第一篇：冶金概論1

第一章緒論

1.1.1 冶金學(xué)

冶金學(xué)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，并用一定加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。由于礦石性能不同，提取金屬的原理、工藝過程和設(shè)備不同，從而形成專門的冶金學(xué)科—冶金學(xué)。

冶金學(xué)研究所涉及的內(nèi)容：金屬的制取，金屬的加工，金屬性能的改進(jìn)→對(duì)金屬成分、組織結(jié)構(gòu)、性能和相關(guān)理論的研究。

冶金學(xué)按研究的領(lǐng)域分：提取冶金學(xué)（化學(xué)冶金學(xué)）和物理冶金學(xué)（材料的加工成型，通過控制其組成、結(jié)構(gòu)使已提取的金屬具有某種性能）。

提取冶金（extractive metallurgy）：從礦石中提取金屬及金屬化合物的過程，因其中進(jìn)行很多化學(xué)反應(yīng)，又稱化學(xué)冶金（chemical metallurgy）。

提取冶金的分類按所冶煉金屬類型分：有色冶金鋼鐵冶金（黑色冶金）

按冶金工藝過程不同分：火法冶金濕法冶金電冶金

1.1.2 火法冶金主要過程簡(jiǎn)介

干燥：去水，溫度為400~600℃。

焙燒：以改變?cè)辖M成為目的的、在低于礦石熔點(diǎn)溫度下、在特定氣氛中進(jìn)行的冶金過程。

煅燒：在空氣中以去CO2和水為目的的冶金過程。

燒結(jié)與球團(tuán)：以獲得特定礦物組成、結(jié)構(gòu)及性能的造塊。

熔煉：還原氧化物，提取粗金屬。

精煉：氧化雜質(zhì)，獲得純金屬。

鑄造：液態(tài)金屬凝固成固態(tài)。

1.2.1 鋼鐵材料

鋼鐵是使用最多的金屬材料 原因：儲(chǔ)量大；冶煉加工容易；綜合性能好；易改質(zhì)處理 預(yù)計(jì)未來幾年鋼鐵產(chǎn)品在各行業(yè)中占的比例

1.2.3 鋼鐵冶煉技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史

遠(yuǎn)古至13世紀(jì)末：半熔融狀態(tài)的鐵塊—海綿鐵；13世紀(jì)末至19世紀(jì)中葉：熔融狀態(tài)的生鐵→粗鋼，形成兩步法煉鋼；19世紀(jì)中期至今 ：1856年英國(guó)人發(fā)明了空氣底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法；1864年法國(guó)人發(fā)明了平爐煉鋼法；1874年發(fā)明了空氣底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法；20世紀(jì)初發(fā)明了電弧爐煉鋼；20世紀(jì)中葉氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐（LD法）。

1.2.3 我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展

1996年，突破1億噸； 1999年，產(chǎn)量世界第一；2003年，突破2億噸，世界惟一年產(chǎn)鋼超過2億噸的國(guó)家；2004年，產(chǎn)量2.8億噸；2005年，產(chǎn)量3.5億噸；2006年，產(chǎn)量

4.2億噸；2008年，產(chǎn)量5.0億噸；2009年，產(chǎn)量5.6億噸。

中國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展目標(biāo) “加強(qiáng)自主創(chuàng)新，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家”目標(biāo)下，通過結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，努力使我國(guó)從鋼鐵大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)殇撹F強(qiáng)國(guó)。

鋼鐵冶煉的任務(wù)是把鐵礦石冶煉成合格的鋼。

1.4 鋼鐵產(chǎn)品及副產(chǎn)品

產(chǎn)品：生鐵、鋼副產(chǎn)品：爐渣、煤氣

生鐵：它是鐵和碳及少量硅。錳、硫、磷等元素組成的合金，主要由高爐生產(chǎn)，按其用途可分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵。

爐渣：爐渣是爐料在冶煉過程中不能進(jìn)到生鐵和鋼中的氧化物、硫化物等形成的熔融體。其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS等。根據(jù)冶煉方法的不同，鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)生的爐渣分為高爐渣和煉鋼渣，按爐渣中含有不同的化學(xué)成分又可分為堿性渣和酸性渣。

煤氣：鋼鐵生產(chǎn)中還能獲得大量的可燃?xì)怏w，高爐煉鐵可產(chǎn)生高爐煤氣，轉(zhuǎn)爐煉鋼可獲得轉(zhuǎn)爐煤氣，煉焦時(shí)可得焦?fàn)t煤氣等。煤氣主要成分：CO、H2、CO2、N2、CH

41.5.1 鋼鐵生產(chǎn)用能源

鋼鐵工業(yè)是能源消耗的大戶，約占全國(guó)總能源消耗量的10～11％。鋼鐵生產(chǎn)所用能源主要有煤炭、燃料油(重油)、天然氣、電力等。煤占鋼鐵生產(chǎn)中燃料消耗的70%，鋼鐵工業(yè)用煤量已超過煤炭總產(chǎn)量的15％。煤在鋼鐵企業(yè)主要用來煉焦和自備電廠發(fā)電、蒸汽機(jī)車燒煤、燒工業(yè)鍋爐及部分窯爐，少部分制成粉煤用于高爐噴吹及燒結(jié)生產(chǎn)。

1.5.2 鋼鐵工業(yè)能耗

我國(guó)鋼鐵工業(yè)的能源消耗中，鋼鐵冶煉是耗能最高的工序，占鋼鐵工業(yè)能耗的60～70％。其主要耗于煉鐵系統(tǒng)，焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵等工序，占鋼鐵生產(chǎn)能耗的一半以上。

1.5.3 節(jié)能途徑

改進(jìn)生產(chǎn)工藝及操作，更新和改造耗能高的設(shè)備。降低能源損失（“廢料”、煤氣、熱能、壓力能），減少生產(chǎn)工序?；厥绽蒙⑹崃俊＜訌?qiáng)企業(yè)能源管理，加強(qiáng)能源利用技術(shù)的研究工作，提高操作技術(shù)水平，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備能力，以節(jié)能為目標(biāo)合理組織生產(chǎn)。

1.6 耐火材料

凡是耐火度高于1580℃，能在一定程度上抵抗溫度驟變、爐渣侵蝕和承受高溫荷重作用韻無饑非金屬材料，稱為耐火材料。耐火材料由耐火砂巖進(jìn)入到現(xiàn)代科技產(chǎn)品，已成為獨(dú)立的生產(chǎn)行業(yè)，其產(chǎn)品的60～80％消耗于冶金工業(yè)。

