鋼鐵工業(yè)全套生產(chǎn)工藝和設(shè)備分析精編

鋼鐵工業(yè)全套生產(chǎn)工藝和設(shè)備分析精編鋼鐵工業(yè)全套生產(chǎn)工藝和設(shè)備分析鋼鐵企業(yè)主要工藝流程：采礦→選礦→燒結(jié)/球團→煉鐵→煉鋼→熱軋→冷軋→鋼管；輔助生產(chǎn)工藝：焦化、制氧、燃氣、自備電、動力。典型工藝流程工藝流程圖焦化廠主要是生產(chǎn)煉鐵所需要的燃燒原料。主要工藝是將原煤碳生產(chǎn)工藝為：配煤、搗固、煉焦、濕熄焦及干熄焦、余熱發(fā)電、回收、煤化工。配煤：配煤前將原煤經(jīng)過破碎清俗稱：洗煤。國內(nèi)的煤炭有肥煤和瘦煤的說法、配煤是將兩種煤按照一定燃燒值要求配比混勻搗固：將配比好的煤加入粘結(jié)劑用搗固機搗制成煤餅焦爐的孔數(shù)在55空左右。現(xiàn)今主流的焦爐都在6米及以上。焦爐技術(shù)最早由德國和日本引進，后為國內(nèi)消化。熄焦：濕熄焦是在焦炭出爐后由熄焦車運到熄焦塔通過低水分熄焦工藝將紅焦迅速熄滅。干熄焦是通過專門的熄焦工藝將紅焦裝入氮罐自然熄滅。余熱發(fā)電：為干熄焦的配套設(shè)備，通過鼓風(fēng)機將碳罐回收及煤化工：煉焦過程中會產(chǎn)生大量的有毒氣體及物質(zhì)（硫磺、苯、氫、氖、煤焦油等但是這些是化工行業(yè)所不可缺少的原材料，所以為了環(huán)保和創(chuàng)收，回收及煤化工是焦化廠相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。特別要提出來的是五大車：裝焦、推焦、攔焦、熄焦、旋轉(zhuǎn)焦罐車也是我們需要相當(dāng)重視的其中涉及到我們的產(chǎn)品主要熱工設(shè)備介紹：煉焦爐使煤炭化以生產(chǎn)焦炭。用煤煉制焦炭的窯爐要熱工設(shè)備?，F(xiàn)代焦爐是指以生產(chǎn)冶金焦為主要目的、可以回收煉焦化學(xué)產(chǎn)品的水平室式焦爐，由爐體和附屬設(shè)備構(gòu)成。焦爐爐體由爐頂、燃燒室和炭化室、斜道區(qū)、蓄熱室等部分，并通過煙道和煙囪相連。整座焦爐砌筑在混凝土基礎(chǔ)上?，F(xiàn)代焦爐基本結(jié)構(gòu)大體相同，但由于裝煤方式、供熱方式和使用的燃料不盡相同，又可以分成許多類型。構(gòu)造現(xiàn)代煉焦爐由炭化室、燃燒室、蓄熱室、斜道基礎(chǔ)、煙道等組成。炭化室中煤料在隔絕空氣條件下受熱變成焦炭。一座焦爐有幾十個炭化室和燃燒室相間配置，用(硅磚)隔開。每個燃燒室有20～30個立火道。來自蓄熱室的經(jīng)過預(yù)熱的煤氣（高熱值煤氣不預(yù)熱）和空氣在立火道底部相遇燃燒，從側(cè)面向炭化室提供熱量。蓄熱室位于焦爐的下部，利用高溫廢氣來預(yù)熱加熱用的煤氣和空氣。斜道區(qū)是連接蓄熱室和燃燒室的斜通道。炭化室、燃燒室以上的爐體稱爐頂，其厚度按爐體強度和降低爐頂表面溫度的需要確定。爐頂區(qū)有裝煤孔和上升管孔通向炭化室，用以裝入煤料和導(dǎo)出煤料干餾時產(chǎn)生的荒煤氣。還設(shè)有看火孔通向每個火道，供測溫、檢查火焰之用，根據(jù)檢測結(jié)果，調(diào)節(jié)溫度和壓力。整座焦爐砌筑在堅固平整的混凝土基礎(chǔ)上，每個蓄熱室通過廢氣盤與煙道連接，煙道設(shè)在基礎(chǔ)內(nèi)或基礎(chǔ)兩側(cè)，一端與煙囪連接。燒結(jié)廠燒結(jié)礦：將各種粉狀鐵，配入適宜的燃料和熔劑，合，然后放在燒結(jié)機點火燒結(jié)。在燃料燃燒產(chǎn)生高溫和一系列物理化學(xué)變化作用下，部分混合料顆粒表面發(fā)生軟化熔融，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，并潤濕其它未融化的礦石顆粒。冷卻后，液相將礦粉顆粒粘結(jié)成塊。這一過程就是燒結(jié)，所得到的塊礦叫燒結(jié)礦。球團礦：球團礦是細磨鐵精礦或其它含鐵粉料造塊的又一方法。它是將精礦粉、熔劑（有時還有粘結(jié)劑和燃料）的混合物，在造球機中滾成直徑8～15mm（用于煉鋼則要大些）的生球，然后干燥、焙燒，固結(jié)成型，成為具有良好冶金性質(zhì)的優(yōu)良含鐵原料，供給鋼鐵冶煉需要。球團礦生產(chǎn)的工藝流程一般包括原料準備、配料、混合、造球、干燥和焙燒、冷卻、成品和返礦處理等工序。