冶金工藝流程2

1、 冶金工業(yè)自動(dòng)化冶金工業(yè)自動(dòng)化 第一單元第一單元 冶金工藝流程及自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)冶金工藝流程及自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 模塊一模塊一 冶金工藝流程冶金工藝流程 一、知識(shí)點(diǎn) 采礦、選礦過程工藝流程。 鋼鐵工業(yè)工藝流程。包括鐵區(qū)、鋼區(qū)和軋區(qū)的生產(chǎn)工藝流 程。 鋁冶煉生產(chǎn)工藝流程。包括氧化鋁、電解鋁和炭素生產(chǎn)工 藝流程。 銅冶煉生產(chǎn)工藝流程。 二、知識(shí)點(diǎn)分析 冶金礦山根據(jù)礦體埋藏深度和開采條件，分為露天開采和 地下開采兩大類。露天開采生產(chǎn)過程為表土剝離、穿孔、爆 破、鏟、裝、運(yùn)(汽車或機(jī)車)及破碎等作業(yè)，(見圖，1-1)。 地下開采包括井巷掘進(jìn)(豎井、斜井和平硐)、鑿巖、爆破、 出礦、裝載、運(yùn)輸；電

2、機(jī)車、汽車或帶式運(yùn)輸機(jī))及提升等作 業(yè)，如圖1-2所示。根據(jù)礦體條件可用留礦法、崩落法、充填 法等采礦。 礦石運(yùn)輸車：載重200噸，車輪直徑4m 2選礦過程工藝流程 從礦山開采出來的礦石，在冶煉之前，除富礦外，一般都要 富集礦石中的有用成分，即選礦(除去脈石，留下精礦)。選礦后 的精礦品位，直接影響冶煉產(chǎn)品的產(chǎn)量和能耗，例如鐵精礦的 品位提高1，則高爐生鐵產(chǎn)量可提高25，焦比下降15。 選礦方法有：重選、浮選、磁選，還有少數(shù)礦物用靜電 選等。不論那種方法，都包括破碎、磨礦(加水)、分級(jí)、選別和 脫水等幾種作業(yè)。圖1-3所示為磁選的選礦過程流程圖。（介紹 鞍鋼球磨、破碎節(jié)能工藝） 圓錐破碎機(jī) 3

3、鋼鐵工業(yè)工藝流程 (1)鐵區(qū)生產(chǎn)工藝流程 1)原料場生產(chǎn)工藝流程 為了供給高爐、燒結(jié)(或球團(tuán))、焦?fàn)t和轉(zhuǎn)爐等冶煉設(shè)備所需原料，并有 一定儲(chǔ)備須設(shè)有原料場。原料場主要承擔(dān)全廠鐵礦石、焦煤、動(dòng)力煤等主副 原料的輸人、儲(chǔ)備、破碎、勻礦以及向各生產(chǎn)廠供料，是使煉鐵等獲得成分 均勻的精料和高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)必不可少的車間。此外，鋼鐵生產(chǎn)一般需要 有存儲(chǔ)二至三個(gè)月原料使用量，故現(xiàn)代鋼鐵工廠都設(shè)有范圍廣大的綜合原料 堆場，例如我國寶鋼僅期工程，原料場面積就達(dá)83萬平方米，儲(chǔ)存能力 約258萬噸。如圖1，4所示，由卸料機(jī)把原料從船上卸到岸上，或陸運(yùn)車輛卸 在料槽中，再用堆料機(jī)(ST)把原料堆積到礦石場、輔助原料

4、場和煤場(這些料 場合稱為一次料場)。大塊礦石等原料由取料機(jī)送破碎、篩分，把篩選礦送到 精礦場，篩下粉料送分層儲(chǔ)料場(二次料場)，在那里把不同牌號(hào)的精礦粉等， 用均勻堆料機(jī)均勻，并分層堆放，取料時(shí)則由均勻礦取料機(jī)從其側(cè)面垂直截 取以得到均勻的原料。最后，由料場取出的原料分別由膠帶運(yùn)輸機(jī)送相應(yīng)生 產(chǎn)廠如高爐、燒結(jié)的礦槽。此外，料場還接收廠內(nèi)產(chǎn)生的落地焦、落地?zé)Y(jié) 礦等返原料和外運(yùn)料。 2)煉焦生產(chǎn)工藝流程 焦炭是焦煤在焦?fàn)t內(nèi)干餾得到的一種多孔碳質(zhì)固體。焦炭是高爐的基本燃 料，它作為熔化礦石的熱源和將氧化鐵還原成金屬鐵的還原劑的來源。焦炭也作 為高爐料柱骨架，保證料柱透氣性，使煤氣上升和熔融液體下

5、滴和暢通的作用。 煉1t生鐵約需04-06t焦炭。煉焦工藝流程如圖1-5所示。其中焦?fàn)t(見圖1-6)下 部是蓄熱室，上部是交替排列的炭化室(一組焦?fàn)t有幾十個(gè)炭化室，并連成一列) 和燃燒室。煤料配煤后運(yùn)到儲(chǔ)煤塔，然后從煤塔卸到煤車(見圖1-7)分別送至各炭 化室裝爐，煤在炭化室內(nèi)由兩側(cè)燃燒室經(jīng)硅磚壁傳熱進(jìn)行單向供熱干餾。煤加熱 至100時(shí)放出水分及少量吸附氣體，升溫至350，開始熔融且放出焦油和以甲 烷為主的煤氣，再升溫形成膠質(zhì)體。煤的軟熔大致到500C時(shí)結(jié)束。形成液相變 稠與分散固體顆粒融成一體的半焦，以后放出以氫氣為主的煤氣，開始發(fā)生焦炭 收縮和產(chǎn)生裂紋，至900C以上成為焦炭，整個(gè)結(jié)焦周期