鋼鐵生產(chǎn)對(duì)耐火材料的要求是：耐火度高；能抵抗溫度驟變；抗熔渣、金屬液等侵蝕能力強(qiáng)；高溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性好。

1.7 環(huán)境保護(hù)

鋼鐵廠產(chǎn)生的各種污染物有：大氣污染物質(zhì)污水固體廢棄物

大氣污染物質(zhì)

SOX：是通過原料、燃料中硫磺成分的燃燒而產(chǎn)生的。燒結(jié)工廠等為其主要發(fā)生源。NOX：通過燃燒后發(fā)生。燒結(jié)工廠等為其主要發(fā)生源。

煤塵：通過燃燒后發(fā)生。燒結(jié)爐、各加熱爐為其發(fā)生源。

粉塵：從燃料原料的輸送、處理過程，及儲(chǔ)藏場(chǎng)中產(chǎn)生。煉鐵、煉鋼工程為其主要發(fā)生源。

污水：鋼鐵工業(yè)用水主要是冷卻水，其次是煤氣洗滌水，以及沖洗設(shè)備、地面及除塵用水等。污水中含有下列污染物：

固體懸浮物（SS）：從排氣集塵、高溫物質(zhì)的直接冷卻等過程中產(chǎn)生。

油：由各種機(jī)械等所使用的油所發(fā)生的漏泄及冷軋工程使用軋制機(jī)的機(jī)油等原因而產(chǎn)生。

化學(xué)需氧量（COD）：從煤炭干餾時(shí)的氨水，及冷軋、電鍍廢水中產(chǎn)生。

酸、堿：從冷軋工程的酸洗工程、電鍍工程等的脫脂工程中產(chǎn)生。

固體廢棄物

爐渣：從高爐、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、電爐、二次精煉設(shè)備等的冶煉工程中產(chǎn)生。污泥：在各種水處理過程中產(chǎn)生。

灰塵：從各種干式集塵機(jī)中產(chǎn)生。

第一章小結(jié)

重點(diǎn)掌握內(nèi)容：火法冶金及其主要工序；鋼鐵冶煉的任務(wù)；鋼鐵生產(chǎn)長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝；鋼鐵工業(yè)能源及能耗特點(diǎn)；耐火材料及其要求。

第二篇：冶金工程概論

一 選擇題

1．高爐生產(chǎn)的產(chǎn)品有：

A）生鐵B）爐渣C）高爐煤氣D）爐塵

2．高爐干式除塵的方法有：

A）文氏管B）布袋除塵C）電除塵D）洗滌塔

3．高爐內(nèi)對(duì)煤氣阻力最大的區(qū)域?yàn)椋?/p>

A）塊狀帶B）滴落帶C）軟熔帶D）風(fēng)口回旋區(qū)

4．煉鋼過程的主要反應(yīng)是：

A）碳的氧化B）硅的氧化C）錳的氧化D）磷的氧化

5．常用的氧槍噴頭類型為：

A）直孔型B）拉瓦爾型C）螺旋型D）扇型

6．煉鋼終點(diǎn)控制主要控制：

A）鋼水成分B）鋼水溫度C）冶煉時(shí)間D）終渣量

7．堿性電弧爐煉鋼按工藝方法可分為：

A）雙渣留渣法B）返回吹氧法C）氧化法D）不氧化法

8．氧槍的常用冷卻保護(hù)介質(zhì)為：

A）水B）氣態(tài)碳?xì)浠衔顲）燃料油D）植物油

9．采用頂吹氧底復(fù)合吹煉時(shí)，底部吹入的可能是：

A）N2B）ArC）O2D）H

210．高爐中配加焦炭的作用是：

A）作還原劑 B）燃燒后產(chǎn)生熱量C）作料柱骨架，起支撐料柱作用 D）氧化劑

11．高爐生產(chǎn)的主要設(shè)備為高爐本體，其輔助系統(tǒng)包括：

A）渣鐵處理系統(tǒng)B）原料系統(tǒng)C）煤氣處理系統(tǒng)D）送風(fēng)系統(tǒng) E）裝料系統(tǒng)

12．高爐濕式除塵的方法有：

A）文氏管B）布袋除塵C）電除塵D）洗滌塔

13．高爐內(nèi)發(fā)生間接還原反應(yīng)的區(qū)域主要在：

A）塊狀帶B）滴落帶C）軟熔帶D）風(fēng)口回旋區(qū)

14．煉鋼過程前期的主要反應(yīng)是：

A）碳的氧化B）硅的氧化C）錳的氧化D）磷的氧化

15．頂?shù)讖?fù)吹煉鋼法中，可以用作底吹氣體的有：

A）O2B）H2C）ArD）N2

16．在鋼水成分達(dá)到要求后，煉鋼終點(diǎn)控制主要控制：

A）鋼水成分B）鋼水溫度C）冶煉時(shí)間D）終渣量

17．頂?shù)讖?fù)吹煉鋼法中，常用作底吹氣體供氣的元件類型有：

A）噴嘴型B）磚型C）細(xì)金屬管多孔塞式D）環(huán)型供氣元件

18．Q-BOP法氧槍的冷卻保護(hù)介質(zhì)為：

A）水B）氣態(tài)碳?xì)浠衔顲）燃料油D）植物油

19．采用頂吹氧底吹非氧化性氣體復(fù)合吹煉時(shí)，關(guān)鍵是控制：

A）頂吹和底吹的流量比B）頂槍槍位C）底氣量D）供氧強(qiáng)度

20．連鑄鋼坯激冷層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

A）窄B）厚C）晶粒粗大D）晶粒細(xì)小

二、判斷題

1我國(guó)鋼鐵工業(yè)的能源構(gòu)成以煤為主，能源主要消耗在煉鋼系統(tǒng)。

2鐵礦石中w(T.Fe)>60％稱為高爐富礦，可直接入爐。

3用固體碳還原鐵氧化物，生成CO的還原反應(yīng)叫直接還原。

4轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制主要控制鋼水碳含量和鋼水溫度。

5連鑄坯凝固組織結(jié)構(gòu)由外到里分別為粗大等軸晶、柱狀晶、細(xì)小等軸晶。

6我國(guó)鋼鐵工業(yè)的主要污染物質(zhì)包括空氣污染物、污水和爐塵。

7耐火材料在冶金中可用作高溫爐管，爐膛，容器，熱電偶保護(hù)管和絕緣管等。用CO還原鐵氧化物，生成CO2的還原反應(yīng)屬鐵氧化化物的間接還原。鐵氧化物的還原是由高價(jià)氧化物逐級(jí)還原為低價(jià)氧化物的。

