鋼鐵制造流程介紹

鋼鐵制造流程介紹

鋼鐵制造流程鋼鐵制造的工藝流程高爐煉鐵鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐煉鋼精煉連鑄軋制2023/4/16>>DocumentTitle2鋼鐵制造的工藝流程鋼鐵制造業(yè)一般可分為長流程和短流程長流程包括原料供應(yīng)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)工序，其特點(diǎn)是生產(chǎn)流程長，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能影響整個生產(chǎn)的正常進(jìn)行。短流程是以煉鋼開始。無論長流程還是短流程，煉鋼到軋鋼都是提高鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。鋼鐵制造業(yè)的加工對象是高溫液體或高溫固體，時間和溫度條件以及整個生產(chǎn)過程的工序銜接非常重要。

比如，鋼水在連鑄過程中，既要保證鋼水溫度，又不能使連鑄機(jī)斷流。連鑄坯生產(chǎn)出來后，要和軋機(jī)有機(jī)結(jié)合，做到熱裝熱送，充分利用高溫坯的高溫?zé)崮?，減少再加熱過程，減少鋼坯燒損。

這樣一個連續(xù)和離散混合的生產(chǎn)過程，包括許多的物理、化學(xué)變化，每個環(huán)節(jié)都要受到生產(chǎn)與管理的控制。2023/4/16>>DocumentTitle3鋼鐵制造的工藝流程2023/4/16>>DocumentTitle4高爐煉鐵——基本原理煉鐵的原理：用還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵

鐵氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+還原劑（C、CO、H2）=鐵（Fe）煉鐵的方法直接還原法（非高爐煉鐵法）高爐煉鐵法（主要方法）高爐煉鐵的原料及其作用鐵礦石：（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）提供鐵元素。

冶煉一噸鐵大約需要1.5—2噸礦石。焦碳：冶煉一噸鐵大約需要500Kg焦炭。

提供熱量；提供還原劑；作料柱的骨架。熔劑：（石灰石、白云石、螢石）

使?fàn)t渣熔化為液體；去除有害元素硫（S）。空氣：為焦碳燃燒提供氧。2023/4/16>>DocumentTitle5鐵水預(yù)處理鐵水預(yù)處理是指將鐵水兌入轉(zhuǎn)爐之前進(jìn)行的各種提純處理普通鐵水預(yù)處理