6、一般為1418h，以后 打開炭化室前后爐門，由推焦機(jī)自一側(cè)把焦向另一側(cè)推出。推出的焦炭，由熄焦 車送去噴水熄焦、涼焦或采用干法熄焦(CDQ)，不但改善環(huán)境，節(jié)約用水，且回 收焦炭顯熱)，干法熄焦是用惰性氣體逆流穿過紅焦層進(jìn)行熱交換，焦冷卻到 200C左右，惰性氣體則升溫至800C左右，送余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽。熄焦后的 焦炭還要篩分分級(jí)，分別供大中小高爐、化工部門、燒結(jié)原料等部門使用。焦?fàn)t 產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣經(jīng)冷卻、回收各種焦化副產(chǎn)品后送各使用部門使用。故煉焦過程 除生產(chǎn)焦炭外，還有高熱值煤氣和焦化副產(chǎn)品，包括焦炭70-80、焦?fàn)t煤氣 1519、粗焦油254、粗苯0713、氨02035、 吡啶00150

7、025及硫化氫0105等。 圖1-5煉焦工藝流程示意圖 圖1-6現(xiàn)代煉焦?fàn)t示意圖) 3)燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程 鋼鐵工業(yè)需要大量鐵礦石，經(jīng)長時(shí)間開采，天然富礦越 來越少，高爐不得不使用大量貧礦，但貧礦必須經(jīng)過選礦才能 使用。而選礦后得到的精礦粉以及富礦加工過程中產(chǎn)生的富礦 粉都不能直接人爐冶煉，必須使用燒結(jié)和球團(tuán)工藝將其制成塊。 燒結(jié)就是在粉狀鐵物料中配入適當(dāng)數(shù)量的熔劑和燃料，在燒結(jié) 機(jī)上點(diǎn)火燃燒，借助燃料燃燒的高溫作用產(chǎn)生一定數(shù)量的液相， 把未熔化的燒結(jié)料顆粒粘結(jié)起來，冷卻后成為多孔塊礦。 燒結(jié)流程如圖1-8所示，鐵礦粉、熔劑和燃料按定配 比，并加入一定的返礦，配好的原料按一定配比加水混合，送 給

8、料槽，然后到燒結(jié)機(jī)，由點(diǎn)火爐點(diǎn)火，使表面燒結(jié)，煙氣由 抽風(fēng)機(jī)自上而下抽走，在臺(tái)車移動(dòng)過程中，燒結(jié)自上而下進(jìn)行。 當(dāng)臺(tái)車移動(dòng)接近末端時(shí)，燒結(jié)終了，為了保持表層溫度和防止 急冷，有采用延長點(diǎn)火爐或設(shè)保溫爐，燒結(jié)完了的燒結(jié)塊由機(jī) 尾落下，經(jīng)破碎、篩分和冷卻，篩上物料送到高爐，篩下物料 作為返礦和鋪底料重新燒結(jié)?，F(xiàn)代大型燒結(jié)廠除了上述的燒結(jié) 主工藝過程以外，還設(shè)有許多輔助車間，包括有效利用余熱的 余熱鍋爐，保持環(huán)境的水處理以及抽風(fēng)機(jī)車間等。 4)球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程 球團(tuán)生產(chǎn)是使用不適宜燒結(jié)的精礦粉和其他含鐵粉料造 塊的一種方法。球團(tuán)生產(chǎn)大致分三步： 細(xì)磨精礦粉、熔劑、燃料(1-2)和粘結(jié)劑(如皂土等約

9、05)等原料進(jìn)行配料與混合； 在造球機(jī)上加適量的水，滾成1015mm的生球； 生球在高溫焙燒機(jī)上進(jìn)行高溫焙燒，焙燒好的球團(tuán)礦經(jīng) 冷卻、破碎、篩分得到成品球團(tuán)礦。 球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程見圖1-9。球團(tuán)焙燒各階段反應(yīng)見圖1 10。第一步是干燥生球，以免加熱到高溫時(shí)，水分大量蒸發(fā)而 引起生球破裂。第二步是焙燒，焙燒分為預(yù)熱、焙燒和均熱3個(gè) 階段，預(yù)熱是為了去除殘余水分，焙燒是使高溫固結(jié)，提高球 團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)可提高氧化度和去硫。 球團(tuán)焙燒設(shè)備主要有3種(見圖111)：豎爐、帶式焙燒機(jī) 和鏈篦機(jī)一回轉(zhuǎn)窯。豎爐一般為810立方米，適合中小企業(yè)。 帶式焙燒機(jī)是大型球團(tuán)廠的主要焙燒設(shè)備。目前鏈篦機(jī)一回轉(zhuǎn) 窯