9生球的焙燒過程要經(jīng)歷干燥、預(yù)熱、焙燒、均熱和冷卻五個(gè)階段。

10連鑄坯的質(zhì)量缺陷主要有表面質(zhì)量缺陷、內(nèi)部質(zhì)量缺陷和脫方。

三 名詞解釋

1）冶金學(xué)2）熱 脆3）硫負(fù)荷4）燒結(jié)礦5）爐外精煉6）料線零位7）直接還原度8）球團(tuán)礦9）高爐煤氣凈化系統(tǒng) 10）礦物、礦石、礦石的品位11）

低溫?zé)Y(jié)12）高爐有效容積13）槍位14）濺渣護(hù)爐 15）爐外精煉16）拉坯速度

17）熔煉 18）硬吹 19）連鑄結(jié)晶器20）連鑄機(jī)臺(tái)數(shù)、機(jī)數(shù)、流數(shù)

四 填空

1鋼鐵工業(yè)的主要污染包括、和。

2渣中和濃度之比值稱為爐渣堿度。

3氧從氣相進(jìn)入金屬液有和兩種途徑。

4在燒結(jié)過程中，燒結(jié)料沿料層高度方向由上到下依次分

為，。

5高爐冶煉過程中送往高爐的熱風(fēng)是由提供的。

6鋼液澆鑄的任務(wù)是，常用的方法是。

7常用脫氧元素有、和，脫氧劑的加入次序是先后。8冶金方法按冶煉工藝過程分、和，其中鋼鐵冶金屬于，采用ZnSO4 的水溶液電解制取Zn屬于。

9非高爐煉鐵主要包括和兩種方法。

10爐渣的氧化性通過來體現(xiàn)。爐渣吸收有害元素的能力用性質(zhì)來衡量。

11水當(dāng)量即。

12電弧爐的裝料原則：下，上，中間，四周，爐門口無大料，使得穿井快，不搭橋。

13轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)氧氣射流的特點(diǎn)是：。142R4.56—450表示一臺(tái)機(jī)，拉輥輥身長(zhǎng)度為，外弧半徑為的弧形 連鑄機(jī)。

15高爐煉鐵中加入焦炭的作用是、、。煉鋼中，常用脫氧元素脫氧后的產(chǎn)物分別為、和。

16高爐爐型為圓斷面五段式即：、、和，五部分。

17按冶煉工藝過程分，鋼鐵冶金屬于；鋅精礦經(jīng)浸出再電解得到Zn屬于、。

18爐外精煉即。

19提取冶金過程按冶金工藝過程不同分為____、_____、______三種。

20燒結(jié)料層有明顯的分層，依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層、______、______、______、_____，然后又相繼消失，最后剩下燒結(jié)礦層。

21高爐煉鐵中，焦炭的作用：______、______及______。

22某大型高爐有效容積4350m3，年產(chǎn)370萬噸煉鋼生鐵，消耗100萬噸焦炭，每噸生鐵噴吹煤粉205kg，此高爐有效容積利用系數(shù)為_____，焦比為_____，燃料比為_____。23 根據(jù)高爐冶煉中爐料的狀態(tài)，高爐內(nèi)可分為____、____、____、____和____5個(gè)區(qū)域。24 煉鋼的任務(wù)的四脫為______、_____、_____、_____，二去為_____、_____。25 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉中，前中期底吹氣體為_____，后期底吹氣體為_____。RH最主要的精煉手段是____，最主要的精煉功能是____。連鑄中，鋼水過熱度定義為_____與____之差。冶金學(xué)按研究的領(lǐng)域分為提取冶金學(xué)（化學(xué)冶金學(xué)）和_____；提取冶金過程按冶煉的金屬不同分為_____和____兩類。生產(chǎn)燒結(jié)礦時(shí)先經(jīng)過______、______、______、_____等工序，然后對(duì)燒結(jié)礦進(jìn)行破碎、篩分、冷卻及整粒處理。高爐煉鐵中，可以通過噴煤代替_____的部分作用。

某大型高爐有效容積4000m3，年（365天）產(chǎn)370萬噸煉鋼生鐵，消耗105萬噸焦炭，每噸生鐵噴吹煤粉200kg，此高爐有效容積利用系數(shù)為__，燃料比為_____。32 高爐煉鐵時(shí)熱風(fēng)是由熱風(fēng)爐產(chǎn)生的，目前用得最多的熱風(fēng)爐是____。

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝包括 ______、_____、_____、_____、_____、_____等內(nèi)容。34 傳統(tǒng)電爐煉鋼過程中，主要的金屬料為____，造渣劑主要有_____、螢石及火磚塊等。35 LF基本的精煉手段是_、、___，其精煉功能有____、____、__ __和__。36爐外精煉方法中的RH法的具體含義是_____。

連鑄機(jī)的主要設(shè)備有鋼包及回轉(zhuǎn)臺(tái)、____、結(jié)晶器、_____、____、切割裝置和引錠桿。

五 問答題為什么要選礦？選礦生產(chǎn)工藝過程分為幾個(gè)階段？各起什么作用？選礦方法有哪些？如何選用？衡量選礦效果有哪些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)？粉礦造塊的意義和方法有哪些？燒結(jié)法的流程和機(jī)理是什么？燒結(jié)過程涉及到哪些化學(xué)反應(yīng)？

3請(qǐng)用圖示法說明鋼鐵工業(yè)的兩種生產(chǎn)流程。以圖示出鋼鐵冶金生產(chǎn)長(zhǎng)流程主要工序，并標(biāo)出各工序主要原料及產(chǎn)品。煉鋼脫氧的方法有哪幾種，它們有什么特點(diǎn)？風(fēng)口前燃料燃燒有何重要的意義？高爐內(nèi)燃燒反應(yīng)的特點(diǎn)是什么？寫出風(fēng)口前焦炭燃燒的化學(xué)反應(yīng)式。什么是回旋區(qū)和燃燒帶？高爐冶煉過程為什么P被全部還原進(jìn)入生鐵中？以高爐為中心，圖示出高爐煉鐵生產(chǎn)中的原料及其來源和各產(chǎn)品的去向。高爐造渣的作用是什么？寫出有爐渣脫硫反應(yīng)的化學(xué)方程式（分子式或離子式），并討論影響脫硫的因素。氧對(duì)鋼材質(zhì)量有什么影響？請(qǐng)說出常用的脫氧方法有哪些？

