铜copper： 以硫化矿（CuFeS2）存在于自然界， 反射炉或电炉中分解为冰铜（Cu2S-FeS）--转炉 中吹氧获得粗铜。 镁magnesium： 菱镁矿（氧化镁与脉石）焙烧用氯气制成MgCl2--再电解---或海水中的镁盐 （MgCl2）直接电解之。 钛titanium： 金红石（TiO2）和钛铁共生矿 （FeO-TiO2）或钒钛铁矿， 很活泼，冶炼很困难， 直到50年代才出现工业规模的冶炼技术---钛的氯 化物热还原法。
金属之最（特性参元素周期表）
1、地壳中含量最高的金属元素：铝 2、人体中含量最高的金属元素：钙 3、目前世界年产量最高的金属：铁 4、导电、导热最好的金属： 银 5、硬度最高的金属： 铬 6：熔点最高的金属： 钨 7：熔点最低的金属： 汞 8：密度最大的金属： 锇 9：密度最小的金属： 锂
金属与合金 （Metals
and alloys）
定义：两种或两种以上的金属（ 定义：两种或两种以上的金属（或金属与 非金属）熔合而成具有金属特性的物质。 非金属）熔合而成具有金属特性的物质。 特点：熔点低，密度小，强度和硬度大， 特点：熔点低，密度小，强度和硬度大， 更具抗腐蚀性能，使用范围更广泛！ 更具抗腐蚀性能，使用范围更广泛！
铁矿石的种类
磁铁矿（Fe3O4） 赤铁矿（Fe2O3） 菱铁矿（FeCO3）等
赤铁矿 磁铁矿
铁矿石的开采（采矿、选矿、造块） 铁矿石的开采（采矿、选矿、造块） 露天矿、 露天矿、地下矿
高炉炼铁( 高炉炼铁(blast furnace) (热还原法） 热还原法） 热还原法
高温
Fe2O3+3CO 焦炭 熔剂2Fe+3CO2 铁矿石 =
金属的分类
黑色金属(ferrous)—铁和铁为基的合金 （钢、铸铁和铁合金）也包括铬、锰；占 工业用材的95％。 有色金属(non-ferrous)—除黑色金属以外 的所有金属及其合金；仅占工业用材的 5％,但其重要性并不逊色。
金属物理性质
物理性质
导电性（以银的导电 性为100作标准） 密度/（g cm-3） 熔点/℃
冶金行业的发展趋势
面临资源、能源、社会发展与挑战； 精确生产、优质高效、综合利用与循环冶 金
金属的回收和循环利用
冶金：一个点石成金的专业！
——介绍结束
钢铁冶金认识实习 实习报告要求
一、钢铁冶金的基本原理、方法与工艺流程概述；你所参观钢厂的钢铁 产品（品种）、产量、生产工艺流程与主要装备简介。 二、烧结或球团的目的、原理与主要工艺流程；你所参观钢厂的有关装 备与生产流程情况、有关参数。 三、高炉炼铁的基本原理、高炉结构特点、原料、辅料与产品、生产工 艺及其影响因素；你所参观钢厂高炉炼铁生产的设备与工艺情况、有 关参数。 四、转炉炼钢的基本原理、原料、辅料与产品、生产工艺及其影响因素； 你所参观钢厂转炉炼钢生产的设备与工艺情况、有关参数。 五、钢水连铸生产的目的、铸机类型与铸坯分类、连铸基本原理与铸机 的结构特点。你所参观钢厂连铸生产的产品、铸机设备类型与生产工 艺情况、有关参数。 六、轧钢生产的目的、原理、轧机类型、工艺流程与产品类型。你所参 观钢厂的轧钢产品、轧机设备类型与生产工艺流程情况、有关参数。 七、钢铁冶金生产过程所涉及的生产辅助部门、配置与作用。 八、你对如何学好钢铁冶金专业的初步体会，在校期间应该加强那些知 识与能力的培养？
钢水连铸开浇过程（CSP)
冶金工程中的科学与社会问题
化学冶金过程的热力学与动力学 物理冶金过程中传输问题、凝固与高温力 学问题 扩大品种与提高质量问题 提高资源能源利用率、冶金过程效率与环 境相容性问题（循环经济与可持续发展）
冶金过程涉及复杂的物理化学问题
也涉及复杂的机械设备与力学加工过程
不同金属及其冶炼方法
Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
钢铁冶金 （本专业的主要研究内容）
钢与铁（区别？） 炼铁与炼钢（初次精炼） 精炼、浇注（连铸）、凝固成形（毛坯生产） 热加工（轧钢等压力加工、获得最终产品）
冶金工程专业认识— 钢铁是如何炼成的？
Brief Introduction of Metallurgical Engineering
北京科技大学钢冶系 张家泉 教授
地球中的元素构成——其中金属多 以化合物形式存在，所谓金属矿
金属矿/ore
冶金
metallurgy
金属材料/metallic materials
巧夺天工的战国曾侯乙出土文物
(公元前475年——公元前221年)
“曾侯乙”铜鉴缶(fou, 也叫冰鉴）： “世界 最早的冰箱”； 曾侯乙编钟：世界最 早的、音律最美的铸造 编钟王； 曾侯乙尊盘：世界最 早、最精美的熔模镂空 铸造件。
东汉晚期的青铜奔
东汉王朝(公元25年—公元220年)由汉光武帝刘秀建立,他推翻了王莽所 建立起的新王朝,重新恢复由刘氏统治的汉王朝,史家称此汉朝为东汉。
参考书
