冶金概論復(fù)習(xí)資料

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1、冶金工程概論材料與冶金學(xué)院任課教師：劉麗霞參考教材：參考教材：《鋼鐵冶金概論》李慧主編冶金工業(yè)出版社《鋼鐵冶金概論》薛正良主編冶金工業(yè)出版社課程的主要目的：課程的主要目的介紹鋼鐵冶煉及加工過程的基本原理、工藝特點(diǎn)及基本工藝流程，使非冶金專業(yè)學(xué)生對(duì)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)過程有一個(gè)全面而概括的了解，并初步掌握冶金的基本知識(shí)。第一章緒論1.1冶金的基本概念冶金是一門研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或其它原料中提取金屬或金屬化合物，并用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)冶金方法⑴火法冶金它是指在高溫下礦石經(jīng)熔煉與精煉反應(yīng)及熔化作業(yè)使其中的金屬

2、和雜質(zhì)分開，獲得較純金屬的過程。整個(gè)過程可分為原料準(zhǔn)備、冶煉和精煉三個(gè)工序。過程所需能源，主要靠燃料燃燒供給，也有依靠過程中的化學(xué)反應(yīng)熱來提供的。⑵濕法冶金它是在常溫或低于100℃下，用溶劑處理礦石或精礦，使所要提取的金屬溶解于溶液中，而其它雜質(zhì)不溶解，然后再?gòu)娜芤褐袑⒔饘偬崛『头蛛x出來的過程。該方法包括浸出、分離、富集和提取等工序。⑶電冶金它是利用電能提取和精煉金屬的方法。按電能形式可分為兩類:①電熱冶金：利用電能轉(zhuǎn)變成熱能，在高溫下提煉金屬，本質(zhì)上與火法冶金相同。②電化學(xué)冶金：用電化學(xué)反應(yīng)使金屬?gòu)暮饘俚柠}類的水溶液或熔體中

3、析出。前者稱為溶液電解，如銅的電解精煉，可歸入濕法冶金；后者稱為熔鹽電解，如電解鋁?？闪腥牖鸱ㄒ苯?。鋼和鐵生鐵是合碳量3％～4%的Fe-C合金．并含有少量硅、錳、硫、磷．其質(zhì)地硬而脆，不能生鐵鍛壓，主要用于鑄造。鋼是生鐵的羆庸げ錚陡止淌墻禾煙?、脱令R⑼蚜綴禿轄鴰?加入一種或幾種數(shù)量不等的合金元素，如硅、錳、鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈦、鈮等)。與生鐵相比，鋼具有良好的可塑性，可以軋制或鍛造成各種形狀的鋼材和機(jī)械零部件，具有良好的綜合力學(xué)性能。1.2鋼鐵工業(yè)的發(fā)展1.2.1早期的冶鐵方法商代：使用天然的隕鐵鍛造鐵刃。西周時(shí)

4、期：塊煉鐵。它是在土坑里用木炭在800～1000℃還原鐵礦石，得到含有大量非金屬氧化物的海綿狀固態(tài)塊鐵。這種塊鐵含碳量很低，具有較好的塑性，經(jīng)鍛打成型，制作器具。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：“塊鐵滲碳鋼”技術(shù)，造出了非常堅(jiān)韌而鋒利的寶劍。西漢中晚期：“炒鋼”的生鐵脫碳技術(shù)。后來就開始形成了一直沿用至今的二步冶煉法：第一步從礦石中冶煉出生鐵；第二步把生鐵精煉成鋼。1.2.2近代鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展19世紀(jì)中期至今，高爐容積不斷擴(kuò)大，高爐用熱風(fēng)代替冷風(fēng)，鼓風(fēng)動(dòng)力采用電力，并建立起了蓄熱式熱風(fēng)爐；并確立了作為生鐵精煉爐的轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐的煉鋼方法。⑴底吹

5、空氣轉(zhuǎn)爐的發(fā)明1856年英國(guó)人貝塞麥發(fā)明的底吹酸性空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法。缺點(diǎn)：不能去陳硫、磷；只能用低磷高硅生鐵做原料。1878年，英國(guó)人托馬斯發(fā)明了堿性底吹空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法(即托馬斯法)，用白云石加少量黏結(jié)劑制成爐襯，在吹煉過程中加入石灰造堿性渣．解決了高磷鐵水的脫磷問題。但空氣底吹堿性轉(zhuǎn)爐鋼水中氮的含量高，爐子壽命也比較低。⑵平爐時(shí)代1864年，法國(guó)人馬丁發(fā)明酸性平爐法煉鋼。它適用于各種原料條件，生鐵和廢鋼的比例可以在很寬的范圍內(nèi)變?，金q雋朔細(xì)至陡值鬧疃轡侍猓值鈉分種柿懇泊蟠蟪掌?但是設(shè)備龐大，生產(chǎn)率較低，對(duì)環(huán)境污染較大

6、。目前平已經(jīng)基本淘汰，但第一次煉鋼技術(shù)革新是以平取代底吹空氣轉(zhuǎn)爐為標(biāo)志的。⑶電弧爐的發(fā)明1899年，法國(guó)人赫勞特發(fā)明三相交流電弧爐。適于冶煉高合金鋼，是當(dāng)前冶煉碳素鋼主要方法之一。⑷氧氣轉(zhuǎn)爐時(shí)代1952年奧地利林茨城、1953年多納維茨城先后建立氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(LD法)車間并投人生產(chǎn)，美國(guó)稱作BOF或BOP。特點(diǎn)：①生產(chǎn)率很高；②鋼的品種多，可以熔煉全部平爐鋼種和大部分電爐鋼種；③鋼水質(zhì)量好，轉(zhuǎn)爐鋼的氣體和非金屬夾雜物的含量低于平爐鋼；④深沖性能和延展性能良好。⑤無需外來熱源，原料實(shí)用性強(qiáng)，投資低而建設(shè)速度快。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前世

7、界上最主要的煉鋼方法。第二次煉鋼技術(shù)革新是以氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐代替平爐為標(biāo)志。1967年，氧氣底吹轉(zhuǎn)爐試驗(yàn)成功。由于從爐底吹入氧氣．改善了冶金反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，脫碳能力強(qiáng)，有利于冶煉超低碳鋼種，也適合高磷鐵水。1978年，在頂吹轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行了底吹惰性氣體攪拌的實(shí)驗(yàn)并獲得成功。特點(diǎn)：復(fù)合吹煉兼有底吹和頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了金屬與渣、氣體間的平衡，吹煉過程平穩(wěn)，渣中氧化鐵的含量少，減少了金屬和鐵合金的消耗，改造容易。⑸直接還原和熔融還原技術(shù)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展1、古代占領(lǐng)先地位；2、近代落后于歐洲國(guó)家；3、從1890年(漢陽(yáng)鐵廠)到194

8、9年約半個(gè)世紀(jì)內(nèi)累計(jì)的鋼產(chǎn)量不到200萬噸；4、新中國(guó)成立后，特別是改革開放后，鋼鐵生產(chǎn)有了重大發(fā)展1.2.3新中國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展1949年生鐵產(chǎn)量只有25萬噸，鋼產(chǎn)量還不到16萬噸。1960年鋼產(chǎn)量超過了1000萬噸。1982年鋼產(chǎn)量達(dá)到3700萬噸，僅次于蘇