鋼鐵生產流程（課堂PPT）

1、12講述內容：一.鋼鐵生產工藝流程綜述二.煉鐵生產工藝流程三.煉鋼、連鑄及爐外精煉工藝流程四.鋼鐵生產新技術新工藝3一.鋼鐵生產工藝流程綜述 現代化鋼鐵廠組成及產品生產： 線、棒材 型材(管、型、絲）采礦 燒結 煉鐵 煉鋼連鑄 軋鋼 板材 球團 中厚板 焦化 熱軋薄板 其它原輔料 冷軋薄板彩涂板 熱鍍鋅板 汽車家電板 電工用板.。 4典型鋼鐵產品生產工藝流程圖5典型板材產品生產工藝流程首鋼遷鋼6首鋼遷鋼全面建設完生產工藝流程7首鋼本部鋼鐵產品生產工藝流程圖8燒結生產工藝流程9二.煉鐵生產工藝流程10煉鐵工藝原理和過程概述從爐頂裝入燒結礦、燃料（焦炭）、溶劑（石灰石等）；從爐腹部位風口處向爐內吹

2、送熱風（9001200）；燃料中的碳和熱風中的氧發(fā)生燃燒反映（C1/2O2 CO+Q)產生大量熱和炙熱的還原性煤氣。炙熱的煤氣以高速上升；爐料從上部不斷下降。它們受到煤氣的加熱和還原，在高溫下煤氣中的CO、H2及部分固定碳奪取了鐵礦中的氧，從而得到海綿鐵，海綿鐵溶化滲碳而生成生鐵。保證爐料均勻穩(wěn)定的下降，控制煤氣流均勻合理分布是高質量完成冶煉過程的關鍵！鐵水 鐵口 鐵水罐 鋼廠（鑄鐵機）；爐渣 渣口 渣罐 （水渣池）；煤氣從爐頂導出，經煤氣凈化系統(tǒng)處理后作為燃料，其中40用來加熱熱風爐。 11高爐工藝設備的組成高爐工藝設備主要由7大部分組成：1.高爐本體爐基、爐殼、爐襯、冷卻設備、爐體框架和支

3、柱。高爐爐型：高爐內部工作空間形狀高爐爐體分為5段：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸。高爐一代壽命爐齡（1015年，現要求20年以上）122.高爐上料系統(tǒng)上料系統(tǒng)爐料料倉 篩分 稱量 料罐 皮帶機 （ 斜橋料車）133.裝料系統(tǒng)裝料系統(tǒng):受料斗 布料裝置 探尺 均壓、放散閥鐘式爐頂無料鐘爐頂144.送風系統(tǒng)高爐鼓風機、熱風爐、熱風總管、熱風支管、風口設備國內熱風爐有三種形式：內燃式、外燃式、頂燃式a-適用于中小高爐風溫10001050b大中型高爐風溫10501200 適用于10003000m3高爐風溫：最高1300 適用于大型高爐風溫：最高1200 15熱風總管、環(huán)管、支管、吹管、風口設備165.

4、煤氣除塵系統(tǒng)煤氣上升管、下降管、重力除塵器、洗滌塔、文氏管、脫水器176.渣鐵處理系統(tǒng)出鐵場、渣鐵溝、泥炮、開口機、爐前天車、水渣池、渣鐵罐車18197.噴吹系統(tǒng)煤粉制備、儲煤罐、噴吹罐、混合器、噴槍20高爐生產技術經濟指標212223三、煉鋼生產工藝流程三、煉鋼生產工藝流程轉爐煉鋼工藝；轉爐煉鋼工藝；鐵水預處理工藝；鐵水預處理工藝；鋼水爐外精煉處理工藝。鋼水爐外精煉處理工藝。24鋼與生鐵鋼與生鐵的區(qū)別的區(qū)別： 首先是首先是碳的含量碳的含量，理論上一般把碳含，理論上一般把碳含量小于量小于2.11%2.11%稱之稱之鋼鋼，它的熔點在，它的熔點在1450-1450-15001500，而，而生鐵生鐵

5、的熔點在的熔點在1100-12001100-1200。 在鋼中碳元素和鐵元素形成在鋼中碳元素和鐵元素形成FeFe3 3C C固熔固熔體體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低而塑性和沖擊韌性降低。 25煉鋼的基本任務是脫碳、脫磷、脫硫、脫煉鋼的基本任務是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度和調整成分。溫度和調整成分。 歸納為：歸納為：“四脫四脫”（碳、氧、磷和（碳、氧、磷和硫），硫），“二去二去”（去氣和去夾雜），（去氣和去夾雜），“二二調整調整”（成分和溫度）。采用的（成分和溫

