内科大炼钢工艺学课件01绪论

炼钢工艺学

必修课32学时（2学分）主讲人杨吉春本课程主要教学内容

炼钢基础理论

转炉炼钢

电炉炼钢

炉外精炼

连续铸钢参考书1、《钢铁冶金-炼钢学》王新华主编高等教育出版社20072、《新编连续铸钢工艺及设备》王雅贞等主编冶金工业出版社2007.1（二版）3、《炼钢学原理》曲英主编冶金工业出版社19904、《炼钢工艺学》高泽平主编冶金工业出版社2006.85、《铁水预处理与钢水炉外精炼》冯聚和等冶金工业出版社20066、《连续铸钢》贺道中冶金工业出版社20077、《洁净钢-洁净钢生产工艺技术》国际钢铁协会编冶金工业出版社2006.68、《钢铁冶金学》陈家祥主编冶金工业出版社2007.5教学安排

鼓励多读书，进一步培养读书和自学能力

平时成绩（作业、上课出勤、答疑等）占总成绩的0—30

每次布置的思考题要按要求、按时交到任课或助课老师手中

答疑时间：每周三下午14:30--16:20答疑地点：第一实验楼北楼205学习素质培养重点1.提高读书和自学能力2.提高创新意识，培养创新能力“科学的本质就是创新”“创新是一个民族的灵魂”

“自主创新是国家战略，国家号召——大众创业、万众创新”没有想到创新的人决不会有新创造。

要创新就要有创新意识：

不墨守成规，不人云亦云。努力探索新途径，提出新观念，尝试新方法，导出新结论。

要创新就要学习创新方法：

“想象力比知识更重要，因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素”——爱因斯坦

培养想象力

学习归纳法学习从事实的分析、归纳中形成概念和思考的方法。3.树立正确的世界观、价值观，培养崇高的科学精神

希望同学们在大学校园四年的学习中，能自觉受熏陶、受感染，学做人，做学问，培养崇高的品德和科学的精神。

科学大师们激动人心的发现和大胆的创新，这都与他们在正确世界观的指导下，同束缚科学发展的传统思想的决裂分不开，同他们不畏艰辛对真理的执著追求和崇高的为人与为学的品德分不开。第一章绪论

本章主要内容：1.1钢铁工业在国民经济中的地位、作用1.2钢铁工业面临的形势及发展趋势1.3炼钢发展简史1.4现代钢铁工业工艺流程及特点

军事上离不开钢铁F-18大黄蜂战斗机我军陆战王牌-99式主战坦克海军109驱逐舰中国九五式突击步枪我们的生活中也离不开钢铁广州丫髻沙大桥雷诺汽车生活用品磁悬浮列车我国钢铁工业现状分析

1）我国钢铁产品产量大幅度增长

项目2001年2006年2014年钢产量，亿吨1.494.218.23生铁产量，亿吨1.474.147.12钢材，亿吨1.5774.7111.26铁矿石，亿吨2.115.88自产1.514进口9.325焦炭，亿吨1.3134.0424.77铁合金，万吨42314333786.32015年粗钢产量8.04亿吨，同比下降2.3%；钢材消耗6.64亿吨，同比下降5.4%；占全球49.54%。我国钢铁工业现状分析2）产品结构优化，板带比增加，关键钢材品种自给率提高

品种2001年2006年2014年（进口）冷轧薄板62.2%83.8%356.77万吨镀锌板39.3%83.7%287.71万吨彩涂板25.8%93.6%30.65万吨冷轧硅钢33.5%66.5%58.82万吨（电工钢板）不锈钢板带26%61%64万吨我国钢铁工业现状分析3）钢铁企业由多变少类别时间全国河北天津炼铁企业2012.94953942013.7451360炼钢企业2012.92922772013.72643071.2.3中国需要多少钢从世界各国发展的经验来看，发达国家钢产量在达到一定规模后开始回落，之后将保持一定的需求量，即钢材需求的饱和点。如：美国1973年，1.37亿吨；日本1973年，1.19亿吨；前苏联1988年，1.63亿吨。钢材消耗量及消费强度和国内生产总值及结构间的关系

1)基础建设阶段：钢材消耗量及消费强度随国内生产总值的增加而增加；

2)加速工业化阶段：钢材消耗量及消费强度有可能不变，消费强度出现徘徊或降低，但钢材消耗量会继续增加；

3)发达阶段：钢材消耗量及消费强度下降。中国需要多少钢我国处于第二阶段，且处于21世纪，不会再走过去的老路（先工业化后信息化），而是走传统产业和高新技术产业及第三产业协同发展的路子。此外，我国基础差、人口多、地区发展不平衡，钢材消耗量大的阶段会持续时间长一些。如：1955年→1970年，我国国民生产总值人均89→109美元，钢材消耗量305→1420万吨，消费强度0.088kg/美元→0.267kg/美元；1970年→1995年，我国国民生产总值人均109→537美元，钢材消耗量1420→13194万吨，消费强度0.267kg/美元→0.142kg/美元；符合加速化工业阶段的一般情况。人均钢材消费量与人均GDP呈“S”形有序变化，

