鋼鐵生產(chǎn)流程()

緒論

鋼鐵生產(chǎn)金屬工藝學(xué)緒論金屬工藝學(xué)是一門研究有關(guān)制造金屬機件的工藝方法的綜合性技術(shù)科學(xué)。我國在商代就大量使用青銅器，當時青銅冶煉和鑄造技術(shù)已經(jīng)相當精湛。在春秋末期我國就出現(xiàn)了鐵器，也比歐洲早一千八百多年左右。解放后，我國在金屬材料、非金屬材料及其加工技術(shù)方面有了突飛猛進的發(fā)展，推動了我國機械制造工業(yè)的發(fā)展課程性質(zhì)：金屬工藝學(xué)是機械類專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課。它為學(xué)習(xí)其他課程打基礎(chǔ)，如機械制造工藝學(xué)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、數(shù)控加工技術(shù)等。課程任務(wù)：金屬工藝學(xué)是一門研究機械制造生產(chǎn)全過程，涉及金屬材料的性能、金屬零件的毛坯成形和機械加工以及整機裝配的綜合性技術(shù)科學(xué)。機器制造的過程如下圖所示：毛坯型材零件切削加工裝配液態(tài)成形（鑄造）塑性成形（壓力加工）連接成形（焊接）熱處理形狀、尺寸、性能本課程的基本要求如下：

(1)掌握常用金屬材料的成分、組織、種類、牌號、性能及應(yīng)用，了解非金屬材料類別、特性和用途。

(2)熟悉金屬熱處理的基本原理，掌握常用熱處理方法及其適用范圍。

(3)掌握鑄造、鍛壓、焊接、粉末冶金和切削加工的基本原理，熟悉其工藝特點、工藝設(shè)計基本知識和應(yīng)用范圍。

(4)了解零件結(jié)構(gòu)工藝性的基本知識，具有分析零件結(jié)構(gòu)工藝性的初步能力。

(5)具有選擇材料、毛坯、加工方法和制定加工工藝路線的能力。學(xué)習(xí)方法：要注意理論與實踐的聯(lián)系工程材料金屬材料高分子材料無機非金屬材料復(fù)合材料功能材料鋼鐵合金有色合金纖維：天然纖維、合成纖維橡膠：通用橡膠、特殊橡膠塑料：通用塑料、工程塑料、特種塑料水泥玻璃耐火材料陶瓷：普通陶瓷、特殊陶瓷樹脂基金屬基陶瓷基：力學(xué)功能材料、物理功能材料、化學(xué)功能材料、生物功能材料、智能功能材料等鋼：碳鋼、合金鋼、特殊性能鋼鑄鐵：白口鑄鐵、灰口鑄鐵等銅及其合金鋁及其合金其它：軸承合金、鈦合金、鎂合金等鋼鐵生產(chǎn)流程圖鐵、鋼的區(qū)別

習(xí)慣上鋼鐵是對鋼和鐵的總稱，主要由鐵（Fe）和碳（C）兩種元素組成。碳含量多少對鋼鐵的性質(zhì)影響極大，含碳量增加到一定程度后就會引起質(zhì)的變化。含碳量多少是區(qū)別鋼鐵的主要標準。生鐵含碳量大于2.11％；鋼含碳量小于2.11％。生鐵碳量高，硬而脆，幾乎沒有塑性。鋼不僅有良好塑性，而且鋼制品具有強度高、韌性好，因此被廣泛利用。

鐵、鋼的比較

鐵的合金生鐵鋼含碳的質(zhì)量分數(shù)2.11%~4.3%0.03%~2.11%雜質(zhì)硅錳(較多)硫磷(較多)硅錳(適量)硫磷(較少)機械加工可鑄，不可鍛

可鑄,可鍛,可壓延機械性能硬而脆

硬而韌,有彈性

煉鐵和煉鋼煉鐵、煉鋼步驟鐵礦石到煉出鋼一般是分為兩步進行一.先在以高爐為主要代表的煉鐵設(shè)備中將鐵礦石（包括燒結(jié)礦、球團礦）冶煉成生鐵二.然后再在煉鋼爐(轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐）中將生鐵再次冶煉成鋼（主要進行脫碳、脫氧、去硫磷）煉鐵和煉鋼鐵礦石的成分和種類鐵礦石脈石和硫磷雜質(zhì)鐵化合物Fe3O4(磁鐵礦石)Fe2O3(赤鐵礦石)2Fe2O3·3H2O(褐鐵礦石)FeCO3(菱鐵礦石)煉鐵和煉鋼

