炼钢炼铁-沪教版.docVIP

炼钢炼铁 生铁和钢的区别 合金 成分 性能 生铁 碳 2-4.3% ；硫 0.05-0.07% ； 磷 0.25-0.40％ 硬、脆 普通钢 碳 0.03-2% ；硫 0.01-0.05％ ； 磷 0.03-0.04％ 硬而韧、有弹性 特 种 钢 锰钢 碳、锰（13%） 坚硬耐磨、有韧性、可被磁铁吸引 钨钢 碳、钨 耐热、熔点高、坚硬 不锈钢 碳、铬、镍 12% 抗腐蚀性强、坚硬 【思考】1、自然界存在的铁矿石种类很多，重要的有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、褐铁矿（主要成分是2Fe2O3·3H2O）等（依次见下图），如何把自然界里存在的铁矿石冶炼成铁呢？ 2、常用的还原剂有哪些？工业炼铁最佳的还原剂是什么呢？——焦炭 3、铁矿石除含铁的化合物外，还含有脉石（主要成分SiO2）、硫、磷等杂质。如何除去杂质呢？——SiO2熔点高，很难熔化，可与石灰石结合成熔点较低的硅酸钙，液态硅酸钙不溶于液态生铁，密度又小，可从生铁中分离出来。 、铁的冶炼： 1、反应原理：用CO作还原剂把铁矿石里的铁还原出来 2、主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 3、设备：高炉 4、反应步骤：高炉中主要反应： （1）生成还原剂：C+O2→CO2 CO2+ C →2CO （2）还原铁矿石：FeO+CO →Fe+ CO2 Fe2O3+3CO →2Fe+ 3CO2 Fe3O4+4CO→3Fe+ 4CO2 （3）形成炉渣：CaCO3→CaO+CO2 CaO+SiO2→CaSiO3 5、炼铁“副产物”的处理： （1）高炉煤气（CO、CO2、N2、灰尘）：除去尘粒后作燃料、回收发电 （2）炼铁炉渣（CaSiO3）：制造硅肥、制造水泥、渣砖、制环保节能净化粉等 、炼钢： 1、炼钢的目的：_降低_生铁里的含碳量，并除去_大部分_硫、磷等有害杂质，调整钢里合金元素含量到规定范围之内。 2、炼钢原理：利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去。 3、主要原料：生铁、氧化剂（空气、富氧空气或纯氧）、生石灰（造渣材料）、脱氧剂（还原剂，如硅铁、锰铁等）。 4、设备方法：转炉、电炉、平炉等，现在多采用氧气顶吹转炉炼钢法。 5、反应步骤： （1）生成还原剂：氧化造渣 2Fe＋O2→2FeO＋Q 2FeO＋Si→SiO2＋2Fe＋Q FeO＋Mn→Fe＋MnO＋Q FeO＋C→CO＋Fe－Ｑ 生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料生石灰相互作用成为炉渣。 反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。那么，如何去除硫、磷呢？——在炼钢炉中加入生石灰 CaO ，可以去除硫、磷 （2）去硫、磷 FeS+CaO→FeO+CaS 2P+5FeO+3CaO→5Fe+Ca3 PO4 2 【讲解】在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂 例如锰铁、硅铁和铝等 ，以除去钢液中多余的氧 （3）脱氧：用硅铁、锰铁或金属铝来还原钢水中含有的少量FeO 2FeO+Si→SiO2+2Fe 3FeO+2Al→3Fe+Al2O3 FeO+Mn→Fe+MnO 【讲解】生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调整钢的成分。钢水合格后，调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧成各种钢材。 炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢 可搭用钢铁料的20～50％的废钢 ，原料适应性强，但冶炼时间多。我国目前主要采用平炉炼钢。 电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。可以炼制化学工业需要的不锈耐酸钢，电子工业需要的高牌号硅钢、纯铁，航空工业需要的滚珠钢、耐热钢，机械工业用轴承钢、高速切削工具钢，仪表工业需要的精密合金等。 转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉，生产速度快 1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时 ，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。 【板书】氧气顶吹转炉炼钢法 （1）转炉的构造 （2）原料：生铁（液态）、氧气、适量的造渣材料（如生石灰等）、脱氧剂。 （3）热源：依靠熔融铁水中的杂质等被氧气氧化所放出的热量，不需要燃料。 【思考】1、为什么要用纯氧来代替空气炼钢？ ——因为用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆以及氮气排出时带走热量的缺点。 2、炼钢过程中产生的大量棕色烟气其主成分是什么？能否