10、的球團(tuán)礦占總產(chǎn)量的比例日益增多。 5)高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程 現(xiàn)代大型高爐車間包括主體和輔助系統(tǒng)，主體系統(tǒng)如圖 1-12所示，共5部分：高爐本體、儲(chǔ)礦槽、出鐵場、除塵器和熱 風(fēng)爐。輔助系統(tǒng)則有煤氣清洗、爐頂煤氣余壓發(fā)電(TRT)、水渣、 水處理和制煤粉車間等。 高爐煉鐵是在筒形爐子(高爐，圖112)內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng) 過程的，爐料(礦石、焦炭和熔劑)從爐頂(有鐘形和無料鐘形兩 種)裝入爐內(nèi)，從鼓風(fēng)機(jī)來的冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐后，形成熱風(fēng)從高爐 風(fēng)口鼓入，隨著焦炭燃燒，產(chǎn)生熱煤氣流由下而上運(yùn)動(dòng)，而爐 料則由上而下運(yùn)動(dòng)，互相接觸，進(jìn)行熱交換，逐步還原，最后 到爐子下部，還原成生鐵，同時(shí)形成爐渣。積聚在爐缸的鐵水

11、和爐渣分別由出鐵口放出。 6)非高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程 由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好、可靠，產(chǎn)量大，效率高，能耗低，這 種方法生產(chǎn)的鐵占世界生鐵總產(chǎn)量90以上，但一些缺乏焦炭資源的國家和 地區(qū)，也使用非高爐煉鐵法。非高爐煉鐵法，即高爐以外的，不用焦炭，而 以煤、燃油、天然氣、電為能源的煉鐵方法。主要有直接還原法和熔融還原 法，此外還有電爐煉鐵法。直接還原法有氣體直接還原法(豎爐法)和固體還 原劑直接還原法(回轉(zhuǎn)窯法)。熔融還原法是指一切不用高爐冶煉液態(tài)生鐵的 方法，它是用高品位鐵精礦，經(jīng)預(yù)還原在高溫熔融狀態(tài)下直接還原成液態(tài)金 屬。電爐煉鐵法只用于水電資源豐富而又缺乏焦炭的地區(qū)和國家。我國天然 氣緊

12、張、煤炭豐富，故主要采用固體還原劑(煤基)直接還原法，熔融還原則 在試驗(yàn)或引進(jìn)中，主要為COREX法。 煤基直接還原法的工藝流程如圖1-13所示，鐵礦石、煤和石灰石按規(guī) 定配比從人料口加入回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯慢速旋轉(zhuǎn)，原料被加熱和還原；供煤燃 燒所需的空氣，由設(shè)在窯殼上的風(fēng)管軸向吹人窯內(nèi)；除煤作為工藝過程的熱 源和還原劑外，還有一部分煤粉從窯的出料端噴人窯內(nèi)；從入料口喂入的原 料，經(jīng)窯內(nèi)預(yù)熱段、還原段，還原成直接還原鐵(DRI)并從回轉(zhuǎn)窯出料口排出， 然后進(jìn)入冷卻筒內(nèi)冷卻，再輸送到篩分和磁選系統(tǒng)，把產(chǎn)品和殘?zhí)?、灰分?非磁性物分開，并按粒度分級(jí)人倉，細(xì)顆粒的DRI粉經(jīng)壓塊后供煉鋼使用； 回轉(zhuǎn)窯窯尾排

13、出的高溫廢煙氣經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生蒸氣，廢氣冷卻降溫后經(jīng)布袋 除塵器凈化，經(jīng)煙囪排到大氣。 (2)鋼區(qū)生產(chǎn)工藝流程 1)鐵水預(yù)處理生產(chǎn)工藝流程 近年來，由于對(duì)鋼的力學(xué)性能和表面質(zhì)量要求日益提高，要 求鋼中含硫量控制在0.02以下，有的甚至要求磷、硫含量達(dá)到 近乎“雙零” (001)水平。傳統(tǒng)的高爐一轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝很難 滿足上述要求，因?yàn)榈土虻脑虾徒固咳找嫒鄙伲诟郀t內(nèi) 脫硫，需要定堿度而增大渣量和增加焦比。同樣，用高硫鐵 水煉鋼或一般鐵水煉低硫鋼，需要采用高堿度渣，從而增加渣 量消耗、延長冶煉時(shí)間、降低了金屬收得率和爐襯壽命。為解 決這些問題，廣泛使用爐外脫硫。爐外脫硫包括在高爐出鐵時(shí) 脫硫和在煉鋼

14、廠設(shè)置鐵水預(yù)處理裝置。 鐵水預(yù)處理在20世紀(jì)80年代以前是進(jìn)行預(yù)脫硫處理，80年 代以后發(fā)展為三脫(脫硫、脫磷和脫硅)處理。脫硅可以在高爐出 鐵場中連續(xù)或半連續(xù)進(jìn)行，也可以在運(yùn)送工具如魚雷罐車或鐵 水罐中進(jìn)行，方法是噴人脫硅劑進(jìn)行脫硅。脫磷一般是在運(yùn)送 工具如魚雷罐車或鐵水罐中進(jìn)行，方法是噴人脫磷劑進(jìn)行脫磷。 脫硫主要有噴吹法和攪拌法兩種。噴吹法的脫硫作業(yè)是在魚雷 罐車或鐵水罐車內(nèi)進(jìn)行，以氮?dú)鉃檩d流氣體，采用頂噴法將脫 硫劑噴人鐵水以進(jìn)行脫硫，脫硫率可達(dá)6080，此法應(yīng)用 最廣泛。 KR攪拌脫硫法的設(shè)備維修費(fèi)用較高，處理鐵水量(50330t) 比之噴吹法要小，脫硫成本略高，但脫硫率可達(dá)90，處

