钢的连铸及相关技术的发展思考-学生讲座.ppt

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钢的连铸及相关技术钢的连铸及相关技术发展思考发展思考陈登福陈登福重庆大学重庆大学2012.021.1.1.1.钢铁冶金工艺的发展概述钢铁冶金工艺的发展概述

（1）钢铁材料的重要性及我国钢铁产量的进步钢铁材料的重要性及我国钢铁产量的进步l是人类使用量最大的材料。

是人类使用量最大的材料。

l对人类社会的发展影响巨大。

对人类社会的发展影响巨大。

l我国钢铁材料生产的发展状况：

我国钢铁材料生产的发展状况：

1949年，不到年，不到50万吨；万吨；1980年，年，2000多万吨；多万吨；1995年，年，位居世界第位居世界第1；2006年，年，4.5亿吨左右；亿吨左右；2011年，年，7.0亿吨左右。

亿吨左右。

目前，我国正从世界钢铁大国向世界钢铁强国的转变过程之中。

目前，我国正从世界钢铁大国向世界钢铁强国的转变过程之中。

装备优势与品种质量问题。

装备优势与品种质量问题。

2020年的中国钢铁冶金工业。

年的中国钢铁冶金工业。

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023-651024671.1.1.1.钢铁冶金工艺的发展概述钢铁冶金工艺的发展概述

（2）古代人类对钢铁材料的制造情况古代人类对钢铁材料的制造情况l人类使用钢铁材料有悠久的历史。

人类使用钢铁材料有悠久的历史。

l人人类类最最初初使使用用的的是是陨陨铁铁。

比比如如埃埃及及金金字字塔塔中中发发现现的的铁铁，我我国国商商代代出出土土的铁刃。

它们已在公元前的铁刃。

它们已在公元前1400-1500年被利用。

年被利用。

l最最早早人人类类用用木木炭炭在在约约1000下下还还原原铁铁矿矿石石。

制制得得柔柔软软可可煅煅的的铁铁块块，几几乎乎不不含含碳碳、硅硅、锰锰、磷磷、硫硫等等元元素素。

比比如如我我国国春春秋秋末末期期（公公元元前前400-500年年）的铁器就是用此种材料制得的。

的铁器就是用此种材料制得的。

l炉炉身身不不高高的的初初始始还还原原炉炉的的建建立立。

温温度度约约为为11001300。

得得到到铁铁渣渣混混合合物物-熟铁。

熟铁。

l生生铁铁的的冶冶炼炼。

随随着着炉炉身身加加高高和和鼓鼓风风的的应应用用，得得到到含含过过剩剩碳碳的的生生铁铁。

此此种生铁脆，不能煅造。

种生铁脆，不能煅造。

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023-651024671.1.1.1.钢铁冶金工艺的发展概述钢铁冶金工艺的发展概述（3）近代人类对钢铁材料的制造情况近代人类对钢铁材料的制造情况-炼钢法炼钢法l最最初初熔熔炼炼液液体体钢钢的的方方法法-坩坩锅锅法法。

