提钒与炼钢工艺学习教案

1、会计学1提钒与炼钢提钒与炼钢(lin n)工艺工艺第一页，共55页。关键点：钢铁关键点：钢铁(gngti)制成的！制成的！第2页/共55页第二页，共55页。铁合金铁合金生铁生铁钢钢成分成分含碳量含碳量2%4.3%0.03%2%其它元素其它元素硅、锰、硫、磷（少量）硅、锰、硫、磷（少量）硅、锰（少量）硅、锰（少量）机械性能机械性能硬而脆无韧性硬而脆无韧性坚硬韧性大，塑性坚硬韧性大，塑性好好可铸、不可锻可铸、不可锻可铸、可锻、可压可铸、可锻、可压延延钢系由生铁再炼而行，有较高的机械强度和韧性，还具有耐热钢系由生铁再炼而行，有较高的机械强度和韧性，还具有耐热、耐腐蚀、耐磨等特殊、耐腐蚀、耐磨等特殊(

2、tsh)性能。性能。观看观看(gunkn)录录像像0第3页/共55页第三页，共55页。炼钢过程炼钢过程脱碳脱碳脱硫脱硫脱硅脱硅炼钢过程炼钢过程脱磷脱磷合金合金化化铁水铁水钢钢炼钢炼钢(lin n)的任务的任务第4页/共55页第四页，共55页。第5页/共55页第五页，共55页。p 课程(kchng)性质是钢铁冶金专业的是钢铁冶金专业的一门一门”工具工具”课课是钢铁冶金专业的是钢铁冶金专业的一门一门”核心核心”课课是学生就业择业的是学生就业择业的直通车直通车具有炼钢的共性具有炼钢的共性(gngxng)(gngxng)与提钒与提钒的个性的个性 专业必修课专业必修课学这有啥用啊?第6页/共55页第六页

3、，共55页。p 课程体系第7页/共55页第七页，共55页。p考核(koh)评价 理论知识考理论知识考核核(koh)(koh)第8页/共55页第八页，共55页。p考核(koh)评价 学生按照工作任务要求（评价标学生按照工作任务要求（评价标准），完成任务，每个任务项目均有准），完成任务，每个任务项目均有详尽的考核标准，实行操作技能细化详尽的考核标准，实行操作技能细化要求要求 实践环节考核实践环节考核标准标准(biozhn)(biozhn)参照考试参照考试第9页/共55页第九页，共55页。p 学习(xux)方法 端正的学习态度端正的学习态度 保证课堂保证课堂(ktng)(ktng)学习效学习效率率

4、不断充实所需理论知识不断充实所需理论知识, ,服服务于实践务于实践 充分利用课外时间充分利用课外时间, ,进行实进行实践训练践训练第10页/共55页第十页，共55页。教学内容教学内容第11页/共55页第十一页，共55页。氧气氧气(yngq)转炉炼钢法转炉炼钢法中国钢铁工业发展中国钢铁工业发展(fzhn)状况及发展状况及发展(fzhn)趋势趋势现代钢铁生产工艺流程现代钢铁生产工艺流程炼钢技术的发展简史炼钢技术的发展简史钢铁工业在国民经济中的地位与作用钢铁工业在国民经济中的地位与作用绪论第12页/共55页第十二页，共55页。金属材料金属材料复合材料复合材料材料材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材

5、料第13页/共55页第十三页，共55页。(zngzhng)态势，到态势，到2010年我年我国钢消费将达到国钢消费将达到4.7亿吨，其中亿吨，其中钢材将达到钢材将达到4.4亿吨。亿吨。第14页/共55页第十四页，共55页。第15页/共55页第十五页，共55页。提钒与转炉炼钢工艺是冶金生产提钒与转炉炼钢工艺是冶金生产(shngchn)中的中的重要工艺。重要工艺。钒钛磁铁矿冶炼出的含钒铁水的后步处理工序环节钒钛磁铁矿冶炼出的含钒铁水的后步处理工序环节主要为：主要为：含钒铁水含钒铁水脱硫脱硫氧气转炉吹炼提取钒氧气转炉吹炼提取钒扒钒渣扒钒渣半钢预处理脱磷半钢预处理脱磷扒渣扒渣半钢入转炉炼钢。半钢入转炉炼