15、理后 鐵水S 0005，適合冶煉低硫和超低硫鋼種，如電工鋼、 耐低溫鋼、原子能工程鋼等，KR攪拌脫硫法是把脫硫劑由槽車 用氮?dú)鈮核偷絻?chǔ)料罐內(nèi)，再經(jīng)壓送泵通過流槽加入鐵水罐的鐵 水中，并把攪拌槳也下降到鐵水罐的鐵水中進(jìn)行攪拌以進(jìn)行脫 硫。它在鐵水進(jìn)行脫硫前和后，要進(jìn)行扒渣。 2）轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝流程 煉鋼的主要設(shè)備為轉(zhuǎn)爐，按其吹煉工藝有頂吹轉(zhuǎn)爐、低吹 轉(zhuǎn)爐、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐等。以頂吹轉(zhuǎn)爐為例的主要設(shè)備及工藝 流程如圖1-14所示。 轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是將鐵水中的硅、錳、磷、硫、碳等雜質(zhì)氧 化，使其進(jìn)入廢氣、爐渣中并排除，從而得到成分及溫度合格的 鋼水。煉鋼時(shí)，先將主原料廢鋼和鐵水裝入爐內(nèi)，再加個(gè)造渣料

16、 (主要是輔助原料石灰)，然后下降水冷氧槍，氧氣經(jīng)氧槍頭部的超 音速噴嘴向下吹入熔池，氧化硅、錳、碳等元素并放出熱量，供 冶煉用。造渣的目的是將硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)氧化成氧化物而 進(jìn)入渣中。到終點(diǎn)時(shí)（熔煉結(jié)束前），傾斜爐體，進(jìn)行測溫和取 樣。如溫度和含碳量經(jīng)測定已達(dá)要求，即可出鋼（終點(diǎn)控制）。 如尚未達(dá)到預(yù)定值，則需將已傾斜的爐子重新?lián)u正，繼續(xù)吹煉， 這叫“后吹”。這時(shí)煉鋼工用礦石、鐵皮或轉(zhuǎn)爐渣來調(diào)整溫度或改 變氧槍位置(氧槍離熔池的距離)和改變吹氧量來調(diào)整工藝過程。以 使鋼水達(dá)到預(yù)定的溫度和成分。出鋼時(shí)在爐后加鋁脫氧，且加入 鐵合金使鋼水中的其他金屬元素含量達(dá)到預(yù)定要求。 在吹煉過程中，鐵水

17、中的碳氧化為CO及co2，每噸鋼約產(chǎn)生 50100立方米的CO，這是很好的燃料或化工原料，可以回收使 用。故在吹煉開始后，降下活動(dòng)煙罩，保持轉(zhuǎn)爐爐口微正壓， 避免煙氣外溢污染車間環(huán)境，也避免吸人空氣使CO過多氧化， 以充分回收能量。轉(zhuǎn)爐爐氣經(jīng)冷卻煙道及二級(jí)文氏管冷卻洗滌 除塵，然后經(jīng)排煙風(fēng)機(jī)加壓，送人儲(chǔ)氣柜以備使用。在轉(zhuǎn)爐吹 煉初期及后期CO含量較低，此時(shí)煤氣不回收，由煙囪放散。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的特點(diǎn)是冶煉過程快，煉一爐鋼約為20-40min，其 中吹氧時(shí)間僅1020min. 3)電弧爐煉鋼生產(chǎn)工藝流程 電弧爐煉鋼由于采用電能做熱源，熱效率高于65，爐內(nèi)氣氛、 鋼液溫度和成分容易控制、品種適應(yīng)大，同

18、時(shí)還能間斷生產(chǎn)等一系 列優(yōu)點(diǎn)，加以電爐冶煉工藝的強(qiáng)化和設(shè)備的進(jìn)步(超高功率、水冷爐 壁、水冷爐蓋、連續(xù)裝料、氧燃燒嘴助熔、廢鋼預(yù)熱、爐底偏心出 鋼、泡沫造渣等)使得電爐煉鋼成為生產(chǎn)合金鋼、低合金鋼和優(yōu)質(zhì)碳 素鋼的主要生產(chǎn)手段。 直流電弧爐比之交流電弧爐有下列優(yōu)點(diǎn)：電弧比較穩(wěn)定(交流電 弧爐每次過零都有滅弧和點(diǎn)弧過程)、電極消耗低(直流電弧爐只用 一根電極)、耐火材料消耗低(可減少3-5kg/t)、電耗較低(節(jié)約率約3 -5)、對(duì)電網(wǎng)的影響較小(交流電弧爐，一般要求電網(wǎng)的短路容 量為電爐變壓器容量的5080倍，甚至100倍，否則必須設(shè)置無功 補(bǔ)償裝置；而直流電弧爐只要40倍，就不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成太大