冶鋼最大的燒結(jié)機為280平方米燒結(jié)機，年產(chǎn)入爐燒結(jié)礦300萬噸。小結(jié)：利用燒結(jié)熟料煉鐵對于提高高爐利用系數(shù)、降低焦比、提高高爐透氣性透液性保證高爐運行均有一定意義。燒結(jié)廠工藝簡單主要的都是順序控制加少量的皮帶機。PLC居多變頻器要少一些。不過作為高污染廠礦，該單位的除塵風(fēng)機較多而且功率較大，可以應(yīng)用中壓變頻器。煉鐵將金屬鐵從含鐵礦物（主要為鐵的氧化物）中提煉出來的工藝過程，主要有高爐法，直接還原法，熔融還原碳，氫氣等燃料及熔劑，裝入高爐中冶煉,去掉雜質(zhì)而得到鐵占世界鐵總產(chǎn)量的95％以上。高爐煉鐵是指將燒結(jié)礦、球團礦以及焦炭和溶劑加入鐘爐內(nèi)煉制成鐵水。高爐煉鐵工藝流程圖應(yīng)系統(tǒng)，送風(fēng)系統(tǒng)，煤氣凈化系統(tǒng)，渣鐵系統(tǒng)）。殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵，還有副產(chǎn)高爐渣和高爐煤氣。高爐設(shè)備3）原料供應(yīng)系統(tǒng)高爐送風(fēng)系統(tǒng)包括高爐鼓風(fēng)機、冷風(fēng)管路、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管路、風(fēng)口以及管路上的各種閥門等。蓄熱式熱風(fēng)爐由拱頂、燃燒室和蓄熱室等幾部分構(gòu)成。蓄熱式熱風(fēng)爐呈熱風(fēng)圍管及風(fēng)口：由熱風(fēng)爐送出的熱風(fēng)通過熱風(fēng)總管送到高爐，再經(jīng)熱風(fēng)圍管和送風(fēng)支管，將熱風(fēng)均勻的分配到每個風(fēng)口，以便爐內(nèi)焦炭和噴吹燃料進行燃燒。熱風(fēng)圍管由鋼結(jié)構(gòu)本體、耐火內(nèi)襯、吊掛裝置和下部電葫蘆單軌梁組成。風(fēng)口裝置主要由風(fēng)口大套、風(fēng)口中套和風(fēng)口小套組熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風(fēng)溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風(fēng)爐及送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)、預(yù)熱煤氣和助燃空氣、改善熱風(fēng)爐操作等技術(shù)措施來實現(xiàn)。理論研究和生產(chǎn)實踐表明，采用優(yōu)化的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、提高熱風(fēng)爐熱效率、延長熱風(fēng)爐壽命是提高風(fēng)溫的有效途徑。5）煤氣凈化系統(tǒng)6）渣鐵系統(tǒng)2．高爐冶煉配料主要有鐵礦石（天然富礦和人造富礦）、燃料（焦炭和噴吹燃料）、熔劑（石灰石與白云石等）。冶煉1t生鐵大約需要～礦石，～焦炭，～熔劑。高爐冶煉是連續(xù)生產(chǎn)過程，必須盡可能為其提供數(shù)量充足、品味高、強度好、粒度均勻粉末少、有害雜質(zhì)少及性能穩(wěn)定的原料。焦炭的作用：發(fā)熱劑、還原劑及料柱骨架。中型高爐25～40mm；液體（重油、煤焦油）氣體（天然氣或焦爐煤氣）熔劑主要使用石灰石和白云石熔劑的要求：有效成分含量高（CaO+MgO）；有害雜質(zhì)S、P低；粒度均勻，強度好，粉末少。熔劑的作用：助熔，改善流動性，使渣鐵容易分離；脫硫（焦炭和礦石中S）。3.高爐冶煉過程及特點高爐煉鐵的本質(zhì)：傳質(zhì)過程：礦石中的O2-進入煤氣中，實現(xiàn)鐵與氧的分離。傳熱過程：煤氣攜帶的熱量傳給爐料，使爐料熔化成渣鐵，實現(xiàn)渣鐵分離。高爐生產(chǎn)工藝流程示意圖4.高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標1）有效容積利用系數(shù)：高爐每立方米有效容積每天生產(chǎn)的2）入爐焦比（K）：冶煉一噸生鐵消耗的焦炭量（kg/t）3）煤比（或油比）：冶煉一噸生鐵消耗的煤粉量或重油4）燃料比＝焦比＋煤比（或油比）5）冶煉強度：高爐每立方米有效容積每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情況下）6）生鐵合格率：生鐵化學(xué)成分符合國家標準的總量占生鐵7）休風(fēng)率：高爐休風(fēng)時間（不包括計劃大、中、小修）占規(guī)定的日歷作業(yè)時間=日歷時間-計劃大中修及封爐時間休風(fēng)率反映高爐操作及設(shè)備維護的水平。