钢铁冶金学的分类.ppt

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1、钢铁冶金导论主讲：郭宇峰1概论金属的分类铁金属和非铁金属：前者系指铁及其合金；后者则指除了铁及其合金以外的金属元素。黑色金属和有色金属：有色金属则是指除铁、铬、锰3种金属以外的所有金属。冶金的起源与发展金、银、铜及陨石铁铜及其合金铁具有工业意义的元素有75种远古时代青铜器时代铁器时代20世纪初及中叶冶金学的概念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，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的学科概念按内容可分为提取冶金学和物理冶金学两门学科提取冶金学：研究如何从矿石中提取金属或金属化合物的生产过程，由于

2、该过程伴随有化学反应，又称化学冶金。物理冶金学：通过成型加工制备有一定性能的金属或合金材料，研究其组成，结构的内在联系以及各种条件下的变化规律，为有效地使用和发展特定性能地金属材料服务。包括金属学，粉末冶金，金属铸造，金属压力加工等。冶金学的分类按提取金属方法分类火法冶金：在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中地金属和杂质分开，获得较纯的金属的过程。过程可分为原料准备，焙烧、熔炼、精炼、蒸馏和离析等。所需能源，主要靠燃料燃烧，也有靠化学反应热的。进行的化学反应则有热分解、还原、氧化、硫化、卤化、蒸馏等。火法冶金

3、一般具有生产率高，流程短，设备简单及投资省等优点，但却不利于处理成分结构复杂矿或贫矿冶金学的分类湿法冶金：一般在常温或低于100℃下，用溶剂处理矿石或精矿，使所需提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解。然后再从溶液中提取金属，包括浸出，分离，富集和提取等工序。由于绝大部分溶剂为水溶液。故也称水法冶金湿法冶金一般具有能耗低，过程易控制，能处理各类矿石。但生产规模及生产率不如火法冶金冶金学的分类电冶金：利用电能提取和精炼金属的方法电热冶金：利用电能转变成热能，在高温下提炼金属，本质与火法同。电化学冶金：用电化学反应使金属

4、从含金属盐类的水溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如铜的电解精炼，可归入湿法冶金，后者称为熔盐电解，如电解铝，可列入火法冶金。冶金学的分类炼铁：从矿石或精矿中提取粗金属，主要是用焦炭作燃料及还原剂，在高炉内的还原条件下，矿石被还原得到粗金属-生铁，其中溶解来自还原剂中的碳(4％一5％)及矿石、脉石中的杂质，如硅、锰、硫、磷等元素。钢铁冶金过程炼钢：将生铁中过多的元素(C、Si、Mn)及杂质(S、P)通过氧化作用及熔渣参与的化学反应去除，达到无害于钢种性能的限度，同时还要除去由氧化作用引入钢液中的氧(脱氧)，并调整钢液

5、的成分，最后把成分合格的钢液浇铸成钢锭或钢坯，便于轧制成材。二次精炼：为了提高一般炼钢方法的生产率及钢液的质量(进一步降低杂质和气体的含量)，而将炼钢过程的某些精炼工序转移到炉外盛钢桶或特殊反应炉中继续完成或深度完成。钢铁冶金过程冶金过程热力学：利用化学热力学的原理研究冶金反应过程的可能性（方向）及反应达到平衡的条件，以及在该条件下反应物能达到的最大产出率，确定控制反应过程的参数（温度、压力、浓度及添加剂的选择）冶金过程动力学：利用化学动力学的原理及物质、热能、动量传输的原理来研究冶金反应过程的速率和机理，确定反应过程

6、速率的限制环节，从而得出控制反应的速率的途径冶金熔体：是火法冶金反应中参加的具体物质，包括金属互溶的金属熔体、氧化物互溶的熔渣及硫化物互溶的熔锍。它研究熔体的相平衡、结构及其物理和化学性质，而熔体的组分是反应的直接参加者，熔体的结构及性质则直接控制着反应的进行钢铁冶金过程的理论基础远古到13世纪末：利用自然地形将铁矿石与木炭一起放入用砖砌筑的地炉内，加热冶炼，将矿石还原，生成海绵铁13世纪末到19世纪中叶：把铁矿石装入高炉中冶炼成液态生铁。再将生铁冶炼成粗钢，形成了沿用至今的工业冶炼法19世纪中期至20世纪：以生铁，海

7、绵铁或废钢为原料，在平炉、转炉、电炉中冶炼成钢或合金钢的时代钢铁冶金的发展简史现代炼铁法高炉法非高炉法传统的以焦炭为能源，与转炉炼钢相配合，组成高炉－转炉－轧机流程，被称为长流程，是目前的主要流程。优点：生产规模大，效率高，成本低。缺点：能耗高，污染大。泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，组成直接还原或熔融还原－电炉－轧机流程，被称为短流程，是目前的辅助流程。优点：能耗低，污染小。缺点：生产规模小，效率低，成本高。现代炼铁方法铁矿石熔剂还原剂燃料或电热高炉直接还原炉铁水铸铁机混铁炉

8、转炉废钢炼钢生铁块平炉电炉海绵铁商品铸铁钢水铸锭或连铸轧、锻钢材废钢炼铁过程炼钢过程压加过程现代钢铁生产流程矿石－生铁－钢：即高炉－转炉，平炉淘汰矿石－海绵铁－钢：直接还原－电炉流程炼铁高炉—铁水需要焦炭炼焦：焦煤在隔绝空气的条件下，热解、碳化、胶结成具有一定强度和粒度的焦炭。炼焦工艺：洗煤配煤焦炉熄焦炼焦原料：焦煤炼焦设备：炼焦