19、的影響)、 噪聲較小以及維修工作量較少。但由于建立大功率直流電源有困難， 故直至20世紀(jì)80年代初，電力電子器件出現(xiàn)(如大功率晶閘管)，直 流電弧爐才投人工業(yè)應(yīng)用，目前直流電弧爐造價(jià)仍較高，故交流電 弧爐仍占主導(dǎo)地位。交流電弧爐(爐容可達(dá)到400t)的設(shè)備如圖1-15所 示，頂蓋可旋轉(zhuǎn)打開，以便裝料；電極可升降以調(diào)整輸入。 電弧爐煉鋼一般都以廢鋼作為原料，在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)也 有全部或部分用鐵水為原料的。交、直流電弧爐煉鋼的工藝過 程相似，都是將電能轉(zhuǎn)化為熱能，使?fàn)t料熔化，經(jīng)過吹氧、脫 硫、加合金料、還原后形成合金鋼。電弧爐煉鋼的生產(chǎn)工藝過 程可簡單歸納為：廢鋼稱重配料、裝料人爐；散裝料、鐵合金

20、按冶煉過程需要稱重、配料入爐；冶煉。 每爐鋼的冶煉大體分3個(gè)階段。第一階段，用一定的功率 使電極在爐料中“打井”，即先造成熔化區(qū)；第二階段，提高 電壓以最大功率使?fàn)t料全部熔化，這一階段為縮短熔化時(shí)間， 往往另加氧燃燒嘴助熔，原料中若有鐵水，在此時(shí)加入爐內(nèi)； 第三階段，吹氧脫碳精煉。如果由電爐直接煉出成品鋼，要加 輔料造渣調(diào)整成分，冶煉到預(yù)定的成分與溫度后出鋼。在配有 爐外精煉的車間，鋼水達(dá)到預(yù)定溫度后即出鋼送爐外精煉設(shè)備 繼續(xù)冶煉。 4)爐外精煉生產(chǎn)工藝流程 爐外精煉是在一次熔煉爐(轉(zhuǎn)爐、電爐等)外進(jìn)行的冶煉過程， 從而達(dá)到：精確控制鋼的成分；使鋼水溫度和成分一致和達(dá)到 規(guī)定要求；去除鋼中的氣

21、體(氫氣、氮?dú)狻⒀鯕獾?；脫硫和脫磷 到最低程度；脫碳到規(guī)定程度；去除鋼中的雜質(zhì)等。 爐外精煉有多種形式，得到廣泛應(yīng)用的有循環(huán)真空處理(如RH、 RH-OB法)，提升真空處理(DH法)，合金微調(diào)及溫度處理(CAS、 CAS-OB法)，LF鋼包精煉爐，真空吹氬脫氧(VD法)，真空吹氧 脫碳精煉爐(VOD法)，鋼包噴粉(KIP、TN、SL法等)，喂絲法、 氬氧精煉爐(AOD法)等。 鋼包吹氬。在鋼水包底部砌一塊或數(shù)塊透氣磚，出鋼后從 透氣磚吹人氬氣(Ar)而造成鋼水包中鋼液的攪動(dòng)，使乳化渣滴和 鋼中夾雜物上浮，部分去除鋼中的氣體和均勻成分。 噴粉。它是把粉料用載氣通過噴槍直接加到鋼液內(nèi)部進(jìn)行 精煉

22、的方法，主要是脫硫。有多種方法，如TN(德國Thvssen- Niederrhein公司)法、SL(瑞典斯堪的那維亞噴槍公司)法、KIP(日 本鋼鐵公司君津廠)法等，原理類同，只是設(shè)備布置、流程等稍 有不同。 RH循環(huán)真空脫氣處理。它是 由德國魯爾(Ruhrsmhl)公司和海羅 爾斯(Heraeus)公司共同設(shè)計(jì)的。 如圖1-16所示，下部設(shè)有兩根環(huán) 流管的脫氣室，脫氣處理時(shí)，將 環(huán)流管插入鋼水，靠脫氣室抽真 空的壓差使鋼水由管子進(jìn)入脫氣 室。同時(shí)從兩根管子之一(上升管) 吹人驅(qū)動(dòng)氣體(通常為氬氣)，利用 氣泡泵原理抽引鋼水通過脫氣室 和下降管產(chǎn)生循環(huán)運(yùn)動(dòng)，并在脫 氣室內(nèi)脫除氣體。RH法技術(shù)不

23、斷 擴(kuò)展，伸展而為RH-KTB(KTB意 為川崎鋼鐵公司頂吹氧)、RH- OB(帶升溫的循環(huán)真空脫氣處理)、 RH-PB(循環(huán)真空脫氣-噴粉處理) 等。 CAS法的工藝流程。如圖 1-17所示，吊車將鋼水包運(yùn) 到CAS處理站，由臺(tái)車將鋼 水包運(yùn)到處理位置，接通鋼 水包底部的吹氬快速接頭， 進(jìn)行吹氬，當(dāng)鋼液面上的渣 層吹開一定面積后放下浸漬 管，此時(shí)管內(nèi)已無鋼渣，再 加入鐵合金或冷卻劑進(jìn)行成 分(C、Mn、Si、A1)調(diào)整和 溫度調(diào)整。它主要用于生產(chǎn) 普通鋼的大型鋼鐵廠。 LF鋼包爐精煉。其設(shè)備簡單，操作靈活，精煉效果好。它 和電爐配合，以取代電爐的還原期，也可以與轉(zhuǎn)爐配合，生產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)合金鋼。L