8）生鐵成本：生產(chǎn)每噸合格生鐵所需原料、燃料、材料、動力、人工等一切費用的總和，單位：元/tFe。9）爐齡（高爐一代壽命）：即從高爐點火開始到停爐大修之間實際運行的時間或產(chǎn)鐵量。爐齡長，產(chǎn)鐵多，經(jīng)濟效轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼法、復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐煉鋼）、電弧爐煉鋼法、平爐煉鋼法。根據(jù)煉鋼工藝流程，轉(zhuǎn)爐煉鋼法可以把煉鋼作業(yè)分為在鐵水進入煉鋼爐冶煉前，除去其中的某些有害成分或提取其中某些有益成分的工藝過程?？煞譃槠胀ㄨF水預(yù)處理和特殊鐵水預(yù)處理。前者有鐵水預(yù)脫硫，鐵水預(yù)脫硅，鐵水預(yù)脫磷；后者有鐵水提釩，鐵水提鈮，鐵水脫鉻等。原理：鐵水預(yù)處理是在原則上不外加熱源的情況下，利用處理劑中活性物質(zhì)和鐵水中待脫除(或富集)元素進行快速反應(yīng)，形成穩(wěn)定的渣相而和鐵水分離的過轉(zhuǎn)爐爐體可轉(zhuǎn)動，用于吹煉鋼的冶金爐。硅是重要的發(fā)熱元素，鐵水中含Si量高，爐內(nèi)的化學(xué)熱增加，鐵水中Si量增加%，廢鋼的加入量可提鐵水含Si量高，渣量增加，有利于脫磷、脫硫。硅含量過高會使渣料和消耗增加，易引起噴濺，金屬收得率降低，同時渣中過量的SiO，也會加劇對爐襯2的侵蝕，影響石灰渣化速度，延長吹煉時間。通常鐵水中的硅含量為%%為宜。2）錳（Mn）錳是發(fā)熱元素，鐵水中Mn氧化后形成的MnO能有效促進石灰溶解，加快成渣，減少助熔劑的用量和爐襯侵同時鐵水含Mn高，終點鋼中余錳高，從而可以減少合金化時所需的錳鐵合金，有利提高鋼水純凈度。轉(zhuǎn)爐用鐵水對錳與硅比值要求為，目前使用較多的為低錳鐵水，錳的含量為%%3）磷（P）磷是高發(fā)熱元素，對一般鋼種來說是有害元素，因此4）硫（S）除了含硫易切削以外，絕大多數(shù)鋼種要求去除硫這一有害元素。氧氣轉(zhuǎn)爐單渣操作的脫硫效率只有30%-40%。我國煉鋼技術(shù)規(guī)程要求入爐鐵水的硫含量不超過%。渣進入轉(zhuǎn)爐內(nèi)會導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐鋼渣量大，石灰消耗增加，造成噴濺，降低爐襯壽命，因此，進入轉(zhuǎn)爐的鐵水要求帶渣量不得超過%。鐵水溫度是鐵水含物理量多少的標志，鐵水物理熱得占轉(zhuǎn)爐熱收入的50%。應(yīng)努力保證入爐鐵水的溫度，保證爐內(nèi)熱源充足和成渣迅速。我國煉鋼規(guī)定入爐鐵水溫度應(yīng)大于1250℃,并且要相對穩(wěn)定。轉(zhuǎn)爐煉鋼原理、工藝流程及設(shè)備轉(zhuǎn)爐煉鋼法同其他煉鋼法主要區(qū)別在于不借助外加的放熱氧化反應(yīng)完成脫碳和脫除雜質(zhì)的任務(wù)，并將鋼液加熱到出鋼（1600℃或更高）溫度。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是以液態(tài)生鐵為原料的煉鋼方法。轉(zhuǎn)爐冶煉的爐料主要為鐵碳粉等），為調(diào)整溫度，可加入廢鋼及少量的冷生鐵塊2.氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐工藝流程歸納為：“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1.氧化?當(dāng)空氣或氧氣吹入鐵水時，生鐵中易氧化元素就開始氧化,產(chǎn)生的氧化物和加入的石灰形成爐渣。各項元素按其與氧結(jié)合能力的順序依次氧化。首先氧化的是硅、錳和少量的鐵。開始時因溫度低(1200～1300℃)，而且石灰溶解很慢，組成低氧化鈣的鐵-錳-硅酸渣。隨著溫度升高，碳開始激烈地進行氧化。