普通鐵水預(yù)處理包括：鐵水脫硫、脫硅、脫磷的三脫預(yù)處理特殊鐵水預(yù)處理特殊鐵水預(yù)處理是針對鐵水中含有特殊元素進(jìn)行提純精煉或資源綜合利用如鐵水提釩、提鈮、脫鉻等預(yù)處理工藝2023/4/16>>DocumentTitle6鐵水預(yù)處理——必要性用優(yōu)質(zhì)鐵水冶煉優(yōu)質(zhì)鋼水，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種、增加效率和增強(qiáng)產(chǎn)品市場競爭力的重要條件之一，也是生產(chǎn)低硫潔凈鋼的基礎(chǔ)。鐵水預(yù)處理有利于提高煉鐵、煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對于鐵水預(yù)處理方法的研究領(lǐng)域在不斷開闊，目的是探尋保證良好的脫硫、脫磷效果，最低的處理成本和簡單實(shí)用的操作方法。鐵水預(yù)處理工藝興起于上世紀(jì)70年代。歐美的鋼廠由于原料中含磷比較低，因此鐵水預(yù)處理主要是圍繞鐵水的脫硫。日本的鋼廠鐵水中磷含量相對較高，相繼開發(fā)了鐵水的“三脫”工藝，即鐵水預(yù)處理脫硅、脫磷和脫硫。好處提高鋼水純凈度，大批量生產(chǎn)低磷低硫鋼成為可能；降低全工序的成本，如合金和耐材的消耗；由于轉(zhuǎn)爐操作的簡化和標(biāo)準(zhǔn)化，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能提高；成分命中率提高，工序更易于調(diào)度。2023/4/16>>DocumentTitle7鐵水預(yù)處理——脫硫鐵水在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐冶煉前進(jìn)行脫硫具備最佳的反應(yīng)條件鐵水中含有大量Si、C、Mn等還原性好的元素，其還原性有利于脫硫反應(yīng)，(強(qiáng)脫硫劑Ca、Mg等燒損少)；鐵水中C、Si能大大提高S在鐵水中的活度系數(shù)，致使硫較易脫到低的水平；鐵水中氧含量低，硫的分配系數(shù)相應(yīng)有所提高，有利于脫硫；在鐵水預(yù)處理脫硫過程中，鐵水成分的變化比煉鋼或鋼水處理過程中鋼水成分的變化對最終鋼種影響要小；鐵水處理溫度較低，對處理裝置的壽命有利。鐵水脫硫法是指在鐵水罐、鐵水包、混鐵車中進(jìn)行脫硫在高爐、爐外精煉爐和轉(zhuǎn)爐內(nèi)每脫除1kg硫的成本分別是鐵水脫硫法的2倍6.1倍，16.9倍，鐵水脫硫法的成本低效率高。鐵水脫硫預(yù)處理的工藝方法投擲法:將脫硫劑投入鐵水中噴吹法:將脫硫劑噴入鐵水中攪拌法(KB法):將通過中空機(jī)械攪拌器向鐵水內(nèi)加入脫硫劑,攪拌脫硫。2023/4/16>>DocumentTitle8鐵水預(yù)處理——脫磷2023/4/16>>DocumentTitle9鐵水預(yù)處理——脫硅生產(chǎn)中實(shí)際操作中用噴槍插入鐵水深處噴吹空氣和固體氧化劑（鐵鱗、燒結(jié)礦等+和石灰粉劑），抑制溫度升高，增加渣中（FeO），抑制碳的氧化，加強(qiáng)攪拌，可以達(dá)到高的脫硅率。在鐵水預(yù)處理脫硅時，產(chǎn)生的渣有很強(qiáng)的泡沫性，這是在生產(chǎn)上需要注意的問題。為了在鐵水預(yù)處理時使硅優(yōu)先氧化，除了考慮硅氧化的熱力學(xué)條件以外，還應(yīng)考慮硅氧化的動力學(xué)條件。當(dāng)硅含量較高時，F(xiàn)eO相反應(yīng)界面的傳質(zhì)為限制性環(huán)節(jié)。2023/4/16>>DocumentTitle10轉(zhuǎn)爐煉鋼的技術(shù)發(fā)展1855－1856年英國人亨利.貝塞麥(Henly)開發(fā)了酸性底吹空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法；1878年英國人托馬斯(S.G.Thomas)堿性底吹空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法；1940年廉價獲得氧氣后，瑞士、奧地利開發(fā)了頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐，1952年在奧地利林茨(Linz)和多納維茨城(Donawitz)建成第一座30噸堿性頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐(LD轉(zhuǎn)爐)；或稱BOF(BasicOxygenFurnace)；1970年開發(fā)頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐；1964年我國第1家氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠在首鋼建成投產(chǎn),與此同時我國太鋼從奧鋼聯(lián)引進(jìn)了2臺50t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐,使我國的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了發(fā)展的初始階段。2023/4/16>>DocumentTitle11轉(zhuǎn)爐煉鋼2023/4/16>>DocumentTitle12轉(zhuǎn)爐設(shè)備轉(zhuǎn)爐爐體及轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)鐵水、廢鋼、散狀材料設(shè)備氧槍提升機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收設(shè)備2023/4/16>>DocumentTitle13轉(zhuǎn)爐煉鋼過程上一爐出鋼--倒完?duì)t渣(或加添加劑)--補(bǔ)爐或?yàn)R渣--堵出鋼口--兌鐵水--裝廢鋼--下槍--加渣料（石灰、鐵皮）--點(diǎn)火--熔池升溫--脫P(yáng)、Si、Mn----降槍脫碳。看爐口的火，聽聲音?？椿鹆炼?-加第二批（渣料）--提槍化渣，控制“返干”。降槍控制終點(diǎn)（FeO），倒?fàn)t取樣測溫，出鋼。技術(shù)水平高的爐長，一次命中率高。50%。（寶鋼是付槍）根據(jù)分析取樣結(jié)果--決定出鋼（或補(bǔ)吹）－-脫氧、合金化。

