冶金工程概论结课论文

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1、冶金工程概论结课论文任课教师：高逸锋作者：王毅学号：2011440262班级：人文艺术学院艺术设计2011级7班一．关于钢铁冶金联合企业的主要生产环节、每一个生产环节的主要过程、主要设备、生产方法及特点1．冶炼原料原料是高炉冶炼的物质基础，精料是高炉操作稳定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。原料主要是铁矿石，铁矿石的开采方式主要有露天开采、地下开采和液体开采。铁矿石的富选过程包括破碎、磨碎、筛分和分级和选别作业。铁矿粉造块的方法主要分为烧结法和球团法。高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富

2、矿和人造富矿)、燃料(焦炭与喷吹燃料)、熔剂(石灰石和白云石等)。冶炼一吨生铁大概需要品位为63%的铁矿石1.60~1.65吨，0.3~0.6吨焦炭，0.2~0.4吨熔剂。2.炼铁目前最常用的方法有高炉炼铁，直接还原和熔融还原铁三种方法。高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态(如Fe2O3、Fe3

3、O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等)还原为液态生铁。高炉炼铁的主要过程如下：a)炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)。b)从炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。c)在高温下焦炭（也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。d)炼出的铁水从铁口放出。e)铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。f)产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。冶炼过

4、程中，炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。高炉炼铁特点（1）高炉冶炼是在炉料与氧气气流逆向运动过程中完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性反应。（2）高炉是密闭的容器，除装料、出铁、出渣及煤气外，操作人

5、员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察炉内状况。（3）高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。3.炼钢钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金，二者差别就是C元素的含量。炼钢的基本任务：a)脱碳并将其含量调整到一定范围。b)去除杂质，主要包括：脱磷（冷脆）、脱硫（热脆）、脱氧、去除气体（氢、氮）和非金属夹杂物（氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等）c)调整钢液成分和温度d)将钢液浇注成质量好的钢锭或钢坯。炼钢工艺主要包括：1）铁水预处

6、理；2)转炉或电弧炉炼钢；3)炉外精炼(二次精炼)；4)连铸。炼钢过程是个氧化过程，其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段，硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等。炼钢方法---转炉炼钢、电炉炼钢和平炉炼钢 (一)转炉炼钢利用吹入空气或氧气对熔融的铁水进行氧化脱碳，炼出合格成分的钢锭。按炉衬材料性质有酸性、碱性之分，按吹入氧气的方式有底吹、顶吹、侧吹之分。   1）原

7、料：高炉经钢包送来的铁水，<10％的冷铁锭，调整用冷废钢，造渣用石灰石、萤石，脱氧和合金化用的铁合金及纯度≥99.5％氧气。   2）操作：倾斜炉体，顺序加入石灰石、熔剂、废钢、铁水，插入水冷喷嘴，喷射高纯氧产生反应：2Fe+O2→FeO，FeO进入熔体扩散，完成脱碳、氧化吹炼。脱碳→CO→熔体沸腾，氧化加速。火焰由黄褐色→暗红色→长而明亮火焰→明显减少→液面平静→脱碳氧化结束。（二)电炉炼钢：有电弧炉、感应电炉炼钢之分。  （1）电弧炉炼钢：依靠插入金属炉料间的电极通电后，产生的电弧熔化炉料。随

8、着炉料不断熔化，池面上升，电极上升，到最高点时，炉料已完全熔化。此时，先后进入熔化、氧化期、还原期。   熔化期：   金属液体与炉气接触：2Fe+O2→2FeO   炉渣中：FeO+O2→Fe2O3或Fe3O4   渣界面上：Fe2O3或Fe3O4被Fe重新还原成FeO，一部分按分配定律进入钢液的FeO与硅、锰、磷氧化并与CaO生成炉渣，放热,使炉温上升到1590℃   氧化期  T>1590℃     反应：　　a[C]+[O]→CO   上升的气泡会不断吸收钢液中的H2、N2