鋼鐵生產(chǎn)流程

1、鋼鐵生產(chǎn)流程第1頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三一、鋼鐵基礎(chǔ)知識鋼鐵: 是以Fe和C為主要組成元素，同時(shí)還含有Si、Mn、P、S等雜質(zhì)元素的合金。包含生鐵與鋼。 生鐵: 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高（wc2.11%），雜質(zhì)元素的含量也較高的鐵碳合金，生鐵硬度高、性脆，很少直接使用。 煉鋼生鐵：硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低（wSi1.25%3.2%），斷口呈灰黑色，用作鑄造的原料。鋼: 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低（wc 2.11%），雜質(zhì)元素的含量也較低的鐵碳合金，鋼一般具有較好的強(qiáng)韌性，是常用的金屬材料。 鋼材: 鋼錠或鋼坯經(jīng)壓力加工成各種形狀規(guī)格的鋼材。 第2頁，共27頁，2022年，5月20日，23

2、點(diǎn)20分，星期三鐵礦的相關(guān)品位元素礦石工業(yè)類型邊界品位工業(yè)品位煉鐵要求鐵Fe（%）磁鐵礦石2025一般當(dāng)含鐵量大于7090時(shí)方可直接入爐。 赤鐵礦石2528-30菱鐵礦石2025褐鐵礦石2530第3頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三二、鋼鐵生產(chǎn)概述 鋼鐵生產(chǎn)流程大致分為：選礦、燒結(jié)、煉焦、高爐(煉鐵)、電爐或轉(zhuǎn)爐(煉鋼)、連鑄、軋制等過程；輔助系統(tǒng)有：制氧/制氮、循環(huán)水系統(tǒng)、煙氣除塵及煤氣回收等。這里將分別介紹這些流程以及各流程里所用到的主要設(shè)備，還有這些設(shè)備的基本控制要求，主要用到的自動(dòng)化產(chǎn)品等等。希望通過這些內(nèi)容，能讓大家對鋼鐵行業(yè)的流程及產(chǎn)業(yè)鏈有個(gè)大概的了解。第4

3、頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三鋼鐵生產(chǎn)工藝流程第5頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三1、選礦鐵礦石： 是主要的煉鐵原料，有磁鐵礦“Fe3O4”、赤鐵礦“Fe2O3”、褐鐵礦 “2Fe2O33H2O”、菱鐵礦“FeCO3”。鐵礦石中除鐵的化合物外， 還含有硅、錳、磷、硫等的化合物。磁鐵礦選礦：主要有多級磁選或干濕磁選聯(lián)合。赤鐵礦選礦：主要有重選、浮選和強(qiáng)磁選或是多種選礦并用，也有磁化 焙燒后弱磁選。褐鐵礦選礦：主要有水洗：如廣東韶關(guān)大寶山褐鐵礦；重選：主要是搖 床、跳汰；磁選：電磁或永磁強(qiáng)磁場選礦。 菱鐵礦選礦：主要有弱磁強(qiáng)磁浮選組合工藝。 第

4、6頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三2、燒結(jié)和煉焦燒結(jié)：為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產(chǎn)出的鐵精礦制成10-25mm的塊狀原料。鐵礦粉造塊目前主要有兩種方法：燒結(jié)法和球團(tuán)法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團(tuán)礦。 煉焦：高爐生產(chǎn)前的準(zhǔn)備除了準(zhǔn)備鐵礦石（燒結(jié)礦和球團(tuán)礦）外，還需要準(zhǔn)備好必需的燃料-焦炭。焦炭是高爐冶煉的主要燃料，焦炭在風(fēng)口前燃燒放出大量熱量并產(chǎn)生煤氣，煤氣在上升過程中將熱量傳給爐料，使高爐內(nèi)的各種物理化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行。 第7頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三3、高爐煉鐵高爐煉鐵生產(chǎn)是冶

