1、炼钢原理与操作第一章 概论 一、教学目的一、教学目的 理解炼钢的任务；了解钢铁工业的发展历程。二、重点难点二、重点难点 炼钢的基本任务；钢铁生产的长、短流程。第一章 概述 第一节第一节 钢铁工业的发展钢铁工业的发展现代炼钢法的发展历程现代炼钢法的发展历程现代炼钢生产工艺流程现代炼钢生产工艺流程我国钢铁工业的发展我国钢铁工业的发展我国钢铁工业存在的差距我国钢铁工业存在的差距我国钢铁工业的发展战略我国钢铁工业的发展战略现代炼钢法的发展历程1856年英国人亨利年英国人亨利贝塞麦贝塞麦(H.Bessemer):酸性空气底吹转炉炼钢法酸性空气底吹转炉炼钢法底吹空气使铁水中硅、锰、碳氧化放热底吹空气使铁水
2、中硅、锰、碳氧化放热造酸性渣，不脱磷、硫造酸性渣，不脱磷、硫.钢水中氮的含量高钢水中氮的含量高冶炼时间长冶炼时间长,炉子寿命低炉子寿命低1878年英国人托马斯（年英国人托马斯（S.G.Thomas）:碱性空气底吹转炉炼钢法碱性空气底吹转炉炼钢法(即托马斯法）即托马斯法）造碱性渣，脱磷、脱硫。原料使用范围广造碱性渣，脱磷、脱硫。原料使用范围广钢的质量好。钢水中氮的含量高。冶炼时间长钢的质量好。钢水中氮的含量高。冶炼时间长,炉子寿命低炉子寿命低.6 现代炼法的发展历程1865年法国人马丁（年法国人马丁（Mar Tin)发明了以铁水、发明了以铁水、废钢为料的酸性平炉（马丁炉废钢为料的酸性平炉（马丁炉
3、)法。法。1880年，年，出现第一座碱性平炉出现第一座碱性平炉适用于各种原料条件，生铁和废钢的比例适用于各种原料条件，生铁和废钢的比例调范围大钢的品种质量超过空气转炉。调范围大钢的品种质量超过空气转炉。设备庞大，生产率较低，对环境的污染较大设备庞大，生产率较低，对环境的污染较大1952年奥地利林茨年奥地利林茨(Linz)城，城，1953年多纳维茨年多纳维茨(Donawitz)城建城建成了成了30t氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为LD法。法。生产率、热效率高。成本低，钢水质量高生产率、热效率高。成本低，钢水质量高实现自动化操作。氧气转炉炼钢是目前实现自动化操作。氧
4、气转炉炼钢是目前世界上最主要的炼钢方法。世界上最主要的炼钢方法。现代炼钢法的发展历程1967年德国马克希米利安钢铁公司与加拿大莱尔奎特公司年德国马克希米利安钢铁公司与加拿大莱尔奎特公司 共同试验，开发了氧气底吹转炉炼钢法。共同试验，开发了氧气底吹转炉炼钢法。特点：炉底吹入氧气，改善冶金反应的动力学条件，特点：炉底吹入氧气，改善冶金反应的动力学条件，脱碳能力强。有利于冶炼超低碳钢种。脱碳能力强。有利于冶炼超低碳钢种。造渣慢，脱磷效果差。造渣慢，脱磷效果差。1979年日本住友金属研制出氧气顶底复吹转炉。年日本住友金属研制出氧气顶底复吹转炉。特点：促进了金属与渣、气体间的平衡，吹炼过程平稳。特点：促
5、进了金属与渣、气体间的平衡，吹炼过程平稳。渣中氧化铁含量少，减少了金属和铁合金的消耗。渣中氧化铁含量少，减少了金属和铁合金的消耗。改造容易改造容易(对对LD转炉转炉)，因此该炼钢方法在各国得到了迅速。，因此该炼钢方法在各国得到了迅速。现代炼钢法的发展历程 1899年法国人赫劳特研制三相交流电弧炉，完全使用废钢冶炼获得成功。年法国人赫劳特研制三相交流电弧炉，完全使用废钢冶炼获得成功。特点：钢液成分、温度和炉内气氛容易控制。特点：钢液成分、温度和炉内气氛容易控制。品种适应性大，特别适于冶炼高合金钢。电弧炉炼钢法也是当前主要品种适应性大，特别适于冶炼高合金钢。电弧炉炼钢法也是当前主要的炼钢法之一。电