6、度）。采用的主要技術主要技術手段手段為：為：供氧供氧，造渣造渣，升溫升溫，加脫氧劑加脫氧劑和和合金化操作合金化操作。煉鋼的基本任務煉鋼的基本任務26氧氣轉爐的種類：氧氣轉爐的種類： 氧氣頂吹轉爐 氧氣底吹轉爐 氧氣側吹轉爐 氧氣頂底復合轉爐轉爐煉鋼特點 生產率高（冶煉時間在20分鐘以內）； 質量好（*氣體含量少：（因為CO的反應攪拌，將N、 H除去）可以生產超純凈鋼；有害成份（S、P、N、H、O）80PPm；冶煉成本低，耐火材料用量比平爐電爐用量低；原材料適應性強，高P、低P都可以； 設備少，平爐的2/3，比電爐多。 27鐵水預處理與鐵水預處理與鋼水爐外精煉處理工藝鋼水爐外精煉處理工藝28連鑄

7、工藝與設備連鑄工藝與設備1 現代煉鋼技術的發(fā)展（連鑄技術的作用）現代煉鋼技術的發(fā)展（連鑄技術的作用） （1） 1947年年1974年：年：技術特點：轉爐、高爐的大型化；以模鑄初技術特點：轉爐、高爐的大型化；以模鑄初軋為核心，生產外延擴大。軋為核心，生產外延擴大。 （2） 1974年年1989年：年： 技術特點：全連鑄工藝，以連鑄機為核心。技術特點：全連鑄工藝，以連鑄機為核心。 （3） 1989年現在：年現在： 技術特點：連鑄連軋工藝，以薄板技術特點：連鑄連軋工藝，以薄板坯，連鑄連軋為代表，鋼廠向緊湊化發(fā)展。坯，連鑄連軋為代表，鋼廠向緊湊化發(fā)展。29連續(xù)鑄鋼的技術特點連續(xù)鑄鋼的技術特點 高效凝固

8、高效凝固 優(yōu)化成型優(yōu)化成型 化學冶金化學冶金 物理冶金物理冶金 節(jié)能節(jié)能30凝固理論凝固理論3132連續(xù)鑄鋼的工藝特點連續(xù)鑄鋼的工藝特點（1）提高綜合成材率：模鑄從鋼水到成坯的收）提高綜合成材率：模鑄從鋼水到成坯的收 得得率大約率大約8488，連鑄為，連鑄為9596；（2）降低能耗：連鑄節(jié)能主要是省去了開坯工）降低能耗：連鑄節(jié)能主要是省去了開坯工 序，序，以及提高成材率。生產一噸鋼坯比模鑄可以節(jié)能以及提高成材率。生產一噸鋼坯比模鑄可以節(jié)能6271046kJ，相當于相當于21.435.7kg標準煤。加上綜標準煤。加上綜合成材率的提高，合成材率的提高，可以節(jié)能約可以節(jié)能約130kg標準煤；標準煤；

9、（3）連鑄產品的均一性好，質量好；）連鑄產品的均一性好，質量好；（4）易于實現機械化和自動化。）易于實現機械化和自動化。3334連鑄機的種類連鑄機的機型及其特點連鑄機的機型及其特點2.1.1 連鑄機的機型連鑄機的機型（1） 按外形分類；按外形分類；35（2）按鑄坯斷面分類：）按鑄坯斷面分類：機型機型最大斷面最大斷面mmmm最小斷面最小斷面mmmm經常澆注斷面經常澆注斷面mmmm板坯板坯30026403102500130250180700300200大方坯大方坯600600200200250250450450240280400560小方坯小方坯16016055559090150150圓坯圓坯45

10、0450100100200200300300異性坯異性坯工字型工字型460460120中空坯中空坯450/6100450/6100橢圓型橢圓型120140 36（3）按鋼液壓頭分類）按鋼液壓頭分類表表22各種機型按鋼水靜壓頭分類特征各種機型按鋼水靜壓頭分類特征機型機型H/D結晶器型式結晶器型式鑄機型式鑄機型式高頭高頭50直型直型立式或立彎式立式或立彎式標準頭標準頭4050直型或弧型直型或弧型帶直線段的弧帶直線段的弧型或弧型型或弧型低頭低頭2040弧型弧型弧型或橢圓型弧型或橢圓型超低頭超低頭20弧型弧型橢圓型橢圓型372.1.2 機型的特點：機型的特點：（1）立式連鑄機：）立式連鑄機： 結晶器、