反映由农业经济到工业经济再到后工业经济钢消费的基本特征。中国需要多少钢

设想：人均国民生产总值达到12000美元，国内生产总值18万亿美元，消费强度0.016kg/美元（美国标准），将需要钢材约3亿吨。钢材消耗量及消费强度和人口的关系发达国家：300-500kg/人，2013年我国：590kg/人；地区发展不平衡，发达程度不一样，东南沿海已经或正在进入中等发达程度，这一区域人口约4.5亿，粗略计算：

4.5×500→2.25亿吨

9×300→2.7亿吨合计：4.95亿吨钢材消耗量及消费强度和制造业的关系我国是机电产品出口大国，钢材消耗量会有所增加。综合以上因素，我国钢产量还会有较大的发展空间，约4.5-5亿吨。

2015年美国GDP17.968万亿美元中国GDP10.865万亿美元日本GDP4.12万亿美元德国GDP3.358万亿美元英国GDP2.849万亿美元粗钢产量（百万吨）排名国家/地区2014年2013年2012年2009年2008年2007年—

世界1661.51607.21552.91219.71326.51345.81

中国822.7815.4724.7567.8500.3489.32

日本110.7110.6107.287.5118.7120.25

俄罗斯70.769.470.459.968.572.43

美国88.38788.758.191.498.14

印度83.281.277.356.655.153.16

韩国716669.148.653.651.57

德国42.942.642.732.745.848.610

乌克兰27.232.83329.837.342.89

巴西33.934.234.526.533.733.88

土耳其3434.735.925.326.825.811

意大利23.724.127.319.730.631.612

中国台湾23.322.320.715.719.920.916

西班牙14.213.713.614.318.61913

墨西哥1918.418.114.217.217.615

法国16.115.715.612.817.919.214

伊朗16.315.414.510.91010.118

英国12.111.99.610.113.514.317

加拿大12.612.513.5914.815.620

南非7.27.26.97.58.39.119

波兰8.688.47.29.710.61.2钢铁工业面临的形势及发展趋势129101314152008年中国钢铁企业分布现状34567811121617182008年产量大于1000万吨以上的企业9个，粗钢总产量2.035亿吨，占全国产量的32.5%。2010年中国新增粗钢产能增加3200万吨，达到7.5亿吨，实际产量6.27亿吨，而实际需求仅为5.97亿吨名次单位名称产量/万吨1宝钢集团有限公司3544.3

2河北钢铁集团3328.39

3武汉钢铁(集团)公司

2773.39

4

鞍本钢铁集团2343.93

5

江苏沙钢集团

2330.46

6山东钢铁集团有限公司

2184.08

7

马钢(集团)控股有限公司1503.98首钢总公司

1219.28

9湖南华菱钢铁集团有限责任公司

1125.6910包头钢铁(集团)有限责任公司

983.911太原钢铁(集团)有限公司920.1712安阳钢铁集团有限责任公司

903.9213攀枝花钢铁(集团)公司

751.0114日照钢铁控股集团有限公司

747.2115酒泉钢铁(集团)有限责任公司

700.19

16北京建龙重工集团有限公司

654.2517北台钢铁公司

636.22

18唐山国丰钢铁有限公司

613.41

19南京钢铁集团有限公司

573.8

20通化钢铁集团有限责任公司

544.01

21新余钢铁有限责任公司

531.97

22福建三钢(集团)有限责任公司

506.67名次单位名称产量/万吨名次单位名称产量/万吨23

天津天铁冶金集团有限公司

444.86

29重庆钢铁(集团)有限责任公司

345.92

24河北津西钢铁股份有限公司

437.78

30

水城钢铁(集团)有限责任公司

30725萍乡钢铁有限责任公司

429.8131常州中天钢铁有限公司

302.87

26天津天钢集团有限公司401.0432邯郸纵横钢铁集团有限公司301.127杭州钢铁(集团)公司

356.9233青岛钢铁控股集团有限责任公司

300.19

28河北敬业企业集团350.79

34

山西海鑫钢铁有限公司

296.511.2钢铁工业面临的形势及发展趋势中国的铁矿资源不足，而且分散，原矿含铁量低。铁矿石资源储量400多亿吨，可供开采的有200多亿吨，达到经济规模的为80多亿吨。2003年中国产铁矿（低品位矿为主）26108万吨，同比增长13.82%，不能满足国内钢铁生产，需要大量进口铁矿石,对进口铁矿的依存度不断提高。2003年以来，由于炼焦煤资源不足，生产能力增长跟不上市场需求增长，加上出口数量大，造成当前国内市场焦炭和焦煤资源供应紧张，价格猛涨。从总体上看，焦煤和焦炭供应偏紧的情况短期内很难根本缓解。最近九年铁矿石价格和涨幅示意图（单位：美元/吨）

