冶金工程專業(yè)認(rèn)識(shí)—鋼鐵是如何煉成的.ppt

冶金工程專業(yè)認(rèn)識(shí) 鋼鐵是如何煉成的 BriefIntroductionofMetallurgicalEngineering 北京科技大學(xué)鋼冶系張家泉教授 地球中的元素構(gòu)成 其中金屬多以化合物形式存在 所謂金屬礦 金屬礦 ore冶金metallurgy金屬材料 metallicmaterials Ore Amineraloranaggregateofmineralsfromwhichavaluableconstituent especiallyametal canbeprofitablyminedorextracted Metallurgy Thesciencethatdealswithproceduresusedinextractingmetalsfromtheirores purifyingandalloyingmetals andcreatingusefulobjectsfrommetals 冶金與金屬材料是最古老 也是最現(xiàn)代化的行業(yè) 社會(huì)發(fā)展的支柱 金屬材料的優(yōu)越性 見(jiàn)附件 金屬材料在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用 見(jiàn)附件 材料與社會(huì)進(jìn)步 冶金史與社會(huì)文明 司母戊方鼎 中國(guó)商代 公元前1783年 公元前1135年 晚期的青銅器 1939年于河南安陽(yáng)殷墟商代晚期墓出土 因腹內(nèi)壁鑄有 司母戊 三字而得名 該鼎造型莊嚴(yán)雄偉 長(zhǎng)方形腹 每面四邊及足上部飾獸面紋 雙耳 外側(cè)飾雙虎噬人首紋 四足中空 高1 33米 口長(zhǎng)1 10米 重達(dá)875千克 用陶范鑄造 鼎體 包括空心鼎足 渾鑄 其合金成分為 銅84 77 錫11 44 鉛2 76 其他0 9 司母戊鼎是前已發(fā)現(xiàn)的中國(guó)古代形體最大和最重的青銅器 在世界上也是僅見(jiàn)的 反映出商代青銅冶鑄業(yè)具有極高水平 現(xiàn)藏于中國(guó)歷史博物館或安陽(yáng)殷虛博物館 巧奪天工的戰(zhàn)國(guó)曾侯乙出土文物 公元前475年 公元前221年 曾侯乙 銅鑒缶 fou 也叫冰鑒 世界最早的冰箱 曾侯乙編鐘 世界最早的 音律最美的鑄造編鐘王 曾侯乙尊盤 世界最早 最精美的熔模鏤空鑄造件 東漢晚期的青銅奔 馬踏飛燕東漢王朝 公元25年 公元220年 由漢光武帝劉秀建立 他推翻了王莽所建立起的新王朝 重新恢復(fù)由劉氏統(tǒng)治的漢王朝 史家稱此漢朝為東漢 河北滄州的鐵獅子鐵獅子坐落在滄州市東南20公里滄州舊城開(kāi)元寺前 東關(guān)村西0 5公里 門票10元 鑄于后周廣順三年 公元953年 距今已有一千多年的歷史 采用 泥范明澆法 鑄成 具有較高的歷史科學(xué)和藝術(shù)價(jià)值 為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位 通寬5 35米 身長(zhǎng)6 30米 身高6 6米 體寬3 0米 重約40噸 素有 獅子王 的美譽(yù) 一千多年來(lái) 它飽經(jīng)滄桑 在古滄州 它曾被當(dāng)成神物供奉 享盡了香火 在烽火連天 哀鴻遍野的戰(zhàn)亂年代 又經(jīng)受了刀戈的砍殺 在獅體內(nèi)外斑痕累累 鐵獅子又名鎮(zhèn)海吼 它是古代滄州人民戰(zhàn)勝自然 現(xiàn)在鐵獅子已成為滄州的市徽 鐵獅子采用泥范明澆法鑄造而成的 鑄造時(shí)在身上留有很多銘文 它的鑄造比美國(guó)和法國(guó)的煉鐵術(shù)早七八百年 所以鐵獅子在世界冶金史上具有里程碑的意義 打開(kāi)世界冶金史就有滄州鐵獅子 由于滄州鐵獅子具有較高的科研 歷史和珍貴藝術(shù)價(jià)值 是研究我國(guó)古代鑄造技術(shù) 雕塑藝術(shù) 社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平和佛都史十分重要的具象資料 金屬的分類 黑色金屬 ferrous 鐵和鐵為基的合金 鋼 鑄鐵和鐵合金 也包括鉻 錳 占工業(yè)用材的95 有色金屬 non ferrous 除黑色金屬以外的所有金屬及其合金 僅占工業(yè)用材的5 但其重要性并不遜色 金屬物理性質(zhì) 金屬之最 特性參元素周期表 1 地殼中含量最高的金屬元素 鋁2 人體中含量最高的金屬元素 鈣3 目前世界年產(chǎn)量最高的金屬 鐵4 導(dǎo)電 導(dǎo)熱最好的金屬 銀5 硬度最高的金屬 鉻6 熔點(diǎn)最高的金屬 鎢7 熔點(diǎn)最低的金屬 汞8 密度最大的金屬 鋨9 密度最小的金屬 鋰 金屬與合金 Metalsandalloys 定義 兩種或兩種以上的金屬 或金屬與非金屬 熔合而成具有金屬特性的物質(zhì) 特點(diǎn) 熔點(diǎn)低 密度小 強(qiáng)度和硬度大 更具抗腐蝕性能 使用范圍更廣泛 常見(jiàn)金屬在自然界的存在形式與提煉 提取冶金 火法冶金或濕法冶金 鐵Iron 鐵礦石 氧化鐵 共生礦與脈石 火法冶煉提取 精煉 澆鑄 鋼鐵冶金的主要研究?jī)?nèi)容 鋁Aluminum 鋁礬土 氧化鋁與脈石 很穩(wěn)定 很難直接還原 要2000攝氏度以上 濕法冶金 溶解在HF溶液中 電解法提煉 自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在 并與其它礦物或夾雜物共存 銅copper 以硫化礦 