10轉(zhuǎn)爐煉鋼過程對(duì)造渣有什么要求？目前用到的造渣方法根據(jù)什么確定？轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)的造渣方法有哪些，各有何特點(diǎn)？

11轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本任務(wù)是什么？其中影響鋼液脫碳的因素有哪些？寫出有石灰參與的氧化性脫磷反應(yīng)的分子式或離子式，并討論影響脫磷的因素。13 為什么要進(jìn)行爐外脫硫？采用哪些脫硫劑？主要有哪些方法？

14何謂傳統(tǒng)電弧爐煉鋼法？該法有哪些優(yōu)點(diǎn)？電弧爐煉鋼的裝料經(jīng)驗(yàn)是什么？鋼和生鐵有哪些區(qū)別？傳統(tǒng)的氧化法電爐煉鋼冶煉工藝操作過程包括哪幾個(gè)階段，其中哪三個(gè)階段為老三期，老三期每個(gè)期的任務(wù)是什么？電弧爐煉鋼的操作方法有哪兩類？爐外精煉的基本手段有哪些，其作用是什么？電弧爐有哪些主要機(jī)械設(shè)備？電弧爐的電氣設(shè)備主要由哪幾部分組成？各自的任務(wù)是什么？敘述真空提升脫氣法、循環(huán)脫氣法、鋼包爐精煉法的工作原理。敘述連鑄的工藝流程。連鑄與模鑄相比的優(yōu)越性表現(xiàn)在哪些方面？

21常用的弧形連鑄機(jī)的主要設(shè)備有哪些，并簡(jiǎn)要說明各設(shè)備的作用。

22冶金的方法及其特點(diǎn)是什么？

23一個(gè)現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)有哪些主要工序和輔助工序，用框圖畫出鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程。

24鐵礦石入爐前需要進(jìn)行哪些準(zhǔn)備工作？燒結(jié)礦是如何形成的？

25高爐冶煉過程分為幾個(gè)區(qū)域？高爐內(nèi)燃燒反應(yīng)有什么特點(diǎn)？什么是回旋區(qū)和燃燒帶？

第三篇：冶金概論

? 冶金學(xué)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，并用一

定加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。由于礦石性能不同，提取金屬的原理、工藝過程和設(shè)備不同，從而形成專門的冶金學(xué)科—冶金學(xué)。

? 冶金學(xué)研究所涉及的內(nèi)容：金屬的制取，金屬的加工，金屬性能的改進(jìn)→對(duì)金屬成分、組織結(jié)構(gòu)、性能和相關(guān)理論的研究。

? 冶金學(xué)按研究的領(lǐng)域分：提取冶金學(xué)（化學(xué)冶金學(xué)）和物理冶金學(xué)（材料的加工成型，通過控制其組成、結(jié)構(gòu)使已提取的金屬具有某種性能）。

? 提取冶金（extractive metallurgy）：從礦石中提取金屬及金屬化合物的過程，因其

中進(jìn)行很多化學(xué)反應(yīng)，又稱化學(xué)冶金（chemical metallurgy）。

? 冶金學(xué)按研究的領(lǐng)域分：提取冶金學(xué)（化學(xué)冶金學(xué)）和物理冶金學(xué)（材料的加工成型，通過控制其組成、結(jié)構(gòu)使已提取的金屬具有某種性能）。

按所冶煉金屬類型分： ?有色冶金生鐵、鋼和鐵合金? ?鋼鐵冶金（黑色冶金）

按冶金工藝過程不同分：火法冶金，濕法冶金，電冶金

火法冶金：干燥：去水，溫度為400~600℃。焙燒：以改變?cè)辖M成為目的的、在低于礦石熔點(diǎn)溫度下、在特定氣氛中進(jìn)行的冶金過程。煅燒：在空氣中以去CO2和水為目的的冶金過程。燒結(jié)與球團(tuán)：以獲得特定礦物組成、結(jié)構(gòu)及性能的造塊。熔煉：還原氧化物，提取粗金屬。精煉：氧化雜質(zhì)，獲得純金屬。鑄造：液態(tài)金屬凝固成固態(tài)。

鋼鐵是使用最多的金屬材料 原因：儲(chǔ)量大；冶煉加工容易；綜合性能好；易改質(zhì)處理

冶金發(fā)展史：遠(yuǎn)古至13世紀(jì)末：半熔融狀態(tài)的鐵塊—海綿鐵；13世紀(jì)末至19世紀(jì)中葉：熔融狀態(tài)的生鐵→粗鋼，形成兩步法煉鋼；19世紀(jì)中期至今 ：1856年英國(guó)人發(fā)明了空氣底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法；（酸性爐襯，高鋁磚，不能脫磷1864年法國(guó)人發(fā)明了平爐煉鋼法； 1874年發(fā)明了空氣底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法；（堿性爐襯，鎂碳磚）20世紀(jì)初發(fā)明了電弧爐煉鋼；20世紀(jì)中葉氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐（LD法）。

鋼鐵生產(chǎn)的兩個(gè)典型流程

長(zhǎng)流程：燒結(jié)/球團(tuán)— 高爐—轉(zhuǎn)爐—連鑄機(jī)—軋機(jī)（高爐煉鐵）

短流程：直接還—電爐—連鑄機(jī)—軋機(jī)原或熔融還原

鋼鐵生產(chǎn)的典型工藝（長(zhǎng)流程）

鋼鐵產(chǎn)品：生鐵，鋼。副產(chǎn)品：爐渣，煤氣生鐵：它是鐵和碳及少量硅、錳、硫、磷等元素組成的合金，主要由高爐生產(chǎn)，按其用途可分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵。爐渣：是爐料在冶煉過程中不能進(jìn)到生鐵和鋼中的氧化物、硫化物等形成的熔融體。

其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS等。根據(jù)冶煉方法的不同，鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)生的爐渣分為高爐渣和煉鋼渣，按爐渣中含有不同的化學(xué)成分又可分為堿性渣和酸性渣。煤氣：鋼鐵生產(chǎn)中還能獲得大量的可燃?xì)怏w，高爐煉鐵可產(chǎn)生高爐煤氣，轉(zhuǎn)爐煉鋼可獲得轉(zhuǎn)爐煤氣，煉焦時(shí)可得焦?fàn)t煤氣等。煤氣主要成分：CO、H2、CO2、N2、CH

4鋼鐵生產(chǎn)用能源：鋼鐵工業(yè)是能源消耗的大戶，約占全國(guó)總能源消耗量的10～11％。鋼鐵生產(chǎn)所用能源主要有煤炭、燃料油(重油)、天然氣、電力等。

