(xué)成份分類按鋼中所含按鋼中所含主要合金元素分類主要合金元素分類按冶煉方法按冶煉方法及質(zhì)量水平分類及質(zhì)量水平分類按用途按用途及特殊性能分類及特殊性能分類按金相組織分類按金相組織分類按化學(xué)成份分類n 碳素鋼碳素鋼 n高碳鋼高碳鋼 C0.6%n中碳鋼中碳鋼 C0.250.6%n低碳鋼低碳鋼 C0.25%n超低碳鋼超低碳鋼C0.015%(無公認標準無公認標準)n合金鋼（合金元素總量）合金鋼（合金元素總量）n高合金鋼高合金鋼 10%n合金鋼合金鋼 510%n低合金鋼低合金鋼 35n普通低合金鋼普通低合金鋼 3%n微合金鋼（低碳鋼的基礎(chǔ)上加入微量的微合金鋼（低碳鋼的基礎(chǔ)上加入微量的Ni、V、Ti）按鋼中所含按鋼中所含主要合金元素主要合金元素錳鋼錳鋼硅鋼硅鋼硼鋼硼鋼鉻鎳鎢鋼鉻鎳鎢鋼鉻錳硅鋼等鉻錳硅鋼等按冶煉按冶煉方法分類方法分類轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐電弧爐電弧爐等離子爐等離子爐感應(yīng)爐感應(yīng)爐電渣電渣 電子束爐電子束爐 按質(zhì)量水平按質(zhì)量水平分分 類類按脫氧程度按脫氧程度按按S、P含量含量普通鋼普通鋼 沸騰鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼按用途及特殊性能按用途及特殊性能分分 類類結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼彈簧鋼彈簧鋼軸承鋼軸承鋼不銹鋼不銹鋼高溫合金高溫合金碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼合金工具鋼合金工具鋼高速工具鋼高速工具鋼 按金相組織按金相組織分分 類類鐵素體鋼鐵素體鋼珠光體鋼珠光體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼 本章小結(jié)n【復(fù)習(xí)與思考【復(fù)習(xí)與思考】n煉鋼的主要方法有哪些，各有何特征煉鋼的主要方法有哪些，各有何特征?n長流程與短流程各有何特點長流程與短流程各有何特點?n煉鋼的基本任務(wù)是什么煉鋼的基本任務(wù)是什么?一、教學(xué)目的一、教學(xué)目的 掌握煉鋼反應(yīng)的原理；掌握爐渣在煉鋼過程的重要性；掌握鋼液脫磷、脫碳、脫氧、脫脫磷、脫碳、脫氧、脫硫、及去氣、去夾雜的基本機理。

硫、及去氣、去夾雜的基本機理二、重點難點二、重點難點 鋼液脫磷、脫碳、脫氧、脫硫、及去氣、脫磷、脫碳、脫氧、脫硫、及去氣、去夾雜的基本機理與主要反應(yīng)去夾雜的基本機理與主要反應(yīng)第二章 煉鋼基本理論。