1740年年出出现现，将将生生铁铁和和废废铁铁装装入入石石墨墨和和粘粘土制成的坩锅，用火焰加热熔化炉料，再铸成钢锭。

此法不能去除有害杂质。

土制成的坩锅，用火焰加热熔化炉料，再铸成钢锭。

此法不能去除有害杂质。

l近近代代炼炼钢钢法法的的产产生生-酸酸性性空空气气底底吹吹转转炉炉的的诞诞生生。

18551855年年英英国国工工程程师师亨亨利利.贝贝塞塞麦麦（Bessemer）（Bessemer）发发明明。

第第一一次次直直接接用用铁铁水水冶冶炼炼液液态态钢钢。

钢钢的的质质量量和和产产量量得得到到很很大大提提高高。

从从而而开开创创了了钢钢的的时时代代。

在在此此之之前前，炼炼钢钢是是在在半半固固态态下下以以手手工工方方式进行的。

式进行的。

BessemerBessemer法采用酸性炉衬，不能造碱性渣脱除铁水中的磷、硫。

法采用酸性炉衬，不能造碱性渣脱除铁水中的磷、硫。

l碱碱性性炉炉衬衬空空气气底底吹吹转转炉炉的的出出现现。

18781878年年英英国国冶冶金金学学家家托托马马斯斯（S.（S.G.G.Thomas）Thomas）发发明明。

吹吹炼炼时时加加入入石石灰灰造造碱碱性性渣渣，解解决决了了西西方方各各国国的的高高磷磷铁铁水水脱脱磷磷问问题题。

随随后后采采用用了了富富氧氧鼓鼓风风和和降降低低吹吹入入空空气气中中氮氮含含量量如如增增加加COCO22或或HH22OO气气体体的的方方法，以降低氮的含量。

法，以降低氮的含量。

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023-651024671.1.1.1.钢铁冶金工艺的发展概述钢铁冶金工艺的发展概述（4）近现代人类对钢铁材料的制造情况近现代人类对钢铁材料的制造情况-炼钢法炼钢法l平平炉炉炼炼钢钢法法的的出出现现。

平平炉炉在在长长时时期期内内占占据据统统治治地地位位的的原原因因。

由由于于废废钢钢增增加加，1865年年法法国国人人马马丁丁（MarTin）利利用用了了西西门门子子（Siemens）首首创创的的蓄蓄热热室室原理发明了酸性平炉炼钢法。

原理发明了酸性平炉炼钢法。

1880年出现了第一座碱性平炉。

年出现了第一座碱性平炉。

特特点点：

成成本本低低、炉炉容容量量大大、质质量量大大大大优优于于以以前前的的炼炼钢钢法法、能能使使用用废废钢钢、能能适适应应各各种种原原材材料料条条件件。

因因而而碱碱性性平平炉炉炼炼钢钢法法成成为为世世界界上上的的最最主主要要的的炼炼钢法，保持了半个多世纪之久。

钢法，保持了半个多世纪之久。

l氧氧气气顶顶吹吹转转炉炉的的出出现现。

出出现现原原因因和和氧氧气气转转炉炉的的特特点点。

Bessemer在在1856年年曾曾提提出出纯纯氧氧炼炼钢钢的的想想法法。

20世世纪纪40年年代代空空气气分分离离机机问问世世，能能够够获获得得廉廉价价氧氧气气。

1952年年在在奥奥地地利利Linz和和1953年年在在Donawitz先先后后建建成成30吨吨转转炉炉并并投入使用。

所以此法称为投入使用。

所以此法称为LD法。

美国称法。

美国称BOF炉或炉或BOP法。

法。

特点：

反应速度快、热效率高、含氮量低、可使用达特点：

反应速度快、热效率高、含氮量低、可使用达30%的废钢。

的废钢。

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023-651024671.1.1.1.钢铁冶金工艺的发展概述钢铁冶金工艺的发展概述（5）现代人类对钢铁材料的制造情况现代人类对钢铁材料的制造情况-炼钢法炼钢法l顶底复合吹炼技术。

顶底复合吹炼技术。

20世世纪纪60年年代代，顶顶吹吹转转炉炉向向大大型型化化方方向向发发展展，相相继继出出现现200-300t的的转转炉炉。

转转炉炉的的大大型型化化造造成成顶顶枪枪射射流流的的搅搅拌拌能能力力不不足足，反反应应的的动动力力学学条条件件不不好好。

底底吹吹转转炉炉优优点点：

底底吹吹气气体体具具有有很很大大的的搅搅拌拌能能力力。

1978年年，法法国国钢钢铁铁研研究究院院与与卢卢森森堡堡阿阿尔尔贝贝德德公公司司合合作作，在在180t顶顶吹吹转转炉炉上上底底吹吹惰惰性性气气体体试试验成功，开创了顶底复吹转炉炼钢新方法。

验成功，开创了顶底复吹转炉炼钢新方法。

20世世纪纪80年年代代以以来来，顶顶底底复复合合吹吹炼炼技技术术发发展展很很快快。

到到目目前前为为止止，我我国国大部分中大型转炉均已实现复合吹炼。

大部分中大型转炉均已实现复合吹炼。

底底吹吹问问题题：

冷冷却却问问题题、气气体体种种类类、底底吹吹工工艺艺、冶冶炼炼钢钢种种（能能冶冶炼炼低低碳碳和超低碳钢种和超低碳钢种）。

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023-651024671.1.1.1.钢铁冶金工艺的发展概述钢铁冶金工艺的发展概述（5）现代人类对钢铁材料的制造情况现代人类对钢铁材料的制造情况-电炉炼钢法电炉炼钢法l电弧炉炼钢技术。