有关《钢铁冶金概论》书籍； 有关钢铁冶金学习网站，如国际钢铁协会 （IISI)的钢大学站:
冶金行业生产环境与安全防护与 集体实习的组织纪律问题
安全帽 工作服 劳保鞋或至少是皮鞋 现场注意事项（多看、听、记，走安全通 道；严禁随意走动、动手） 组织纪律问题：集体行动一定要准时、听 指挥，要有强的集体意识、互助意识、组 织纪律意识！
如何用化学的方法把化合态的金属变成 游离态金属？ 游离态金属？
矿石的富集 合适的冶炼方法 精炼 原则——简单、实用、高效！ 简单、实用、高效！ 原则 简单
金属（合金）的提炼与生产
Step 1: 冶炼(化学冶金过程，热分解法、 热还原法、电解法)合金化与精炼 热还原法 Step 2: 浇注、凝固、热加工（物理冶金过程）
河北沧州的铁狮子
铁狮子坐落在沧州市东南20公里沧州旧城开元寺前,东关村西0.5公里。 门票10元。
铸于后周广顺三年（公 元953年），距今已有 一千多年的历史。采用 “泥范明浇法”铸成， 具 有较高的历史科学和艺 术价值，为全国重点文 物保护单位。 通宽5.35米，身长6.30 米，身高6.6米，体宽 3.0米，重约40吨，素有 “狮子王”的美誉，一 千 多年来，它饱经沧桑， 在古沧州，它曾被当成 神物供奉，享尽了香 火；在烽火连天、哀鸿 遍野的战乱年代，又经 受了刀戈的砍杀,在狮体 内外斑痕累累。
常见金属在自然界的存在形式与提炼 （提取冶金—火法冶金或湿法冶金）
自然界中的金属大都以化合态存在， 自然界中的金属大都以化合态存在，并与其它矿物或夹杂物共存
铁Iron： 铁矿石（氧化铁、共生矿与脉石）火法冶炼提取、精炼、浇铸（钢铁冶金的主要研 究内容） 铝Aluminum ： 铝矾土（氧化铝与脉石）很稳定、 很难直接还原（要2000摄氏度以上）湿法冶金、溶解在HF溶液中--电解法提炼
铁狮子又名镇海吼，它是古代沧州人民战胜自然， 现在铁狮子已成为沧州的市徽。 铁狮子采用泥范明浇法铸造而成的，铸造时在 身上留有很多铭文。它的铸造比美国和法国的炼 铁术早七八百年，所以铁狮子在世界冶金史上具 有里程碑的意义，打开世界冶金史就有沧州铁狮 子，由于沧州铁狮子具有较高的科研、历史和珍 贵艺术价值，是研究我国古代铸造技术、雕塑艺 术、社会生产力发展水平和佛都史十分重要的具 象资料。
Ore: A mineral or an aggregate of minerals from which a valuable constituent, especially a metal, can be profitably mined or extracted. Metallurgy: The science that deals with procedures used in extracting metals from their ores, purifying and alloying metals, and creating useful objects from metals.
高炉煤气 炉喉 高炉煤气
炉身
炉腰 炉腹
进风口
热空气
炉缸 出铁口
炉渣 生铁
进风口 出渣口
炼钢和铸坯的压力加工成材
钢铁冶金的一般流程 Steelmaking flowline
钢热加工/精加工流程 Steel finishing flowline
一个短流程钢厂： In-line strip process, Italy
冶金与金属材料是最古老、也是最现代 化的行业、社会发展的支柱！
金属材料的优越性（见附件） 金属材料在各行业的广泛应用（见 附件） 材料与社会进步（冶金史与社会文 明）
司母戊方鼎
中国商代(公元前1783年-公 元前1135年) 晚期的青铜器。 1939年于河南安阳殷墟商代 晚期墓出土。因腹内壁铸有 “司母戊”三字而得名。该 鼎造型庄严雄伟。长方形腹， 每面四边及足上部饰兽面纹。 双耳，外侧饰双虎噬人首纹。 四足中空 。高1.33米 ，口 长1.10米，重达875千克 。 用陶范铸造 ，鼎体（包括 空心鼎足）浑铸 ，其合金 成分为 ：铜84.77％ ，锡 11.44％ ，铅2.76％，其他 0.9％ 。司母戊鼎是前已发 现的中国古代形体最大和最 重的青铜器，在世界上也是 仅见的，反映出商代青铜冶 铸业具有极高水平。现藏于 中国历史博物馆或安阳殷虚 博物馆。
物理性质比较
银
优 100
铜
99
金
74
铝
61
锌
27 17
铁
7.9
铅
良
金 钨 铬
大 9
铅 铁 铁
银 铜 银
铜 金 铜
铁 银 金
锌 铝
铝 锡 铝 铅
大 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 小
高 3410 1535 1083 1064 962 660 232 低 硬度（以金刚石的硬 度为10作标准） 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5 小