煉鐵：鐵礦石（化合態(tài)）→鐵單質(zhì)（游離態(tài)）（1）基本反應(yīng)原理（還原過程）

3CO+Fe2O3=====2Fe+3CO2

（2）設(shè)備：高爐(現(xiàn)在短流程煉鋼,會省略高爐,以來達到降低能耗,降低成本)

（3）原料：鐵礦石，焦炭，熔劑（石灰石），空氣高溫煉鐵和煉鋼（4）煉鐵產(chǎn)品：生鐵（5）煉鐵副產(chǎn)品氣體:高爐煤氣CO、CO2、N2;

固體:爐渣煉鐵和煉鋼煉鐵的主要反應(yīng)過程

①產(chǎn)生還原劑：

C+O2=CO2CO2+C=2CO

（空氣，焦炭）球團②還原鐵礦石：

Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2

（鐵礦石）③造渣（除脈石）：CaCO3===CO2+CaOCaO+SiO2=CaSiO3

（熔劑：石灰石）高爐結(jié)構(gòu)圖煉鐵基本過程：將鐵礦石、焦炭和熔劑按一定比例由裝料機構(gòu)裝入爐內(nèi)，同時從環(huán)形風(fēng)管通過風(fēng)口向爐缸吹入熱風(fēng)。焦炭燃燒，產(chǎn)生高溫和大量的CO氣體，CO氣體上升與鐵礦石接觸，將鐵的氧化物還原成純鐵。在高溫下，純鐵逐漸吸收碳和少量硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素，成為熔點較低的鐵液(即生鐵)，從出鐵口流出，熔渣浮在鐵液上面，從出渣口排出。鐵合金(鋼鐵)生鐵鋼煉鋼生鐵（白口鐵）鑄造生鐵（灰口鐵）球墨生鐵合金生鐵碳素鋼合金鋼低碳鋼(我們產(chǎn)品)中碳鋼高碳鋼煉鐵和煉鋼含硅量較高，硬度較低，斷口呈灰色，主要作為鑄造生產(chǎn)的原料鋼鐵生產(chǎn)含硅量較低、硬度高，斷口呈白色，主要用作煉鋼原料鋼鐵生鐵二煉鋼：生鐵→鋼

(1)需要做到：①降：降低含碳量②除：進一步的除去硫、磷等雜質(zhì)③調(diào)：調(diào)節(jié)合金元素的含量(根據(jù)不同鋼種需求,進行添加.如含錳鋼中添加Mn,硅鋼中加Si,不銹鋼中添加鎳.)煉鐵和煉鋼

（2)基本反應(yīng)原理：

氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用氧化劑（純氧氣）把生鐵中過多的碳和其它雜質(zhì)氧化除去。（3）煉鋼設(shè)備：轉(zhuǎn)爐，電爐，平爐(基本淘汰)（4）煉鋼的原料：生鐵，氧氣，生石灰，硅鐵和錳鐵;(廢鋼)煉鐵和煉鋼煉鐵和煉鋼

轉(zhuǎn)爐（氧氣頂吹、底吹、頂?shù)讖?fù)合吹煉）煉鋼，是利用吹入爐內(nèi)的氧與鐵水中的元素碳、硅、錳、磷反應(yīng)放出的熱量來進行冶煉的。我國轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼總產(chǎn)量的比重已接近70％。在世界上，轉(zhuǎn)爐煉鋼也仍然占據(jù)著主要份額。轉(zhuǎn)爐有著鐵源來自礦石、鋼質(zhì)純凈等優(yōu)勢,目前世界上每年約有60％的鋼是用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的。轉(zhuǎn)爐煉鋼原理簡介：

轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個梨，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，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)動轉(zhuǎn)爐使它直立起來。這時液態(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)遍及整個爐內(nèi)。幾分鐘后，當鋼液中只剩下少量的硅與錳時，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)生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。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，表明鋼已煉成。這時應(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，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需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。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐

氧氣轉(zhuǎn)爐的主要形式是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，冶煉時爐子保持不動，從上部吹氧，但在裝料和出鋼時可以前后轉(zhuǎn)動。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的形狀如圓筒，外部是用鋼板制成的爐殼，里面砌有耐火磚。煉鋼的原料主要是鐵水、廢鋼和造渣劑（石灰石等）。

煉鐵和煉鋼120噸轉(zhuǎn)爐煉鋼時的情景轉(zhuǎn)爐的結(jié)構(gòu)圖煉鐵和煉鋼

煉鋼的主要反應(yīng)過程①產(chǎn)生氧化劑：2Fe+O2=2FeO（氧氣）②除硅，錳，碳等雜質(zhì)Si+2FeO=SiO2+2Fe

Mn+FeO=MnO+Fe

C+FeO=CO+Fe③造渣：CaO+SiO2=CaSiO3

（生石灰)硫、磷雜質(zhì)與生石灰作用形成爐渣被除去。④脫氧

Si+2FeO=SiO2+2Fe（脫氧劑：硅鐵，錳鐵）調(diào)節(jié)合金元素煉鐵和煉鋼冶煉過程及方法

冶煉時，用一支水冷噴槍將壓力0.8～1.2兆帕、純度99.5%以上的氧氣通過爐口噴入爐內(nèi)。氧氣將鐵水中的硅、錳、碳、磷等元素迅速氧化到一定的含量范圍，并發(fā)出大量的熱，使加入的廢鋼（10％～20％）熔化和使鋼水溫度提高到規(guī)定值。雜質(zhì)氧化物與造渣劑反應(yīng)生成爐渣上浮，覆蓋在鋼水表面，去除爐渣，即得到鋼水。煉鐵和煉鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐主要的優(yōu)點是：（l）生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)能力大。一座300噸的爐子吹煉時間不到20分鐘，包括輔助時間的冶煉時間不超過一小時。一座30噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的年產(chǎn)能力超過一座500噸平爐。（2）基建投資相當于同樣生產(chǎn)能力的平爐車間的70％，冶煉生產(chǎn)費用相當于平爐的50％。煉鐵和煉鋼

二次冶金

二次冶金（即爐外精煉）是指為了提高鋼的質(zhì)量或提高生產(chǎn)效率，把在轉(zhuǎn)爐、電爐中經(jīng)過初煉的鋼液移到另一容器中進行精煉的過程。精煉——將初煉的鋼液送入真空、惰性氣體或還原氣氛的容器中進行脫氣、脫硫、深脫碳、去除夾雜物和成分微調(diào)等二次冶金操作。這樣冶煉出的鋼稱為爐外精煉鋼。煉鐵和煉鋼

爐外精煉的冶金功能

（1）進一步凈化鋼水，去除夾雜物（2）進一步去除雜質(zhì)，精煉脫硫和真空脫氣、脫碳；（3）均勻鋼水成分、溫度（4）精確控制鋼水溫度和實現(xiàn)“微合金化”(生產(chǎn)IF鋼（5）調(diào)節(jié)煉鋼與連鑄間的生產(chǎn)節(jié)奏

煉鐵和煉鋼連鑄

鋼水連續(xù)澆鑄是20世紀60年代開始大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的一項新技術(shù)。澆鑄時把盛鋼桶內(nèi)的鋼水通過中間包連續(xù)地注入結(jié)晶器中，鋼液的熱量被流經(jīng)結(jié)晶器,器壁的冷卻介質(zhì)迅速帶走，形成具有一定厚度的坯殼，接著通過拉坯機拉出結(jié)晶器.連鑄然后進入二次冷卻區(qū)直接噴水快速冷卻，使坯殼內(nèi)的鋼液全部凝固而成鋼坯，經(jīng)矯直后由切割機切成一定的長度，最后由輸送輥道將其輸送到下道工序或鑄坯場地。這種工藝方法有成材率和機械化程度高、鑄坯質(zhì)量好、操作方便、勞動強度低、生產(chǎn)率高等優(yōu)點。

