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1、冶金工程概論結(jié)課論文任課教師:高逸鋒作者:王毅學號:2011440262班級:人文藝術學院藝術設計2011級7班一.關于鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)、每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要過程、主要設備、生產(chǎn)方法及特點1.冶煉原料原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎,精料是高爐操作穩(wěn)定順行,獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗及長壽的基本保證。原料主要是鐵礦石,鐵礦石的開采方式主要有露天開采、地下開采和液體開采。鐵礦石的富選過程包括破碎、磨碎、篩分和分級和選別作業(yè)。鐵礦粉造塊的方法主要分為燒結(jié)法和球團法。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
2、(焦炭與噴吹燃料)、熔劑(石灰石和白云石等)。冶煉一噸生鐵大概需要品位為63%的鐵礦石1.60~1.65噸,0.3~0.6噸焦炭,0.2~0.4噸熔劑。2.煉鐵目前最常用的方法有高爐煉鐵,直接還原和熔融還原鐵三種方法。高爐煉鐵是以焦炭為能源基礎的傳統(tǒng)煉鐵方法。它與轉(zhuǎn)爐煉鋼相配合,是目前生產(chǎn)鋼鐵的主要方法。高爐煉鐵的這種主導地位預計在相當長時期之內(nèi)不會改變。高爐煉鐵的本質(zhì)是鐵的還原過程,即焦炭做燃料和還原劑,在高溫下將鐵礦石或含鐵原料的鐵,從氧化物或礦物狀態(tài)(如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO
3、2等)還原為液態(tài)生鐵。高爐煉鐵的主要過程如下:a)爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)。b)從爐子下部沿爐周的風口吹入經(jīng)預熱的空氣。c)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。d)煉出的鐵水從鐵口放出。e)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。f)產(chǎn)生的煤氣從爐頂導出,經(jīng)除塵后,作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。冶煉過程中,爐料(礦石、熔劑、焦炭)按照確定的比例通過裝料設備分批
4、地從爐頂裝入爐內(nèi)。從下部風口鼓入的高溫熱風與焦炭發(fā)生反應,產(chǎn)生的高溫還原性煤氣上升,并使爐料加熱、還原、熔化、造渣,產(chǎn)生一系列的物理化學變化,最后生成液態(tài)渣、鐵聚集于爐缸,周期地從高爐排出。上升過程中,煤氣流溫度不斷降低,成分逐漸變化,最后形成高爐煤氣從爐頂排出。高爐煉鐵特點(1)高爐冶煉是在爐料與氧氣氣流逆向運動過程中完成各種錯綜復雜的化學反應和物理變化的,爐內(nèi)主要是還原性反應。(2)高爐是密閉的容器,除裝料、出鐵、出渣及煤氣外,操作人員無法直接觀察到反應過程的狀況,只能憑借儀器儀表間接觀察爐內(nèi)狀況。(3)高爐是連
5、續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程,機械化和自動化水平較高。3.煉鋼鋼與生鐵都是以鐵元素為主,并含有少量碳、硅、錳、磷、硫等元素的鐵碳合金,二者差別就是C元素的含量。煉鋼的基本任務:a)脫碳并將其含量調(diào)整到一定范圍。b)去除雜質(zhì),主要包括:脫磷(冷脆)、脫硫(熱脆)、脫氧、去除氣體(氫、氮)和非金屬夾雜物(氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等)c)調(diào)整鋼液成分和溫度d)將鋼液澆注成質(zhì)量好的鋼錠或鋼坯。煉鋼工藝主要包括:1)鐵水預處理;2)轉(zhuǎn)爐或電弧爐煉鋼;3)爐外精煉(二次精煉);4)連鑄。煉鋼過程是個氧化過程,其去除雜質(zhì)的主要
6、手段是向熔池吹入氧氣并加入造渣劑形成熔渣出來。脫碳反應是煉鋼過程的主要手段,硅、錳、磷、硫等元素也通過氧化反應去除。煉鋼的原料有生鐵、廢鋼、熔劑(石灰石等)、脫氧劑(硅鐵、錳鐵、鋁等)、合金料等。煉鋼方法---轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼和平爐煉鋼?(一)轉(zhuǎn)爐煉鋼利用吹入空氣或氧氣對熔融的鐵水進行氧化脫碳,煉出合格成分的鋼錠。按爐襯材料性質(zhì)有酸性、堿性之分,按吹入氧氣的方式有底吹、頂吹、側(cè)吹之分。???1)原料:高爐經(jīng)鋼包送來的鐵水,<10%的冷鐵錠,調(diào)整用冷廢鋼,造渣用石灰石、螢石,脫氧和合金化用的鐵合金及純度≥99.5%氧
7、氣。???2)操作:傾斜爐體,順序加入石灰石、熔劑、廢鋼、鐵水,插入水冷噴嘴,噴射高純氧產(chǎn)生反應:2Fe+O2→FeO,F(xiàn)eO進入熔體擴散,完成脫碳、氧化吹煉。脫碳→CO→熔體沸騰,氧化加速?;鹧嬗牲S褐色→暗紅色→長而明亮火焰→明顯減少→液面平靜→脫碳氧化結(jié)束。(二)電爐煉鋼:有電弧爐、感應電爐煉鋼之分。??(1)電弧爐煉鋼:依靠插入金屬爐料間的電極通電后,產(chǎn)生的電弧熔化爐料。隨著爐料不斷熔化,池面上升,電極上升,到最高點時,爐料已完全熔化。此時,先后進入熔化、氧化期、還原期。???熔化期:???金屬液體與爐氣接觸:
8、2Fe+O2→2FeO???爐渣中:FeO+O2→Fe2O3或Fe3O4???渣界面上:Fe2O3或Fe3O4被Fe重新還原成FeO,一部分按分配定律進入鋼液的FeO與硅、錳、磷氧化并與CaO生成爐渣,放熱,使爐溫上升到1590℃???氧化期??T>1590℃?????反應: a[C]+[O]→CO???上升的氣泡會不斷吸收鋼液中的H2、N2