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文檔簡介
1、 冶金工業(yè)自動化冶金工業(yè)自動化 第一單元第一單元 冶金工藝流程及自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)冶金工藝流程及自動化系統(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、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 一定儲備須設(shè)有原料場。原料場主要承擔(dān)全廠鐵礦石、焦煤、動力煤等主副 原料的輸人、儲備、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,篩下粉料送分層儲料場(二次料場),在那里把不同牌號的精礦粉等, 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,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,在臺車移動過程中,燒結(jié)自上而下進(jìn)行。 當(dāng)臺車移動接近末端時(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)。現(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,而爐 料則由上而下運(yùn)動,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?,在高爐內(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α瞎迌?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)冷卻煙道及二級文氏管冷卻洗滌 除塵,然后經(jīng)排煙風(fēng)機(jī)加壓,送人儲氣柜以備使用。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,就不會對電網(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)?、氧氣?;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,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,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??墒逛撝?的氧、硫含量大為降低(約為1X10-5),夾雜物按ASTM評級為0 0.1級。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,將鋼包對準(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 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, 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,由電動機(jī)帶動的上下軋輥,使通過 的鋼坯變形,成為所需形狀的鋼材;對于鋼板是調(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,可用一臺可逆式軋機(jī),來回多道次軋制, 也可多臺軋機(jī)串列布置(連軋),每臺軋機(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 一臺四輥(或兩輥)軋機(jī)作粗軋,另一臺四輥軋機(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
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