煤占鋼鐵生產(chǎn)中燃料消耗的70%，鋼鐵工業(yè)用煤量已超過煤炭總產(chǎn)量的15％。

煤在鋼鐵企業(yè)主要用來煉焦和自備電廠發(fā)電、蒸汽機(jī)車燒煤、燒工業(yè)鍋爐及部分窯爐，少部分制成粉煤用于高爐噴吹及燒結(jié)生產(chǎn)。

鋼鐵工業(yè)消耗：我國(guó)鋼鐵工業(yè)的能源消耗中，鋼鐵冶煉是耗能最高的工序，占鋼鐵工業(yè)能耗的60～70％。其主要耗于煉鐵系統(tǒng)，焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵等工序，占鋼鐵生產(chǎn)能耗的一半以上。

節(jié)能途徑：改進(jìn)生產(chǎn)工藝及操作，更新和改造耗能高的設(shè)備。降低能源損失（“廢料”、煤氣、熱能、壓力能），減少生產(chǎn)工序。回收利用散失熱量。加強(qiáng)企業(yè)能源管理，加強(qiáng)能源利用技術(shù)的研究工作，提高操作技術(shù)水平，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備能力，以節(jié)能為目標(biāo)合理組織生產(chǎn)。

耐火材料：凡是耐火度高于1580℃，能在一定程度上抵抗溫度驟變、爐渣侵蝕和承受高溫荷重作用的無機(jī)非金屬材料，稱為耐火材料。耐火材料由耐火砂巖進(jìn)入到現(xiàn)代科技產(chǎn)品，已成為獨(dú)立的生產(chǎn)行業(yè)，其產(chǎn)品的60～80％消耗于冶金工業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)對(duì)耐火材料的要求是：耐火度高；能抵抗溫度驟變；抗熔渣、金屬液等侵蝕能力強(qiáng)；高溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性好。

鋼鐵廠產(chǎn)生的各種污染物有：大氣污染物質(zhì)、污水、固體廢棄物

大氣污染物：SOX：是通過原料、燃料中硫磺成分的燃燒而產(chǎn)生的。燒結(jié)工廠等為其主要發(fā)生源。NOX：通過燃燒后發(fā)生。燒結(jié)工廠等為其主要發(fā)生源。煤塵：通過燃燒后發(fā)生。燒結(jié)爐、各加熱爐為其發(fā)生源。粉塵：從燃料原料的輸送、處理過程，及儲(chǔ)藏場(chǎng)中產(chǎn)生。煉鐵、煉鋼工程為其主要發(fā)生源。

污水：鋼鐵工業(yè)用水主要是冷卻水，其次是煤氣洗滌水，以及沖洗設(shè)備、地面及除塵用水等。污水中含有下列污染物：固體懸浮物（SS）：從排氣集塵、高溫物質(zhì)的直接冷卻等過

程中產(chǎn)生。油：由各種機(jī)械等所使用的油所發(fā)生的漏泄及冷軋工程使用軋制機(jī)的機(jī)油等原

因而產(chǎn)生?；瘜W(xué)需氧量（COD）：從煤炭干餾時(shí)的氨水，及冷軋、電鍍廢水中產(chǎn)生。酸、堿：從冷軋工程的酸洗工程、電鍍工程等的脫脂工程中產(chǎn)生。

固體廢棄物爐渣：從高爐、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、電爐、二次精煉設(shè)備等的冶煉工程中產(chǎn)生。污泥：在各種水處理過程中產(chǎn)生?；覊m：從各種干式集塵機(jī)中產(chǎn)生。

主要原料：高爐冶煉用的原料主要有鐵礦石（天然富礦和人造富礦）、燃料（焦炭和噴吹燃料）、熔劑（石灰石與白云石等）。冶煉1t生鐵大約需要1.6~2.0t礦石，0.4~0.6t焦炭，0.2~0.4t熔劑。高爐冶煉是連續(xù)生產(chǎn)過程，必須盡可能為其提供數(shù)量充足、品味高、強(qiáng)度好、粒度均勻粉末少、有害雜質(zhì)少及性能穩(wěn)定的原料。

鐵礦石工藝流程：礦石→破碎→篩分→富礦→混勻→天然塊礦→高爐；

礦石→破碎→篩分→貧礦 →磨礦→篩分→選礦→ 造塊→人造富礦→高爐

燃料：焦炭的作用：發(fā)熱劑、還原劑及料柱骨架。粒度：大型高爐 40~60mm；中型高爐 25~40mm； 小型高爐 15~25mm；噴吹燃料：固體（無煙煤與煙煤粉）液體（重油、煤焦油）氣體（天然氣或焦?fàn)t煤氣）

? 溶劑：熔劑主要使用石灰石和白云石；

? 熔劑的要求：

? 有效成分含量高（CaO+MgO）；

? 有害雜質(zhì)S、P低；

? 粒度均勻，強(qiáng)度好，粉末少。

? 熔劑的作用：

? 助熔，改善流動(dòng)性，使渣鐵容易分離；

? 脫硫（焦炭和礦石中S）。

燒結(jié)：將各種粉狀鐵，配入適宜的燃料和熔劑，均勻混合，然后放在燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火燒結(jié)。在燃料燃燒產(chǎn)生高溫和一系列物理化學(xué)變化作用下，部分混合料顆粒表面發(fā)生軟化熔融，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，并潤(rùn)濕其它未融化的礦石顆粒。冷卻后，液相將礦粉顆粒粘結(jié)成塊。這一過程叫是燒結(jié)，所的到的塊礦叫燒結(jié)礦

? 然結(jié)過程：燒結(jié)料層有明顯的分層，依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層、燃燒層、預(yù)熱和干燥層、過濕層，然后又

相繼消失，最后剩下

燒結(jié)礦層。

抽風(fēng)燒結(jié)工藝流程

? 燒結(jié)過程主要反應(yīng)；燃燒反應(yīng)：C+O2，燒結(jié)廢氣中以CO2為主，存在少量CO，還有一些自由氧和氮。

2C+O2=2CO； C+O2=CO

2? 分解反應(yīng)：

結(jié)晶水的分解：褐鐵礦（mFe2O3·nH2O）

高嶺土（Al2O3· 2SiO2·2H2O)

熔劑分解：CaCO3=CaO+CO2(750℃以上)

MgCO3=MgO+CO2(720℃)

? 還原與再氧化反應(yīng)：Fe、Mn等

靠近燃料顆粒處：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2;

