炼铁与炼钢的工艺区别

炼铁与炼钢北京科技大学一、铁合金生铁钢碳素钢合金钢炼钢生铁（白口铁）低碳钢C%0.3%钨钢铸造生铁（灰口铁、铸铁）中碳钢0.3%-0.6%锰钢球墨铸铁高碳钢0.6%钨铬钢合金生铁：如锰铁、硅铁镍铬钢第一节炼铁二、生铁与钢的比较项目区别生铁钢一、含炭量2%－4.3%0.03%－2%二、其它杂质Si、Mn、S、P（较多）Si、Mn、S、P（较少）三、有益元素冶炼时不添加（无）冶炼时添加（锰、镍、铬、钨等）机械性能（其他）质硬而脆、无韧性坚硬、韧性大、可塑性好。机械加工（其他）可铸不可锻可铸、可锻、可压延三、铁的合金四、炼铁1、铁的存在及分布地壳中的铁都以化合态存在，游离态的铁只能从陨石中得到。2、CO还原氧化铁现象：固体由红变黑,石灰水变浑浊。方程式：Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2高温(1)、自然界中铁以化合物存在A、磁铁矿化学式：Fe3O4性质：结构致密，晶粒细小，黑色条纹。具有强磁性，含S、P较高，还原性差。B、赤铁矿化学式：Fe2O3性质：条痕为樱红色，具有弱磁性，含S、P较低，易破碎，易还原。C、褐铁矿化学式：nFe2O3.mH2O性质：呈褐色条痕，还原具性好。高温下分解，疏松多孔，易破碎。D、菱铁矿化学式：FeCO3性质：颜色为灰色带黄褐色。经过焙烧分解。CO2,疏松多孔，易破碎，还原性好五、炼铁过程2、主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。1、原理：高温下用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石中把铁还原出来。3、主要设备：高炉4、主要反应（1）还原剂的形成C＋O2＝CO2＋QCO2＋C＝2CO－Q（2）铁的还原Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2（3）炉渣的形成CaCO3＝CaO＋CO2↑CaO＋SiO2＝CaSiO3点燃高温高温高温高温思考题：1：原料中焦炭和石灰石的作用是什么？答：焦炭的作用是作燃料和生成还原剂。石灰石的作用是作熔剂，除杂质（脉石）。5、产物（1）生铁（2）高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰尘等。（3）炉渣：主要是CaSiO3思考题：2、生铁含那些成分？3、高炉煤气能否直接排放？怎么处理？2、答：生铁主要含铁，除此之外还含有2%-4.3%的碳,还含有锰、硅、硫、磷等元素。3、高炉煤气不可直接排放。必须净化处理并加以综合利用。六、小结：1、炼铁的原理2、主要原料及设备3、主要反应4、产物第二节炼钢一、炼钢原理1、反应原理高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。2、目的：降碳、调硅锰、去硫磷。3、主要反应（分三个阶段）4、主要反应（分三个阶段）（1）氧化造渣2Fe＋O2＝2FeO＋Q2FeO＋Si＝SiO2＋2Fe＋QFeO＋Mn＝Fe＋MnO＋QFeO＋C＝CO＋Fe－Ｑ生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料生石灰相互作用成为炉渣。高温高温高温高温（2）去硫、磷FeS+CaO＝FeO+CaS2P+5FeO+3CaO＝5Fe+Ca3(PO4)2（3）脱氧用硅铁、锰铁或金属铝来还原钢水中含有的少量FeO2FeO+Si＝SiO2+2Fe3FeO+2Al＝3Fe+Al2O3FeO+Mn＝Fe+MnO生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调整钢的成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧成各种钢材。高温高温高温高温高温方法：转炉炼钢、电弧炉炼钢、平炉炼钢。一、氧气顶吹转炉炼钢法（1）转炉的构造（2）原料：生铁（液态）、氧气、适量的造渣材料（如生石灰等）、脱氧剂。（3）热源：依靠熔融铁水中的杂质等被氧气氧化所放出的热量，不需要燃料。二、炼钢的方法、思考题：4、为什么要用纯氧来代替空气炼钢？5、炼钢过程中产生的大量棕色烟气其主成分是什么？能否直接排放？答4：因为用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆以及痰气排出时带走热量的缺点。5：主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的CO气体等。不能直接排放，必须净化回收，综合利用。思考题：6、炼铁和炼钢的主要反应原理有什么异同？相同点：都是利用氧化还原反应。不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来（侧重还原），而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化而除去（侧重氧化）。思考与练习：1、为了初步确定某铁矿石的种类，取该铁矿石用盐酸溶解，有一种气体放出。该铁矿石是（D）A.磁铁矿B.赤铁矿C.褐铁矿D.菱铁矿2、炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要的原料是（B）A.纯碱B.石灰石C.石英D.粘土3、请根据课本实验－CO还原Fe2O3，回答下列问题：（1）如何确知反应已经开始发生？（2）应如何处理尾气，请设想两法？（3）实验结束时的操作应注意的事项是什么？（4）现有铁的某种氧化物1g被CO完全还原后在石灰水中可过滤出沉淀，经干燥称量为1.72g是确定该铁的氧化物的分子式。4、下列有关炼铁和炼钢的说法中，错误的是（B）A.炼铁是铁矿石被还原的过程B.炼钢是生铁被氧化的过程C.炼铁高炉中加入石灰石的目的是除脉石D.炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂5、下面工业的废气经处理可作为气体燃料的是①硫酸厂的尾气②硝酸厂尾气③高炉煤气④氧气顶吹转炉产生的棕色烟气⑤玻璃工业的废气（B）A.①③B.③④C.④⑤D.③④⑤6、在炼铁和炼钢中都有碳参加反应。下列有关碳参加反应的说明错误的是（AD）A.两个过程中碳都是被氧化,都只起着提供热量的作用B.炼铁过程中碳被氧化,既起产生热量的作用,又起产生CO的作用C.炼钢过程中碳被氧化,从而达到降低含碳量的目的D.炼铁过程中碳参加反应,只起着产生CO的作用思考与练习答案1、D2、B3、无4、B5、B6、AD高炉操作示意图高炉操作示意图氧气顶吹转炉氧气转炉平炉平炉电炉电弧炉