电弧炉炼钢技术。

在在20世世纪纪初初发发展展起起来来，二二次次世世界界大大战战后后有有较较大大发发展展。

电电炉炉钢钢的的比比例例还还在在逐逐步步上上升升。

原原因因：

A.废废钢钢日日益益增增多多。

B.电电的的价价格格较较低低。

C.电电炉炉生生产产成成本本降降低低。

大大型型化化、超超高高功功率率化化、冶冶炼炼工工艺艺强强化化等等，生生产产成成本本降降低低。

D.投投资资少少、基基建建快快。

E.钢钢液液温温度度和和成成分分容容易易控控制制、可可冶冶炼炼绝绝大大多多数数的的特特殊殊钢钢种。

种。

电电弧弧炉炉的的发发展展：

2020世世纪纪50-6050-60年年代代，普普通通功功率率电电弧弧炉炉-高高功功率率电电弧弧炉炉-超超高高功功率率电电弧弧炉炉（Ultra（UltraHighHighPowerPowerEAF）EAF）。

2020世世纪纪8080年年代代，直直流流电电弧弧炉炉。

炼炼钢钢工工艺艺：

传传统统的的三三期期（熔熔化化期期、氧氧化化期期、还还原原期期）-）-两两期期，减减低低冶炼周期，提高品质和降低成本。

冶炼周期，提高品质和降低成本。

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023-651024671.1.1.1.钢铁冶金工艺的发展概述钢铁冶金工艺的发展概述（5）现代人类对钢铁材料的制造情况现代人类对钢铁材料的制造情况-电炉炼钢法电炉炼钢法l电弧炉炼钢技术的新发展。

电弧炉炼钢技术的新发展。

2020世世纪纪9090年年代代以以来来，世世界界上上相相继继出出现现了了数数种种能能够够利利用用电电炉炉烟烟气气预预热热原原料的炼钢方法，如双炉壳电炉、手指式竖炉电炉、料的炼钢方法，如双炉壳电炉、手指式竖炉电炉、ConsteelConsteel带式电炉等。

带式电炉等。

方方法法出出现现的的原原因因：

节节省省能能源源，提提高高效效益益；环环境境污污染染降降低低；资资源源循循环环；冶炼周期缩短与连铸匹配。

冶炼周期缩短与连铸匹配。

重要技术全部为国外发明。

重要技术全部为国外发明。

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023-651024672.2.2.2.连铸技术的发展历史沿革连铸技术的发展历史沿革

（1）现代钢铁生产流程现代钢铁生产流程CMSE,CQUReportedbyDengfuChenE-mail:

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023-651024672.2.2.2.连铸技术的发展历史沿革连铸技术的发展历史沿革

（1）现代钢铁生产流程现代钢铁生产流程特点：

大大简化生产工序；特点：

大大简化生产工序；显著降低环境污染；显著降低环境污染；提高经济效益。

提高经济效益。

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（2）我国现代钢铁生产需要解决的问题我国现代钢铁生产需要解决的问题发展战略：

产品品种、质量；发展战略：

产品品种、质量；环境污染治理；环境污染治理；可可持持续续发发展展（二二次次资资源源循循环环、三三废废排排放放降降低低、高高杂杂质质含含量量矿矿石石利用、短流程、绿色冶金利用、短流程、绿色冶金）；海洋冶金和空间冶金。

海洋冶金和空间冶金。

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023-651024672.2.2.2.连铸技术的发展历史沿革连铸技术的发展历史沿革（3）连续铸钢的概念连续铸钢的概念钢钢钢的连铸：

就是钢水连续地由液态逐渐变为固态的过程。

钢的连铸：

就是钢水连续地由液态逐渐变为固态的过程。

钢的模铸：

钢包钢液钢的模铸：

钢包钢液-钢锭模钢锭模（下注与上注下注与上注）。

有许多缺点。

有许多缺点。

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023-651024672.2.2.2.连铸技术的发展历史沿革连铸技术的发展历史沿革（3）连续铸钢的概念连续铸钢的概念钢钢连铸机示意图连铸机示意图CMSE,CQUReportedbyDengfuChenE-mail:

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023-651024672.2.2.2.连铸技术的发展历史沿革连铸技术的发展历史沿革（4）连续铸钢的早期发展连续铸钢的早