Fe3O4+CO=3FeO+CO2;

遠(yuǎn)離燃料顆粒處：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;

3FeO+1/2O2=Fe3O4.? 氣化反應(yīng)：脫硫85％～95％。

FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO

22FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2

? 燒結(jié)礦：燒結(jié)礦是一種由多種礦物組成的復(fù)合體。由含鐵礦物和脈石礦物組成的液

相粘結(jié)在一起組成。

? 含鐵礦物有磁鐵礦、方鐵礦（或浮氏體）、赤鐵礦

? 粘結(jié)相主要有鐵橄欖石、鈣鐵橄欖石、硅灰石、硅酸二鈣、硅酸三鈣、鐵酸鈣、鈣

鐵灰石及少量反應(yīng)不全的游離石英和石灰。

球團(tuán)：將準(zhǔn)備好的原料(細(xì)磨精礦或其他細(xì)磨粉狀物料、添加劑等)，按一定比例經(jīng)過配料、混勻制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙燒或其他方法使其發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化而硬化固結(jié)．這一過程即為球團(tuán)生產(chǎn)過程．其產(chǎn)品即為球團(tuán)礦。

? 球團(tuán)礦生產(chǎn)的工藝流程一般包括原料準(zhǔn)備、配料、混合、造球、干燥和焙燒、冷卻、成品和返礦處理等工序。

高爐冶煉過程及特點(diǎn)：現(xiàn)代高爐生產(chǎn)過程是一個(gè)龐大的生產(chǎn)體系，除高爐本體外，還有供料、送風(fēng)、煤氣凈化除塵、噴吹燃料和渣鐵處理等系統(tǒng)。

? 高爐煉鐵的本質(zhì)

傳質(zhì)過程：礦石中的O2-O2-

進(jìn)入煤氣中，實(shí)現(xiàn)鐵與氧的分離

傳熱過程：煤氣攜帶的熱量傳給爐料，使?fàn)t料熔化成渣鐵，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離

第四篇：冶金概論論文

選課課號(hào)：(2011-2012-2)-BG11191-320001-1課程類別：公選課

《冶金工程概論》課程考核

題目：

（課程論文）鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)環(huán)及過程及特點(diǎn)—冶金與計(jì)算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系

作者：學(xué)號(hào)：

授課教師：杜長(zhǎng)坤

班級(jí)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)1102級(jí)

重慶科技學(xué)院冶金與材料工程學(xué)院

2012年5月 8日中國(guó)重慶

鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)環(huán)及過程及特點(diǎn)—冶金與計(jì)算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系

作者：***

重慶科技學(xué)院電氣信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班

摘要：鋼鐵工業(yè)是國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)之一，鋼鐵產(chǎn)量往往是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平和生產(chǎn)能力的主要標(biāo)志，首先要提高鋼鐵生產(chǎn)就必須明確知道起生產(chǎn)環(huán)節(jié)及特點(diǎn)等，這樣才可以知道該怎么改進(jìn)設(shè)備以提高鋼鐵生產(chǎn)，節(jié)約成本。而隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷提高，計(jì)算機(jī)專業(yè)在鋼鐵生產(chǎn)中占著不可或缺的重要地位！關(guān)鍵詞：冶金環(huán)節(jié)鋼鐵生產(chǎn)計(jì)算機(jī)科學(xué)

1.冶金煉鐵的生產(chǎn)過程

現(xiàn)代化的鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)環(huán)節(jié)是一個(gè)復(fù)雜而龐大的生產(chǎn)體系，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有其主要生產(chǎn)過程、主要設(shè)備、生產(chǎn)方法以及特點(diǎn)。主要包括原料處理、煉鐵、煉鋼、軋鋼、能源供應(yīng)、交通運(yùn)輸?shù)取?/p>

1.1選原材料

煉鐵原料： 1，鐵礦石：一種或幾種含鐵礦物和脈石組成2，燃料：焦炭，并作為還原劑 3，熔劑：有酸、堿之分，多選用堿性石灰石，選礦經(jīng)歷了從處理粗粒物料到細(xì)粒物料、從處理簡(jiǎn)單礦石到復(fù)雜礦石、從單純使用物理方法向使用物理化學(xué)方法和化學(xué)方法的發(fā)展過程。包括精礦、中間產(chǎn)品、尾礦的脫水，尾礦堆置和廢水處理。選礦主要在水中進(jìn)行，選后產(chǎn)品需要脫水干燥。方法有重力泄水、濃縮、過濾和干燥。尾礦水可回收再用。不合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水須經(jīng)凈化處理。舊尾礦場(chǎng)地要進(jìn)行植被、復(fù)田。

1.2煉鐵

煉鐵是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程，其中，高爐冶煉在鋼鐵工業(yè)中占有重要地位。具體的煉鐵過程為：

(1)爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)

燃料的燃燒：焦碳自爐頂下落至風(fēng)口時(shí)與空氣相遇，燃燒，進(jìn)行放熱反應(yīng)。

C+O2→CO2+1600～1750℃

CO2上升，遇赤熱焦碳，被還原成CO

CO2+C→2CO-Δ

CO熱氣繼續(xù)上升，遇熱礦石，發(fā)生還原反應(yīng)，將Fe還原出來

(2)從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣

(3)在高溫下焦炭（也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。鐵的還原：直接或間接還原兩種.1）直接還原：950℃以上，固體碳呈煙狀進(jìn)入礦石孔隙內(nèi)完成反應(yīng)。FeO+C→Fe+CO

2CO→CO2+C

2）間接還原：開始于爐口（250℃－350℃）終止于950℃。順序地利用CO，將高價(jià)的鐵氧化物還原成低價(jià)的鐵氧化物。

3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO

22Fe3O4+2CO→6FeO+2CO2

6FeO+6CO→6Fe+6CO2

(4)煉出的鐵水從鐵口放出

(5)鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。爐渣具有重要作用：

1）熔化其余各種氧化物，控制生鐵合格成分。

2）浮在熔融液表面，能保護(hù)金屬，防止其過分氧化、熱量散失或不致過熱。因添加劑不同，有酸性、堿性、中性渣。

造渣是礦石中廢料，燃料中灰分與熔劑熔合過程的產(chǎn)物。與熔融金屬液不互熔，又比其輕，能浮在熔體表面，便于排出。

主要成分；SiO2、Al2O3、CaO,及少量MnO、FeO、CaS等。

產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。特點(diǎn)：

高爐煉鐵的缺點(diǎn)：投資大、流程長(zhǎng)，能耗高，污染大。

改進(jìn)：不用焦碳，不用高爐，用煙煤或天然氣作還原劑，采用直接還原或熔融還原生產(chǎn)鐵，以供電爐煉鋼二次精煉，連鑄連軋。

直接還原：用煤或天然氣等還原劑直接將固態(tài)鐵礦石還原成固態(tài)海綿鐵?？捎妹夯剞D(zhuǎn)窯、氣基豎爐等設(shè)備直接還原。

煤基回轉(zhuǎn)窯中：Fe2O3+3CO→2Fe+3CO

2氣基豎爐中：CH4+H2O→CO+3H2+天然氣裂化反應(yīng)

