鋼鐵的冶煉工藝

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(dá) 一一. 鋼鐵的相關(guān)知識(shí)鋼鐵的相關(guān)知識(shí) 鋼鐵鋼鐵: 是以是以Fe和和C為主要組成元素，同時(shí)還含有為主要組成元素，同時(shí)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?jǐn)?shù)較高（碳質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)較低（煉鋼生鐵：硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低（wSi1.25%3.2%），斷口呈），斷口呈 灰黑色，用作鑄造的原

2、料。灰黑色，用作鑄造的原料。 鋼鋼: 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低（碳的質(zhì)量分?jǐn)?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(qiáng)韌性，是常用的金屬材料。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(guò)程；輔助系統(tǒng)有

3、：制氧制等過(guò)程；輔助系統(tǒng)有：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(dòng)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(guò)這些內(nèi)容，能讓大家對(duì)化產(chǎn)品等等。希望通過(guò)這些內(nèi)容，能讓大家對(duì) 鋼鐵行業(yè)的流程及產(chǎn)業(yè)鏈有個(gè)大概的了解鋼鐵行業(yè)的流程及產(chǎn)業(yè)鏈有個(gè)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

4、“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：磁鐵礦選礦：主要有多級(jí)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(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：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(chǎng)選礦。 菱鐵礦選礦：菱鐵礦選礦：主要有弱磁強(qiáng)磁浮選組合工藝。 2、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

5、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：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(guò)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。 3、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(guò)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

6、和礦石 在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過(guò)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(kāi)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(lái)，生產(chǎn)出來(lái)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。 六六. 轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程簡(jiǎn)介 高爐煉鐵主要工藝設(shè)備簡(jiǎn)介高爐煉鐵主要工藝設(shè)備簡(jiǎn)介 高爐高爐是煉鐵的主要設(shè)備。 高爐熱風(fēng)爐高爐熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備。 鐵水罐車鐵水罐車用于運(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

7、出鐵。 高爐系統(tǒng)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。 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(guò)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?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：轉(zhuǎn)爐煉鋼目的： 將生鐵里

8、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； 轉(zhuǎn)爐煉鋼原理簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)爐煉鋼原理簡(jiǎn)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(kāi)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(lái)。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(duì)流作用，使反應(yīng)遍及整個(gè)爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中

9、只剩 下少量的硅與錳時(shí)，碳開(kāi)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(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(guò)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。 轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡(jiǎn)介 轉(zhuǎn)爐轉(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

10、鋼板 制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時(shí)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。 AOD精煉爐精煉爐:即氬氧脫碳精煉爐，是一項(xiàng)用于不銹鋼冶煉的專有工藝。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。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(guò)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(guò)電極 加加 熱，攪拌是通過(guò)

11、底部透氣磚進(jìn)行的。熱，攪拌是通過(guò)底部透氣磚進(jìn)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)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(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(tái)、水平支撐 機(jī)構(gòu)和支座等組成。 連鑄連鑄 連鑄：連鑄：轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來(lái)的鋼水經(jīng)過(guò)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(tái)、中間包，結(jié)晶器、拉 矯機(jī)等。 連鑄的目的連鑄的目的: 將鋼水鑄造成鋼坯。 連鑄的工藝流程連鑄的工藝流程 軋制軋

12、制 軋制：從煉鋼廠出來(lái)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(guò)熱軋后的鋼材厚度一 般在幾個(gè)毫米,如果用戶要求鋼板更薄的話， 還要經(jīng)過(guò)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。 軋制工藝原理簡(jiǎn)介軋制工藝原理簡(jiǎn)介 : 從煉鋼廠送過(guò)來(lái)的連鑄坯，首先是進(jìn)入加熱爐，然后經(jīng)過(guò)從煉鋼廠送過(guò)來(lái)的連鑄坯，首先是進(jìn)入加熱爐，然后經(jīng)過(guò) 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(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，軋鋼板就像壓面條，工，說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，軋鋼板就像壓面條，經(jīng)過(guò)搟面杖的多次擠經(jīng)過(guò)

13、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，軟，被輥道送入軋機(jī)，最后軋成用戶要求的尺寸。軋鋼是被輥道送入軋機(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。從平爐出來(lái)的鋼錠也可以成為鋼動(dòng)化程度高，效率也高。從平爐出來(lái)的鋼錠也可以成為鋼 板，但首先要經(jīng)過(guò)加熱和初軋開(kāi)坯才能送到熱軋線上進(jìn)行板，但首先要經(jīng)過(guò)加熱和初軋開(kāi)坯才能送到熱軋線上進(jìn)行 軋制，工序改用連鑄坯就簡(jiǎn)單多了，一般連鑄坯的厚度為軋制，工序改用連鑄坯就簡(jiǎn)

14、單多了，一般連鑄坯的厚度為 ，先經(jīng)過(guò)除磷到初軋，經(jīng)輥道進(jìn)入精，先經(jīng)過(guò)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(cè)速輥軋軋機(jī)，精軋機(jī)由架輥式軋機(jī)組成，機(jī)前裝有測(cè)速輥 和飛剪，切除板面頭部。精軋機(jī)的速度可以達(dá)到和飛剪，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(guò)熱軋后的鋼軌。熱軋成品分為鋼卷和錠式板兩種，經(jīng)過(guò)熱軋后的鋼軌 厚度一般在幾個(gè)毫米厚度一般在幾個(gè)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(guò)冷軋。經(jīng)過(guò)冷軋。 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(jī)出坯輥道直接送到熱軋

15、車：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(kù)，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(kù)，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，保溫后由吊車吊運(yùn)至上料臺(tái)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(yùn)至上料臺(tái)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(guò)板坯上料輥道或板坯卸料輥道運(yùn)入板坯庫(kù)，當(dāng)板坯連鑄板坯由連鑄車間通過(guò)板坯上料輥道或板坯卸料輥道運(yùn)入板坯庫(kù)，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

16、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(wú)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(wú) 缺陷合格板坯的核對(duì)和接收。另外，通過(guò)過(guò)跨臺(tái)車運(yùn)來(lái)的人工檢查清理后的缺陷合格板坯的核對(duì)和接收。另外，通過(guò)過(guò)跨臺(tái)車運(yùn)來(lái)的人工檢查清理后的 板坯也需核對(duì)和驗(yàn)收，并輸入計(jì)算機(jī)。進(jìn)入板坯庫(kù)的板坯，由板坯庫(kù)計(jì)算機(jī)板坯也需核對(duì)和驗(yàn)收，并輸入計(jì)算機(jī)。進(jìn)入板坯庫(kù)的板坯，由板坯庫(kù)計(jì)算機(jī) 管理系統(tǒng)根據(jù)軋制計(jì)劃確定其流向。管理系統(tǒng)根據(jù)軋制計(jì)劃確定其流向。 冷軋的工藝?yán)滠埖墓に?：冷軋的工藝，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將熱軋來(lái)的原料板

17、軋制成用戶：冷軋的工藝，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將熱軋來(lái)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(jī)架連軋機(jī)、熱處理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、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，

18、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。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。 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