化学校本教材钢铁的冶炼文档格式.docx
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随着公司三期技改各项目的逐步投产，公司下步还将陆续淘汰小烧结机、小高炉、小转炉、落后轧钢生产线等。
前不久，新钢与鞍钢、宝钢、首钢等国内22家重点钢铁企业向社会公开发出“绿色钢铁”承诺倡议，郑重表示要深入贯彻落实科学发展观，切实转变经济增长方式，不断创造更多更好的环保钢铁产品。
当今蔓延的世界性经济危机，对企业既是机遇更是挑战。
新钢公司将进一步落实科学发展观，咬定目标不放松，开拓创新莫畏难，振奋精神，开拓创新，敢于超越，迎击一次又一次严峻的挑战，创造一个又一个不朽的传奇！
附件：
新钢大事记
1958.07.16
江西省委批复同意成立新余钢铁公司党委，新钢公司宣告成立。
1958.11.05
新余钢铁公司1#、2#255m3高炉破土动工。
1959.07.29
新钢首届职工代表大会召开。
1960.04
上海6个厂及黄埔区中心医院迁移新钢。
1961.03
新周铁路袁河大桥通车，10月新周线全线通车。
1962.08
1#、2#高炉转炼锰铁成功。
1962.12.15
新钢2#255m3高炉在全国冶金重点企业高炉会议上被评为先进高炉。
1963.04
冶金部下文决定新钢由公司改厂。
1965.04.20
原中共中央政治局委员、国务院副总理李富春视察新钢。
1965.08.14
803车间破土动工，揭开了江西钢厂建设的序幕。
1966.04.23
825车间1.5吨电炉试炼成功。
1968.12.09
1#58—I型42孔焦炉工程破土动工。
1969.04.01
江西省委决定新周线由江钢接管。
新周线全长17.8公里，其中包括一、二道站线4.5公里。
1970.02.21
新钢决定兴建年产10—15万吨2300中板车间。
至1978年10月建成投产。
1971.01.03
5000—6000吨碳素制品车间动工兴建。
1971.09
原中共中央政治局常委、党和国家领导人陈云视察新钢。
1973.09
新钢第二烧结车间24m2烧结机工程破土动工。
1978.07
袁河水泵扩建工程竣工，保证了江钢生产生活用水。
1979.10
新钢被江西省确定为第一批扩大企业自主权的试点单位。
1980.01.01
新钢家属户用上生活煤气。
1980.08
国防科委发来感谢信，表扬江西钢厂为我国洲际导弹发射成功所作出的贡献。
1980.11.15
江西省冶金厅决定，新余冶金机修厂划归新钢。
1981.10.01
新钢碳素锰铁首次出口英国。
1983.05
新钢开始组织高炉铁水热装运送江钢炼钢试验成功。
1984
江西省政府确定新钢为厂长负责制的首批试点单位。
1984.05.01
600m3高炉破土动工。
1984.05.10
新钢通向新余市区煤气管道工程破土动工。
1985.04
新钢6吨转炉顶底复合吹炼成功。
1985.11
新钢第一期闭路电视工程竣工。
1985
新钢高炉锰铁获国家银质奖。
1986.02.07
江钢25吨氧气顶吹转炉投产。
1986.11.15
新华金属制品有限公司正式成立。
1987.04.16
江钢第一台由电脑控制称重仪的公路秤投付使用。
1988.07.15
新钢平川生活用水引水工程竣工送水。
1988.07.19
新华金属制品有限公司建成投产。
1988.8.13
江钢25吨高功率电炉投入生产。
1990.06.30
.占地2000平米、能容纳2000名观众的新钢工人体育馆落成。
1991.01.06
江西钢厂、新余钢铁厂、铁坑铁矿合并成立江西新余钢铁总厂。
1992
新钢第一批集资建房350套，拉开房改序幕。
7月30日，公园村破土动工。
1992.12.25
生活煤气上山工程竣工投入使用。
1993.12.05
新钢实现年产钢过百万。
1994.09.05
中板改造工程竣工投产。
1995.01.06
公司离退休员工活动中心竣工。
1995.02.07
中心医院经省卫生厅批准，晋升二级甲等医院，成为江西省唯一一家晋升为二级甲等医院的企业职工医院。
1997.10.08
新钢公司再就业服务中心揭牌。
1997.10.28
公司船用钢板通过中国船级社（CCS）工厂认可。
1998.12.28
公司转炉钢实现全连铸。
1999.03.29
公司第一炼钢厂2#化铁炉停炉，结束了公司28年之久的化铁炼钢历史。
1999.09.12
公司3#锰铁高炉大修工程竣工。
