鋼鐵的冶煉工藝（課堂PPT）

1、鋼鐵是怎樣煉成的？（鋼鐵冶煉工藝）（鋼鐵冶煉工藝）材料122 王鴻達一一. 鋼鐵的相關(guān)知識鋼鐵的相關(guān)知識鋼鐵鋼鐵: 是以是以Fe和和C為主要組成元素，同時還含有為主要組成元素，同時還含有Si、Mn、P、S等等雜質(zhì)元素的合金。包含生鐵與鋼。雜質(zhì)元素的合金。包含生鐵與鋼。 生鐵生鐵: 碳質(zhì)量分數(shù)較高（碳質(zhì)量分數(shù)較高（wc2.11%），雜質(zhì)元素的含量也較高的），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。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)量分數(shù)較低（煉鋼生鐵：硅的質(zhì)量分數(shù)較低（wSi1.25%3.2%），斷口呈），斷口呈灰黑色，用作鑄造的原料?；液谏?，用

2、作鑄造的原料。鋼鋼: 碳的質(zhì)量分數(shù)較低（碳的質(zhì)量分數(shù)較低（wc 2.11%），雜質(zhì)元素的含量也較低），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韌性，是常用的金屬材料。的鐵碳合金，鋼一般具有較好的強韌性，是常用的金屬材料。 鋼材鋼材: 鋼錠或鋼坯經(jīng)壓力加工成各種形狀規(guī)格的鋼材鋼錠或鋼坯經(jīng)壓力加工成各種形狀規(guī)格的鋼材二二. 鐵礦的相關(guān)成分鐵礦的相關(guān)成分三三. 鋼鐵的生產(chǎn)概述鋼鐵的生產(chǎn)概述鋼鐵生產(chǎn)流程大致分為：選礦、燒結(jié)、煉鋼鐵生產(chǎn)流程大致分為：選礦、燒結(jié)、煉焦、高爐焦、高爐(煉鐵煉鐵)、電爐或轉(zhuǎn)爐、電爐或轉(zhuǎn)爐(煉鋼煉鋼)、連鑄、軋、連鑄、軋制等過程；輔助系統(tǒng)有：制氧制等過程；輔助系統(tǒng)有：

3、制氧/制氮、循環(huán)水系制氮、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，主要用到的自動有這些設(shè)備的基本控制要求，主要用到的自動化產(chǎn)品等等。希望通過這些內(nèi)容，能讓大家對化產(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)鏈有個大概的了解鋼鐵行業(yè)的流程及產(chǎn)業(yè)鏈有個大概的了解。四四. 鋼鐵生產(chǎn)的工藝流程鋼鐵生產(chǎn)的工藝流程五. 高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程1、選礦選礦鐵礦石：鐵礦石： 是主要的煉鐵原料，有磁鐵礦“Fe3O4”、赤鐵礦“Fe2O3”、褐鐵礦

4、“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：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：赤鐵礦選礦：主要有重選、浮選和強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：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：電磁或永磁強磁場選礦。 菱鐵礦選礦：菱鐵礦選礦：主要有弱磁強磁浮選組合工藝。82、燒結(jié)和煉焦、燒結(jié)和煉焦 燒結(jié)：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

5、方法：燒結(jié)法和球團法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團礦。 煉焦：煉焦：高爐生產(chǎn)前的準備除了準備鐵礦石（燒結(jié)礦和球團礦）外，還需要準備好必需的燃料-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)得以進行。93、高爐煉鐵、高爐煉鐵高爐煉鐵生產(chǎn)：高爐煉鐵生產(chǎn)：是冶金(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，并使爐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

6、在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進行的。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。10六六. 轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程簡介轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程簡介11高爐煉鐵主要工藝設(shè)備簡介高爐煉鐵主要工藝設(shè)備簡介 高爐高爐是煉鐵的主要設(shè)備。 高爐熱風爐高爐熱風爐是為高爐加熱鼓風的設(shè)備。 鐵水罐車鐵水罐車用于運送鐵水，實現(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)高爐系統(tǒng)常用到的自動化設(shè)備： 組態(tài)軟件、變頻器、工控機、總線及通訊產(chǎn)品等。