11、二冷段、拉坯和剪切沿垂直方向排列結晶器、二冷段、拉坯和剪切沿垂直方向排列 無彎曲變形、裂紋少無彎曲變形、裂紋少 占地面積少占地面積少 夾雜物容易上浮夾雜物容易上浮 二冷均勻、簡單二冷均勻、簡單 不能延長冶金長度、生產率低不能延長冶金長度、生產率低 鋼液靜壓大，容易產生鼓肚鋼液靜壓大，容易產生鼓肚38（2）立彎式連鑄機）立彎式連鑄機結晶器下有垂直段，鋼水完全凝固或接近完全結晶器下有垂直段，鋼水完全凝固或接近完全凝凝固時定點彎曲進入圓弧段。固時定點彎曲進入圓弧段。機身高度比立式低，鋼水靜壓??；機身高度比立式低，鋼水靜壓??；有垂直段，夾雜物容易上浮且分布均勻；有垂直段，夾雜物容易上浮且分布均勻；水平

12、出坯，可以適當加長機身，提高拉速；水平出坯，可以適當加長機身，提高拉速；二次冷卻結構較簡單二次冷卻結構較簡單 同弧形連鑄機相比，占地面積相當，廠房同弧形連鑄機相比，占地面積相當，廠房 高度高，投資較大；高度高，投資較大； 鑄坯在一點彎曲，一點矯直，容易形成裂鑄坯在一點彎曲，一點矯直，容易形成裂 紋；紋； 要求全凝固矯直，限制了生產率。要求全凝固矯直，限制了生產率。39（3）多點彎曲立彎式連鑄機）多點彎曲立彎式連鑄機 有垂直段，夾雜物容易上浮，具有立有垂直段，夾雜物容易上浮，具有立彎彎 式連鑄機的優(yōu)點；式連鑄機的優(yōu)點； 多點彎曲。減小應力集中，裂紋少；多點彎曲。減小應力集中，裂紋少； 可在未完全

13、凝固進入弧形段，故可以可在未完全凝固進入弧形段，故可以 提提 高生產率，增大拉速。高生產率，增大拉速。 例如寶鋼板坯連鑄機：例如寶鋼板坯連鑄機：直線段：直線段： 2.55m彎曲半徑：彎曲半徑：48.5/22.5/16.5/12/9.555m矯直半徑：矯直半徑：9.555/11.5/16/31m連鑄機長度：連鑄機長度：39.39m40（4）弧形連鑄機）弧形連鑄機分為弧形結晶器和直結晶器兩種分為弧形結晶器和直結晶器兩種 機身高度為立式連鑄機的機身高度為立式連鑄機的1/21/3, 占地面積和立彎占地面積和立彎式相同，基建費用低；式相同，基建費用低； 鋼液靜壓小，鑄坯質量好（鼓肚、裂紋少）；鋼液靜壓小

14、，鑄坯質量好（鼓肚、裂紋少）； 加長機身容易，可高速澆鑄，生產率高；加長機身容易，可高速澆鑄，生產率高； 機器設備占地面積較立式大；機器設備占地面積較立式大； 內弧夾雜物容易集聚；內弧夾雜物容易集聚； 弧形結晶器加工較復雜；弧形結晶器加工較復雜； 直結晶器在出口處為弧形和直線切點，容易漏鋼。直結晶器在出口處為弧形和直線切點，容易漏鋼。41（5）橢圓型連鑄機）橢圓型連鑄機（超低頭連鑄機）（超低頭連鑄機） 機身高度低，廠房高度降低；機身高度低，廠房高度降低； 多次變形，每次變形量不大，鑄坯質量好；多次變形，每次變形量不大，鑄坯質量好； 鋼液靜壓小，坯殼鼓肚量小，質量好。鋼液靜壓小，坯殼鼓肚量小，質

