冶金概论　全套课件.PPT

冶 金 概 论An introduction to Metallurgy 课程教学目的 通过钢铁冶炼过程的基本原理、主要设备、生产工艺及操作制度的学习，使从事与冶金行业有关的非冶金专业学生对钢铁工业及钢铁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。 第一章 绪论 主要内容 1.1 冶金基本概念 1.2 钢铁工业 1.3 钢铁冶炼 1.4 钢铁产品及副产品 1.5 钢铁工业能耗及能源 1.6 耐火材料 1.7 环境保护 1.1 冶金基本概念 1.1.1 冶金学 1.1.2 火法冶金(Pyrometallurgy)主要过程简介 1.1.1 冶金学 冶金学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，并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺过程和设备不同，从而形成专门的冶金学科—冶金学(Metallurgy)。 冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金属的加工，金属性能的改进→对金属成分、组织结构、性能和相关理论的研究。 冶金学的分类 提取冶金的分类 按所冶炼金属类型分： (Nonferrous metallurgy) (Ferrous metallurgy) 按冶金工艺过程不同分： 1.1.2 火法冶金主要过程简介 干燥：去水，温度为400~600℃。 焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。 煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过程。 烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性能的造块。 熔炼：还原氧化物，提取粗金属。 精炼：氧化杂质，获得纯金属。 铸造：液态金属凝固成固态。 1.2 钢铁工业 1.2.1 钢铁材料 1.2.2 钢(Steel)与生铁(Pig iron)的区别 1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史 1.2.4 我国钢铁工业的发展 1.2.1 钢铁材料 钢铁是使用最多的金属材料 原因：储量大；冶炼加工容易；综合性能好 预计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例 1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史 远古至13世纪末：半熔融状态的铁块—海绵铁(sponge iron)； 13世纪末至19世纪中叶：熔融状态的生铁→粗钢，形成两步法炼钢； 19世纪中期至今 ： 1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法； 1864年法国人发明了平炉炼钢法(OH)； 1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法； 20世纪初发明了电弧炉炼钢(EAF)； 20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法）。 1.2.3 我国钢铁工业的发展 1996年，突破1亿吨； 1999年，产量世界第一； 2003年，突破2亿吨，世界唯一年产钢超过2亿吨的国家； 2004年，产量2.8亿吨； 2005年，产量3.5亿吨； 2006年，产量4.2亿吨。 全球部分钢厂产量排名 中国年粗钢产量增长情况 钢铁生产的两个典型流程 烧结/球团 — 高炉—转炉—连铸机—轧机 直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机 钢铁生产的典型工艺（长流程） 钢铁工业的特点 生产规模大，物流吞吐大，每吨钢涉及的物流将是5-6吨。 资源密集、能耗密集。在钢铁联合企业内，每吨钢降消耗0.7-0.8吨左右的标准煤、1.5-1.65吨左右铁矿石、3-8吨左右新水； 制造流程工序多、结构复杂 制造流程中伴随大量物质/能量排放，形成复杂的环境界面 1.4 钢铁产品及副产品 产品 生铁 钢 铁合金(Ferroalloy) 副产品 炉渣(Slag) 煤气(Gas) 生铁 它是铁和碳及少量硅。锰、硫、磷等元素组成的合金，主要由高炉生产，按其用途可分为炼钢生铁和铸造生铁。 铁合金 铁合金是指铁与一种或几种元素组成的中间合金，主要用于炼钢脱氧或作为合金添加剂，当采用金属热还原法生产其它铁合金和有色金属时作还原剂(详见第七章)。如：硅铁、锰铁。 炉渣 炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。 其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3等。 根据冶炼方法的不同，钢铁生产产生的炉渣分为高炉渣和炼钢渣，按炉渣中含有不同的化学成分又可分为碱性渣和酸性渣。 碱度(R)：炉渣中CaO与SiO2的质量百分数之比。这是二元碱度，还有三元碱度等 煤气 钢铁生产中还能获得大量的可燃气体，高炉炼铁可产生高炉煤气，转炉炼钢可获得转炉煤气，炼焦时可得焦炉煤气等。