1绪论(武科大冶金概论)ppt课件

1、冶 金 概 论An introduction to Metallurgy武汉科技大学冶金工程系课程教学目的 经过钢铁冶炼过程的根本原理、主要设备、消费工艺等的学习，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结合企业的消费过程有一个全面而概括的了解，并初步掌握冶金的根本知识。 .第一章 绪论主要内容1.1 冶金根本概念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 耐火资料1.7 环境维护.1.1 冶金根本概念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讨如何经济地从矿石或

2、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资料的科学。由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺过程和设备不同，从而构成专门的冶金学科冶金学(Metallurgy)。冶金学研讨所涉及的内容：金属的制取，金属的加工，金属性能的改良对金属成分、组织构造、性能和相关实际的研讨。.冶金学的分类冶金学按研讨的领域分：提取冶金学化学冶金学和物理冶金学(physical metallurgy)资料的加工成型，经过控制其组成、构造使已提取的金属具有某种性能。提取冶金extractive metallurgy：从矿石中提取金属及金属化合物的过程，因其中进展很多化学反响，又称化学冶金che

3、mical metallurgy。.按所冶炼金属类型分： (Nonferrous metallurgy) (Ferrous metallurgy) 按冶金工艺过程不同分：提取冶金的分类.1.1.2 火法冶金主要过程简介枯燥：去水，温度为400600。焙烧：以改动原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进展的冶金过程。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、构造及性能的造块。熔炼：复原氧化物，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 钢铁资料1.2.2 钢(Steel)与生铁(Pig iro

4、n)的区别 1.2.3 钢铁冶炼技术开展简史1.2.4 我国钢铁工业的开展.1.2.1 钢铁资料钢铁是运用最多的金属资料 缘由：储量大；冶炼加工容易；综合性能好估计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例.1.2.2 钢与生铁的区别.1.2.3 钢铁冶炼技术开展简史远古至13世纪末：半熔融形状的铁块海绵铁(sponge iron)；13世纪末至19世纪中叶：熔融形状的生铁粗钢，构成两步法炼钢；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

5、炉LD法。.1.2.3 我国钢铁工业的开展1996年，突破1亿吨；1999年，产量世界第一；2003年，突破2亿吨，世界独一年产钢超越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。中国大陆2021年粗钢产量7.16亿吨，占全球钢产量的46.3%。.全球部分钢厂产量排名 排名公司国家2006年(百万吨)2005年(百万吨)同比增长2006200511米塔尔荷兰63.6649.8927.622安赛乐卢森堡54.3246.6516.433新日铁日本33.7032.9012.444JFE日本32.0229.578.355浦项韩国31.2031.42-

6、0.766宝钢中国22.5322.73-0.9926唐钢中国19.0616.0818.51618鞍钢中国15.0011.9026.11722沙钢中国14.6312.0221.71816武钢中国13.7613.055.52424济钢中国11.2410.437.82527马钢中国10.919.6513.12625莱钢中国10.7910.344.42723首钢中国10.5510.441.02831华菱中国9.918.4517.2.中国年粗钢产量增长情况.1.3 钢铁冶炼赤铁矿磁铁矿线材 板材.烧结/球团 高炉转炉连铸机轧机直接复原或熔融复原电炉连铸机轧机 非高炉炼铁钢铁消费的两个典型流程高炉炼铁长流

7、程短流程钢铁冶炼的义务是把铁矿石冶炼成合格的钢。 .现代钢铁冶炼的两种根本流程.钢材加工工艺流程.钢铁消费的典型工艺长流程.钢铁工业的特点消费规模大，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。在钢铁结合企业内，每吨钢降耗费0.7-0.8吨左右的规范煤、1.5-1.65吨左右铁矿石、3-8吨左右新水；制造流程工序多、构造复杂制造流程中伴随大量物质/能量排放，构成复杂的环境界面.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，主要由高炉消费，按其用途可分为炼钢生铁和铸造生

8、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，当采用金属热复原法消费其它铁合金和有色金属时作复原剂(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、硫化物等构成的熔融体。其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3等。根据冶炼方法的不同，钢铁消费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 .煤气钢铁消费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