6、钢。第16页/共55页第十六页，共55页。 产品产品项目项目钒渣钒渣钒制品钒制品（V V2 2O O5 5）钛精矿钛精矿钛白粉钛白粉国内消费量（万吨）国内消费量（万吨）2.52.523023091.391.3国内产量（万吨）国内产量（万吨）28.728.73.13.115015086攀钢产量（万吨）攀钢产量（万吨）18181.441.4426.426.46.756.75攀钢产量占全国比重攀钢产量占全国比重62%62%46.5%46.5%17.6%17.6%7.9%7.9%第17页/共55页第十七页，共55页。钢铁冶炼技术(jsh)的发展简史1远古至远古至13世纪末世纪末 .冶炼冶炼方法十分简单

7、，利用自方法十分简单，利用自然地形将铁矿石与木炭然地形将铁矿石与木炭一起放入称为地窖炉的一起放入称为地窖炉的炉膛内，加热冶炼。因炉膛内，加热冶炼。因不能获得熔化矿的高温，不能获得熔化矿的高温，仅能制成半熔融状态的仅能制成半熔融状态的铁块，其中混杂有相当铁块，其中混杂有相当多的氧化铁渣，称作海多的氧化铁渣，称作海绵铁。绵铁。 213世纪末至世纪末至19世纪中叶，世纪中叶，铁的需求量增加及鼓风铁的需求量增加及鼓风技术的发展，炉子越来技术的发展，炉子越来越高，逐渐形成现代高越高，逐渐形成现代高炉的雏炉的雏(chu)形，形， 高炉高炉炉内温度增加，能得到炉内温度增加，能得到熔融状态的生铁，冷却熔融状态

8、的生铁，冷却后很脆，不能锻造成器后很脆，不能锻造成器具，而被当作废物扔掉。具，而被当作废物扔掉。 319世纪中期至今天，以世纪中期至今天，以生铁为原料，在高温下生铁为原料，在高温下精炼成钢，一直是钢铁精炼成钢，一直是钢铁生产的主要方法。高炉生产的主要方法。高炉鼓风由热风代替冷风，鼓风由热风代替冷风，并建立了蓄热式热风炉，并建立了蓄热式热风炉，鼓风动力采用电力，确鼓风动力采用电力，确定了作为生铁精炼炉的定了作为生铁精炼炉的平炉、转炉、电炉的炼平炉、转炉、电炉的炼钢法。钢法。 海绵铁海绵铁液态液态(yti)生生铁铁钢铁钢铁(gngti)分为二步冶炼法分为二步冶炼法 第18页/共55页第十八页，共5

9、5页。炼钢方法炼钢方法(fngf)的发的发展状况展状况 海绵铁（固）海绵铁（固） 液态生铁液态生铁(shngti) 钢铁分为二步冶钢铁分为二步冶炼法炼法 转炉：转炉：1856年，英国人贝塞麦发明底吹酸性空气转炉炼钢法年，英国人贝塞麦发明底吹酸性空气转炉炼钢法1879年英国年英国人人 托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法，托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法， 1891年法国人特罗佩纳年法国人特罗佩纳发明了酸性侧吹转炉炼钢法发明了酸性侧吹转炉炼钢法 40年代，制氧技术得到了迅速的发展年代，制氧技术得到了迅速的发展 1948年德国人杜雷尔在瑞士采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水获得成功年德国人杜雷尔