24、F爐是把盛有要處理的鋼水的鋼包運(yùn)送到處理工 位，加上帶電極的蓋，進(jìn)行冶煉，它主要靠包內(nèi)的白渣，在低 氧的氣氛中，由包底吹氬攪拌，電極加熱實(shí)現(xiàn)冶煉。可使鋼中 的氧、硫含量大為降低(約為1X10-5)，夾雜物按ASTM評(píng)級(jí)為0 0.1級(jí)。LF爐亦可抽真空進(jìn)行冶煉，即LFV法。 氬氧精煉爐(AOD法)。它是在大氣壓下向鋼水吹氧的同時(shí)， 吹人惰性氣體(Ar2、N2)，通過降低Pco以實(shí)現(xiàn)脫碳保鉻的重要精 煉方法。用于生產(chǎn)低碳鋼、超低碳鋼和不銹鋼等。其設(shè)備包括 爐子本體、供氣系統(tǒng)、供料系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)等。 5)連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)工藝流程 連續(xù)鑄鋼的作用是把鋼水鑄成板坯、方坯、圓坯或異型坯。 其流程見圖1-18。

25、鋼水先經(jīng)吹氬站吹氬攪拌，并加入廢鋼調(diào)溫， 使鋼水溫度調(diào)整到該鋼種液相線上3050C，然后送到鋼水包 回轉(zhuǎn)臺(tái)，將鋼包對(duì)準(zhǔn)中間包，使鋼水注人中間包，再通過浸入 式水口注入結(jié)晶器(浸入式水口的作用是防止鋼水氧化)。中間包 的作用是保持一定的鋼水量和使鋼水中的夾雜物及渣子有機(jī)會(huì) 上浮，還可以通過中間包進(jìn)行多流連鑄及多爐連鑄，也可以調(diào) 節(jié)鋼水溫度。結(jié)晶器是銅或耐較高溫度的銅合金制的方形或圓 形夾層無底的筒，有的還在內(nèi)表面鍍鉻以減少結(jié)晶器的磨損。 結(jié)晶器用高壓軟水冷卻，使鋼水外層在此凝成外殼和使鑄坯與 結(jié)晶器脫離。澆注前，引錠裝置將引錠頭送人結(jié)晶器作為底部 以免鋼水流出，澆注開始后，由引錠裝置將初步凝成外

26、殼的鑄 坯拉引出結(jié)晶器。已形成薄外殼的鑄坯(內(nèi)心是流體)，進(jìn)入二次 冷卻區(qū)，噴水繼續(xù)冷卻，直至全部凝固。 當(dāng)連鑄坯頭部進(jìn)入拉矯輥后，引錠裝置便被脫開，安放在固 定位置，由拉矯輥直接拉鑄坯，使鑄坯繼續(xù)前進(jìn)。鑄坯經(jīng)拉矯 輥矯直后，再經(jīng)切割裝置剪成一定長度的鑄坯，然后打上編號(hào)， 冷卻、堆放。某些鑄坯表面可能有缺陷，還須經(jīng)精整處理。近 來為節(jié)能高效，把無缺陷的熱鑄坯直送軋鋼加熱爐加熱或直接 軋制。 鑄坯的澆注速度，是由鑄坯的尺寸、鋼種和產(chǎn)量來決定的， 大板坯澆注速度一般為0.51.5mmin，小方坯高些，高效連鑄 就更高了。此外，為了改善合金鋼坯的質(zhì)量，在二次冷卻區(qū)及 其他地點(diǎn)裝有電磁攪拌裝置等。 (

27、3)軋區(qū)生產(chǎn)工藝流程 軋區(qū)的任務(wù)是把鋼區(qū)來的鑄坯軋制或用其他工藝生產(chǎn)各種成 品鋼材，主要是板(熱軋板帶、中厚板、冷軋板帶、各類涂層鍍 層板等)、管(無縫鋼管、電焊鋼管、大口徑鋼管、各種異型鋼管 等)、型材(棒、線、重軌、H型鋼等)和其他鋼材(火車輪箍等)。 軋制就是如圖1-19a所示，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的上下軋輥，使通過 的鋼坯變形，成為所需形狀的鋼材；對(duì)于鋼板是調(diào)整上下軋輥 的距離(輥縫或稱軋輥開口度)而得到所需厚度的鋼板；對(duì)于無縫 鋼管則如圖1-19b所示用頂桿使圓坯穿孔軋成毛管，然后經(jīng)軋管、 定(減)徑等設(shè)備軋制成所需直徑的無縫鋼管；對(duì)于型材，如線、 棒材等則用帶孔形的軋輥軋成所需的形狀，H型