6、炉冶炼的钢目前占世界钢总产量的的炼钢法之一。电炉冶炼的钢目前占世界钢总产量的3040。电炉炼钢根据电能转换成热能方式不同：感应炉、电渣炉、等离子炉等电炉炼钢根据电能转换成热能方式不同：感应炉、电渣炉、等离子炉等特种冶金方法。特种冶金方法。现代炼钢生产工艺流程 长流程：长流程：短流程：短流程：n氧气转炉方法生产的钢所占比例氧气转炉方法生产的钢所占比例70%n电弧炉炼钢法生产的钢所占比例电弧炉炼钢法生产的钢所占比例30%采矿选矿烧结炼铁铁水预处理复吹转炉炉外精炼连铸连轧废钢预热废钢预热超高功率电炉超高功率电炉炉外精炼连铸连轧现代炼钢生产工艺流程现代炼钢生产工艺流程1890年清末张之洞年清末张之洞在
7、湖北开办了我国在湖北开办了我国第一个钢铁厂第一个钢铁厂1890年年1948年年累计产钢不到累计产钢不到200万吨万吨1996年钢产量年钢产量 10124万吨万吨位居世界第一位位居世界第一位中国钢产量从中国钢产量从1亿亿t到到2亿亿t，用了用了7年时间年时间从从2亿亿t钢到钢到3亿亿t仅用了仅用了2年时间年时间2007年中国年中国粗钢产量为粗钢产量为4.89亿吨亿吨2008年中国粗钢产量年中国粗钢产量为为5.02亿吨是日本、亿吨是日本、美国、俄罗斯韩国、美国、俄罗斯韩国、印度、德国、印度、德国、乌克兰、巴西、乌克兰、巴西、意大利之和意大利之和中国钢产量平均年增长率中国钢产量平均年增长率连续保持在
8、连续保持在20以上受到以上受到全球钢铁界瞩目全球钢铁界瞩目我国钢铁工业的发展近代钢铁工业状况近代钢铁工业状况我国钢产量的变化情况 我国钢铁工业存在的差距n我国是钢铁大国、非钢铁强国我国是钢铁大国、非钢铁强国n高附加值产品缺口大：每年进口不锈钢薄板、镀锌板、冷轧薄板、高附加值产品缺口大：每年进口不锈钢薄板、镀锌板、冷轧薄板、电工钢板、石油管道无缝管等约电工钢板、石油管道无缝管等约1500多万吨。多万吨。n钢材质量水平与先进国家有差距。中小企业钢厂水平低：有害元钢材质量水平与先进国家有差距。中小企业钢厂水平低：有害元素、气体含量、夹杂物、分成范围控制水平低素、气体含量、夹杂物、分成范围控制水平低。
9、n能耗大：能耗大：钢原材料的消耗与发达国家日本、韩国有差距钢原材料的消耗与发达国家日本、韩国有差距n高污染：高污染：废气、废水、废渣废气、废水、废渣 利用的不好（中小企业）利用的不好（中小企业）我国钢铁工业的发展战略 n我国钢铁工业要坚持内需为主导，避免大进大出。我国钢铁工业要坚持内需为主导，避免大进大出。n淘汰落后工艺、装备和产品：淘汰落后工艺、装备和产品：禁止新建禁止新建20t以下的转炉、电炉，以下的转炉、电炉，300m3以下的高炉以下的高炉 n推进循环经济：推进循环经济：不能局限在钢厂内部不能局限在钢厂内部“循环循环”，必须与外部社会、上下，必须与外部社会、上下游发生关系。游发生关系。n
10、钢铁企业要通过跨地区集团化重组，向集团化方向发钢铁企业要通过跨地区集团化重组，向集团化方向发展：展：以若干个大型先进型企业为核心，联合其他企业，逐步以若干个大型先进型企业为核心，联合其他企业，逐步壮大。壮大。n积极利用低品位的铁矿石资源：积极利用低品位的铁矿石资源：科学、合理地利用国内低品位铁矿资源。科学、合理地利用国内低品位铁矿资源。钢和生铁的区别钢和生铁的区别炼钢的基本任务炼钢的基本任务钢的分类钢的分类钢和铁的区别钢和铁的区别n钢钢：C2.0%2.0%（实用（实用1.41.4）的铁碳合金，少量的杂质元素）的铁碳合金，少量的杂质元素n强度高，塑性好，韧性大强度高，塑性好，韧性大n具有很好的物