10、在瑞士采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水获得成功 奥利地钢铁联合公司在奥利地钢铁联合公司在1952年林茨城，年林茨城，1953年在多纳维茨城先后建成年在多纳维茨城先后建成了了30吨氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为吨氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为LD法（氧气顶吹转炉炼钢法的法（氧气顶吹转炉炼钢法的代称）。而在美国一般称做代称）。而在美国一般称做BOF或或BOP，在英国、加拿大等地，称做，在英国、加拿大等地，称做BOS。先进工业国家已取代了平炉（主要缺点是生产的钢种有限，主要冶炼低。先进工业国家已取代了平炉（主要缺点是生产的钢种有限，主要冶炼低碳钢和部分合金钢。）碳钢和部分合金钢。）1967年原联

11、邦德国和法国建成了氧气底吹转炉年原联邦德国和法国建成了氧气底吹转炉 1969年原联邦德国采用钢包喷射冶金技术年原联邦德国采用钢包喷射冶金技术 1974年英国首先在年英国首先在1.25转转炉上，炉上，1975年法国和卢森堡合作在年法国和卢森堡合作在65吨转炉上先后试验成功顶底复合吹炼吨转炉上先后试验成功顶底复合吹炼转炉炼钢，目前已在世界范围转炉炼钢，目前已在世界范围(fnwi)内推广。内推广。 如图如图01所示所示第19页/共55页第十九页，共55页。第20页/共55页第二十页，共55页。平炉：平炉：1864年法国人马丁利用蓄热室原理发明了年法国人马丁利用蓄热室原理发明了平炉炼钢平炉炼钢(lin

12、 n)法法 1865年建成了第一座酸年建成了第一座酸性平炉性平炉 1880年出现第一座碱性平炉。年出现第一座碱性平炉。50年代年代平炉钢产量占世界总钢产量的平炉钢产量占世界总钢产量的82% 现代平炉现代平炉(pngl)构造如图构造如图02所示。所示。观看观看(gunkn)录像录像1结论：结论：需要外来热源，平炉设备复杂，生产率低，现已被淘汰需要外来热源，平炉设备复杂，生产率低，现已被淘汰。第21页/共55页第二十一页，共55页。第22页/共55页第二十二页，共55页。电炉电炉(dinl)：1897年产年产生于德国。生于德国。1899年，法年，法国人海劳尔特国人海劳尔特发明了电弧炉发明了电弧炉。

13、20世纪世纪60年代以来，电年代以来，电弧炉在向大型弧炉在向大型化发展的同时化发展的同时，采用了高功，采用了高功率（率（400700KVA/t）、超高功）、超高功率（率（7001000KVA/t）的供电）的供电系统、水冷炉系统、水冷炉壁、助熔技术壁、助熔技术、自动化操作、自动化操作及炉底出钢、及炉底出钢、炉外精炼等技炉外精炼等技术术,使其使其“电电能耗高、生产能耗高、生产率低率低”的状况的状况得到了明显的得到了明显的改观。改观。第23页/共55页第二十三页，共55页。第24页/共55页第二十四页，共55页。现代主要现代主要(zhyo)炼钢方法有平炉炼钢法、氧气转炉炼钢方法有平炉炼钢法、氧气转炉

14、炼钢法、电弧炉炼钢法。请看录像炼钢法、电弧炉炼钢法。请看录像2目前世界上最主要的炼钢目前世界上最主要的炼钢(lin n)方法是氧气转炉炼钢方法是氧气转炉炼钢(lin n)法。法。第25页/共55页第二十五页，共55页。回顾氧气转炉炼钢技术的发展回顾氧气转炉炼钢技术的发展(fzhn)，它可化分为，它可化分为三个时期：三个时期：转炉大型化时期（19501970年）。以转炉大型化技术为核心(hxn)，逐步完善了转炉炼钢工艺与设备。先后开发出大型化转炉设计制造技术、OG法除尘与煤气回收技术、计算机静态与副枪动态控制技术、镁碳砖综合砌炉与喷补挂渣等护炉工艺技术。 第26页/共55页第二十六页，共55页。

