冶金工程专业认识—钢铁是如何炼成的.ppt

冶金工程专业认识 钢铁是如何炼成的 BriefIntroductionofMetallurgicalEngineering 北京科技大学钢冶系张家泉教授 地球中的元素构成 其中金属多以化合物形式存在 所谓金属矿 金属矿 ore冶金metallurgy金属材料 metallicmaterials Ore Amineraloranaggregateofmineralsfromwhichavaluableconstituent especiallyametal canbeprofitablyminedorextracted Metallurgy Thesciencethatdealswithproceduresusedinextractingmetalsfromtheirores purifyingandalloyingmetals andcreatingusefulobjectsfrommetals 冶金与金属材料是最古老 也是最现代化的行业 社会发展的支柱 金属材料的优越性 见附件 金属材料在各行业的广泛应用 见附件 材料与社会进步 冶金史与社会文明 司母戊方鼎 中国商代 公元前1783年 公元前1135年 晚期的青铜器 1939年于河南安阳殷墟商代晚期墓出土 因腹内壁铸有 司母戊 三字而得名 该鼎造型庄严雄伟 长方形腹 每面四边及足上部饰兽面纹 双耳 外侧饰双虎噬人首纹 四足中空 高1 33米 口长1 10米 重达875千克 用陶范铸造 鼎体 包括空心鼎足 浑铸 其合金成分为 铜84 77 锡11 44 铅2 76 其他0 9 司母戊鼎是前已发现的中国古代形体最大和最重的青铜器 在世界上也是仅见的 反映出商代青铜冶铸业具有极高水平 现藏于中国历史博物馆或安阳殷虚博物馆 巧夺天工的战国曾侯乙出土文物 公元前475年 公元前221年 曾侯乙 铜鉴缶 fou 也叫冰鉴 世界最早的冰箱 曾侯乙编钟 世界最早的 音律最美的铸造编钟王 曾侯乙尊盘 世界最早 最精美的熔模镂空铸造件 东汉晚期的青铜奔 马踏飞燕东汉王朝 公元25年 公元220年 由汉光武帝刘秀建立 他推翻了王莽所建立起的新王朝 重新恢复由刘氏统治的汉王朝 史家称此汉朝为东汉 河北沧州的铁狮子铁狮子坐落在沧州市东南20公里沧州旧城开元寺前 东关村西0 5公里 门票10元 铸于后周广顺三年 公元953年 距今已有一千多年的历史 采用 泥范明浇法 铸成 具有较高的历史科学和艺术价值 为全国重点文物保护单位 通宽5 35米 身长6 30米 身高6 6米 体宽3 0米 重约40吨 素有 狮子王 的美誉 一千多年来 它饱经沧桑 在古沧州 它曾被当成神物供奉 享尽了香火 在烽火连天 哀鸿遍野的战乱年代 又经受了刀戈的砍杀 在狮体内外斑痕累累 铁狮子又名镇海吼 它是古代沧州人民战胜自然 现在铁狮子已成为沧州的市徽 铁狮子采用泥范明浇法铸造而成的 铸造时在身上留有很多铭文 它的铸造比美国和法国的炼铁术早七八百年 所以铁狮子在世界冶金史上具有里程碑的意义 打开世界冶金史就有沧州铁狮子 由于沧州铁狮子具有较高的科研 历史和珍贵艺术价值 是研究我国古代铸造技术 雕塑艺术 社会生产力发展水平和佛都史十分重要的具象资料 金属的分类 黑色金属 ferrous 铁和铁为基的合金 钢 铸铁和铁合金 也包括铬 锰 占工业用材的95 有色金属 non ferrous 除黑色金属以外的所有金属及其合金 仅占工业用材的5 但其重要性并不逊色 金属物理性质 金属之最 特性参元素周期表 1 地壳中含量最高的金属元素 铝2 人体中含量最高的金属元素 钙3 目前世界年产量最高的金属 铁4 导电 导热最好的金属 银5 硬度最高的金属 铬6 熔点最高的金属 钨7 熔点最低的金属 汞8 密度最大的金属 锇9 密度最小的金属 锂 金属与合金 Metalsandalloys 定义 两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合而成具有金属特性的物质 