大修后的3#炉改炼生铁。
1999.09.28
公司电视光缆工程竣工。
2000.05.29
新钢公司与华融、信达、东方资产经营公司在南昌签订债转股协议，债转股11.6425亿元。
2000.10
新钢公司互联网网站正式开通。
2001.08.08
新钢公司举行高线、转炉两大工程开工典礼。
2001.12.18
新钢公司全年铁水上山量首次突破100万吨。
2001.12.28
债转股新公司———新余钢铁有限责任公司挂牌成立。
2002.02.26
新钢公司铁合金厂1#炉开始转炼生铁。
2002.06.18
新钢公司8#高炉工程破土动工。
2002.07.19
新钢公司召开科技大会。
2002.12.16
新钢公司高速线材工程全线热负荷试车成功。
2003.06.30
新钢公司检测中心通过中国合格评定国家认可委员会实验室认可。
2003.07.18
新钢公司举行高线高炉转炉竣工暨厚板工程奠基典礼，省长黄智权宣布新钢公司“三大工程”竣工并下达厚板工程奠基令。
2003.11.25
新钢公司举行停炼高炉锰铁仪式。
2004.08
2#焦炉大修工程竣工投产。
5#烧结机（180m2）工程竣工投产。
7#高炉大修工程竣工投产。
2004.09
新钢公司日产钢、铁、钢材坯首次突破10000吨。
2004.10
新钢公司沁园村商品房开工建设。
2004.11.16
新钢公司率先成为江西省年销售收入突破100亿元的单个企业。
2005.04.10
新钢公司3800mm厚板工程竣工投产。
2005.06
新钢公司员工扶贫帮困基金成立。
2006.04.03
新余铁路二通道工程通车。
2006.08
新钢公司中厚板被用于2008年北京奥运会鸟巢工程。
2006.10
新钢公司技术中心被认定为国家认定企业技术中心。
2006.11
新钢公司启动QEO三体系整合工作。
2007
新钢公司启动回报地方政府、助推地方经济腾飞的“四大基地”建设工作。
新钢公司启动了苗圃、桑梓园生活区改造工程。
2007.02.28
新钢300万吨薄板工程开工仪式隆重举行，省长吴新雄出席典礼并宣布开工令。
2007.07
公司获全国“为奥运会场馆建设做出贡献的企业”殊荣。
2007.09
新华股份非公开发行A股股票方案获得证监会通过，新钢公司整体上市。
2007.10.09
公司船板产量突破100万吨，全年产量达到136万吨，居全国同行首位。
公司销售收入达到222亿元以上，实现利税22亿元，公司销售收入已连续7年保持两位数增长。
2008.03
新钢公司划归省政府授权经营。
2008.06.19
新钢公司博士后工作站建立。
2008.07
江西省船用钢工程技术研究中心在新钢建立。
2008.08.21
公司成功发行可转换债券融资27.6亿元。
2009.02
三期技改Ⅰ系列工程全线竣工。
2.钢铁的冶炼
新余一中廖庆春
炼钢时，高炉里面的原料是分层装载的，矿石，石灰，焦炭分别在不同层。
矿石融化后，其中较重的铁水在下层，较轻的熔渣在上层。
上层开个出渣口让渣滓流到渣桶里，下层开个出铁口让铁水流到铁水包中，铁水包再去铸生铁锭，作为炼钢的原料。
钢铁的冶炼按冶炼的设备可以分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢。
1.转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。
把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。
在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。
因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。
转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。
开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。
这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化（FeO,SiO2,MnO,）生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。
几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。
炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。
最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。
这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。
整个过程只需15分钟左右。
如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。
这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。
2.平炉炼钢法（平炉炼钢法也叫马丁法，现在已经淘汰了）
平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，（废铁，废钢，铁矿石）。
反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。
平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽，上面有耐火砖制成的炉顶盖住。
平炉的前墙上有装料口，装料机就从这里把炉料装进去。
熔炼时关上耐火砖造成的门。
炉膛的两端都筑有炉头，炉头各有两个孔道，供导入燃料与热空气，或从炉里导炉气之用。
平炉炼钢所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。
开始冶炼时，燃料遇到导入的热空气就在燃料面上燃烧，温度高达1800摄氏度。
热量直接由火焰传给炉料，使炉料迅速熔化（铁的熔点是1535摄氏度，钢略低）。
同时有一部分熔化的生铁生成氧化亚铁，生铁里的杂质硅、锰被氧化亚铁氧化，声成炉渣。
由于炉里放有过量的石灰石，磷与硫等杂质就生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。
其次碳也进行氧化，生成一氧化碳从熔化的金属里冒出，好象金属在沸腾一样。
反应快要进行完毕的时候，加入脱氧剂并定时把炉渣扒出。
在冶炼将完成时要根据炉前分析（用快速分析法，几分钟可完成）来检验钢的成分是否合乎要求。
炼锝的钢从出钢口流入钢水包里，再从钢水包注入模子里铸成制品或钢锭。
为了提高炉温，气体燃料要在蓄热室（如图I,II,III,IV）里进行预热。
在平炉里不但可加入液态生铁，而且可以加入固态的生铁以及夹攻以后的废铁和铁矿石等。
另外，在平炉里如果用30%的富氧空气鼓风，同时在熔化的金属里吹入氧气，可使生产率提高80%，冶炼的时间缩短2~4小时，并可节约燃料，富氧空气也不需要预热。
3.电炉炼钢法钢还可以在以电能为热源的电炉里冶炼。
使用电炉炼钢可以炼出优质的合金钢。
电炉的种类很多，
应用最广泛的是电弧炉。
钢铁的冶炼按冶炼的方法可以分为直接还原法和熔融还原法
1.直接还原法
直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品为直接还原铁，也称海绵铁。
该产品未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察团形似海绵而得名。
海绵铁的特点是含碳低（＜1％），并保存了矿石中的脉石。
这些特性使其不宜大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。
直接还原法的优点有：
（1）流程短，直接还原铁加电炉炼钢；
（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；
（3）污染少，取消了焦炉、烧结等工序；
（4）海绵铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。
直接还原法的缺点有：
（1）对原料要求较高：
气基要有天然气；
煤基要用灰熔点高、反应性好的煤；
（2）海绵铁的价格一般比废钢要高。
（二）熔融还原法生产生铁
熔融还原法是指不用高炉而在高温熔融状态下还原铁矿石的方法，其产品是成分与高炉铁水相近的液态铁水。
开发熔融还原法的目的是取代或补充高炉法炼铁。
与高炉法炼铁流程相比，熔融法炼铁有以下特点：
（1）燃料用煤而不用焦炭，可不建焦炉，减少污染。
（2）可用与高炉一样的块状含铁原料或直接用矿粉作原料。