28、鋼還需如圖1- 19c所示用萬能軋機(jī)(帶水平軋輥和立輥，能進(jìn)行兩個(gè)方向軋制) 軋制。 軋制有熱軋(軋制溫度約為1050C)和冷軋(常溫軋制)。由于 軋輥直徑要與被軋軋件尺寸(如軋輥出口鋼板厚度)不超過一定比 例，才能獲得較好效果，故工作輥直徑有一定限制，直徑受限的 軋輥往往剛度不夠，因大的軋制壓力而彎曲，影響尺寸；為了解 決此問題，在工作輥上加一個(gè)直徑比工作輥大得多的支承輥；這 樣，便有如圖1-20所示的4輥軋機(jī)、6輥軋機(jī)(中輥可橫移，用于板 形調(diào)節(jié))和12輥、20輥等森吉米爾軋機(jī)(主要用作軋制極薄機(jī)的合 金鋼帶)，兩輥軋機(jī)多用于粗軋或小型軋機(jī)。(多輥軋機(jī)引入) 由于軋件軋制時(shí)，每次變形量不能

29、太大，這樣，把鋼坯軋制 到成品，需要軋制多次，可用一臺(tái)可逆式軋機(jī)，來回多道次軋制， 也可多臺(tái)軋機(jī)串列布置(連軋)，每臺(tái)軋機(jī)只軋一個(gè)道次，軋件往 前走，出末架軋機(jī)，就變成成品。前者投資省，但速度慢，對(duì)熱 軋，由于溫降，要使用前后有軋件保溫爐的爐卷軋機(jī)；后者速度 快，生產(chǎn)率高，是現(xiàn)代軋鋼主要方式。（軋機(jī)串連或可逆） 1)板帶鋼生產(chǎn)工藝流程 熱連軋鋼帶生產(chǎn)工藝流程 熱連軋帶鋼是指厚度一般為 120mm的鋼帶。其寬度一般為600-2000mm左右。熱連軋帶鋼 在鋼板的總產(chǎn)量中所占比例較大，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家可達(dá)80， 占鋼材總產(chǎn)量的50以上。 連軋機(jī)有如圖1-21所示的3種布置。 熱連軋帶鋼的工藝流程為：

30、原料一檢查及清理一在步進(jìn)式或 推鋼式加熱爐加熱除鱗(除去加熱時(shí)鋼坯表面的氧化鐵皮，除鱗 機(jī)有平輥式、立輥式和高壓水式)一粗軋(其作用是壓縮軋件，使 之延伸到某一長度和寬度的軋件的粗略軋制)一切頭(切去溫度較 低的不規(guī)則的頭部，便于精軋機(jī)咬人軋制)一高壓水除鱗一精軋 (進(jìn)入串列布置的多架四輥軋機(jī)軋制，逐步減厚至成品厚度)一冷 卻(冷卻區(qū)長約120190m，使用層流或水幕式噴水把鋼帶冷卻 到卷取溫度約650C)一卷取一卸卷一冷卻和取樣檢查入庫。 冷軋鋼帶生產(chǎn)工藝流程 冷軋帶鋼是以熱軋板卷為原料，在 室溫下進(jìn)行軋制，冷軋帶鋼一般都是成卷軋制。冷軋機(jī)也多為 四輥軋機(jī)，其布置型式有單機(jī)架(見圖1-22)

31、、雙機(jī)架和多機(jī)架布 置(見圖1-23)。 冷軋帶鋼主要是厚度較薄的產(chǎn)品，其規(guī)格為：帶材厚度為0.2- 4mm、寬度為6002500mm；箔材厚度為0.0010.2mm、寬度 為20600mm。冷軋帶鋼在生產(chǎn)過程中由于不進(jìn)行加熱，故沒 有熱軋常出現(xiàn)的麻點(diǎn)和氧化鐵皮等缺陷，表面質(zhì)量好、光潔度 高、尺寸精度高，產(chǎn)品的性能和組織能滿足特殊的使用要求， 如電磁性能、深沖性能等。冷軋板帶的用途很廣，汽車制造、 電氣產(chǎn)品、機(jī)車車輛、航空、精密儀表、食品罐頭等行業(yè)都需 要冷軋鋼板。 冷軋帶鋼生產(chǎn)流程因產(chǎn)品不同而不同(指后部工序)，圖1-24是 流程的一種。 中厚板生產(chǎn)工藝流程 中厚板的規(guī)格范圍為：厚度為452

32、00mm，寬度為 6003800mm，長度為120012000mm。中厚板所用軋機(jī)有： 三輥勞特式軋機(jī)、二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)，現(xiàn)代中厚板廠都使用 一臺(tái)四輥(或兩輥)軋機(jī)作粗軋，另一臺(tái)四輥軋機(jī)作精軋，三輥勞 特式軋機(jī)已基本淘汰。 中厚板的生產(chǎn)工藝可分為一般中厚板(普通結(jié)構(gòu)鋼板、造 船板、橋梁板等，流程見圖1-25)和特殊中厚板(不銹鋼板、高壓 鍋爐容器鋼板等)生產(chǎn)工藝，原料一般使用連鑄鑄坯。 2)鋼管生產(chǎn)工藝流程 鋼管廣泛用于石油鉆采、輸送液體氣體，在化學(xué)、建筑、機(jī) 械和軍事工業(yè)等方面都有較大需求量。在鋼材總產(chǎn)量中，鋼管 約占1015。鋼管的品種規(guī)格，按斷面形狀可分為圓形和 異形斷面鋼管。異形鋼管