5、金(鋼鐵)工業(yè)最主要的環(huán)節(jié)。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。 高爐煉鐵目的：將礦石中的鐵元素提取出來，生產(chǎn)出來的主要產(chǎn)品為鐵水。付產(chǎn)品有：水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。第8頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三高爐冶煉工藝流程簡圖： 第9頁，共27頁，2022年，5月20日，23

6、點(diǎn)20分，星期三高爐煉鐵原理簡介： 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（10001300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個(gè)過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐

7、頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。 第10頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三高爐煉鐵主要工藝設(shè)備簡介： 高爐是煉鐵的主要設(shè)備。高爐熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備。鐵水罐車用于運(yùn)送鐵水，實(shí)現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉(zhuǎn)移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。 高爐系統(tǒng)常用到的自動(dòng)化設(shè)備： 組態(tài)軟件、變頻器、工控機(jī)、總線及通訊產(chǎn)品等。第11頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三4、轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧 化的過程中放出大量的熱量 （含1%的硅可使生鐵的溫度

8、升高200攝 氏度），可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使 用燃料。煉鋼的基本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣 體和非金屬夾雜物，提高溫度和調(diào)整成分。歸納為：“四脫”（碳、 氧、磷和硫），“二去”（去氣和去夾雜），“二調(diào)整”（成分和溫度）。 采用的主要技術(shù)手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。轉(zhuǎn)爐煉鋼目的： 將生鐵里的碳及其它雜質(zhì)（如：硅、錳）等氧化， 產(chǎn)出比鐵的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能更好的鋼。 煉鋼方法：目前煉鋼方法主要有氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼等； 第12頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程簡介： 第13頁，共27頁

9、，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三轉(zhuǎn)爐煉鋼原理簡介： 轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個(gè)梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。開始時(shí)，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)爐使它直立起來。這時(shí)液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應(yīng)遍及整個(gè)爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時(shí)，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧

10、化并進(jìn)一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時(shí)，表明鋼已煉成。這時(shí)應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進(jìn)行脫氧。整個(gè)過程只需15分鐘左右。如果氧氣是從爐底吹 入，那就是底吹轉(zhuǎn)爐；氧氣從頂部吹入，就是頂吹轉(zhuǎn)爐。 第14頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三第15頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡介： 轉(zhuǎn)爐 :爐體可轉(zhuǎn)動(dòng)，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用鋼板 制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時(shí)靠化

11、學(xué)反應(yīng)熱加熱， 不需外加熱源，是最重要的煉鋼設(shè)備，也可用于銅、鎳冶煉。 AOD精煉爐:即氬氧脫碳精煉爐，是一項(xiàng)用于不銹鋼冶煉的專有工藝。VOD精煉爐 :是在真空狀態(tài)下進(jìn)行吹氧脫碳的爐外精煉爐，它以精煉 鉻鎳不銹鋼、超低碳鋼、超純鐵素體不銹鋼及純鐵為主。LF精煉爐是具有加熱和攪拌功能的鋼包精煉爐。加熱一般通過電極加 熱，攪拌是通過底部透氣磚進(jìn)行的。氧槍是轉(zhuǎn)爐供氧的主要設(shè)備，它是由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)組成。 目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。轉(zhuǎn)爐傾爐系統(tǒng)傾爐系統(tǒng):變頻調(diào)速(變頻器+電機(jī)+減速機(jī)+大齒輪) 傾爐機(jī)構(gòu)：傾爐機(jī)構(gòu)由軌道、傾爐油缸、搖架平臺、水平支撐 機(jī)構(gòu)和支座等組成。第16頁，共27頁

12、，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三5、連鑄連鑄：轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)過精煉爐精煉以 后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同 規(guī)格的鋼坯。連鑄工段就是將精煉后的 鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的生產(chǎn)工序，主要 設(shè)備包括回轉(zhuǎn)臺、中間包，結(jié)晶器、拉 矯機(jī)等。 連鑄的目的: 將鋼水鑄造成鋼坯。 第17頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三連鑄的工藝流程: 第18頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三連鑄工藝原理簡介：連鑄工藝：將裝有精煉好鋼水的鋼包運(yùn)至回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動(dòng)到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個(gè)結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備