如用矿粉作原料，可不建烧结厂或球团厂。
（3）全用氧气而不用空气，氧气消耗量大。
（4）可生产出与高炉铁水成分、温度基本相同的铁水，供转炉炼钢。
（5）除生产铁水外，还产生大量的高热值煤气。
目前世界上熔融还原法很多，其中只有Corex法技术比较成熟并已形成工业生产规模，其它诸法仍在发展和工业化过程中。
熔融还原法在我国尚未得到很大发展，目前处于实验室试验和半工业试验阶段。
3.后期处理
矿石经过冶炼得到生铁，再要经过很多处理才可以得到广泛用于工农业生产的钢铁。
生铁大致要做如下处理：
1.氧化
当空气或氧气吹入铁水时，生铁中易氧化元素就开始氧化,产生的氧化物和加入的石灰形成渣。
各项元素按其与氧结合能力的顺序依次氧化。
首先氧化的是硅、锰和少量的铁。
开始时因温度低（1200～1300℃），而且石灰溶解很慢，组成低氧化钙的铁-锰-硅酸渣。
随着温度升高，碳开始激烈地进行氧化。
随石灰逐渐溶解，炉渣转变为硅酸钙渣或磷酸钙渣,磷和硫亦被脱除,熔池铁液中各种元素氧化的先后顺序为硅、钒、锰、铬。
碳随着温度的提高而分别先于有关元素氧化。
2.脱氧
转炉吹炼终了时，钢液中存在着少量过剩的溶解氧，一般为0.01～0.08％。
其含量主要取决于终点钢水的碳含量（图1）。
但在固体钢中氧的溶解度很低,仅为0.002～0.003％,因此在浇铸后的钢水凝固过程中，氧便以FeO形式析出,影响钢的质量。
所以,要炼成合格的钢,就必须脱氧。
脱氧是将与氧亲和力较大的元素及其合金作为脱氧剂加入钢液中，利用脱氧产物不溶于钢液而析出上浮脱离钢液的原理,使钢中的含氧量降到规定限度之下。
各元素在1600℃时的脱氧能力比较见图2。
在生产中常用的脱氧元素锰、硅、铝,它们的脱氧能力依次递增。
为提高脱氧效率,使脱氧产物易于形成大颗粒排出，脱氧剂的加入一般应采用由弱到强的顺序，即先加锰铁，再加硅铁，最后加铝（或铝铁）。
3.脱硫在钢铁冶炼过程中脱除硫的化学反应。
硫是钢中主要的有害杂质之一，它在铁液中无限溶解，而在固体铁中溶解度很小（在γ-Fe中最多溶解0.05％，在Fe和FeS共晶温度988℃时，硫的溶解度仅为0.013％）。
含硫较高的钢液凝固时，硫以化合物FeS等形态富集在晶粒间界上，形成Fe和FeS的低熔共晶体，从而在热加工时造成钢锭及钢材的“热脆”现象。
钢铁生产过程中，硫来源于矿石、金属料、熔剂及燃料，而主要是由燃料带入的。
在钢铁冶炼的每一阶段都应对原料和燃料的硫含量有所限制，并且努力创造条件从钢铁产品中将硫脱除到合乎要求。
生铁允许的最高含硫量为0.074％，大多数钢种中允许的含硫量为0.015～0.045％,优质钢的含硫量小于0.02％或更低）。
高炉内的脱硫反应是整个钢铁生产中最重要的脱硫环节。
高炉炉料中硫的载荷一般为每吨生铁4～6公斤，其中焦炭带入的硫约占总硫量的60～80％,矿石带入硫量不超过总硫量的1/3。
在冶炼过程中，约有5～20％的硫以CS及COS气体随高炉煤气排出炉外，其余的硫分配于炉渣与生铁两者之间。
通过炉渣除去生铁中的硫的反应是最主要的脱硫反应：
（CaO）+【S】+【C】─→（CaS）+CO气
式中圆括号表示炉渣中的组分，方括号表示铁液中的组分。
发生在生铁液滴穿过炉渣层落入炉缸的过程中和在熔渣－生铁二液相界面上的脱硫反应，使90％以上的硫进入炉渣。
即使炉渣中含硫量达到0.7～1.5％，也可得到含硫量合格的生铁。
熔渣的碱度
高，有利于生铁脱硫。
中国高炉渣碱度一般在1.0～1.2之间。
炉缸操作温度高也有利于脱除硫。
4.吹氩目的是使钢液脱气和去除非金属夹杂物。
钢液吹氩处理又称为钢液吹惰性气体处理。
依据所需处理钢液在常温下的组织（如奥氏体、铁素体等）以及处理目的的不同，吹入钢液的气体，可以选用氩气、氮气、一氧化碳、水蒸气、空气，或先吹入氮气、一氧化碳、水蒸气、空气，然后再吹入氩气。
钢液吹氩处理有重要的冶金意义：
（1）降低钢液中溶入气体（如氢、氮、氧）的含量；
（2）去除钢液中残存的非金属夹杂物（如氧化物、硫化物、氮化物等）；
（3）使钢液在浇注前成分、温度均液进行搅拌，称为盖扎尔（Gazal）法。
（见图）这种方法使钢液与炉渣充分接触，从而创造了良好的冶金反应条件，增强了脱硫和脱氧的冶金效果，但脱氢的效果差，Gazal法是钢液吹氩的原始工艺。
1963年法国对Gazal法进行改进，在钢包上装上具有密封性能的真空包盖，使这一处理工艺又具有了一定的脱气效果，并称这种方法为Gazid法（图中b）。
1963年美国Lin&
!
