金属材料的制备与加工教学教材.ppt

金属材料的制备与加工
参考书目：
《钢铁冶金原理（炼铁部分）》
《钢铁冶金原理（炼铁部分）》
黄希祐 主编
《有色金属熔炼与铸锭》陈存中 主编
《钢铁冶金学》王莜留 主编
第一部分 炼铁部分简介
一、钢铁工业在还原剂及料柱骨架。
粒度：大型高炉 40~60mm；
中型高炉 25~40mm；
小型高炉 15~25mm；
喷吹燃料：
固体（无烟煤与烟煤粉）
液体（重油、煤焦油）
气体（天然气或焦炉煤气）
熔剂
概念：由于高炉造渣需要，入炉料中常需要配加一定数量的助熔剂，简称熔剂。
常用熔剂主要有：碱性：石灰石(calcite)和白云石(dolomite)；
酸性：石英石（SiO2），含酸性脉石贫铁矿；
中性：高Al原料。

熔剂的要求：
有效成分含量高（CaO+MgO）；
有害杂质S、P低；
粒度均匀，强度好，粉末少。
熔剂的作用：
助熔，改善流动性，使渣铁容易分离；
脱硫（焦炭和矿石中S）。
烧结
将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫烧结，所的到的块矿叫烧结矿。
烧结工艺流程
烧结过程主要反应
燃烧反应：C+O2，烧结废气中以CO2为主，存在少量CO，还有一些自由氧和氮。
2C+O2=2CO； C+O2=CO2
分解反应：
结晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3·nH2O）
高岭土（Al2O3· 2SiO2·2H2O)
熔剂分解：CaCO3=CaO+CO2(750℃以上)
MgCO3=MgO+CO2(720℃)
烧结台车
世界上90%以上烧结矿由抽风带式烧结机生产，其主要设备为烧结台车。
球团
将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等)，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为球团生产过程，其产品即为球团矿。
球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。
圆盘造球机
竖炉球团矿生产的工艺流程

有效容积利用系数（ŋV）：高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3·d）
入炉焦比（K）：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量（kg/t）
ηV=
高炉每天的合格生铁量P
高炉有效容积Vu
K =
每天装入高炉的焦炭量
高炉每天出铁量
煤比M（或油比）：冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（kg/t）
燃料比＝焦比＋煤比（或油比）
冶炼强度I：高炉每立方米有效容积每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下）
ŋV=I/K
M =
每天喷入高炉的煤粉量
高炉每天出铁量
I =
高炉每天消耗的焦炭量
高炉的有效容积
生铁合格率：生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总量的指标。
休风率：高炉休风时间（不包括计划大、中、小修）占日历工作时间的百分数。
规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修及封炉时间
休风率反映高炉操作及设备维护的水平。
生铁成本：生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和，单位：元/tFe。
炉龄（高炉一代寿命）：即从高炉点火开始到停炉大修之间实际运行的时间或产铁量。炉龄长，产铁多，经济效益高。
休风率=
高炉休风时间
规定的日历作业时间
×100%
我国生铁产品国家标准
铁 种
炼钢生铁
牌 号
炼04
炼08
炼10
代 号
L04
L08
L10
w (Si)
≤
>~
>~
w (Mn)
一组
二组
三组
≤
＞ ~
＞~
w (P)
特级
一级
二级
三级
≤
＞~
＞~
＞~
w (S)
特类
一类
二类
三类
≤
＞~
＞~
＞~
铁水温度在145