15、量好。 結晶器內夾雜物不能上浮分離，且內弧集聚；結晶器內夾雜物不能上浮分離，且內弧集聚； 多半徑，連鑄機的對弧、安裝、調整困多半徑，連鑄機的對弧、安裝、調整困難，設備較復雜。難，設備較復雜。422.1.3 連鑄機機型選擇的原則連鑄機機型選擇的原則 滿足鋼種和斷面規(guī)格的要求；滿足鋼種和斷面規(guī)格的要求； 滿足鑄坯的質量要求；滿足鑄坯的質量要求； 節(jié)約建設投資。節(jié)約建設投資。43連鑄工藝及設備連鑄工藝及設備2.2.1 連鑄機的主要設備連鑄機的主要設備44（1）鋼包及支撐裝置）鋼包及支撐裝置 鋼包：鋼包：鋼液的載體鋼液的載體耐腐蝕、保溫性好耐腐蝕、保溫性好鋼液容易控制，控制可靠。鋼液容易控制，控制可靠

16、。鋼包回轉臺鋼包回轉臺454647（2）中間包及其支撐裝置）中間包及其支撐裝置 中間包中間包 儲存鋼液（換鋼包）儲存鋼液（換鋼包） 分配鋼液分配鋼液 （分流）（分流） 保溫，均勻成分保溫，均勻成分 保護作用，減少對坯殼的沖擊保護作用，減少對坯殼的沖擊 中間包冶金中間包冶金 擋墻、吹氣、過濾及加熱擋墻、吹氣、過濾及加熱 中間包小車中間包小車4849（3）結晶器及其振動裝置）結晶器及其振動裝置 結晶器：結晶器：在連鑄生產中，高拉速條件下保證在連鑄生產中，高拉速條件下保證有有均勻的坯殼厚度而不致拉漏。均勻的坯殼厚度而不致拉漏。 良好的導熱性良好的導熱性鋼液和內壁不粘結鋼液和內壁不粘結有一定剛度有一定

17、剛度結構簡單，重量輕結構簡單，重量輕類型有：整體型、管式、組合式結晶器類型有：整體型、管式、組合式結晶器50薄板坯連鑄結薄板坯連鑄結晶器晶器51 振動裝置振動裝置 作用：作用： 防止初生坯殼金額結晶器壁粘結防止初生坯殼金額結晶器壁粘結 避免拉漏坯殼避免拉漏坯殼 改善表面質量改善表面質量 振動方式：振動方式： 同步振動同步振動 負滑脫振動負滑脫振動 正弦振動正弦振動52（4）二次冷卻區(qū)）二次冷卻區(qū) 作用：作用：繼續(xù)冷卻繼續(xù)冷卻支撐導向支撐導向 要求：要求： 冷卻效率高，傳熱快冷卻效率高，傳熱快 均勻冷卻，表面溫度均勻均勻冷卻，表面溫度均勻 支撐導向部件有足夠的強度和剛度支撐導向部件有足夠的強度和

18、剛度 各段對中準確各段對中準確 快速更換快速更換53（5）鑄坯導向和拉坯矯直機）鑄坯導向和拉坯矯直機 作用：作用：拉坯拉坯矯直矯直送引錠桿，調節(jié)拉速送引錠桿，調節(jié)拉速 引錠桿作用：引錠桿作用：開澆時的凝固底板開澆時的凝固底板傳遞拉坯力傳遞拉坯力 引錠桿形式：引錠桿形式：撓性撓性剛性剛性54（6）切割裝置）切割裝置 作用：定尺、切割。作用：定尺、切割。 方式：火焰、機械方式：火焰、機械 火焰切割火焰切割 設備輕，不受斷面限制，切口齊，設備輕，不受斷面限制，切口齊，有金屬損耗；有金屬損耗； 機械切割：機械切割： 切割速度快切割速度快無金屬損耗無金屬損耗操作安全可靠操作安全可靠設備投資大，重量較大設

19、備投資大，重量較大。55連鑄機的生產能力連鑄機的生產能力1）連鑄機的作業(yè)率）連鑄機的作業(yè)率指一年的生產時間（含準備時間）占指一年的生產時間（含準備時間）占一年的日歷時間的百分數。一年的日歷時間的百分數。y = （C+P）/ D 100其中：其中：y：作業(yè)率作業(yè)率C：年澆鑄時間年澆鑄時間P：年準備時間年準備時間D：年日歷時間年日歷時間56（2）澆鑄周期）澆鑄周期連鑄機的澆鑄時間及必要的連鑄機的澆鑄時間及必要的準備時間準備時間T= t1+nt2其中：其中：T澆鑄周期澆鑄周期 t1準備時間準備時間 t2單爐澆鑄時間單爐澆鑄時間 n平均連澆爐數平均連澆爐數57（3）連鑄機的小時產量）連鑄機的小時產量P