2008年世界主要铁矿石进口国/地区进口量示意图(单位：亿吨)

2008年世界主要出口国家/地区出口量示意图(单位：亿吨)

2008年全球的四大主要铁矿商出口数量示意图

中国进口铁矿石数量增长示意图（单位：亿吨）

132322619422制约因素——水资源我国是水资源严重不足的国家。钢铁行业是耗水大户。水资源不足已成为制约我国钢铁工业发展的重要因素之一。我国钢铁企业地区分布不合理，加剧了水资源的供需矛盾。目前，钢铁行业超过52%的产能集中于缺水地区，尽管钢铁生产的用水和节水已达到较高的水平，但地区水资源供需矛盾日趋严峻，未来的节水难度不断增大。1.2钢铁工业面临的形势及发展趋势

淘汰落后生产能力调整的目的是提高钢铁行业的集中度。钢铁行业是一个集中度比较高的行业，但是前一段时间，由于钢铁价格增长过快导致很多不符合标准的民营企业大量进入钢铁行业。钢铁新政实施后，中小钢企是重组还是被淘汰，关键是看其是否有核心竞争力。调整将会加快淘汰一些中小企业，对钢铁行业进行重新整合。发挥大企业成本低的优势。近期重点行业淘汰落后产能的具体目标任务

行业时间具体目标任务电力行业2010年底前淘汰小火电机组5000万千瓦以上煤炭行业2010年底前关闭不具备安全生产条件、不符合产业政策、浪费资源、污染环境的小煤矿8000处，淘汰产能2亿吨焦炭行业2010年底前淘汰炭化室高度4.3米以下的小机焦(3.2米及以上捣固焦炉除外)铁合金行业2010年底前淘汰6300千伏安以下矿热炉电石行业2010年底前淘汰6300千伏安以下矿热炉钢铁行业2011年底前淘汰400立方米及以下炼铁高炉，淘汰30吨及以下炼钢转炉、电炉有色金属行业2011年底前淘汰100千安及以下电解铝小预焙槽；淘汰密闭鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺及设备；淘汰采用烧结锅、烧结盘、简易高炉等落后方式炼铅工艺及设备，淘汰未配套建设制酸及尾气吸收系统的烧结机炼铅工艺；淘汰采用马弗炉、马槽炉、横罐、小竖罐(单日单罐产量8吨以下)等进行焙烧、采用简易冷凝设施进行收尘等落后方式炼锌或生产氧化锌制品的生产工艺及设备建材行业2012年底前淘汰窑径3.0米以下水泥机械化立窑生产线、窑径2.5米以下水泥干法中空窑(生产高铝水泥的除外)、水泥湿法窑生产线(主要用于处理污泥、电石渣等的除外)、直径3.0米以下的水泥磨机(生产特种水泥的除外)以及水泥土(蛋)窑、普通立窑等落后水泥产能；淘汰平拉工艺平板玻璃生产线(含格法)等落后平板玻璃产能轻工业2011年底前淘汰年产3.4万吨以下草浆生产装置、年产1.7万吨以下化学制浆生产线，淘汰以废纸为原料、年产1万吨以下的造纸生产线；淘汰落后酒精生产工艺及年产3万吨以下的酒精生产企业(废糖蜜制酒精除外)；淘汰年产3万吨以下味精生产装置；淘汰环保不达标的柠檬酸生产装置；淘汰年加工3万标张以下的制革生产线纺织行业2011年底前淘汰74型染整生产线、使用年限超过15年的前处理设备、浴比大于1∶10的间歇式染色设备，淘汰落后型号的印花机、热熔染色机、热风布铗拉幅机、定形机，淘汰高能耗、高水耗的落后生产工艺设备；淘汰R531型酸性老式粘胶纺丝机、年产2万吨以下粘胶生产线、湿法及DMF溶剂法氨纶生产工艺、DMF溶剂法腈纶生产工艺、涤纶长丝锭轴长900毫米以下的半自动卷绕设备、间歇法聚酯设备等落后化纤产能中国淘汰落后产能目标2009年，中国淘汰落后的炼钢、炼铁产能分别达1691万吨、2113万吨。2010年列入淘汰落后范围的企业生铁产能为3524.6万吨、粗钢产能为876.4万吨。2013年淘汰钢铁产能1044万吨。2014年淘汰钢铁产能2700万吨

