第一篇 金属材料的制备与加工工艺.ppt

第一篇 金属材料的制备与加工工艺 第一章 金属材料的制备－冶金 第一节 冶金工艺概述 第二节 钢铁冶炼 （1）燃料的燃烧 C+O2?CO2 CO2+C ?2CO ①间接还原：CO作还原剂 T ＞570℃ ：3 Fe2O3 ＋CO ? 2Fe3O4 ＋ CO2 2 Fe3O4 ＋2CO ? 6FeO ＋2 CO2 6FeO ＋6CO ? 6Fe ＋6CO2 T ＜ 570℃ ：3 Fe2O3 ＋CO ? 2Fe3O4 ＋ CO2 2 Fe3O4 ＋2CO ? 3Fe ＋4CO2 基本为放热反应，主要在高炉上部800℃以下的低温区进行 。 ②直接还原 ：固体碳作还原剂 高炉内固体碳的还原作用化学反应有： FeO+CO=Fe+CO2 +3250 KJ CO2+C=2CO —39600KJ 综合以上反应结果相当于碳对氧化物的直接还原： FeO+C=Fe+CO —36350KJ 吸热反应，在800~1000℃以上进行，反应主要在高炉下部1000℃以上 ③氢作为还原剂 当T570℃： 3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O Fe3O4+H2=3FeO+H2O FeO+H2=Fe+H2O 当T570℃： 3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O 3Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O 铁矿石中锰以MnO2,Mn2O3和Mn3O4的形式存在，还原过程为： MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn。MnO在还原前与SiO2结合生成硅酸盐，大量进入炉渣中，所以，生铁中的锰最终从炉缸内炉渣还原出来， 反应式为： （MnSiO3）=（MnO）+（SiO2） -Q （MnO）+C=[Mn]+CO-Q （ MnSiO3）+ C= [Mn]+ SiO2+ CO-Q 高温和提高炉渣碱度有利于锰的还原，约有1/3的MnO能被还原，被还原的锰大约有40%~60%进入生铁。 铁矿石的硅的氧化物以SiO2的形式存在，二氧化硅还原过程是以固体碳为还原剂进行的直接还原。 反应式为： SiO2+2C=Si+2CO -150070kcal 该反应为吸热反应，炉温愈高，硅被还原的数量愈多。 矿石中的磷主要以(CaO)3P2O5[Ca3(PO4)2]的形式存在，磷酸钙在1200~1500℃以固体碳为还原剂发生直接还原反应，反应为： (CaO)3P2O5+5C=3CaO+2P+5CO 而SiO2存在，又能与磷酸钙中的CaO相结合，使P2O5游离出来，从而加速磷酸钙的还原，反应为： 2(3CaO·P2O5)+3SiO2=3(2CaO·SiO2)+2P2O5 2P2O5+10C=4P+10CO 被还原出来的磷除小部分挥发外都溶入铁中，还原出来的磷与铁结合生成Fe2P或Fe3P并溶于生铁中，因此控制生铁含磷量的唯一方法是控制炉料的含磷量。 ??? 造渣是矿石中废料，燃料中灰分与熔剂的熔合过程，熔合后的产物就是渣。它与熔融金属液不互熔，又比其轻，能浮在熔体表面，便于排出。?? 主要成分；SiO2、Al2O3、CaO,及少量MnO、FeO、CaS等。 炉渣具有重要作用： ??? 1）熔化其余各种氧化物，控制生铁合格成分。??? 2） 浮在熔融液表面，能保护金属，防止其过分氧化、热量散失或不致过热。因添加剂不同，有酸性、碱性、中性渣。??? ???矿石和焦碳等燃料中的硫主要以硫化铁的形式存在，与石灰石中的CaO(MgO)以及固体碳作用，发生的炉渣脱硫主要是在铁水滴入炉缸穿过渣层时进行的，反应为： [F