公司也对Gazal法进行改进（图中c），在钢包上加盖，控制渣面气相的氧分压，使钢包空间气相分压以氩气为主体也达到了脱气效果。
上述改进的装置，同时引起了液面过多散热的缺陷。
为避免吹氩处理钢液事先要求钢液过热而带来的缺陷，而采用一系列将钢包预热到800～llOO℃的技术措施，从而使这一简易处理钢液的技术日臻完善。
自70年代在冶金工业中已被正式采用；
处理的钢种有120多种，其中包括轴承钢、结构钢、电工钢、不锈耐热钢，钢管钢：
阀门钢等。
钢液采用氩气处理的同时，若采用合成渣处理或采用喷粉处理，则可更充分发挥各种炉外精炼技术处理钢液的冶金效果。
现代冶金工业常用的VAD炉、VOD炉、ASEA—SKF精炼炉、LF炉等炉外精炼工艺采用同时向钢液吹氩已成为上述工艺过程不可分割的组成部分。
4.钢铁的分类
新余一中王小寅
新余的钢铁工业发展较快，特别是新余钢铁厂的不断投产更新，钢的年产量迅速增加。
2008年实现工业增加值（现价）45亿元，同比增长12.5%；
完成生铁455万吨、钢532万吨、钢材465万吨；
销售收入突破300亿元，同比增长32.53%；
实现利税21.8亿元，其中利润9.5亿元。
钢是经济建设中极为重要的金属材料。
钢铁和合金统称为金属材料。
金属材料一般利用它们的物理性质，如延展性、硬度、抗拉强度、导热性、导电性等。
有时也利用它们的化学性质，如抗氧化、抗酸碱性等。
除了作导线、仪器仪表的零部件、厨房用具等外，很少用金属单质，常用的是它们的合金，因为合金的性能和使用价值都比单质高。
一般来讲，合金由于是不同分子（含原子）的混合，因此分子间填充较充分，同种分子（含原子）之间的作用力减弱，因此一般呈现出熔化点（严格说不叫熔点）降低，硬度增大等特点。
某些掺杂形成的合金中掺杂成分尽管很小，却产生相当大的影响。
合金的性质取决于三个方面：
1.合金成分（含元素）2.构成比例3.炼制方法。
由于钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选用与研究，必须对钢材加以分类。
按钢材的化学成分、用途、质量等的不同，可将钢分为许多类：
按化学成分分类
按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。
钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%。
普通的钢材就叫碳素钢。
碳钢是由生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。
碳钢具有一定的机械性能，又有良好的工艺性能，且价格低廉。
碳素钢按含碳量又可分为低碳钢（含碳量≤0.25%）；
中碳钢（0.25%＜含碳量＜0.6%）；
高碳钢（含碳量≥0.6%）。
在碳素钢中有一般碳素钢和优质碳素钢。
前者含碳量在0.4％以下的用作铁丝、铆钉、钢筋等建筑材料，含碳量0.4～0.5％的用作车轮、钢轨等，含碳量0.5～0.6％的用来制造工具、弹簧等。
后者含硫、磷等杂质比一般碳素钢低，常用作机械零件，在机械制造业中应用最多。
因此，碳钢获得了广泛的应用。
但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制了各种合金钢。
钢里除铁、
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