Fe2O3+3H2→2Fe+3H2O

Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2

1.3煉鋼

煉鋼，就是通過冶煉來降低生鐵中的碳和去除有害雜質(zhì)，再根據(jù)對(duì)鋼性能的要求加入適量的合金元素，使其成為具有高的強(qiáng)度、韌性或其它特殊性能的鋼。主要方法有三種：

（1）氧氣轉(zhuǎn)爐煉

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備工藝，如圖4所示。按

照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣（純度大于

99％的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生

氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。用純氧代替空氣可以克服由

于空氣里的氮?dú)獾挠绊懚逛撡|(zhì)變脆，以及氮?dú)馀?/p>

出時(shí)帶走熱量的缺點(diǎn)。在除去大部分硫、磷后，當(dāng)

鋼水的成分和溫度都達(dá)到要求時(shí)，即停止吹煉，提升噴槍，準(zhǔn)備出鋼。出鋼時(shí)使?fàn)t體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時(shí)加入脫氧劑進(jìn)行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中會(huì)產(chǎn)生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳?xì)怏w等。因此，必須加以凈化回收，綜合利用，以防止污染環(huán)境。從回收設(shè)備得到的氧化鐵塵?？梢杂脕頍掍?；一氧化碳可以作化工原料或燃料；煙氣帶出的熱量可以副產(chǎn)水蒸氣。此外，煉鋼時(shí)，生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠速度快、投資少等許多優(yōu)點(diǎn)。但在冶煉過程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。特點(diǎn)：熱平衡條件更為有利，所以原料中可以加入較多廢鋼（可達(dá)30％左右），所產(chǎn)的鋼含氮量低，質(zhì)量更好。它不耗燃料，而且生產(chǎn)率高得多，利用廢鋼的能

力雖差一些，但在廢鋼來源不多的多數(shù)地區(qū)也已夠用。

（2）電弧爐冶煉

電爐熔煉工藝包括：

1）、裝料

2）、熔化期：占一半以上冶煉時(shí)間，耗電達(dá)三分之二，包括起弧、穿井、電極回升、熔清、吹氧助熔。

3）、氧化期：脫碳、脫磷、升溫

4）、還原期：造還原渣，以碳硅為主要還原劑，脫出鋼中氧、硫，調(diào)整成分和溫度。

5）、出鋼：當(dāng)鋼水成份溫度合格，脫氧良好，爐渣變白，流動(dòng)性好，即可向爐內(nèi)加入終脫氧劑，然后出鋼。出鋼溫度比液相線高出70—120℃。

特點(diǎn)：電弧爐以電為熱源，可以迅速熔化廢鋼和合金，而且可以基本密閉，排除大氣的作用。另一方面，電弧爐一般容量較?。ㄍD(zhuǎn)爐和平爐比），操作成本較高。由于這些特點(diǎn)，電弧爐煉鋼法曾主要用來生產(chǎn)特殊鋼或合金鋼。但近年來，隨著電弧爐本身大型化和加大功率的成功，降低了電弧爐鋼的生產(chǎn)成本，加上用廢鋼作原料價(jià)格低廉，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中出現(xiàn)了許多專門煉普通鋼的電弧爐鋼廠。

（3）平爐煉鋼

相隔10年之后，法國(guó)人馬丁利用蓄熱池原理發(fā)明了平爐煉鋼法,1888年出現(xiàn)了堿性平爐。由于平爐煉鋼法適應(yīng)于各種原材料條件（鐵水和廢鋼可用任何比例），對(duì)原料的要求不那么嚴(yán)格，容量大，生產(chǎn)的品種多，所以不到20年它就成為世界上主要的煉鋼方法，直到20世紀(jì)50年代，在世界鋼產(chǎn)量中，約85%是平爐煉出來的平爐煉鋼法長(zhǎng)期占居煉鋼工藝主導(dǎo)地位。

特點(diǎn)：就是在廢鋼與生鐵配比方面和生鐵磷含量方面有寬廣的適應(yīng)能力，因而在發(fā)明后為全世界廣泛采用。

2.冶金與計(jì)算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的多層次應(yīng)用，冶金技術(shù)的提高必須依靠計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展才可以得到跨越性的提高，在鋼鐵生產(chǎn)中高爐煉鐵較其他部門需要更復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，目前計(jì)算機(jī)控制主要用于各種數(shù)據(jù)的收集、分析、記錄，爐料的稱量、校正、裝卸、運(yùn)輸，控制熱平衡，穩(wěn)定爐況等。高爐計(jì)算機(jī)控制，現(xiàn)在傾向于采用以下兩種形式:

①分支控制，即上料系統(tǒng)和熱風(fēng)爐各用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制，高爐本體另用一臺(tái)主計(jì)算機(jī)控制。也有數(shù)座高爐共用一臺(tái)主機(jī)集中控制，而每座高爐的熱風(fēng)及上料系統(tǒng)，各由一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制。②將高爐分成若干區(qū)域，進(jìn)行局部控制。計(jì)算機(jī)接受高爐各部分發(fā)來的信號(hào)，然后發(fā)出指令，直接傳送給調(diào)節(jié)器或提供給操作人員。

計(jì)算機(jī)除作數(shù)據(jù)記錄、稱量控制和配料計(jì)算等工作外，還用于高爐模型的控制。其主要項(xiàng)目是：①熱狀態(tài)和透氣性；②預(yù)報(bào)生鐵含硅量；③應(yīng)該采取的即時(shí)措施（如礦焦比、風(fēng)量、風(fēng)溫、濕度等）及為防止漏水所必需的指令

總的說來，計(jì)算機(jī)在煉鐵過程中的應(yīng)用現(xiàn)在仍然處于發(fā)展階段。但隨著對(duì)高爐大型化、連續(xù)化、高速化和高效率化等的要求日益迫切，實(shí)現(xiàn)高爐總體的自動(dòng)化，無疑是必由之路。

