钢铁冶金学2给学生打印

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1、炼钢学钢铁冶金学（二）炼钢主讲：张冶金工程系猛11炼钢学§１概论一、钢与铁的区别•含Ｃ量•性能类别含碳量机械性能加工性能杂质生铁2~4.3硬而脆可铸不可锻多钢0.03~2硬而韧有弹性，可锻可铸二、古代炼钢技术•陨铁•匕首，小珠（公元前3000年）•铜冶金(公元前7000～6000年)•人造铁•大规模制造器(1200～1000年)•冶炼、热锻•固态铁木炭火在约会1200℃温度下，把铁矿石还原成基本上是纯的固态铁。2炼钢学•铸铁燃料比大，鼓风器效率高，锻出的铁吸收大量的碳，熔点（熔点1150℃左右）成分和杂质含量等都达不到要求，冶炼工艺的限制。二近代炼钢技术•煤用于冶炼工艺的产业革命

2、基础•熟铁民用•铸铁军用铸铁炮身•机械锤．切割机．轧机•向纯铁中加入碳．渗碳法三、第一次技术革命时期炼钢技术•18世纪中叶，英国产业革命，以牛顿建立的经典力学体系为背景，以纺织机械的革新为起点，以蒸汽机的发明和广泛使用为标志，实现了工业生产从手工工具到机械化的转变。3炼钢学•第一阶段以纺织机械的发明为代表的工作机器革命。•第二阶段以蒸汽机的发明和革新为代表的动力革命。•第三阶段是以机器制造业的建立为代表奠定了近代机械化大生产的基础。•钢铁冶金技术的发展是英国产业革命的物质前题。•1735年，亚伯拉罕·达比父子炼焦新方法。•1750年，用于焦炭炼铁。•气压式发动机鼓风代替又大又笨的

3、皮革鼓风机铁的产量由1720年产20500吨增加到1806年的年产250000吨以上。4炼钢学•1740年坩埚炼钢主要是锻铁，反射炉搅拌炼钢法，产量增加15倍。•1788年蒸汽机驱动的轧钢机开始大量生产钢板、型钢和钢轨。•半固态冶炼生产率低，劳动强度大，产品质量差•液态治炼提高200～300℃，过程速度和生产率提高100倍。四、第二次技术革命时期炼钢技术•1855年，贝塞麦空气底吹酸性转炉5吨，每炉周期一小时，坩锅冶炼50公斤4～6小时反射炉搅拌冶炼法250公斤2小时。5炼钢学•现代炼钢法的开始•1856年暮舍向钢液加入镜铁（Mn—Si—Fe合金）脱氧。•蓄热式平炉•1878年托

4、马斯空气底吹碱性转炉•推广到平炉适用于各种原料条件，生铁废钢比例范围大，长达半个多世纪时间里保持炼钢主导地位。6炼钢学五、现代技术革命时期炼钢技术•十九世纪中叶，大型空气分离工业的发展，制造出大量廉价的工业用氧气。•1952年LD氧气顶吹转炉炼钢不存在氮气致冷效应，获得更高的温度。反应速度快，热效率高，钢质量好，品种多，使用废钢。•氧气顶吹转炉炼钢•熔池搅拌，脱碳能力强，铁，锰氧化损失少，前期造渣状况不好顶底复合吹炼转炉搅拌，前期造渣好•电炉超高功率，直流电弧炉•炉外精炼SPOHN总和小于100ppm，甚至40～50ppm，70年代0.0025%7炼钢学•连铸综合成材率•降低能耗

5、•产品均一性，高质量•机械化，自动化•环境保护，占地面积，生产周期•1846年贝塞麦专利•1840年塞勒斯连铸铅管专利•1872年戴维尔移动结晶器•1886年垂直浇注的立式连铸机设计•1921年皮尔逊提出结晶器振动概念，铸坯与结晶器间相对运动1933年德国容汉斯实现有色金属(铜，铝)连铸工业化8炼钢学•1943年结晶器同步下降25%，以3倍速度上升振动方式，75%时间无相对运动，有结壳时,间避免拉漏，技术突破50年代钢工业连铸应用阶段立式连铸(方坯,板坯,圆坯)52年弧形连铸专利.电磁搅拌设计•56年立弯式连铸机,弧形结晶器专利•60年代工业化推广阶段•63年弧形结晶器+方坯连铸

6、机•64年弧形板坯连铸机•65年弧形圆坯连铸机•70年代连铸大发展阶段•大型氧气转炉相配合9炼钢学•连铸设备和工艺技术日益完善•80年代技术发展迅速，连铸比上升•90年代薄板坯连铸连轧，特殊钢•计算机，计量测试技术发展推动友好环境可持续发展10炼钢学中国炼钢简史---铁•铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打成的铁块。冶炼块炼铁，一般采用地炉、平地筑炉和竖炉3种•春秋时期，在掌握块炼铁技术的不久，就炼出了含碳2%以上的液态生铁，并用以铸成工具。•战国初期，我国已掌握了脱碳、热处理技术方法，发明了韧性铸铁。战国后期，又发明了可重复使用的“铁范”(用铁制成的铸造金属器物的空腹器)。•西汉

7、时期，出现坩埚炼铁法。•西汉有50m3高炉，木炭7000～8000kg/t钢。---公元前200•中国是最早用煤炼铁的国家，汉代时已经试用，宋、元时期已普及。到明代(公元1368～1644年)已能用焦炭冶炼生铁。11炼钢学中国炼钢简史---钢•西汉时期还发明了“炒钢法”，即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺，产品称为炒钢。炒钢向熔化的生铁鼓风，同时进行搅拌促使生铁中的碳氧化。用这种方法可将生铁制成熟铁，再经过渗碳锻打成钢。12炼钢学百炼钢•曹操（155～220）在《内诫令》提到“百