連鑄連鑄機

連鑄機機型主要有立式、立彎式、弧形、直弧形、超低頭弧形（橢圓形）和水平式等?；⌒芜B鑄機具有弧形結(jié)晶器和弧形二冷段，它具有高度低、拉速快的優(yōu)點，這種機型目前發(fā)展很快，并保持了領(lǐng)先的地位。從鑄坯形狀分，有板坯連鑄機、薄板坯連鑄機、方坯一板坯連鑄機、大方坯連鑄機、小方坯連鑄機、圓坯連鑄機和異形坯連鑄機等。連鑄連鑄正在生產(chǎn)的連鑄機連鑄熱軋卷板

熱軋卷板，是以板坯（主要為連鑄坯）為原料，經(jīng)加熱后由粗軋機組及精軋機組制成帶鋼。從精軋最后一架軋機出來的熱鋼帶通過層流冷卻至設(shè)定溫度，由卷取機卷成鋼帶卷，冷卻后的鋼帶卷，由于熱連軋鋼板產(chǎn)品具有強度高，韌性好，易于加工成型及良好的可焊接性等優(yōu)良性能，因而被廣泛應(yīng)用。

熱軋工藝

從煉鋼廠送過來的連鑄坯，首先是進入加熱爐，然后經(jīng)過初軋機反復(fù)軋制之后，進入精軋機。軋鋼屬于金屬壓力加工，說簡單點，軋鋼板就像壓面條，經(jīng)過搟面杖的多次擠壓與推進，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，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)，鋼帶在輥道上運行速度快，設(shè)備自動化程度高，效率也高。

熱軋連軋線流程圖

1.板坯由煉鋼連鑄車間的連鑄機出坯輥道直接送到熱軋車間板坯庫一.直接熱裝的鋼坯送至加熱爐的裝爐輥道裝爐加熱，二.不能直接熱裝的鋼坯由吊車吊入保溫坑保溫后由吊車吊運至上料臺架，然后經(jīng)加熱爐裝爐輥道裝爐加熱。

2.板坯經(jīng)加熱爐的上料輥道送到加熱爐后由托入機裝到加熱爐內(nèi)，加熱到設(shè)定溫度（1100～1150℃）后，按軋制節(jié)奏要求由出鋼機托出，放在加熱爐出爐輥道上。

3.加熱好的板坯出爐后通過輸送輥道輸送，經(jīng)過高壓水除鱗裝置除鱗后，將板坯送入定寬壓力機根據(jù)需要進行側(cè)壓定寬。

4.然后由輥道運送進入四輥可逆粗軋機進行軋制，根據(jù)工藝要求將板坯軋制成厚度約為30-60mm的中間坯。

5.中間坯由帶保溫罩的中間輥道輸送到切頭飛剪處切頭、切尾，保溫罩有利于減少中間坯的熱量損失和帶坯頭尾溫差。

6.切頭后的帶坯經(jīng)精軋前高壓水除鱗裝置清除二次氧化鐵皮，由精軋前立輥導(dǎo)向進入精軋機組。中間坯經(jīng)過F1~F7四輥精軋機組,軋制成帶鋼。

7.精軋機軋出的帶鋼在輸出輥道上由帶鋼層流冷卻系統(tǒng)采用相應(yīng)的冷卻制度，將熱軋帶鋼由終軋溫度(大約820~910℃)冷卻到規(guī)定的卷取溫度(大約520~740℃)。帶鋼的冷卻方式，冷卻水量都由計算機根據(jù)不同鋼種、規(guī)格、終軋溫度、卷取溫度進行計算設(shè)定和控制。

8.卷取完成后，由卸卷小車把鋼卷托出至打捆機打捆。再由鋼卷運輸系統(tǒng)將鋼卷繼續(xù)向后運送，經(jīng)打捆、稱重、標記后，分別運送到熱軋鋼卷成品庫。

2.沸騰鋼

鋼液在澆注僅前進行輕度假脫氧,Wo=0.03%～0.07%,成分偏析較嚴重、組織不致密。機械性能不均勻,