7、12轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(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升高200攝 氏度），可使爐內(nèi)達到足夠高的溫度。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：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：煉

8、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； 13轉(zhuǎn)爐煉鋼原理簡介轉(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)

9、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，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。 1415轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡介轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡介轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐 :爐體可轉(zhuǎn)動，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用鋼板 制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時靠化學(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

10、。 AOD精煉爐精煉爐:即氬氧脫碳精煉爐，是一項用于不銹鋼冶煉的專有工藝。即氬氧脫碳精煉爐，是一項用于不銹鋼冶煉的專有工藝。VOD精煉爐精煉爐 :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。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加 熱，攪拌是通過底部透氣磚進行的。熱，攪拌是通過底部透氣磚進行的。氧槍氧槍是轉(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)

11、用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。轉(zhuǎn)爐傾爐系統(tǒng)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。16連鑄連鑄 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 矯機等。 連鑄的目的連鑄的目的: 將鋼水鑄造成鋼坯。 17連鑄的工藝流程連鑄的工藝流程18軋制軋制軋制：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

12、兩種，經(jīng)過熱軋后的鋼材厚度一般在幾個毫米,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。1920軋制工藝原理簡介軋制工藝原理簡介 : 從煉鋼廠送過來的連鑄坯，首先是進入加熱爐，然后經(jīng)過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，工，說簡單點，軋鋼板就像壓面條，經(jīng)過搟面杖的多次擠經(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，軋坯加熱變壓與推進，面就越搟越薄。在熱軋生產(chǎn)線上，軋坯加熱變軟，軟，被輥道送入

13、軋機，最后軋成用戶要求的尺寸。軋鋼是被輥道送入軋機，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。從平爐出來的鋼錠也可以成為鋼動化程度高，效率也高。從平爐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行板，但首先要經(jīng)過加熱和初軋開坯才能送到熱軋線上進行軋制，工序改用連鑄坯就簡單多了，一般連鑄坯的厚度為軋制，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)輥道進入精，先經(jīng)過除磷到初軋，經(jīng)輥道進入精軋軋機，精軋機由架輥式軋機組成，機前裝有測速輥軋軋機，

14、精軋機由架輥式軋機組成，機前裝有測速輥和飛剪，切除板面頭部。精軋機的速度可以達到和飛剪，切除板面頭部。精軋機的速度可以達到。熱軋成品分為鋼卷和錠式板兩種，經(jīng)過熱軋后的鋼軌。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毫米厚度一般在幾個毫米,如果用戶要求鋼板更薄的話，還要如果用戶要求鋼板更薄的話，還要經(jīng)過冷軋。經(jīng)過冷軋。 21熱軋 、冷軋生產(chǎn)工藝:熱軋生產(chǎn)工藝流程熱軋生產(chǎn)工藝流程 ：板坯由煉鋼連鑄車間的連鑄機出坯輥道直接送到熱軋車：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，直接熱裝的鋼坯送至加熱爐的裝爐輥道裝爐加熱，不能直接熱裝間板坯庫，直接熱裝的鋼坯送至加熱爐的

15、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，保溫后由吊車吊運至上料臺架，然后經(jīng)加熱爐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，并留有直接軋制的可能。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入板坯庫，當板坯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入板坯庫，當板坯到達入口點前，有關(guān)該板坯的技術(shù)數(shù)據(jù)已由連鑄車間的計算機系統(tǒng)送到了熱到達入口點前，有關(guān)該板坯的技術(shù)數(shù)據(jù)已由連鑄車間的計算機系統(tǒng)送到了熱軋廠的計算機系統(tǒng)，并在監(jiān)視器上顯示板坯有關(guān)數(shù)據(jù)，以便工作人員進行無軋廠的計算機系統(tǒng)，并在監(jiān)視器上顯