20、BDVgr60N其中：其中：P：連鑄機的小時產量連鑄機的小時產量BD：鑄坯斷面面積鑄坯斷面面積Vg：拉速拉速 r： 鑄坯比重鑄坯比重 N：連鑄機的流數連鑄機的流數58（4）連鑄機的日產量）連鑄機的日產量A（1440/ T）nG其中：其中：A：連鑄機的日產量連鑄機的日產量T：連鑄機的澆鑄周期連鑄機的澆鑄周期n：連澆爐數連澆爐數G：轉爐平均出鋼量轉爐平均出鋼量：金屬收得率金屬收得率59（5）連鑄機的年產量）連鑄機的年產量PA365Y其中：其中：P：連鑄機年產量連鑄機年產量A：連鑄機的日產量連鑄機的日產量Y：連鑄機的作業(yè)率連鑄機的作業(yè)率602）連鑄機的拉速）連鑄機的拉速是指出結晶器的鑄坯在拉坯力的作

21、用是指出結晶器的鑄坯在拉坯力的作用下，下，單位時間內移動的距離。單位時間內移動的距離。影響因素：影響因素：（1）鋼種）鋼種（2）鑄坯斷面大?。╄T坯斷面大?。?）結晶器出口坯殼厚度）結晶器出口坯殼厚度（4）澆鑄溫度）澆鑄溫度（5）鑄坯質量）鑄坯質量（6）冶金長度、保護渣、結晶器振動等。）冶金長度、保護渣、結晶器振動等。613）連鑄機的冶金長度）連鑄機的冶金長度根據最大拉速計算出來的液芯長度根據最大拉速計算出來的液芯長度62連鑄新技術連鑄新技術1）提高連鑄坯清潔度的技術）提高連鑄坯清潔度的技術 保護澆鑄技術保護澆鑄技術 中間包冶金技術中間包冶金技術 防止下渣技術防止下渣技術 結晶器鋼液流動控制技術

22、結晶器鋼液流動控制技術（2）提高連鑄坯質量的技術）提高連鑄坯質量的技術 防止鑄坯表面缺陷技術防止鑄坯表面缺陷技術 連鑄坯裂紋控制技術連鑄坯裂紋控制技術 連鑄坯中心致密度控制技術連鑄坯中心致密度控制技術63（3）提高連鑄機生產率的技術）提高連鑄機生產率的技術 結晶器錐度優(yōu)化技術結晶器錐度優(yōu)化技術 結晶器液面波動控制技術結晶器液面波動控制技術 結晶器振動技術結晶器振動技術 結晶器保護渣技術結晶器保護渣技術 生產自動化技術生產自動化技術（4）近終型連鑄新技術）近終型連鑄新技術 薄板坯連鑄技術薄板坯連鑄技術 薄帶坯連鑄技術薄帶坯連鑄技術64鋼鐵生產新技術新工藝一一. .現代煉鐵重大技術現代煉鐵重大技術

23、1.1.非高爐煉鐵技術非高爐煉鐵技術2.2.短流程的物流傳遞（鐵水一包到底技術）短流程的物流傳遞（鐵水一包到底技術）65二二.現代轉爐煉鋼的重大技術現代轉爐煉鋼的重大技術1.轉爐大型化技術轉爐大型化技術合 理 的 H/D， 合 理 的 爐 容 比全 懸 掛 傾 動 機 構 ， 水 冷 托 圈 、 耳 軸 、 爐 帽 、 汽 水 冷 卻上 料 ， 稱 量 與 下 料 程 序 控 制下 渣 檢 查 與 有 效 的 渣 鐵 分 離 裝 置裝 備 技 術多 孔 水 冷 拉 瓦 爾 氧 槍 、 兼 顧 二 次 燃 燒 、 化 渣 、 脫 碳 與 攪拌 功 能靈 活 可 控 的 爐 底 供 氣 系 統(tǒng) 、 長 壽 噴 嘴 與 大 氣 量 調 節(jié) 強 化攪 拌 功 能爐 渣 、 爐 氣 與 鋼 液 的 在 線 動 態(tài) 檢 測全 自 動 吹 煉 控 制 與 信 息 管 理 系 統(tǒng)工 藝 控 制 技 術除 塵 與 煤 氣 回 收 ， 二 次 除 塵 設 施 ， 盡 可 能 采 取 干 法