《《冶金工程概論》在化學(xué)上的應(yīng)用》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《冶金工程概論》在化學(xué)上的應(yīng)用（220頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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2、 淺談轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼 ——化學(xué)在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用 姓名：劉德東 班級(jí)：應(yīng)化11—04 學(xué)號(hào)：2011445689 摘要：本文首先介紹我國(guó)鋼鐵冶金工業(yè)的狀況，淺析發(fā)展鋼鐵工業(yè)的意義和對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要性，主要介紹現(xiàn)代鋼鐵冶金技術(shù)，重點(diǎn)講述了現(xiàn)如今精煉鋼的兩大支柱冶煉法，一個(gè)氧氣轉(zhuǎn)爐法，二是電弧爐煉鋼。從生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝及流程、生產(chǎn)方法、生產(chǎn)特點(diǎn)等方面展開介紹。其目的是加深對(duì)冶金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的了解，增長(zhǎng)與冶金相關(guān)的知識(shí)，寬闊自己的眼界。本論文在寫作過程中主要采用收集資料，綜合研究的方法，在寫作

3、上以記敘為主。簡(jiǎn)述化學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r，再一次的強(qiáng)調(diào)化學(xué)在冶金方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：鋼鐵冶金 轉(zhuǎn)爐煉鋼 電爐煉鋼 發(fā)展 現(xiàn)狀 化學(xué) 引言 通過本學(xué)期2—12周對(duì)《冶金工程概論》的學(xué)習(xí)，我對(duì)冶金方面的知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，這對(duì)于我學(xué)好自身專業(yè)也非常重要。在課程結(jié)束時(shí)，通過這 一篇論文，一方面來(lái)檢測(cè)自己的學(xué)習(xí)情況，另一方面來(lái)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行概括復(fù)習(xí)。不僅擴(kuò)充了自己額外的知識(shí)，更重要的是對(duì)自己以后在某一領(lǐng)域的發(fā)展起到了一定的作用。 1 我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 1.1 中國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展歷程 新中國(guó)成立60多年來(lái)，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)取得了重大的進(jìn)步。19

4、49年時(shí)中國(guó)的鋼鐵產(chǎn)量只有15.8萬(wàn)噸，居世界第26位，不到當(dāng)時(shí)世界鋼鐵年總產(chǎn)量的1.6億噸0.1%。在三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期和以后的幾個(gè)五年計(jì)劃期間，我國(guó)鋼鐵工業(yè)在困境中頑強(qiáng)地前進(jìn)。到1978年，我國(guó)鋼產(chǎn)量達(dá)到3178萬(wàn)噸，居世界第五位，占當(dāng)年世界鋼鐵產(chǎn)量的4.42%。 到了1979年以后，我國(guó)立足世界，面向未來(lái)，逐步走上了改革開放和建設(shè)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的道路，鋼產(chǎn)量以每年400 500萬(wàn)噸的速度快速增長(zhǎng)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，鋼產(chǎn)量從1990年的6535萬(wàn)噸，以每年增長(zhǎng)600 700萬(wàn)噸的速度大幅度增長(zhǎng)。從1996年首次超過一億噸大關(guān)，躍居世界第一位。從那以后我國(guó)鋼產(chǎn)量連年增

5、長(zhǎng)，并一直保持鋼產(chǎn)量世界排名第一名的驕人地位，讓世界對(duì)中國(guó)的鋼鐵刮目相看。到了21世紀(jì)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)繼續(xù)奮斗，為祖國(guó)的發(fā)展貢獻(xiàn)了不少力量。 1.2中國(guó)鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀 我國(guó)鋼鐵行業(yè)目前的主要特征有： (1)鋼鐵工業(yè)發(fā)展較快。我國(guó)目前能夠冶煉包括高溫合金、精密合金在內(nèi)的1,000多個(gè)鋼種，能夠軋制和加工包括板、帶、管、型、線、絲等各種形狀的4萬(wàn)多個(gè)品種規(guī)格，有85％的鋼材是按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，其中1/3的產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 (2)工藝結(jié)構(gòu)逐步改善。我國(guó)鋼鐵行業(yè)技術(shù)裝備水平逐步提高，陳舊的設(shè)備和落后的工藝逐步淘汰，目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)鋼鐵企業(yè)已淘汰平爐煉鋼。 (3)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)改善，生

6、產(chǎn)集中度逐步提高。經(jīng)過多年的努力，我國(guó)鋼鐵企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小、效益差的狀況有所改變，行業(yè)生產(chǎn)集中度逐步提高。 （4）目前中國(guó)大陸鋼鐵有三項(xiàng)列世界第一。鋼鐵生產(chǎn)量世界第一！鋼鐵消費(fèi)量世界第一！鋼鐵凈進(jìn)口量世界第一！ 2 現(xiàn)代鋼鐵冶金的主要流程 圖a 鋼鐵冶煉生產(chǎn)流程 2.1 鐵礦石的開采 2.1.1 鐵礦石的開采方式 鐵礦石的開采方式主要有露天開采、地下開采和液體開采。 2.1.2鐵礦石的富選 鐵礦石的富選過程包括破碎、磨碎、篩分和分級(jí)和選別作業(yè)。 2.1.3 鐵礦石粉造塊 鐵礦粉造塊的方法主要分為燒結(jié)法和球團(tuán)法 2.2 高爐煉鐵 原料 － 鐵礦石(