16、示板坯有關(guān)數(shù)據(jù)，以便工作人員進行無缺陷合格板坯的核對和接收。另外，通過過跨臺車運來的人工檢查清理后的缺陷合格板坯的核對和接收。另外，通過過跨臺車運來的人工檢查清理后的板坯也需核對和驗收，并輸入計算機。進入板坯庫的板坯，由板坯庫計算機板坯也需核對和驗收，并輸入計算機。進入板坯庫的板坯，由板坯庫計算機管理系統(tǒng)根據(jù)軋制計劃確定其流向。管理系統(tǒng)根據(jù)軋制計劃確定其流向。 冷軋的工藝冷軋的工藝 ：冷軋的工藝，簡單地說就是將熱軋來的原料板軋制成用戶：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），同時滿足性能（熱處理）與表面所要求的尺寸（板凸度）與形狀（板形），同時滿

17、足性能（熱處理）與表面質(zhì)量（涂鍍、精整）要求，是冶金行業(yè)的深加工工序，要求很高。質(zhì)量（涂鍍、精整）要求，是冶金行業(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、多機架連軋機、熱處理冷軋工藝包括幾部分：一般講，主要分為酸洗、多機架連軋機、熱處理線（包括罩式爐和連退），單機架和雙機架平整線，表面防腐處理的鍍鋅線、線（包括罩式爐和連退），單機架和雙機架平整線，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)品不同還會有：鍍鋅線、冷軋硅鋼彩涂線，及精整線等，此外依據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品不同還會有：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。和彩涂線，冷

18、軋是把熱軋的板卷再次加工成具有高附加值的產(chǎn)品。22鋼材產(chǎn)品及其用途鋼材產(chǎn)品及其用途鋼材種類：有鋼板、型鋼、鋼管、鋼絲等；鋼材種類：有鋼板、型鋼、鋼管、鋼絲等； 生產(chǎn)方法：主要有軋制（分冷軋與熱軋）、拉拔、擠壓、鍛造等方法。生產(chǎn)方法：主要有軋制（分冷軋與熱軋）、拉拔、擠壓、鍛造等方法。鋼板：鋼錠或鋼坯軋制成鋼板。鋼板可鍍鋅、鍍錫、鍍鉛、等表面處理。鋼板：鋼錠或鋼坯軋制成鋼板。鋼板可鍍鋅、鍍錫、鍍鉛、等表面處理。中厚板：中厚板：5mm；中板厚度為；中板厚度為35mm，一般采用熱軋。，一般采用熱軋。薄板：的厚度小于薄板：的厚度小于3mm，坯料為熱軋中厚板，采用冷軋。，坯料為熱軋中厚板，采用冷軋。鋼帶

19、：成卷供應(yīng)，采用冷軋鋼帶：成卷供應(yīng)，采用冷軋 。型鋼：采用型材軋機軋制而成。有圓鋼、扁鋼、六角鋼、八角鋼、工字鋼、槽鋼、角型鋼：采用型材軋機軋制而成。有圓鋼、扁鋼、六角鋼、八角鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、鋼、T字鋼等。普通型鋼主要用于建筑、字鋼等。普通型鋼主要用于建筑、 橋梁、車輛等，優(yōu)質(zhì)型鋼主要橋梁、車輛等，優(yōu)質(zhì)型鋼主要 用于機械零件、工具等。用于機械零件、工具等。鋼絲：采用直徑為鋼絲：采用直徑為69mm的熱軋線材（盤條）拉拔而成。退火的低碳鋼絲可用于捆扎的熱軋線材（盤條）拉拔而成。退火的低碳鋼絲可用于捆扎物體、也可編織成各種用品；高碳鋼絲可制成各種彈簧，或用多根鋼絲捻成合股的鋼物體、也可編織成