第五篇：冶金概論論文

淺述低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的發(fā)展

引言：低溫?zé)Y(jié)是當(dāng)今世界上先進(jìn)的燒結(jié)技術(shù),該技術(shù)既能提高燒結(jié)礦質(zhì)量、增加產(chǎn)量又能降低能耗。這種生產(chǎn)工藝在解決了燒結(jié)礦的還原性和強(qiáng)度之間存在的矛盾同時(shí)又減少了固體燃耗,因此了解低溫?zé)Y(jié)是必要的。所謂低溫?zé)Y(jié)就是用低溫?zé)Y(jié)法生產(chǎn)出的燒結(jié)礦,其液相粘結(jié)是以針狀鐵酸鈣為主的粘結(jié)相。這種燒結(jié)礦具有FcO含量低、還原性能好、冷熱態(tài)強(qiáng)度高、固體燃料消耗低的特點(diǎn),是進(jìn)一步降低煉鐵能耗的一項(xiàng)十分有效的技術(shù)措施。

一、低溫?zé)Y(jié)

低溫?zé)Y(jié)(low temperature sintering)是一種鐵礦石燒結(jié)工藝。它以較低的燒結(jié)溫度，產(chǎn)生一種強(qiáng)度高、還原性好的較理想的黏結(jié)相礦物——針狀鐵酸鈣，并以此去粘結(jié)那些部分起反應(yīng)或未起反應(yīng)的殘余礦石。

二、工藝原理

工藝礦物學(xué)的研究表明：燒結(jié)礦質(zhì)量的優(yōu)劣與其中黏結(jié)相礦物有密切關(guān)系。在眾多的黏結(jié)相礦物中以針狀鐵酸鈣礦物的還原性及機(jī)械強(qiáng)咬最好。因之，提高燒結(jié)礦質(zhì)量的重要途徑是發(fā)展以針狀鐵酸鈣為主的燒結(jié)礦牯結(jié)相礦物。針狀鐵酸鈣是一種鈣、鋁、硅復(fù)合鐵酸鹽，簡(jiǎn)寫為SFCA。道森(P．R．Dawson)試驗(yàn)表明，SFCA是一種部分Fe2O3被SiO2和Al2O3。所取代的鐵酸半鈣。此外還表明Al2O3。對(duì)鐵酸鹽的形成是必不可少的，而鐵酸鹽生成的形態(tài)與SiO2的含量有關(guān)。當(dāng)SiO2在燒結(jié)礦中含量x(SiO2)>8%，鐵酸鹽呈細(xì)纖維狀或針狀，而SiO2含量低時(shí)(x(SiO2)<4%)形成致密的鐵酸鹽。此外鐵酸鹽的形態(tài)還受溫度的影響。

三、工藝特點(diǎn)

低溫?zé)Y(jié)與高溫熔融型燒結(jié)工藝相比，有以下特點(diǎn)：(1)燒結(jié)溫度低，高溫保持時(shí)間長(zhǎng)。低溫?zé)Y(jié)工藝的最佳燒結(jié)溫度為1230～1270℃，最高不超過1300℃。1100℃以上的高溫保持時(shí)間在3～5min以上，比高溫熔融型燒結(jié)工藝要長(zhǎng)1～3min。

(2)燒結(jié)礦的膠結(jié)相以針狀鐵酸鈣為主，其數(shù)量超過30%～40%，而高溫熔融型燒結(jié)礦，由于燒結(jié)溫度超過1300℃，針狀鐵酸鈣變?yōu)橹鶢罨蚍纸猓鋽?shù)量將急劇減少。

(3)燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)為交織熔蝕結(jié)構(gòu)。理想的燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)，是由兩種礦相組成的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)。一種屬于多元體系的針狀膠結(jié)相，另一種是被上述膠結(jié)相所膠結(jié)的殘留礦石顆粒。其中未熔礦石約占30%～40%。以赤鐵礦為主的燒結(jié)料，其殘余結(jié)構(gòu)礦石為赤鐵礦；以磁鐵礦為主的燒結(jié)料，其殘余結(jié)構(gòu)礦石為磁鐵礦。

四、工藝條件

生產(chǎn)中要實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)工藝應(yīng)具有以下條件：(1)良好的原料準(zhǔn)備。對(duì)原料、燃料、熔劑和返礦等燒結(jié)原料應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格整粒，充分混勻。并應(yīng)有一定比例的粒度粗、強(qiáng)度高、還原性好，多孔的礦石作為成球核心。以化學(xué)反應(yīng)好，易于形成鐵酸鈣的細(xì)礦粉作為外面的粘附顆粒，借以獲得理想的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格控制制粒的水分，加強(qiáng)混合料的制粒，最大限度的提高料層透氣性。

(2)生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦。一般鐵礦粉或鐵精礦絕大多數(shù)都是酸性礦，為獲得針狀鐵酸鈣，必須添加較多的石灰石或生石灰。據(jù)研究，燒結(jié)礦堿度(CaO/SiO2)1.5以上時(shí)，即有一定量鐵酸鈣出現(xiàn)，但以堿度1.7～1.8為最好。

(3)燒結(jié)礦中要有適宜的鋁硅比Al2O3/SiO2。以0.1～0.2為宜，只有這樣才可在較低的燒結(jié)溫度下(1230～1270℃)促成針狀鐵酸鹽的生成。

(4)合理的燒結(jié)制度。由Fe2O3和CaO組成的熔體大約在1200℃產(chǎn)生。當(dāng)溫度超過1300℃時(shí)，鐵酸鈣熔解或熔化變?yōu)榇紊噼F礦或磁鐵礦及渣相。另外，為使針狀鐵酸鈣和“粒狀赤鐵礦”穩(wěn)定形成，溫度又要嚴(yán)格控制在高于1250℃，而且1100℃以上的高溫保持時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些，以保證有足夠的反應(yīng)時(shí)間。因此，低溫?zé)Y(jié)的工藝操作．要求低碳、高料層、高氧位，并按原料的特性，采用合理的點(diǎn)火、燒結(jié)制度。

低溫?zé)Y(jié)礦由于強(qiáng)度好、亞鐵低、還原度高，因此在燒結(jié)節(jié)能、高爐增產(chǎn)節(jié)焦等方面都十分顯著。

三、低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的發(fā)展

四、低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的未來

五、參考資料

1、冶金工藝介紹——低溫?zé)Y(jié) ．中國(guó)冶金行業(yè)網(wǎng) [引用日期2012-11-7] ．

2、本鋼技術(shù)，月刊，1998年第04期