黑色金属冶金技术2006726983836

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1、黑色金属冶金技术钢铁知识讲座李鹏2006年7月主要内容一：钢铁基础知识二：钢铁的冶炼三：钢铁行业的产业政策一钢铁基础知识黑色金属包括铁、铬、锰三种。但后两种在实际生产中很少单独使用，故黑色金属就泛指钢、铁。本文主要讲述有关钢铁冶炼的基本知识。自从1980年阿尔温·托夫勒（《第三次浪潮》的作者，美国未来学家）到处鼓吹钢铁是夕阳工业以来，使人们产生了一种错觉，似乎发展信息产业必须压缩钢铁工业，钢铁生产技术没有必要，也不可能继续发展。而二十多年来的事实表明：钢铁生产需求接近饱和，世界产钢量没有显著增长，但是也没有萎缩；钢铁生产技术和冶金

2、工程科学仍在不断更新，新技术层出不穷；钢铁材料品种继续增多，钢的性能和品质有大幅度提高。为什么非常古老的钢铁有这样强的生命力呢？这首先决定于钢铁的基体特性。铁是元素周期表上第26位元素，原子量为55.85，在大气压下于1534℃熔化，2740℃气化。固态铁的密度是7870Kg/m3。高纯度的铁是很柔软的，没有多少使用价值。但当纯铁中含有一定量的碳后，就变成我们在各方面使用的钢铁了。钢与生铁都是以铁为主，并含有少量碳，硅，锰，硫等元素的铁碳合金，根据碳和其它元素含量的不同而区分为钢和生铁，特别是碳含量的差别，引起铁碳合金在不同温度下所处

3、的状态和结构的变化，因而使钢和生铁具有不同的性能和用途。钢铁中常见元素的含量见表1-1,分类见图1-1。表1-1钢和生铁中主要元素的含量（%）元素碳（C)硅(Si)锰(Mn)磷（P）硫（S）生铁>20.2-2.00.2-2.5<0.5<0.7钢<20.01-0.30.3-0.8<0.05<0.05生铁含碳量高，其性质硬而脆，不能锻造，它主要用于铸造电动机外壳，变速箱壳体，机床体与支架以及其它机械零件。在世界各国铁产量中，大部分是作为炼钢原料，而只有10%左右用于铸造各种部件和零件。图1-1钢铁的分类钢碳素钢合金钢结构钢工具钢合金结构钢

4、合金工具钢特殊性能钢合金模具钢黑色金属白口铸铁灰口铸铁钢生铁球墨铸铁可锻铸铁铸造生铁炼钢铸铁合金铸铁铁合金第二章钢铁的冶炼2.1钢铁的冶炼历史2.2铁的生产工艺2.3钢的生产工艺2.1钢铁的冶炼历史钢铁冶炼技术大致可分为三个发展阶段。(1)13世纪末以前，古代人的冶炼方法十分简单，利用自然地形将铁矿石与木炭一起放入称为地窑炉的炉膛内，加热冶炼，因不能获得熔化矿石的高温，仅能制成半熔融状态的铁块，其中混杂有相当多的氧化铁渣，称为海绵铁。其含碳量极低，所以塑性较高，经锻打成型，制成器具，在此时期，冶炼工场在出产铁矿石和木材丰富的山区非常发

5、达。(2)13世纪末至19世纪中叶，随着铁的需要以及鼓风技术的发展，炉子越来越高，逐渐形成现代高炉的雏形-木炭炉。由于炉容增大，采用鼓风技术，使单位时间内燃烧的燃料量增加了，炉内温度提高，能得到熔融状态的生铁，这种生铁冷却后很脆，不能锻造成器具。后来将生铁作原料和矿石、木炭一起在炉内再进行冶炼，得到性能比生铁好的粗钢（也叫熟铁）。从此钢铁冶炼就开始了一直沿用至今的二步冶炼法：第一步，从矿石中冶炼出生铁，第二步把生铁精炼成钢。(3)19世纪中期至今，以生铁为原料在高温下精炼成钢，一直是钢铁生产的主要方法。在此期间，高炉鼓风由热风代替冷风

6、，并建产了蓄热式热风炉，鼓风动力采用电力。建立了作为生铁精炼炉的转炉、平炉、电炉的炼钢法。2.2铁的生产工艺铁的化学性质较为活泼,自然界中的铁都是以铁的化合物形式存在的。炼铁用的多数是铁的氧化物。含铁比较多的、并且具有冶炼价值的矿物称为铁矿石。炼铁就是从铁矿石中提取铁及有用元素形成生铁的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。下面分别介绍这三种冶炼方法的工艺。1概述高炉炼铁是一种

7、古老的冶炼方法，高生产率、低消耗、低成本是它的最大优势,加上不断地吸收新技术，高炉炼铁法仍然不断地在发展。因而在可以预见的将来，高炉炼铁仍然是炼铁的主力军。经过了几个世纪的发展，现代高炉技术已经达到非常高的水平。现代巨型高炉的炉容积已有4000-5000m3,年产生铁达250万-300万吨。高炉的寿命很多都达到了10-15年。2.2.1高炉炼铁法2原料高炉炼铁使用的原料是块状的铁矿石、燃料、熔剂和鼓风形态的空气。（1）含铁原料铁矿石种类较多，在自然界中已发现的有300多种含铁矿物。目前世界上常用的铁矿石，主要有磁铁矿石，赤铁矿石，褐铁

8、矿石和菱铁矿石等。各种矿石的组成及性能见表2-1。表2-1常用铁矿石的分类、组成及性能矿石名称矿物及化学式密度(t/m3)颜色含Fe量,%强度还原性磁铁矿石Fe3O45.2黑色或灰色40-70坚硬致密难还原赤铁矿石Fe2