7、氧化物)；熔劑(CaCO3) 、燃料(焦炭) 鐵礦石含鐵量：30－70％， 其它是脈石（SiO2；Al2O3；CaO，MgO） 雜質(zhì)：有害－S（FeS），P(Ca3(PO4)2)，Zn, Pb 有利－ Mn，Ni，Cr，V 任務(wù)： 1）FeO的還原；2）還原脈石或把脈石與鐵水分離 溶劑 ：分離脈石：與SiO2；Al2O3形成低熔點(diǎn)的渣 燃料： 焦碳和煤粉 高爐冶煉是在豎式冶金護(hù)內(nèi)進(jìn)行的，碳的燃燒反應(yīng)和鐵氧化物還原反應(yīng)是爐內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)。然

8、而煉鐵原料成分是復(fù)雜的，爐內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)還包括：碳酸鹽分解(煅燒)、非鐵氧化物(錳、跋等)還原、鐵滲碳、未還原氧化物造渣、爐渣脫硫等。 2.2.1 冶煉的主要設(shè)備 高爐是冶煉生鐵的主要設(shè)備，除高爐本體外，還包括許多附屬設(shè)備。 現(xiàn)代高爐內(nèi)型一般由爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五段部分。 爐喉 爐喉呈圓筒形。在此進(jìn)行爐頂布料相妒料的初步加熱。 爐身 爐身呈圓臺(tái)形，它適應(yīng)了爐料和煤氣因溫度變化而引起的體積改變。礦石在這里完成在固體狀態(tài)下的整個(gè)加熱過程，是高爐容積最大一部分。 爐腹 爐腹為倒圓臺(tái)形適應(yīng)爐料熔化體積收縮的特點(diǎn)。利于媒氣流的均布。 爐缸 爐缸是圓筒形，它既要貯存一定數(shù)量

9、的鐵水和爐渣，又要能保證燃料有足夠數(shù)量的焦炭。鐵口、渣口和風(fēng)口都設(shè)置在爐缸部位。風(fēng)口設(shè)在渣口水平上方一定距離舶位置，要求渣面不要上升到風(fēng)口平面，風(fēng)口下應(yīng)留有一定的焦炭燃燒空間。 2.2.2 高爐煉鐵特點(diǎn) （1）高爐冶煉是在爐料與煤氣流逆向運(yùn)動(dòng)過程中完成各種錯(cuò)綜復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理變化的，爐內(nèi)主要是還原性氣氛。 （2）高爐是密閉的容器，除裝料、出鐵、出渣及煤氣外，操作人員無(wú)法直接觀察到反應(yīng)過程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察爐內(nèi)狀況。 （3） 高爐是連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程，機(jī)械化和自動(dòng)化水平較高。 2.3 鋼鐵冶煉 煉鋼的主要方法有兩種：一是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼，二是電爐煉鋼。 2

10、.3.1氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法 轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個(gè)梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。開始時(shí)，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)爐使它直立起來(lái)。這時(shí)液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對(duì)流作用，使反應(yīng)遍及整個(gè)爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時(shí)，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進(jìn)一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石

11、灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時(shí)，表明鋼已煉成。這時(shí)應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進(jìn)行脫氧。整個(gè)過程只需15分鐘左右。如果氧氣是從爐底吹入，那就是底吹轉(zhuǎn)爐；氧氣從頂部吹入，就是頂吹轉(zhuǎn)爐。 圖b 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼示意圖 2.3.2氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的優(yōu)點(diǎn) (1)吹煉速度快，生產(chǎn)率高； (2)品種多，質(zhì)量好； (3)原材料消耗少，熱效率高、成本低； (4)基建投資省，建設(shè)速度快； (5)容易與連續(xù)鑄鋼相匹配。

12、鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼現(xiàn)已成為主要煉鋼方法。 2.3.3 電弧爐冶煉 電弧爐利用電極電弧產(chǎn)生的高溫熔煉礦石和金屬的電爐。氣體放電形成電弧時(shí)能量很集中，弧區(qū)溫度在3000℃以上。對(duì)于熔煉金屬，電弧爐比其他煉鋼爐工藝靈活性大，能有效地除去硫、磷等雜質(zhì)，爐溫容易控制，設(shè)備占地面積小，適于優(yōu)質(zhì)合金鋼的熔煉。 圖C 煉鋼電爐示意圖 1——傾爐用液壓缸；2——傾爐搖架；3——爐門 4——熔池；5——爐蓋；6——電極; 7——電極夾持器（連接電極升降裝置） 8——爐體；9——電爐；10——出鋼槽 2.3.4電弧爐冶煉的優(yōu)點(diǎn)

