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冶金概论 An Introduction to Metallurgy 武汉科技大学冶金工程系 张保平 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。 教材及参考书 教材： 薛正良主编，《钢铁冶金概论》，冶金工业出版社， 2008年 参考书： 张家驹 编著，《铁冶金学》，东北工学院出版社 ，1988年 李慧主编，《钢铁冶金概论》，冶金工业出版社，1995年 考核方式：开卷；平时成绩20％，考试成绩80％。 课程内容与学时分配 课程内容与学时分配 第一章 绪论 2学时 第二章 铁矿粉造块 2学时 第三章 高炉炼铁 3学时 第四章 铁水预处理 2学时 第五章 转炉炼钢 3学时 第六章 电炉炼钢 2学时 第七章 炉外精炼 3学时 第八章 连续铸钢 3学时 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 钢铁工业在国民经济中的地位 钢铁工业是基础材料工业，钢铁工业为其它制造业（如机器及机械制造、交通运输、军工、能源、航空航天等）提供最主要的原材料，也为建筑业及民用品生产提供基础材料。 一个国家钢铁工业的发展状况间接反映其国民经济发达的程度。 1.1 钢铁工业在国民经济中的地位 钢铁产品之所以能成为各制造行业和基础建设的基础材料，是因为它具有以下优越的性能和相对低廉的价格： 具有较高的强度和韧性； 可通过铸、锻、轧、切削和焊接等多种方式进行加工，以得到任何结构的工部件； 废弃的钢铁产品可以循环利用； 与其它工业相比，钢铁工业生产规模大、效率高、质量好、成本低，具有强大的竞争优势。 1.1 钢铁工业在国民经济中的地位 钢和生铁的区别（Steel and Iron） 1.2 钢铁工业的发展 1.2 钢铁工业的发展 1.2.1 早期的冶铁方法 海绵铁：是一种在土坑里用木炭在800~1000℃下还原铁矿石，得到一种含有大量非金属氧化物的海绵状固态块铁。这种块铁含碳量很低，具有较好的塑性，经锻打成型，制作器具。 战国时期的“块铁渗碳钢”制造技术，造出了非常坚韧而锋利的宝剑。西汉晚期的”炒钢”的生铁脱碳技术；东汉水力鼓风技术、北宋时期的木风箱鼓风，并以石炭（煤）为炼铁原、燃料技术，极大地提高了冶铁规模。 1.2.1 早期的冶铁方法 欧洲的块炼铁是公元前1000年前后发明的，但是直到公元十三世纪末，十四世纪初才掌握生铁冶炼技术。 获得生铁的初期，人们把它当作废品，因为它性脆，不能锻造成器具。后来发现将生铁与矿石一起放入炉内再进行冶炼，得到性能比生铁好的粗钢（也称熟铁）。 从此钢铁冶炼就开始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；第二步把生铁精炼成钢。 随着时代的发展，高炉燃料从木炭发展到焦炭，鼓风动力用蒸汽机代替水力（或风力），产量也不断增长。 1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展 1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展 （1）底吹空气转炉的发明 1856年英国人贝塞麦(H.Bessemer)发明的底吹酸性空气转炉炼钢法。由于采用酸性炉衬和酸性渣操作，吹炼过程中不能去除硫、磷，同时为了保证有足够的热量来源要求铁水有较高的含硅量。故只能用低磷高硅生铁做原料。 1878年，英国人托马斯(S.G.Thomas)发明了碱性底吹空气转炉炼钢法（即托马斯法），用白云石加少量粘结剂制成炉衬，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。 1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展 （2）平炉炼钢 1864年，法国人马丁（Martin）利用德国人西门子（Siemens）的蓄热原理发明了以铁水、废钢为原料的酸性平炉法炼钢。继托马斯碱性底吹空气转炉炼钢法以后，于1880年出现了第一座碱性平炉炼钢。 碱性平炉能适用于各种原料条件，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，因此碱性平炉一度成为世界上最主要的炼钢方法，其地位保持