9、炉煤气等。煤气主要成分：CO、H2、CO2、N2、CH4 .1.5 钢铁工业能源及能耗1.5.1 钢铁消费用能源1.5.2 钢铁工业能耗1.5.3 节能途径.钢铁工业是能源耗费的大户，约占全国总能源耗费量的1011。钢铁消费所用能源主要有煤炭、燃料油(重油)、天然气、电力等。 煤占钢铁消费中燃料耗费的70%，钢铁工业用煤量已超越煤炭总产量的15。煤在钢铁企业主要用来炼焦和自备电厂发电、蒸汽机车烧煤、烧工业锅炉及部分窑炉，少部分制成粉煤用于高炉喷吹及烧结消费。 1.5.1 钢铁消费用能源.1.5.2 钢铁工业能耗我国钢铁工业的能源耗费中，钢铁冶炼是耗能最高的工序，占钢铁工业能耗的6070。其主要

10、耗于炼铁系统，焦化、烧结、球团、炼铁等工序。 .2004年重点钢铁企业工序能耗比较(千克规范煤/t) 指标烧结焦化炼铁转炉电炉平均值66.38142.21466.2026.57209.891999年国际先进水平58.89128.1437.93-8.88198.6差值7.4914.1128.2735.4511.29指标烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢吨钢综合能耗平均值66.3842.00142.21466.2026.57209.8992.91761先进值52.0619.2288.13395.41-3.77146.3153.68565落后值108.6083.30229.15591.8175.23325

11、.44286.891103差值56.5464.08141.02196.4079.00179.23233.21538.1.5.3 节能途径改良消费工艺及操作，更新和改造耗能高的设备。降低能源损失“废料、煤气、热能、压力能，减少消费工序。 回收利用散失热量。 加强企业能源管理，加强能源利用技术的研讨任务，提高操作技术程度，充分发扬现有设备才干，以节能为目的合理组织消费。.1.6 冶金用耐火资料钢铁冶金的技术提高和过程温度的提高分不开，耐火资料的开展与钢铁冶金的技术提高严密相关。耐火资料产品绝大部分6080%用于冶金行业。耐火资料在冶金中的运用有：高温炉管坩埚、容器热电偶绝缘管热电偶维护管炉膛耐火资

12、料炉膛保温资料. 1.6.1耐火资料定义耐火资料是耐火度不低于1580的无机非金属资料。 ISO定义：耐火资料是耐火度至少为1500 的非金属资料或制品但不排除含有一定比例的金属。在高温炉高炉、热风炉、转炉、各种加热炉中，炉膛是用耐火资料砌成的。对耐火资料的要求是：有足够高的耐火度，合理的外形，质地致密，高温下有一定强度，无明显挥发景象以及不与炉内任务气氛发生反响等。.1.6.2 耐火资料分类按化学成分：氧化物、非氧化物、复合系按形状：定形、不定形按耐火度分：普通15801770 ; 高级17702000 ; 特级2000 以上按制造工艺分：泥浆浇注；可塑成型.1.7 环境维护钢铁厂产生的各种

13、污染物有：大气污染物质污水固体废弃物.大气污染物质SOX：是经过原料、燃料中硫磺成分的熄灭而产生的。烧结工厂等为其主要发生源。 NOX：经过熄灭后发生。烧结工厂等为其主要发生源。煤尘：经过熄灭后发生。烧结炉、各加热炉为其发生源。粉尘：从燃料原料的保送、处置过程，及贮藏场中产生。炼铁、炼钢工程为其主要发生源。 .钢铁工业用水主要是冷却水，其次是煤气洗涤水，以及冲洗设备、地面及除尘用水等。 污水中含有以下污染物：固体悬浮物SS Solid suspension：从排气集尘、高温物质的直接冷却等过程中产生。油：由各种机械等所运用的油所发生的漏泄及冷轧工程运用轧制机的机油等缘由而产生。化学需氧量COD Chemical oxygen demand：从煤炭干馏时的氨水，