钢铁冶金课件

钢铁冶金

生产基本过程：

（高炉的还原过程）

（氧化过程）铁矿石→炼铁→炼钢→铸锭（连铸）→轧制→钢材

铸造生铁铸造

新流程：直接氧化→电弧炉炼钢→连铸连轧

氧化还原反应的热力学

基础：△G。－T

图内容：交点的意义：1）C还原各元素温度：由低到高

Fe

Mn

Si

Al

（Al：2000℃）所以在高炉中Mn

，Si

能部分还原；而Al

不能被还原。2）C＋FeO－Fe＋CO的反应是在高温进行的3）下面的元素能还原上面的元素（炼钢）还原FeO的能力：由低到高Mn

，Si

，Al

高炉生产：进入高炉有铁矿石、熔剂、焦炭等原料，热空气经环风管吹入高炉；焦炭即作为燃料又是还原剂，有一部分与铁化合；石灰石与脉石反应生成炉渣，并与矿石中的硫反应，将其带入渣内。

高炉的冶炼理化过程：1）燃烧过程:C＋O2——CO2↑(1)

CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑(2)

2）溶剂分解:CaCO3——CaO＋CO2↑(3)

3）铁的还原:FeO＋CO——CO2＋Fe(间接还原)(4)FeO＋C——Fe＋CO（直接还原）4）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳－扩散过程，使铁水被C所饱和。5）其他元素的还原:

Mn，Si部分被还原，被还原后进入铁水中

Al不被还原，只能和熔剂形成渣6）去S:FeS＋CaO——CaS＋FeO7）P：Ca3(PO4)2＋C－CaO＋P＋CO所以在铁水中：C饱和，溶有部分的Mn，Si，S以及全部的P。出渣口炼钢(脱碳，脱氧)任务：炼钢的基本任务就是将生铁的碳、硅、锰氧化，炼到规格范围内，将有害元素硫、磷含量降到规格范围内。

1）

脱C和去Mn

，Si

，P，S方法：吹氧直接氧化：

C

，Mn

，Si

，(Fe)＋O2

→

氧化物（那个先被氧化）同时间接氧化：

FeO

＋

C

，Mn

，Si

→

Fe

＋

CO

P：FeP+FeO+CaO

→

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

FeOC＋O2→2CO

→温度低温Fe被氧化，所以脱氧需要高温脱碳加入废钢，石灰石。

注入铁水

吹入氧气

转炉炼钢C+FeO=Fe+COCO出现时会有火焰Mn,Si+O2＝MeO等产生飞溅连续铸造各自特点：温度场和组织结构的区别

连续浇注最早由亨利·贝塞麦提出，并于1846年开始试验，但是直到1937年才实现了铜合金的连铸，1937年实现铝合金的连铸，1950年制出钢液的连铸机。

连铸技术在钢铁生产中的应用是钢铁冶金工业的一次技术革命，它不仅大大提高了生产率，减少了材料消耗，并且提高了材料的质量。此后还出现了连铸连轧O.C.C技术。

1.铸锭凝固－三晶带，浪费2.一般连续铸造3.钢锭的液芯轧制4.板材连铸连轧技术

冷却器连续铸造图9-42德国EduardHuckGmbH公司的铝垂直连铸机

日本ShowaDenko生产；该连铸机每次可以铸造72根坯料，坯料长度为7.2英尺；每班两台连铸机生产，日产坯料180吨，年产坯料4万吨；采用热顶技术连铸。

1-钢水包，2-中间包，3-结晶器，4-二冷区，5-拉坯装置，6-同步切割机，7-冷床

水平连铸机结构示意图图9-4弧形连铸机结构示意图1-钢包，2-回转台，3-中间包，4-振动装置，5-弧形半径，6-扇形段，7-拉矫机，8-浇注平台，9-水平夹辊区，10-引锭杆存放装置，11-切割机，12-出坯辊道(a)上注式，(b)下注式，(c)倾斜式，(d)水平式1-流槽，2-浮漂，3-前箱，4-供料嘴

双辊式连铸以上连铸的特点都是有结经器，起冷却的作用O.O.C连铸：1。改变连铸中冷却结晶器的方法，反而加热结晶器。2.靠金属液的表面张力将缝隙中的金属液锁住。3.从而改变了温度场，成为单向凝固，有利获得单晶。图3-14OCC连续定向凝固工艺原理(a)下引法，(b)虹吸下引法，(c)上引法，(d)水平牵引法1990-2000年中国钢厂可比能耗的变化进程图31980～2000年间钢铁工业CO2排放总量（75家企业）的变化

大中型钢铁企业CO2排放总量的增长势头在“九五”期间得到遏止，2000年出现下降趋势年均增长率3..9%4)钢铁企业集中度提高

2000年产钢100万吨以上的钢厂达到36个。这36个钢厂的产钢量占全国钢产量的82.46%。2001年达到47个。

图51990-2000年年产100万吨以上钢厂个数的变化主要国家的铁矿石储量与钢产量(1)提高资源和能源使用效率冶金资源的缺乏52年155年81年40~60年156年世界可开采年限基本进口富矿进口镍矿2010年进口135.5万吨富矿进口铬矿2010年进口845万吨富矿进口锰矿(40+20)年焦煤2001年进口≥9000万吨(30+20)年铁矿备注国内尚可开采年限6.结论（3）我国钢铁工业的绿色化必须从抓好我国钢铁工业的结构调整入手，并从三个层次上实施绿色化重点技术以保证实现上述功能的转变，积极推动我国钢铁工业的清洁生产和绿色化进程。（4）钢铁工业绿色化是个相当长的过程，必须根据实际情况制定和不断完善相应的法律、法规和产业技术政策等，以约束和指导钢铁工业不断改善环境状况并逐步向绿色化迈进。6.结论（5）须将ISO14001认证和环境评价、发布年度环境报告纳入钢铁企业的评价体系。（6）增强钢铁工业从业人员的环保意识和责任感，加强有关专业培训和普及环保知识是十分重要的。（7）钢铁工业必须发展而且要实现绿色化，就必须解决大量