15、回顾氧气转炉炼钢技术的发展回顾氧气转炉炼钢技术的发展(fzhn)，它可化，它可化分为三个时期：分为三个时期：转炉复合吹炼时期转炉复合吹炼时期(shq)（19701990年）。这一时期年）。这一时期(shq)，由于连铸技术的迅速发展，出现了全连铸的炼钢车间。对转炉炼钢的稳定性和终点控制的准确性提出了更高的要求。为了改善转炉吹炼后期钢，由于连铸技术的迅速发展，出现了全连铸的炼钢车间。对转炉炼钢的稳定性和终点控制的准确性提出了更高的要求。为了改善转炉吹炼后期钢渣反应远离平衡，实现平稳吹炼的目标，综合顶吹、底吹转炉的优点，研究开发出各种顶底复合吹炼工艺技术，在世界上迅速推广。渣反应远离平衡，实现平稳吹

16、炼的目标，综合顶吹、底吹转炉的优点，研究开发出各种顶底复合吹炼工艺技术，在世界上迅速推广。 第27页/共55页第二十七页，共55页。转炉综合优化时期（1990年以后）。这一时期，社会对纯净钢的生产需求日益增加。迫切需求建立起一种全新的、能大规模廉价(linji)生产纯净钢的生产体制。围绕纯净钢生产，研究开发出铁水“三脱”预处理、高效转炉生产、全自动吹炼控制与溅渣护炉等重大新工艺技术。降低了生产成本、大幅度提高了生产效率。回顾氧气转炉炼钢技术的发展，它可化分为回顾氧气转炉炼钢技术的发展，它可化分为(fn wi)三个时期：三个时期：第28页/共55页第二十八页，共55页。氧气转氧气转炉炉(zhun

17、 l)炼钢技炼钢技术术转炉转炉(zhun l)大大型化型化时期时期转炉转炉(zhun l)复合复合吹炼吹炼时期时期转炉转炉综合综合优化优化时期时期第29页/共55页第二十九页，共55页。0.3 现代现代(xindi)钢铁生产工艺钢铁生产工艺流程流程 钢铁材料的冶炼工艺流程图定义：钢铁材料的生产钢铁材料的冶炼工艺流程图定义：钢铁材料的生产不是一步可以完成的，分为若干个阶段。各阶段过不是一步可以完成的，分为若干个阶段。各阶段过程间的联系及其所获得的产品（包括中间产物）间程间的联系及其所获得的产品（包括中间产物）间流动流动(lidng)线路图就称为钢铁材料的冶炼工艺流线路图就称为钢铁材料的冶炼工艺流

18、程图。程图。 钢铁联合企业(qy)的生产工艺流程 如图04所示长流程长流程 以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程，通常习惯上人们叫做长流程。如流程，通常习惯上人们叫做长流程。如图图05所示所示短流程短流程 以电炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程，通常习以电炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程，通常习惯上人们叫做长流程。如惯上人们叫做长流程。如图图06所示所示第30页/共55页第三十页，共55页。从炼铁原燃料准备开始，原料入高炉冶炼从炼铁原燃料准备开始，原料入高炉冶炼(ylin)得到液态铁水，高炉铁水经过铁水预得到液态铁水，高炉铁水经过铁

19、水预处理（或不经过）入氧气转炉吹炼，再经二处理（或不经过）入氧气转炉吹炼，再经二次精炼（或不经过）获得合格钢水，钢水经次精炼（或不经过）获得合格钢水，钢水经过凝固成型工序（连铸或模铸）成坯或锭，过凝固成型工序（连铸或模铸）成坯或锭，再经轧制工序最后成为合格钢材。由于这种再经轧制工序最后成为合格钢材。由于这种工艺流程生产单元多，规模庞大，生产周期工艺流程生产单元多，规模庞大，生产周期长，因此称此工艺流程为钢铁生产的长流程长，因此称此工艺流程为钢铁生产的长流程工艺。工艺。 现代现代(xindi)钢铁生产工艺钢铁生产工艺-长流程长流程第31页/共55页第三十一页，共55页。第32页/共55页第三十二