CuFeS2 存在于自然界 反射爐或電爐中分解為冰銅 Cu2S FeS 轉(zhuǎn)爐中吹氧獲得粗銅 鎂magnesium 菱鎂礦 氧化鎂與脈石 焙燒 用氯氣制成MgCl2 再電解 或海水中的鎂鹽 MgCl2 直接電解之 鈦titanium 金紅石 TiO2 和鈦鐵共生礦 FeO TiO2 或釩鈦鐵礦 很活潑 冶煉很困難 直到50年代才出現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的冶煉技術(shù) 鈦的氯化物熱還原法 如何用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)金屬 礦石的富集合適的冶煉方法精煉原則 簡(jiǎn)單 實(shí)用 高效 金屬 合金 的提煉與生產(chǎn) Step1 冶煉 化學(xué)冶金過(guò)程 熱分解法 熱還原法 電解法 合金化與精煉Step2 澆注 凝固 熱加工 物理冶金過(guò)程 不同金屬及其冶煉方法 提取的難易程度 冶金熱力學(xué) KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg 電解法 熱還原法 熱分解法 鋼鐵冶金 本專業(yè)的主要研究?jī)?nèi)容 鋼與鐵 區(qū)別 煉鐵與煉鋼 初次精煉 精煉 澆注 連鑄 凝固成形 毛坯生產(chǎn) 熱加工 軋鋼等壓力加工 獲得最終產(chǎn)品 鐵礦石的種類 赤鐵礦 磁鐵礦 磁鐵礦 Fe3O4 赤鐵礦 Fe2O3 菱鐵礦 FeCO3 等 鐵礦石的開(kāi)采 采礦 選礦 造塊 露天礦 地下礦 高爐煉鐵 blastfurnace 熱還原法 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高溫 煉鋼和鑄坯的壓力加工成材 鋼鐵冶金的一般流程Steelmakingflowline 鋼熱加工 精加工流程Steelfinishingflowline 一個(gè)短流程鋼廠 In linestripprocess Italy 鋼水連鑄開(kāi)澆過(guò)程 CSP 冶金工程中的科學(xué)與社會(huì)問(wèn)題 化學(xué)冶金過(guò)程的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)物理冶金過(guò)程中傳輸問(wèn)題 凝固與高溫力學(xué)問(wèn)題擴(kuò)大品種與提高質(zhì)量問(wèn)題提高資源能源利用率 冶金過(guò)程效率與環(huán)境相容性問(wèn)題 循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展 冶金過(guò)程涉及復(fù)雜的物理化學(xué)問(wèn)題 也涉及復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備與力學(xué)加工過(guò)程 冶金行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 面臨資源 能源 社會(huì)發(fā)展與挑戰(zhàn) 精確生產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)高效 綜合利用與循環(huán)冶金 金屬的回收和循環(huán)利用 冶金 一個(gè)點(diǎn)石成金的專業(yè) 介紹結(jié)束 鋼鐵冶金認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告要求 一 鋼鐵冶金的基本原理 方法與工藝流程概述 你所參觀鋼廠的鋼鐵產(chǎn)品 品種 產(chǎn)量 生產(chǎn)工藝流程與主要裝備簡(jiǎn)介 二 燒結(jié)或球團(tuán)的目的 原理與主要工藝流程 你所參觀鋼廠的有關(guān)裝備與生產(chǎn)流程情況 有關(guān)參數(shù) 三 高爐煉鐵的基本原理 高爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 原料 輔料與產(chǎn)品 生產(chǎn)工藝及其影響因素 你所參觀鋼廠高爐煉鐵生產(chǎn)的設(shè)備與工藝情況 有關(guān)參數(shù) 四 轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本原理 原料 輔料與產(chǎn)品 生產(chǎn)工藝及其影響因素 你所參觀鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的設(shè)備與工藝情況 有關(guān)參數(shù) 五 鋼水連鑄生產(chǎn)的目的 鑄機(jī)類型與鑄坯分類 連鑄基本原理與鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 你所參觀鋼廠連鑄生產(chǎn)的產(chǎn)品 鑄機(jī)設(shè)備類型與生產(chǎn)工藝情況 有關(guān)參數(shù) 六 軋鋼生產(chǎn)的目的 原理 軋機(jī)類型 工藝流程與產(chǎn)品類型 你所參觀鋼廠的軋鋼產(chǎn)品 軋機(jī)設(shè)備類型與生產(chǎn)工藝流程情況 有關(guān)參數(shù) 七 鋼鐵冶金生產(chǎn)過(guò)程所涉及的生產(chǎn)輔助部門 配置與作用 八 你對(duì)如何學(xué)好鋼鐵冶金專業(yè)的初步體會(huì) 在校期間應(yīng)該加強(qiáng)那些知識(shí)與能力的培養(yǎng) 參考書 有關(guān) 鋼鐵冶金概論 書