13、之一，它使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶。拉矯機(jī)與結(jié)晶振動(dòng)裝置共同作用，將結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。 連鑄自動(dòng)化控制主要有連鑄機(jī)拉坯輥速度控制、結(jié)晶器振動(dòng)頻率的控制、定長切割控制等控制技術(shù)。第19頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三連鑄的主要工藝設(shè)備介紹:鋼包回轉(zhuǎn)臺：設(shè)在連鑄機(jī)澆鑄位置上方用于運(yùn)載鋼包過跨和支承鋼包 進(jìn)行澆鑄的設(shè)備。由底座、回轉(zhuǎn)臂、驅(qū)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)支撐、事故驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和錨固件6部分組成 。中間包：是短流程煉鋼中用到的一個(gè)耐火材料容器，首先接受從鋼包 澆下來的鋼水，然后再由中間包水口分配到各個(gè)結(jié)晶器中去。 結(jié)晶器：是在

14、連續(xù)鑄造、真空吸鑄、單向結(jié)晶等鑄造方法中，使鑄件 成形并迅速凝固結(jié)晶的特種金屬鑄型。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之 一，直接關(guān)系到連鑄坯的質(zhì)量。 拉矯機(jī)：在連鑄工藝中，連鑄機(jī)拉坯輥速度控制是連鑄機(jī)的三大關(guān)鍵 技術(shù)之一，拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產(chǎn)量和質(zhì)量，而拉坯 輥電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的性能又在其中發(fā)揮著重要作用。電磁攪拌器：是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強(qiáng)化鋼水的運(yùn)動(dòng)。 第20頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三6、軋制軋制：從煉鋼廠出來的鋼坯還僅僅是半成品，必須到軋鋼廠去進(jìn)行軋制以后，才能成為合格的產(chǎn)品。熱軋后的成品分為鋼卷和錠式板兩種，經(jīng)過熱軋后的鋼材厚度一般在幾個(gè)毫

15、米,如果用戶要求鋼板更薄的話，還要經(jīng)過冷軋。連軋的目的： 將連鑄后的鋼坯軋制成客戶需要規(guī)格的鋼材。 第21頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三軌、板、管、線材軋制流程：第22頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三軋制工藝原理簡介：從煉鋼廠送過來的連鑄坯，首先是進(jìn)入加熱爐，然后經(jīng)過初軋機(jī)反復(fù)軋制之后，進(jìn)入精軋機(jī)。軋鋼屬于金屬壓力加工，說簡單點(diǎn)，軋鋼板就像壓面條，經(jīng)過搟面杖的多次擠壓與推進(jìn)，面就越搟越薄。在熱軋生產(chǎn)線上，軋坯加熱變軟，被輥道送入軋機(jī)，最后軋成用戶要求的尺寸。軋鋼是連續(xù)的不間斷的作業(yè)，鋼帶在輥道上運(yùn)行速度快，設(shè)備自動(dòng)化程度高，效率也高。從平爐

16、出來的鋼錠也可以成為鋼板，但首先要經(jīng)過加熱和初軋開坯才能送到熱軋線上進(jìn)行軋制，工序改用連鑄坯就簡單多了，一般連鑄坯的厚度為，先經(jīng)過除磷到初軋，經(jīng)輥道進(jìn)入精軋軋機(jī)，精軋機(jī)由架輥式軋機(jī)組成，機(jī)前裝有測速輥和飛剪，切除板面頭部。精軋機(jī)的速度可以達(dá)到。熱軋成品分為鋼卷和錠式板兩種，經(jīng)過熱軋后的鋼軌厚度一般在幾個(gè)毫米,如果用戶要求鋼板更薄的話，還要經(jīng)過冷軋。 第23頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三熱軋 、冷軋生產(chǎn)工藝：熱軋生產(chǎn)工藝流程 ：板坯由煉鋼連鑄車間的連鑄機(jī)出坯輥道直接送到熱軋車間板坯庫，直接熱裝的鋼坯送至加熱爐的裝爐輥道裝爐加熱，不能直接熱裝的鋼坯由吊車吊入保溫坑，保溫