隨石灰逐漸溶解，爐渣轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷徕}渣或磷酸鈣渣,磷和硫亦被脫除,熔池鐵液中各種元素氧化的先后順序為硅、釩、錳、鉻。碳隨著溫度的提高而分別先于有關(guān)元素。2.脫氧?轉(zhuǎn)爐吹煉終了時，鋼液中存在著少量過剩的溶解～％但在固體鋼中氧的溶解度很低,僅為,因此在澆鑄后的鋼水凝固過程中，氧便以FeO形式析出,影響鋼的質(zhì)量。所以,要煉成合格的鋼,就必須脫氧。脫氧是將與氧親和力較不溶于鋼液而析出上浮脫離鋼液的原理,使鋼中的含氧量降們的脫氧能力依次遞增。為提高脫氧效率,使脫氧產(chǎn)物易于形成大顆粒排出，脫氧劑的加入一般應(yīng)采用由弱到強的順轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備（1）轉(zhuǎn)爐爐體可轉(zhuǎn)動，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設(shè)備，也可用于銅、鎳冶煉。轉(zhuǎn)爐按爐襯的耐火材料性質(zhì)分為堿性（用鎂砂或白云石為內(nèi)襯）和酸性（用硅質(zhì)材料為內(nèi)襯）轉(zhuǎn)爐；按氣體吹入爐內(nèi)的部位分為底吹、頂吹和側(cè)吹轉(zhuǎn)爐；按吹煉采用的氣體，分為空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。（2）鋼包精煉爐用電弧爐熔化爐料，然后將鋼液傾入鋼包精煉爐中，用氬氣進行吹煉，能有效地清除鋼液中的氣體和夾雜物，提高鋼液的質(zhì)量。在鋼包精煉爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的氬氧脫碳（AOD）法和真空氬氧脫碳（VOD）法是冶煉高純凈度鋼液，特別是低碳的高純凈度鋼液的先進方法，特別適用于生產(chǎn)高強度鋼、超高強度鋼等鋼種。鋼水爐外精煉是將原來在轉(zhuǎn)爐、電爐完成的部分精煉任務(wù)，移到爐外的鋼包或?qū)Ｓ萌萜髦羞M行，以便更有效地獲得優(yōu)質(zhì)、低耗和多品種的鋼水。轉(zhuǎn)爐、電爐中只承擔(dān)濟指標顯著改善。精煉爐:AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項用于不銹鋼冶煉的專有工藝。AOD爐型根據(jù)容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。裝備水平也由半自動控制發(fā)展到智能計算機控制來精煉爐:VOD即真空氬氧脫碳精煉爐是在真空狀態(tài)下進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。將初煉鋼液裝入精煉包中放入密封的真空罐中進行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調(diào)整、精煉爐:LF（ladlefurnace)直流鋼包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，攪拌是通過底氧槍是轉(zhuǎn)爐供氧的主要設(shè)備，它是由噴頭、槍身和尾部是用導(dǎo)熱性良好的紫銅經(jīng)鍛造和切割加工而成，也有用壓力澆鑄而成的。噴頭的形狀有拉瓦爾型、直筒型和螺旋型等。目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。拉瓦爾型噴頭是收縮—擴張收縮型噴孔，當(dāng)出口氧壓與進口氧壓2.槍身為3根(雙流氧槍為4根)同心的無縫鋼管，下端連接噴頭，上頭端和槍尾相連。3.槍尾包括供氧、進水和排水支管及連接法蘭和密封膠圈，通過槍尾和車間的氧氣管網(wǎng)和高壓水管網(wǎng)相連接。（4）轉(zhuǎn)爐傾爐系統(tǒng)傾爐系統(tǒng)：變頻調(diào)速(變頻器+電機+減速機+大齒輪)傾爐機構(gòu)：傾爐機構(gòu)由軌道、傾爐油缸、搖架平臺、水平支撐機構(gòu)和支座等組成。鋼水澆鑄有模鑄和連續(xù)澆鑄（簡稱“連鑄”）二種方法。1.模鑄是傳統(tǒng)的鑄造方法，雖然存在很多缺陷和問題，但不少鋼廠仍然采用模鑄作為澆鑄的手段。同時，由于它具有某些特殊的優(yōu)點，仍然是某些鋼種從鋼水變成鋼錠