特点 熔点低 密度小 强度和硬度大 更具抗腐蚀性能 使用范围更广泛 常见金属在自然界的存在形式与提炼 提取冶金 火法冶金或湿法冶金 铁Iron 铁矿石 氧化铁 共生矿与脉石 火法冶炼提取 精炼 浇铸 钢铁冶金的主要研究内容 铝Aluminum 铝矾土 氧化铝与脉石 很稳定 很难直接还原 要2000摄氏度以上 湿法冶金 溶解在HF溶液中 电解法提炼 自然界中的金属大都以化合态存在 并与其它矿物或夹杂物共存 铜copper 以硫化矿 CuFeS2 存在于自然界 反射炉或电炉中分解为冰铜 Cu2S FeS 转炉中吹氧获得粗铜 镁magnesium 菱镁矿 氧化镁与脉石 焙烧 用氯气制成MgCl2 再电解 或海水中的镁盐 MgCl2 直接电解之 钛titanium 金红石 TiO2 和钛铁共生矿 FeO TiO2 或钒钛铁矿 很活泼 冶炼很困难 直到50年代才出现工业规模的冶炼技术 钛的氯化物热还原法 如何用化学的方法把化合态的金属变成游离态金属 矿石的富集合适的冶炼方法精炼原则 简单 实用 高效 金属 合金 的提炼与生产 Step1 冶炼 化学冶金过程 热分解法 热还原法 电解法 合金化与精炼Step2 浇注 凝固 热加工 物理冶金过程 不同金属及其冶炼方法 提取的难易程度 冶金热力学 KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg 电解法 热还原法 热分解法 钢铁冶金 本专业的主要研究内容 钢与铁 区别 炼铁与炼钢 初次精炼 精炼 浇注 连铸 凝固成形 毛坯生产 热加工 轧钢等压力加工 获得最终产品 铁矿石的种类 赤铁矿 磁铁矿 磁铁矿 Fe3O4 赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿 FeCO3 等 铁矿石的开采 采矿 选矿 造块 露天矿 地下矿 高炉炼铁 blastfurnace 热还原法 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温 炼钢和铸坯的压力加工成材 钢铁冶金的一般流程Steelmakingflowline 钢热加工 精加工流程Steelfinishingflowline 一个短流程钢厂 In linestripprocess Italy 钢水连铸开浇过程 CSP 冶金工程中的科学与社会问题 化学冶金过程的热力学与动力学物理冶金过程中传输问题 凝固与高温力学问题扩大品种与提高质量问题提高资源能源利用率 冶金过程效率与环境相容性问题 循环经济与可持续发展 冶金过程涉及复杂的物理化学问题 也涉及复杂的机械设备与力学加工过程 冶金行业的发展趋势 面临资源 能源 社会发展与挑战 精确生产 优质高效 综合利用与循环冶金 金属的回收和循环利用 冶金 一个点石成金的专业 介绍结束 钢铁冶金认识实习实习报告要求 一 钢铁冶金的基本原理 方法与工艺流程概述 你所参观钢厂的钢铁产品 品种 产量 生产工艺流程与主要装备简介 二 烧结或球团的目的 原理与主要工艺流程 你所参观钢厂的有关装备与生产流程情况 有关参数 三 高炉炼铁的基本原理 高炉结构特点 原料 辅料与产品 生产工艺及其影响因素 你所参观钢厂高炉炼铁生产的设备与工艺情况 有关参数 四 转炉炼钢的基本原理 原料 辅料与产品 生产工艺及其影响因素 你所参观钢厂转炉炼钢生产的设备与工艺情况 有关参数 五 钢水连铸生产的目的 铸机类型与铸坯分类 连铸基本原理与铸机的结构特点 你所参观钢厂连铸生产的产品 铸机设备类型与生产工艺情况 有关参数 六 轧钢生产的目的 原理 轧机类型 工艺流程与产品类型 你所参观钢厂的轧钢产品 轧机设备类型与生产工艺流程情况 有关参数 七 钢铁冶金生产过程所涉及的生产辅助部门 配置与作用 八 你对如何学好钢铁冶金专业的初步体会 在校期间应该加强那些知识与能力的培养 参考书 有关 钢铁冶金概论 书