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金属材料冶炼原理和工艺 东南大学材料科学与工程学院 江苏省先进金属材料重点实验室 余新泉 绪 论 炼钢的基本过程 我国钢铁业发展现状 炼钢的基本任务 1.1 炼钢的基本过程 地壳中铁元素比较丰富，约为5％，含铁矿物主要是以氧化物形式存在。 铁容易形成各种不同类型的合金，这些合金能够满足当代机械、电气、建筑、运输等国民经济重要部门对材料性能的要求，因而钢材一直是国民经济中最重要的原材料之一。 即使从20世纪后半叶起，有色金合金、塑料、陶瓷、复合材料等新兴材料开始崭露头角，并以很高的速度发展，在某些领域中可以取代部分钢材；但钢材除因其价格低廉外，还因其可回收性强，对于那些坚持可持续发展通路的国家来说，在国民经济的重要地位并没得到动摇。 钢与生铁的区别： 首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。 在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。 其次，其它元素O、N、Si、S、P…含量不同。 1.2 我国钢铁业的发展现状 我国很早就掌握了炼铁的冶炼技术，东汉时就出现了冶炼和锻造技术，南北朝时期就掌握了灌钢法，曾在世界范围内处于领先地位。 但旧中国钢铁工业非常落后，产量很低，从1890年建设的汉阳钢铁厂至1948年的半个世纪中，钢产量累计到200万吨，1949年只有15.8万吨。 新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的钢铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万吨，1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿吨大关，成为世界第一产钢大国。2009年产量达到5.68亿吨，占世界产量的40%多。 可以这样讲，我国的钢铁工业对世界产生了重要影响，我国不仅是产钢大国，而且已经开始迈入钢铁强国的行列。 2008年主要国家钢产量排名 2008年我国主要钢材品种产量 我国钢铁生产问题 粗钢产量严重供大于求 钢材出口严重萎缩 钢铁产能严重供大于求 钢铁落后产能淘汰严重滞后，难于实施 资源匮乏 技术落后 按预测计算，2009－2020年的12年间，中国年钢材消费增长率为2.74%。其中2011－2015年为2.17%，2015－2020年为1.77%。 产能过剩矛盾加剧 到2008年底,我国炼钢产能达6.6亿吨,与实际粗钢产量比较,过剩产能达1.6亿吨以上. 钢铁产品结构与市场需求的矛盾加剧,我国宽带钢产能已建成和规划的达1.7亿吨,大大超过实际市场需求,我国的中厚钢板的产能已达8000万吨,也大大超过实际市场需求. 2009年的粗钢产量按照GDP8%预测,需要4.8-4.9亿吨左右。由于国内需求量的减少，出口量的减少两大因素的影响,这就加剧的了产能过剩的矛盾,这将直接导致钢材价格将在低价位线震荡。 过去长期以来, 依靠价值低价的资源、廉价的劳动力形成了我国在国际市场的比较优势，特别是在出口和吸引投资带动下，保持了经济的高速增长，今天这一优势正在丧失，我国资源、能源越来越多的依靠进口，定价权不掌握在我们手中；国内劳动力价格上升，使我国经济低成本发展时期成为过去，我国经济进入了高成本时代。 我国经济总量已经位列世界前矛，但经济的发展模式依然是粗放式，对资源的需求特别庞大，单纯依靠本国资源是根本无法满足，经济发展的多数原料要靠进口满足。对世界市场的影响巨大，从全球资源供求关系因为我国经济的快速发展发生了巨大变化，从过去的供大于求到目前的供不应求，而钢材生产的供求关系也正在发生逆转,由过去的供不应求转变为供大于求这二基本关系的变化，决定了我国经济需要进行结构调整，才能保证持续发展。 资源性产品价格已成为影响世界经济的重要因素 长期以来，世界资源价格体系被少数财团所垄断，处于一种不合理的状态。价格没有反映资源的稀缺程度、市场的供需关系、和环境成本等因素。 从1980 到2008上半年间,全球： 石油价格上升3.9倍达143美元/桶 铁矿石价格上涨4.9倍,达144美元/吨 焦煤价格上涨4.4倍 高价位的原料，已将钢铁行业逼到了悬崖绝壁。 技术相对落后 2005年中国钢铁工业吨钢综合能耗比国际先进水平高出10%～15%。 2007年钢铁工业总能源占全国能耗14.71%，工业废水排放量占工业排放总量8.53%，工业粉尘排放量占工业总排放15.18%。 中国钢铁工业的能耗与国际先进水平的 我国落后炼铁和炼钢能力分别达到1亿吨和5500万吨，这些落后能力单位能耗通常比大型设备高出10%~15%，物耗高出7%~10%，SO2排放高出3倍以上。 提出了工作目标： 2007年全国淘汰落后炼铁能力3000万吨，炼钢能力3500万吨； 2010年全国淘汰落后炼铁能力1亿吨，炼钢能力5500