钢铁冶金.ppt
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1、钢铁冶金,生产基本过程: (高炉的还原过程) (氧化过程) 铁矿石 炼铁 炼钢 铸锭(连铸) 轧制 钢材 铸造生铁 铸造 新流程:直接氧化电弧炉炼钢连铸连轧,氧化还原反应的热力学,基础:G。T 图 内容:交点的意义: 1) C还原各元素温度:由低到高 Fe Mn Si Al (Al:2000) 所以在高炉中Mn ,Si 能部分还原;而Al 不能被还原。 2) CFeO Fe CO的反应是在高温进行的 3)下面的元素能还原上面的元素(炼钢) 还原FeO的能力:由低到高Mn ,Si ,Al,高炉炼铁,原料 铁矿石(氧化物);熔剂(CaCO3) 、燃料(焦炭) 铁矿石含铁量:3070, 其它是脉石(
2、SiO2;Al2O3;CaO,MgO) 杂质:有害S(FeS),P(Ca3(PO4)2),Zn, Pb 有利 Mn,Ni,Cr,V 任务: 1)FeO的还原 2)还原脉石或把脉石与铁水分离 溶剂 :分离脉石:与SiO2;Al2O3形成低熔点的渣 燃料: 焦碳和煤粉 可以把炼铁归结为:矿石的还原,除脉石,造渣, 或简单称为造渣过程,高炉生产:进入高炉有铁矿石、熔剂、焦炭等原料,热空气经环风管吹入高炉;焦炭即作为燃料又是还原剂,有一部分与铁化合;石灰石与脉石反应生成炉渣,并与矿石中的硫反应,将其带入渣内 。,高炉的冶炼理化过程: 1) 燃烧过程:CO2CO2 (1) CO2在上升过程中:CO2CC
3、O (2) 2) 溶剂分解:CaCO3CaOCO2 (3) 3) 铁的还原:FeOCOCO2Fe(间接还原) (4) FeOCFeCO (直接还原) 4)增碳:铁水在与焦碳的接触中会增碳扩散 过程, 使铁水被C所饱和。 5)其他元素的还原: Mn,Si 部分被还原,被还原后进入铁水中 Al不被还原 ,只能和熔剂形成渣 6)去S: FeSCaOCaSFeO 7)P: Ca3(PO4)2C CaOPCO 所以在铁水中: C饱和,溶有部分的Mn,Si,S以及全部的P。,出渣口,炼钢 (脱碳,脱氧),任务:炼钢的基本任务就是将生铁的碳、硅、锰氧化,炼到规格范围内,将有害元素硫、磷含量降到规格范围内。
4、1) 脱C和去Mn ,Si ,P ,S 方法:吹氧 直接氧化: C ,Mn ,Si ,(Fe) O2 氧化物(那个先被氧化) 同时 间接氧化: FeO C ,Mn ,Si Fe CO P : FeP+FeO+CaO (CaO)4 -P2O5+Fe S : FeSCaOCaSFeO,FeO O2 FeO,C O2 2CO,温度,低温Fe被氧化,所以脱氧需要高温,2)脱氧:氧化过程出现的FeO 方法: 沉淀脱氧:直接将锰、硅、铝等脱氧剂加入到钢液中。生成的MnO,SiO2能 成渣上浮,但Al2O3不易上浮。从动力学当然是Al更彻底,所以 一般采用Mn初脱氧,Si次之,Al终脱氧的制度。 扩散脱氧:
5、将Mn、Si、Al 、C粉脱氧剂加在到钢液液面上,在渣中FeO被还 原,还原的Fe进入铁水中,生成的氧 化物留在渣中;由于 FeO(渣)和【FeO】(铁水) 有一个平衡关系,所以铁水 的【FeO】向渣扩散。,沉淀脱氧:快速 扩散脱氧;干净,但时间长。 两者结合: 用Mn铁进行沉淀予以脱氧。 用碳粉、硅铁进行扩散脱氧。 用Al进行终沉淀脱氧。,扩散脱氧,Mn、Si、Al 、C,FeO,脱碳,加入废钢,石灰石。,注入铁水,吹入氧气,转炉炼钢,C+FeO= Fe+CO CO出现时会有火焰,Mn,Si+O2MeO等产生飞溅,连续铸造,各自特点:温度场和组织结构的区别,连续浇注最早由亨利贝塞麦提出,并于
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