不要補(bǔ)吹的就是通常說的一次命中。2023/4/16>>DocumentTitle14精煉——作用與功能將煉鋼爐（轉(zhuǎn)爐、電爐等）中初煉過的鋼液移到另一個容器中進(jìn)行精煉的煉鋼過程，也叫二次冶金將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進(jìn)行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進(jìn)行成分微調(diào)等；將煉鋼分兩步進(jìn)行的好處是：可提高鋼的質(zhì)量，縮短冶煉時間，簡化工藝過程并降低生產(chǎn)成本；爐外精煉的種類很多，大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同，又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。

2023/4/16>>DocumentTitle15精煉——常用方法與設(shè)備2023/4/16>>DocumentTitle16精煉——工藝路徑以鋼種為中心,正確選擇精煉設(shè)備CAS-OB是最簡單的非真空精煉設(shè)備，多適用于普碳鋼、低合金鋼等以化學(xué)成分交貨的鋼種；LF有很強(qiáng)的清洗精煉和加熱功能,適宜冶煉低氧鋼、低硫鋼和高合金鋼；VD脫碳能力弱(受鋼包凈高度的限制),具備一定的鋼渣精煉功能,適宜生產(chǎn)重軌、軸承、齒輪等氣體含量和夾雜物要求嚴(yán)格的優(yōu)質(zhì)鋼種；RH脫碳能力強(qiáng),適宜大量生產(chǎn)超低碳鋼、IF鋼(低N無間隙鋼)；VOD、AOD等門用于生產(chǎn)不銹鋼；此外,經(jīng)常采用不同功能的精煉爐組合使用,如CAS-RHLF-RHLF-VDAOD-VOD。2023/4/16>>DocumentTitle17連鑄工藝——模鑄與連鑄模鑄(ingotcasting)

將高溫鋼液澆注到一個或多個鋼錠模內(nèi)使之凝固成形的方法，是鋼液凝固成形的基本方法，其典型特征是生產(chǎn)過程的間續(xù)化。連續(xù)鑄鋼(continuouscasting)

將高溫鋼液連續(xù)地澆鑄到一個或多個強(qiáng)制水冷的金屬型腔內(nèi)。凝固成形后，再經(jīng)二次冷卻，使之凝固，且成一定形狀（規(guī)格）鑄坯的工藝方法，其典型特征是生產(chǎn)過程的連續(xù)化。2023/4/16>>DocumentTitle18連鑄工藝——設(shè)備2023/4/16>>DocumentTitle19連鑄工藝——相關(guān)技術(shù)連鑄配套技求如下保護(hù)澆注采用無氧化保護(hù)澆注，大鋼包與中間包用長水口，中間包與結(jié)晶器之間用浸入式水口，鋼水面用保護(hù)渣，連接處用氬氣保護(hù)。電磁攪拌安裝在不同部位和不同攪拌方向的電磁攪拌裝置可達(dá)到不同效果。有結(jié)晶器電磁攪拌（M－EMS），結(jié)晶器下方電磁攪拌（I－EMS），二次區(qū)電磁攪拌（S－EMS）和冶金長度末端的電磁攪拌（F－EMS）。這些攪拌裝置可以單獨(dú)亦可組合使用。液面控制這應(yīng)采用靈敏可靠的結(jié)晶器液面測量及自動控制。目前對特殊鋼方坯連鑄機(jī)采用鈷60或銫137液位檢測儀，自動調(diào)節(jié)中間罐水口開口度控制液面，使液面波動范圍在0～3mm內(nèi)。中間包設(shè)計中間包按大容量和最佳形狀設(shè)計。為保證夾雜物充分上浮析出，中間包鋼液面深度不小于800mm，利用中間包鋼水重量變化來自動調(diào)節(jié)鋼水包水口開口度，控制中間包熔池深度。振動裝置采用小振幅高頻率的結(jié)晶器振動，一般頻率可達(dá)0～360次/min，振幅＜10mm（有的為±4mm）。二冷控制精確控制二次噴水冷卻。按不同鋼種、不同拉速自動調(diào)節(jié)，均勻冷卻。盡管氣-水霧冷卻會增加控制上的困難、價格較高，但對特殊鋼連鑄來說仍是十分必要的。自動控制采用計算機(jī)控制對穩(wěn)定鑄坯質(zhì)量非常重要。2023/4/16>>DocumentTitle20軋制工藝流程2023/4/16>>DocumentTitle21煉鋼生產(chǎn)物流仿真系統(tǒng)2023/4/16>>DocumentTitle22煉鋼物流仿真系統(tǒng)——原理與特點(diǎn)原理圖仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)仿真建立的模型是對系統(tǒng)實(shí)際觀測所獲得的數(shù)據(jù)建立起來的動態(tài)模型，它更貼近于實(shí)際，便于對系統(tǒng)進(jìn)行分析；由于仿真建立的模型是對實(shí)際系統(tǒng)的映像，因此它對各種復(fù)雜的系統(tǒng)具有很好的適應(yīng)性；系統(tǒng)仿真所建立的是一個隨機(jī)模型，系統(tǒng)的參數(shù)受隨機(jī)因素影響所發(fā)生的變化在模型中可以得到充分的體現(xiàn)；系統(tǒng)仿真可以幫助優(yōu)化。2023/4/16>>DocumentTitle23煉鋼物流仿真系統(tǒng)——模型的抽象