17、后由吊車吊運(yùn)至上料臺架，然后經(jīng)加熱爐裝爐輥道裝爐加熱，并留有直接軋制的可能。連鑄板坯由連鑄車間通過板坯上料輥道或板坯卸料輥道運(yùn)入板坯庫，當(dāng)板坯到達(dá)入口點(diǎn)前，有關(guān)該板坯的技術(shù)數(shù)據(jù)已由連鑄車間的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)送到了熱軋廠的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并在監(jiān)視器上顯示板坯有關(guān)數(shù)據(jù)，以便工作人員進(jìn)行無缺陷合格板坯的核對和接收。另外，通過過跨臺車運(yùn)來的人工檢查清理后的板坯也需核對和驗(yàn)收，并輸入計(jì)算機(jī)。進(jìn)入板坯庫的板坯，由板坯庫計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)根據(jù)軋制計(jì)劃確定其流向。 冷軋的工藝 ：冷軋的工藝，簡單地說就是將熱軋來的原料板軋制成用戶所要求的尺寸（板凸度）與形狀（板形），同時(shí)滿足性能（熱處理）與表面質(zhì)量（涂鍍、精整）要求，是冶金

18、行業(yè)的深加工工序，要求很高。冷軋工藝包括幾部分：一般講，主要分為酸洗、多機(jī)架連軋機(jī)、熱處理線（包括罩式爐和連退），單機(jī)架和雙機(jī)架平整線，表面防腐處理的鍍鋅線、彩涂線，及精整線等，此外依據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品不同還會(huì)有：鍍鋅線、冷軋硅鋼和彩涂線，冷軋是把熱軋的板卷再次加工成具有高附加值的產(chǎn)品。第24頁，共27頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)20分，星期三連軋的主要工藝設(shè)備： 加熱爐：習(xí)慣上是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐，包括有連續(xù)加熱 爐和 室式加熱爐等。 粗軋機(jī)：連鑄工段的鋼坯經(jīng)加熱后，首先經(jīng)過粗軋機(jī)軋制，以后再經(jīng)過中軋、精軋 后才能成為成品。粗軋機(jī)的尺寸決定了能夠進(jìn)行加工的最大鋼坯尺寸。 中軋機(jī)：軋機(jī)是實(shí)現(xiàn)金屬軋制過程的設(shè)備。連鑄工段的鋼坯經(jīng)加熱后，首先 經(jīng)過粗 軋機(jī)軋制，以后再經(jīng)過中軋、精軋后才能成為成品。一般軋制出的產(chǎn) 品直徑介于300mm400mm的軋機(jī)為中軋機(jī)。 飛剪機(jī)：飛剪，定尺切斷加工技術(shù)；飛剪機(jī)：快速切斷鐵板、鋼管、紙卷的加工設(shè)備； 常用于軋鋼，造紙等生產(chǎn)線上。 矯直機(jī)：是對金屬棒材、管材、線材等進(jìn)行矯直的設(shè)備。矯直機(jī)通過矯直輥對棒材 等進(jìn)行擠壓使其改變直線度。主要類型有壓力矯直機(jī)、平衡滾矯直機(jī)、鞋滾矯直機(jī)、旋轉(zhuǎn)反彎矯直機(jī)等等。 卷取機(jī)：從精軋最后一架軋機(jī)出來的熱鋼帶通過層流冷卻至設(shè)定溫度，由卷取機(jī)卷 成鋼帶卷，冷卻后的鋼帶卷，根據(jù)用戶的不同需求，經(jīng)過不同的精