炼钢炼铁历史

BriefIntroductionofIronmaking&Steelmaking机设普10-4邓云峰主要内容1.钢铁发展简史2.现代钢铁冶炼流程3.炼钢的过程炼钢的任务、炼钢的工艺过程及相关设备4.钢的铸造5.文章翻译1.钢铁发展简史最早使用陨铁（约商代）木炭还原铁矿石(~1000oC)鼓风机的应用，更高温度还原铁矿石----------------------------------------------------------1855年发明酸性空气底吹转炉炼钢法(BessemerProcess)1878年发明碱性炉衬的底吹转炉炼钢法(ThomasProcess)1880~1960s,平炉炼钢时代(OpenHeartProcess)1950s~，氧气顶吹转炉开始(1952Linz,1953Donawitz古代炼铁2.现代钢铁冶炼流程2.现代钢铁冶炼流程炼铁3炼钢的任务•去除杂质•硫：降低塑性（特别是横向塑性），热脆；（Sulfur:reducetheplastic(especiallytransverseplastic),hotshortness）•磷：冷脆，特别明显降低低温冲击性能;(P:coldbrittle,especiallyobviouslyreducethelow-temperatureimpactproperties)•氧/夹杂物：形成钢材中薄弱处，对疲劳性能影响极大；(Oxygen/inclusionformationinsteel:theweakpoint,effectonfatigueperformancegreatly;)•氮：加工时效后易脆化，蓝脆；(N:processingafteragingbrittle,bluebrittleness)•浇铸成内、外部质量好的钢坯或钢锭•Solidifiedtheingotsorbilletswithgoodinnerandsurfacequality.•避免裂纹、疏松；降低偏析；不出现宏观夹杂。•Avoidcracks,porosity;Decreasethesegregation;•NoMacro-inclusions.•模铸、连铸•IngotCasting,ContinueCastingStep1装料Step2吹炼各元素的氧化去除Step3分析Step4出钢•出钢成分•C0.08~0.10%,P≤0.015%•出钢温度~1600oC•出钢同时，合金化•锰铁、硅铁、硅锰、•铝块、增碳剂等•42CrMo4合金化后成分•C0.30-0.38%,Si0.07-0.15%•Mn0.55-0.70%,Cr0.85-1.05%Step5倒渣•出钢结束后，从另一个方向倒渣•可以利用渣制造水泥、或化肥（磷肥）•有时留少量渣补炉，以提高转炉炉龄。复合吹炼转炉/顶底复吹转炉钢包精炼–LadleRefining•1.深脱氧（还原过程）•2.高碱度渣，深度脱硫•3.精确控制合金成分•4.夹杂物控制•5.精确控制温度4连续铸造•1.大包–Ladle•2.中间包–Tundish•3.结晶器–Mold•4.二冷段–SecondaryCoolingZone总结钢铁工业是世界上最重要的工业之一，也是传统史上最古老的工业之一。早在公元3000年前，铁就是人类文化与文明的基础。从矿石中提炼铁的历史可以追溯到史前时期。古时候，铁矿石是在炭火中加热的（起初无疑是偶然的），当火熄灭时，像海绵一样的固体铁块就产生了。海绵铁能够锤打成型制造工具和武器。冶金前辈发现，在吹火或扇风时，火会燃烧得更旺，铁就会更快地炼成。从此以后人们就使用风箱来增加风量。现代炼铁生产的发展得益于几项重要技术的应用：5文章翻译（1）1709年，一位叫亚伯拉罕.达比的年轻人使用焦炭炼铁获得成功,这一革新导致生铁产量陡然增加。（2）1755年以后，蒸气机和大型电动机作鼓风机动力，使鼓风量大幅增加。（3）1828年尼尔森采用蓄热式热风炉送风，使高炉焦比大幅降低。工业革命以前，钢是一种贵重材料，只能少量生产以用来制造像剑和弹簧这样的物件，而结构部件则用铸铁或熟铁来制造。在1856年8月，一位名叫亨利·贝塞麦的英国人公布了他的炼钢方法，这个工艺能够把钢的成本降低到原来成本的七分之一左右，更重要的是它能够大量地生产钢了。亨利贝塞麦工艺是从炉底向铁水吹入空气，使铁水中的杂质去除，它曾经是炼钢工业的一个主要支柱。最早的亨利·贝塞麦转炉是用硅砖做炉衬。维多利亚女王时代的铁器制造商发现，酸性贝塞麦工艺不能去除对钢有害的磷，所以必须用低磷生铁进行冶炼。1878年，名叫希德尼·托马斯和珀西·克利斯特的两个英国人对此法进行了改进，他们用含氧化镁或白云石的碱性耐火砖砌成炉衬，再向熔池加入石灰使其与铁水中的磷和硅化合，这样磷和硅就以磷酸钙和硅酸钙的形式从铁水中除去。转炉采用碱性炉衬提供了铁水与石灰发生反应的条件，从而避免了炉衬的损坏。如果象酸性法那样使用硅砖，石灰就会对炉衬产生化学侵蚀作用在1865年，诞生了另一种有效的炼钢工艺，它使生铁/和废钢进入到具有蓄热室的炉子中进行冶炼。依发明者的名字命名，就叫做西门子－马丁工艺（平炉工艺）。之所以被叫做西门子－马丁平炉工艺是因为铁水盛在一个比较浅的炉底或炉膛内，如图1-1所示。但是，平炉效率不高，适应不了高炉的巨大生产能力，这就必然促成了大生产能力的氧气转炉炼钢法的出现。一旦电能供应充足，电热就开始被用来炼钢。在1914～1918年的战争期间，电弧炉工艺首次被广泛地用于合金钢的生产.二次大战期间和之后，合金钢需求的快速增加导致要建造炉容大和吨钢能耗低的炉子。当前，电弧炉在工业上有着稳定的地位。二十世纪七十年代后，亨利.贝塞麦工艺和平炉工艺逐渐被淘汰。而随着对高质量钢需求的增加，炉外精炼已成为当今炼钢过程中必不可少的步骤。