模型的結(jié)構(gòu)特征車間

上下游車間的生產(chǎn)能力需要相互平衡和相互適應(yīng)，如果一旦破壞了這種平衡與適應(yīng)關(guān)系，就會給生產(chǎn)帶來不良的影響?？缭诳绲膶用嫔仙婕暗恼{(diào)度對象主要是天車。合理的天車調(diào)度可以合理、有效的保障工序、工位的操作。工序

工序是指被加工對象在同一工作地點(diǎn)或完成一組連續(xù)作業(yè)的工藝過程。實(shí)現(xiàn)工序與工序之間的協(xié)調(diào)，合理安排冶煉單元在工序的作業(yè)，使車間的生產(chǎn)效率最大化，是車間生產(chǎn)調(diào)度最終目標(biāo)。工位

工位也就是作業(yè)點(diǎn)。在這些作業(yè)點(diǎn)上，冶煉單元（鋼包）完成加工、測量、運(yùn)輸?shù)炔僮鳌?023/4/16>>DocumentTitle24煉鋼物流仿真系統(tǒng)——組態(tài)實(shí)現(xiàn)組態(tài)模型運(yùn)行機(jī)制

每個組件內(nèi)都不包含仿真引擎，所有的狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)均通過運(yùn)行時服務(wù)與底層算法實(shí)現(xiàn)交互。2023/4/16>>DocumentTitle25煉鋼物流仿真系統(tǒng)——網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)煉鋼生產(chǎn)物流系統(tǒng)的靜態(tài)模型層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源的活動周期釋放狀態(tài)申請狀態(tài)分配狀態(tài)請求狀態(tài)設(shè)備資源釋放設(shè)備資源申請設(shè)備資源請求設(shè)備資源分配2023/4/16>>DocumentTitle26煉鋼物流仿真系統(tǒng)——模塊劃分

煉鋼物流仿真系統(tǒng)仿真建模子系統(tǒng)

通過組態(tài)建模方法，使用拖拉連線的交互式建模方式實(shí)現(xiàn)“所見即所得”的生產(chǎn)布局；仿真任務(wù)管理子系統(tǒng)

對仿真生產(chǎn)計劃的管理：MES爐次計劃仿真、時間倒退、遺傳算法、人機(jī)交互的方式；仿真運(yùn)行子系統(tǒng)

仿真運(yùn)行子系統(tǒng)以基于目標(biāo)導(dǎo)引的細(xì)胞自動機(jī)仿真模型為內(nèi)核。細(xì)胞自動機(jī)是定義在一個由