20、页，共55页。现代(xindi)钢铁生产工艺-短流程 第33页/共55页第三十三页，共55页。第34页/共55页第三十四页，共55页。钢钢铁铁(gngti)联联合合企企业业的的生生产产工工艺艺流流程程原矿原煤熔剂及辅助材料选矿洗煤破碎筛分铁矿粉造块炼焦炉化工副产品筛分熄焦高炉直接还原或熔融还原矿煤氧氧气转炉电炉连铸铸锭轧机成品钢材海绵铁或铁水水铁废钢炉渣热风精煤返矿尾矿碎焦第35页/共55页第三十五页，共55页。近几年中国(zhn u)年产钢量钢产量达到钢产量达到(d do)3.5亿亿t 20022003钢产量首次钢产量首次(shu c)突破突破2亿亿t，达到，达到2.234亿亿t 2004钢

21、产量达到钢产量达到2.74亿亿t 2005年产钢量为年产钢量为1.82亿亿t20032006粗钢产量达到粗钢产量达到4.188亿亿t 第36页/共55页第三十六页，共55页。中国(zhn u)钢铁工业的发展战略 重在增加高附加值的产品，提高质量重在增加高附加值的产品，提高质量 重在提高产业集中度重在提高产业集中度 重在降低消耗重在降低消耗 三个重在三个重在钢铁大国钢铁大国(d u)向向钢铁强国的的根本转钢铁强国的的根本转变变三个重在，一个三个重在，一个(y )根本转变根本转变第37页/共55页第三十七页，共55页。钢铁企业将实现计算机集成系钢铁企业将实现计算机集成系统管理及流程的人工智能控制统

22、管理及流程的人工智能控制第38页/共55页第三十八页，共55页。第39页/共55页第三十九页，共55页。第40页/共55页第四十页，共55页。第41页/共55页第四十一页，共55页。第42页/共55页第四十二页，共55页。第43页/共55页第四十三页，共55页。各种精炼炉的炼钢效率各种精炼炉的炼钢效率1- 碱性转炉炼钢法，碱性转炉炼钢法，2- 纯氧顶吹转炉炼钢法；纯氧顶吹转炉炼钢法；3- 氧气侧吹转炉炼钢法，氧气侧吹转炉炼钢法，4- 平炉（氧气使用量平炉（氧气使用量1040Nm3t），）， 5- 电炉，电炉，6- 平炉平炉与平炉、电炉炼钢与平炉、电炉炼钢(lin n)法相比法相比，氧气转炉炼钢

23、，氧气转炉炼钢(lin n)法具有法具有生产率高、钢中气生产率高、钢中气体含量低、钢的质体含量低、钢的质量好等特点。量好等特点。 顶吹氧气转炉炼钢顶吹氧气转炉炼钢(lin n)法的小法的小时产钢量为平炉炼时产钢量为平炉炼钢钢(lin n)法的法的68倍，是效率极高倍，是效率极高的炼钢的炼钢(lin n)方法。方法。 第44页/共55页第四十四页，共55页。各种各种( zhn)炼钢法和炼钢法和气体含量气体含量 项目项目炼钢炉炼钢炉 H ，ppm N ，ppmpH2pH2O大气压大气压PCO大气压大气压PN2大气压大气压O%碱性平炉碱性平炉3.07.0 (c)3060 0.20 ，吹蒸，吹蒸汽汽 0.650.040.07碱性电炉碱性电炉（氧化期）（氧化期）3.07.0 (c)3080 0.20 ，吹蒸，吹蒸汽汽 0.