冶金工程概论第01章绪论

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1、冶金工程概论冶金工程系阮飞155-4728-0765材冶学院北213室ruanfei_1128@163.com课程学习指导课程名称：冶金工程概论课程介绍：2.0学分，32学时结课方式：闭卷考试成绩评定：总成绩=0.3平时+0.7期末参考教材：《钢铁冶金概论》李慧主编冶金工业出版社《钢铁冶金概论》薛正良主编冶金工业出版社注意事项：平时注意做笔记，期末绝不划重点！！无故旷课3次，不得参加期末考试！！!授课理念：力求“以简洁的语言，讲授丰富的知识”课程的主要目的介绍钢铁冶炼及加工过程的基本原理、工艺特点及基本工艺流程，使非冶金专业学生对钢铁

2、联合企业的生产过程有一个全面而概括的了解，并初步掌握冶金的基本知识。主要内容第一章绪论第二章高炉冶炼原料第三章高炉炼铁工艺第四章非高炉炼铁第五章铁水预处理第六章炼钢基本原理第七章氧气转炉炼钢第八章电炉炼钢第九章炉外精炼第十章连铸第一章绪论1.1概述冶金是一门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科学。冶金方法：⑴火法冶金它是指在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。整个过程可分为原料准备、冶炼和精炼三个工序。过程所需能源，主要靠燃料

3、燃烧供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供的。⑵湿法冶金它是在常温或低于100℃下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。该方法包括浸出、分离、富集和提取等工序。⑶电冶金它是利用电能提取和精炼金属的方法。按电能形式可分为两类:①电热冶金：利用电能转变成热能，在高温下提炼金属，本质上与火法冶金相同。②电化学冶金：用电化学反应使金属从含金属的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。生铁是

4、含碳量2％～4.5%的Fe-C合金，并含有少量硅、锰、硫、磷，其质地硬而脆，不能锻压，主要用于铸造。钢是生铁的深加工产物，液态生铁经脱碳、脱硫、脱磷脱氧和合金化(加入一种或几种数量不等的合金元素，如硅、锰、铬、镍、钨、钼、钒、钛、铌等)成为钢。与生铁相比，钢具有良好的可塑性，可以轧制或锻造成各种形状的钢材和机械零部件，具有良好的综合力学性能。1.2钢铁工业的发展1.2.1钢与生铁的区别钢与铁的主要区别在于：含碳量不同钢铁的特性：铁元素在自然界中的储量高钢具有良好的物理、机械性能、较高的强度和韧性。钢铁可以通过热处理工艺调整机械性能，满

5、足各种需求。将某些金属（Ni、Cr、V、Mn）作为加入钢中，获得各种性能的合金。铁矿石冶炼和加工较容易，生产规模大、效率高、质量好、成本低。钢铁产品作为基础材料，在现代工业中应用最广。目前还没有那种材料能取代钢铁现有地位。1.2.2钢铁冶炼技术发展简史从远古钢铁冶炼到今天的现代化钢铁联合企业，大致分为三个阶段：1）远古至13世纪末利用自然地形，将铁矿石和木炭一起放入称为地窖炉的炉膛内，加热冶炼。因冶炼温度低，只能得到半熔化状态的铁块，其中混有较多的氧化铁渣，称作海绵铁。其含碳量极低，故塑性较高，经锻打成型，制作成器具。冶炼工场设在出产

6、铁矿和木材丰富的山区。2）13世纪末到19世纪中叶随着鼓风技术的发展，炉子越来越高，逐渐形成现代高炉的雏形，炉内温度提高，能得到熔融状态的生铁，这种生铁很脆，无法锻造成器具，将这种生铁和矿石及木炭一起在炉内再进行冶炼，得到性能比前者好的粗钢（熟铁）。从此钢铁冶炼形成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，第二部由生铁精炼成钢。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，并建立了蓄热式热风炉，鼓风动力采用电力。确立了作为生铁精炼炉的转炉、平炉、电炉炼钢法。1

7、.2.3近代钢铁冶炼技术的发展19世纪中期至今，钢铁冶炼得到了迅速的发展，这一时期钢铁冶炼技术的变革包括以下内容：⑴底吹空气转炉的发明1856年英国人贝塞麦发明的底吹酸性空气转炉炼钢法。缺点：不能去除硫、磷；只能用低磷高硅生铁做原料。1878年，英国人托马斯发明了碱性底吹空气转炉炼钢法(即托马斯法)，用白云石加少量黏结剂制成炉衬，在吹炼过程中加入石灰造碱性渣，解决了高磷铁水的脱磷问题。但空气底吹碱性转炉钢水中氮的含量高，炉子寿命也比较低。⑵平炉时代1864年，法国人马丁发明酸性平炉法炼钢。1880年出现第一座碱性平炉。碱性平炉适用于各

8、种原料条件，生铁和废钢的比例可以在很宽的范围内变化，解决了废钢炼钢的诸多问题，钢的品种质量也大大超过空气转炉。但是设备庞大，生产率较低，对环境污染较大。目前平炉已经基本淘汰，但第一次炼钢技术革新是以平炉取代底吹空气转炉为