东北板块。鞍钢与本钢的联合,总产能将达每年2000万吨。华北板块。首钢搬迁以及唐钢、郸钢一系列重组行动,表明环渤海钢铁业重组的起步,

河北省三大钢铁企业产量相差不大,没有公司能以绝对力量充当“买家”。但整合趋势仍将以各自发展为主。几家公司总产能将达每年2500万吨。

中部板块。武钢与鄂钢、武钢与广西柳钢联合组建新公司,计划在广西防城港新建千万吨级钢厂,以此实现国内跨区域重组,总产量将达每年2000万吨。钢铁企业重组西部板块。攀枝花目前年产量在500万吨左右,整合重庆钢铁。华东板块。“宝马联盟”将成为华东地区钢铁业整合的一个突破。两大强手年度总产量将达3400万吨。品种生铁钢熟铁C％2～4.30.03~2＜0.03特点

硬、有脆性

又硬又韧软、有韧性、可压成薄片或拉成细丝种类白口铁（碳以化合物形式、断面呈白色、硬而脆）灰口铁（碳以游离态、熔点低、流动性好、断面呈灰色、硬而脆、能经受大压）普通碳素钢合金钢用途不适宜铸造机械部件及机床切削加工，适宜铸造和机床切削加工；制农具及大机件的机身、机座等可制成日常用品，工业用途范围窄1.3炼钢生产发展简史1.3.1钢与铁的区别1.3炼钢生产发展简史生铁和钢的比较2%~4.3%0.03%~2%硅锰(较多)硫磷(较多)硅锰(适量)硫磷(较少)可铸不可锻可铸,可锻,可压延硬而脆硬而韧,有弹性钢与铁的分类铁合金生铁钢炼钢生铁（白口铁）铸造生铁（灰口铁）球墨生铁合金生铁碳素钢合金钢低碳钢中碳钢高碳钢1.3炼钢发展简史1.3.2冶铁史铁的氧化物＋燃料＋（助燃剂）→铁＋碳的氧化物↓↓↓↓炉子小、炉内温度不高含铁矿石木炭（吹火/扇风）→海绵铁硅、硫杂质，锤打成半熔冷风融状态铁块（含铁低）↓↓↓需锤打去杂质→熟铁用具焦炭（手动/活塞风箱）铸铁（青铜时代→铁器时代）冷风（提高炉温）↓↓↓焦炭（鼓风炉）生铁/铸铁↓↓热风↓焦炭+煤粉（高炉）铁水富氧↓热风古代冶铁技术战国铁镰刀

古代铁制品战国铁犁头

东周越王勾践铁剑清顺治铁牌

后周铁狮子开宝寺铁塔近代铁制品返回炼钢方法的发展演变途径1.3炼钢发展简史1.3.3炼钢发展史1.3炼钢发展简史1952年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维兹城(Donawitz)先后建成了30吨的氧气顶吹转炉车间并投入生产，所以此法也称为LD法。美国称为BOF法（BasicOxygenFurnace）或BOP法。1965年加拿大液化气公司研制成双层管氧气喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公司引进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法，即OBM法(OxygenBottomMaxhuette)

。1971年美国钢铁公司引进OBM法，1972年建设了3座200吨底吹转炉，命名为Q-BOP(QuietBOP)。LD/BOF/BOPOBM/Q-BOP1.3炼钢发展简史1978-1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工艺，即从转炉上方供给氧气（顶吹氧），从转炉底部供给惰性气体或氧气，它不仅提高钢的质量，降低了消耗和吨钢成本，更适合供给连铸优质钢水。我国首先在1972-1973年在沈阳第一炼钢厂成功开发了全氧侧吹转炉炼钢工艺。并在唐钢等企业推广应用。LD-Q-BOP

不同炼钢方法相对产量变化1.3炼钢发展简史“节能－清洁”生产流程（垃圾处理、废物回收、能量转换系统）“工业生态链、工业生态带”的重要环节能源转换系统钢铁材料清洁产品钢铁生产流程钢铁工业的社会/经济角色污染物、有害物无害化处理清洁工厂循环经济“高污染、高能耗”可持续发展“绿色”钢铁企业现代钢铁生产流程钢水包中间包高炉连铸机

加热炉百米轨LFVD转炉万能轧机铁水预处理洁净钢生产工艺的变化

用最经济的方法大批量、