33、有方形、三角形、矩形、弓形等。鋼 管的材質(zhì)可分為普通碳素鋼管、碳素結(jié)構(gòu)鋼管、合金結(jié)構(gòu)鋼管、 合金鋼管、軸承鋼管、不銹鋼管及雙金屬管等。鋼管的外直徑 范圍為014000mm，壁厚為001-lOOmm。 鋼管按生產(chǎn)方法，可分為無縫管和焊接鋼管。無縫鋼管是由 實(shí)心的管坯經(jīng)穿孔機(jī)穿制成毛管后，由各種形式的軋管機(jī)(如自 動(dòng)軋管機(jī)組、連續(xù)軋管機(jī)組、周期式軋管機(jī)組、三輥軋管機(jī)組、 頂軋管機(jī)組以及主要用于有色金屬的擠壓管機(jī)組等)軋制成鋼管， 再經(jīng)定、減徑加工成最終成品鋼管。焊接鋼管是以鋼板或帶鋼 為原料，通過各種方法成型后進(jìn)行焊接而制成各種規(guī)格的管材。 鋼管的冷加工，是以熱軋無縫鋼管為原料，為提高鋼管的尺寸

34、精度、表面光潔度及使用性能，擴(kuò)大品種規(guī)格，要進(jìn)行深加工， 如冷軋、冷拔和冷旋壓等。 熱軋無縫鋼管生產(chǎn)工藝流程 熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)過程主要分為穿孔、軋管和定(減)徑。 a.使用自動(dòng)軋管機(jī)的生產(chǎn)工藝流程。如圖1-26所示，包括管坯準(zhǔn)備(管坯 檢查、管坯切斷、定心等工序)、管坯加熱(一般在環(huán)形爐中加熱。管坯通過 機(jī)械手裝入爐內(nèi)，爐底不斷慢慢旋轉(zhuǎn)，將加熱好的管坯由機(jī)械手從出鋼口中 夾出，放置在輥道上運(yùn)至穿孔機(jī))、穿孔(一般采用二輥斜軋穿孔)、毛管軋制 (目的是實(shí)現(xiàn)減壁，使毛管外徑和璧厚軋制到接近成品管的尺寸。一般自動(dòng)軋 管機(jī)在同一孔型內(nèi)軋制23道，每軋一道毛管要旋轉(zhuǎn)90。軋前需要往毛管 內(nèi)撤食鹽和木屑

35、的混合物，目的是食鹽受熱爆炸將毛管內(nèi)壁的氧化鐵皮除掉， 同時(shí)也起潤滑作用。在軋制第二道時(shí)，需更換另一規(guī)格的頂頭以實(shí)現(xiàn)繼續(xù)減 壁，第三道不換頂頭，目的是消除橢圓度)、均整(均勻壁厚、加工內(nèi)外表面、 消除和減小鋼管的橢圓度)、定減徑(由輸送輥道將均整后的毛管送人定徑機(jī) 定徑。如需減徑，則需進(jìn)入再加熱爐進(jìn)行加熱后，再由多機(jī)架減徑機(jī)減徑)、 冷卻(在冷床上冷卻，空冷)、矯直(在斜輥式矯直機(jī)上進(jìn)行)及精加工(包括切 管機(jī)切定尺、切頭切尾、倒棱，檢查、稱量和包裝)等。 b使用連續(xù)式軋管機(jī)的生產(chǎn)工藝流程。與自動(dòng)軋管機(jī)組相比，只是軋管 工序有所區(qū)別。由于多機(jī)架連軋，且輥縫交錯(cuò)布置，使軋后毛管壁厚均勻， 故不需

36、均整機(jī)。 電焊鋼管生產(chǎn)工藝流程 a高頻直縫連續(xù)電焊鋼管生產(chǎn)工藝流程。高頻直縫連續(xù)電焊鋼 管機(jī)組可生產(chǎn)5-660mmX0515mm的水煤氣管道用管、鍋爐 管、油管、一般結(jié)構(gòu)管和機(jī)械工業(yè)用管。高頻電焊管機(jī)組是以冷 軋或熱軋帶鋼為原料，使用接觸焊或感應(yīng)焊加熱，輥式連續(xù)成型 機(jī)彎曲成型，能生產(chǎn)低碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼管，其工藝流程見 圖1-27。焊接速度可達(dá)130150mmin，并在作業(yè)線或線外進(jìn)行 探傷，有的還設(shè)有焊縫熱處理裝置，以提高焊管質(zhì)量。 bUOE直縫電焊鋼管生產(chǎn)工藝流程。首先將鋼板壓成U形，然 后進(jìn)行O成型再將縫隙焊合。UOE法是生產(chǎn)大口徑直縫電焊管的主 要方法，可生產(chǎn)直徑為406-1620mm的鋼管。 c螺旋電焊鋼管生產(chǎn)工藝流程。螺旋焊管是目前生產(chǎn)大直徑 焊管的有效方法之一。因?yàn)榇罂趶胶腹懿捎弥笨p焊時(shí)，受到鋼板 寬度的限制；如果帶鋼呈螺旋狀卷成鋼管，那么使用較窄的帶鋼 也可卷成較大直徑的鋼管，目前螺旋焊管的最大直徑已達(dá)到3m， 厚度達(dá)254mm。 UOE直縫電焊