11、理化学性能与力学性能具有很好的物理化学性能与力学性能n可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工。可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工。n较好的焊接性。较好的焊接性。n生铁：生铁：C2.0%2.0%4.5%4.5%的铁碳合金，一定的杂质元素。的铁碳合金，一定的杂质元素。n脆而硬，无韧性脆而硬，无韧性n不能锻、轧，只能铸造性。不能锻、轧，只能铸造性。n做炼钢原料、铸件。做炼钢原料、铸件。n纯铁纯铁.、.铁碳合金。铁碳合金。n塑性好，韧性大，强度很低塑性好，韧性大，强度很低n做实验用料。做实验用料。n熟铁熟铁.的铁碳合金一定杂质。的铁碳合金一定杂质。炼钢的基本任务炼钢的基本任务四脱四脱二去二去两调两调调整温度调
12、整温度成分成分去气去气去夹杂去夹杂脱碳、脱磷脱碳、脱磷脱氧、脱硫脱氧、脱硫一注一注钢锭钢锭连铸钢坯连铸钢坯钢的分类钢的分类按化学成份分类按化学成份分类按钢中所含按钢中所含主要合金元素分类主要合金元素分类按冶炼方法按冶炼方法及质量水平分类及质量水平分类按用途按用途及特殊性能分类及特殊性能分类按金相组织分类按金相组织分类按化学成份分类n 碳素钢碳素钢 n高碳钢高碳钢 C0.6%n中碳钢中碳钢 C0.250.6%n低碳钢低碳钢 C0.25%n超低碳钢超低碳钢C0.015%(无公认标准无公认标准)n合金钢（合金元素总量）合金钢（合金元素总量）n高合金钢高合金钢 10%n合金钢合金钢 510%n低合金钢
13、低合金钢 35n普通低合金钢普通低合金钢 3%n微合金钢（低碳钢的基础上加入微量的微合金钢（低碳钢的基础上加入微量的Ni、V、Ti）按钢中所含按钢中所含主要合金元素主要合金元素锰钢锰钢硅钢硅钢硼钢硼钢铬镍钨钢铬镍钨钢铬锰硅钢等铬锰硅钢等按冶炼按冶炼方法分类方法分类转炉转炉电弧炉电弧炉等离子炉等离子炉感应炉感应炉电渣电渣 电子束炉电子束炉 按质量水平按质量水平分分 类类按脱氧程度按脱氧程度按按S、P含量含量普通钢普通钢 沸腾钢沸腾钢镇静钢镇静钢半镇静钢半镇静钢优质钢优质钢高级优质钢高级优质钢按用途及特殊性能按用途及特殊性能分分 类类结构钢结构钢工具钢工具钢弹簧钢弹簧钢轴承钢轴承钢不锈钢不锈钢高温
14、合金高温合金碳素结构钢碳素结构钢合金结构钢合金结构钢碳素工具钢碳素工具钢合金工具钢合金工具钢高速工具钢高速工具钢 按金相组织按金相组织分分 类类铁素体钢铁素体钢珠光体钢珠光体钢马氏体钢马氏体钢贝氏体钢贝氏体钢奥氏体钢奥氏体钢 本章小结n【复习与思考【复习与思考】n炼钢的主要方法有哪些，各有何特征炼钢的主要方法有哪些，各有何特征?n长流程与短流程各有何特点长流程与短流程各有何特点?n炼钢的基本任务是什么炼钢的基本任务是什么?一、教学目的一、教学目的 掌握炼钢反应的原理；掌握炉渣在炼钢过程的重要性；掌握钢液脱磷、脱碳、脱氧、脱脱磷、脱碳、脱氧、脱硫、及去气、去夹杂的基本机理。硫、及去气、去夹杂的基本机理。二、重点难点二、重点难点 钢液脱磷、脱碳、脱氧、脱硫、及去气、脱磷、脱碳、脱氧、脱硫、及去气、去夹杂的基本机理与主要反应。去夹杂的基本机理与主要反应。第二章 炼钢基本理论