13、 (a) 熱效率高，達(dá)65%以上 (b) 溫度易于控制和調(diào)整 (c) 爐內(nèi)氣氛可控，利于脫磷、脫硫、脫氧 (d) 鋼中夾雜物相對(duì)較低 (e) 合金收得率高 (f) 可全廢鋼冶煉，也可配裝部分鐵水 (g) 設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少，投資省，建廠快 圖d 電爐，轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)煉鋼生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖 3 化學(xué)在冶金方面的應(yīng)用 3.1化學(xué) 化學(xué)是一門是實(shí)用的學(xué)科，它與數(shù)學(xué)物理等學(xué)科共同成為自然科學(xué)迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)。化學(xué)的核心知識(shí)已經(jīng)應(yīng)用于自然科學(xué)的各個(gè)區(qū)域，化學(xué)是改造自然的強(qiáng)大力量的重要支柱。20世紀(jì)的化學(xué)取得了輝煌的成就，21世紀(jì)的化學(xué)將在與

14、物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)、能源、環(huán)境、海洋、空間科學(xué)的相互交叉，相互滲透，相互促進(jìn)中共同大發(fā)展。當(dāng)今，化學(xué)日益滲透到生活的各個(gè)方面，特別是與人類社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)的重大問題?？傊?，化學(xué)與人類的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、國(guó)防、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、資源利用等方面都有密切的聯(lián)系，它是一門社會(huì)迫切需要的實(shí)用學(xué)科。本專業(yè)培養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)：具備化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的知識(shí)，能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才。 3.2 化學(xué)在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用 冶金工程是一門實(shí)用性技術(shù)學(xué)科，專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生基礎(chǔ)寬厚、理

15、論扎實(shí)、技能全面，同時(shí)，也要具備冶金和金屬材料加工等方面的知識(shí)和技能。加之，冶金行業(yè)屬于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè)之一，必然它和許多學(xué)科有千絲萬(wàn)縷的關(guān)系,例如化學(xué)知識(shí)就在冶金領(lǐng)域得到了更好的體現(xiàn)： 比如濕法冶金，濕法冶金過程中所用到的原理如流體力學(xué)，熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)等等, 基本上與化學(xué)工業(yè)中所到的原理一樣, 至于所用的設(shè)備如高壓釜、過濾機(jī)、沉降槽等等也有很多上是基本一樣的。所以它可以利用很多化工及石油方面的研究成果、新的技術(shù)及新的投備。最近幾十年來(lái), 化學(xué)工業(yè)及石油工業(yè)發(fā)展得很快。從這些工業(yè)中總結(jié)出來(lái)的原理, 發(fā)展出來(lái)的新技術(shù)及新投備, 都可以川到濕法冶金中去。 以及化學(xué)中的光譜分析儀在冶金方

16、面的應(yīng)用，光譜冶金分析是指冶金生產(chǎn)過程中利用化學(xué)知識(shí)對(duì)各物料的化學(xué)組成及其含量的分析。它對(duì)原料的選擇，在冶煉前的爐料計(jì)算，冶煉工藝流程的控制中，產(chǎn)品的檢驗(yàn)，新產(chǎn)品的試制，以及冶金工廠中環(huán)保分析都是必不可少的。特點(diǎn)是：①在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，分析速度要快，特別是分析；②冶金分析物料種類繁多，有固體、粉末和液體等，因此要求分析方法適應(yīng)性強(qiáng)；③分析數(shù)量大，任務(wù)重，并且要求日夜連續(xù)不斷進(jìn)行。 4 總結(jié) 本文給出了鋼鐵冶金的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)的主要生產(chǎn)過程、主要設(shè)備、生產(chǎn)方法及其特點(diǎn)，并簡(jiǎn)要介紹了化學(xué)知識(shí)在冶金方面的應(yīng)用。祖國(guó)蓬勃的建設(shè)事業(yè)需要冶金工程方面大量的專業(yè)人才，眾多的鋼鐵冶金，

17、有色金屬冶金企業(yè)等也需要擁有相當(dāng)好的化學(xué)知識(shí)作為基礎(chǔ)，例如冶金過程中所涉及的反應(yīng)及其原理無(wú)不與化學(xué)知識(shí)相聯(lián)系，隨著當(dāng)代環(huán)境問題的日益突出，冶金過程中所產(chǎn)生的“工業(yè)三廢”都需要從化學(xué)的角度去思考，去衡量，去解決。總之一句話冶金離不開化學(xué)，為了更好的提升自己以后在冶金方面的價(jià)值，學(xué)好化學(xué)知識(shí)是必不可少的。 【參考文獻(xiàn)】 [1]趙玉祥.現(xiàn)代冶金原理 [M].北京: 冶金工業(yè)出版社,1993.03:57～59. [2] 陳偉慶，朱憲國(guó)，鄭宏光，孫金良，于平，高鐵水熱裝比電弧爐冶煉技術(shù)，煉鋼，2001 [3] 王筱留, 鋼鐵冶金學(xué)(煉鐵部分), 冶金工業(yè)出版社, 1991 [4]陳家鏞

18、，濕法冶金，中國(guó)科學(xué)報(bào)，1998 [5] 沈時(shí)英 ， 冶金概論 ， 冶金工業(yè)出版社，1988 ----------------------------精品word文檔 值得下載 值得擁有----------------------------------------------