鋼鐵冶金工業(yè)概況

1、鋼鐵冶金工業(yè)概況（北京科技大學(xué)冶金學(xué)院張建良） TOC o 1-5 h z 一、 鋼鐵冶金基礎(chǔ)知識1（一）前言1（二）高爐煉鐵6 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document （三）煉鋼10 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document （四）軋鋼15二、鋼鐵工業(yè)環(huán)保及熔融還原技術(shù)19（一）鋼鐵工業(yè)節(jié)能與環(huán)保19 HYPERLINK l bookmark153 o Current Document （二）熔融還原技術(shù)21三、我國鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)23（一）我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況23 HYPERLINK l boo

2、kmark174 o Current Document （二）我國鋼鐵鋼鐵工業(yè)面臨的問題25 HYPERLINK l bookmark196 o Current Document （三）我國鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整31一、鋼鐵冶金基礎(chǔ)知識（一）前言1、冶金的基本概念冶金的基本概念:是從礦石或其它原料中提取金屬的過 程。（工業(yè)性的冶金生產(chǎn)，除了從原料中提取金屬外，還包 括對金屬進(jìn)一步的加工處理，使其獲得使用時所需要的各種 性質(zhì)）在107種元素中有85種金屬元素。金屬的特點(diǎn)：具有金屬光澤，可塑性，導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性。 黑色金屬：鐵錳鉻和它們的合金（重金屬：Cu,Pb,Sn輕金屬：Al,Mg,Ca有色金屬貴金

3、屬：Au,Ag,Pt稀有金屬：銫，鎢，鈦，鋯，釩，鈮放射性金屬：鐳，釷金屬元素在自然界存在形式：氧化物、硫化物、碳酸鹽。鋼鐵冶金的主要原料：鐵礦石、燃料。鐵的存在形式:Fe2O3、Fe3O4、褐鐵礦(Fe2O3nH2O)、菱鐵礦（FeCO3）。冶金方法的分類:（1）火法冶金:利用高溫從礦石或其它原料中提取金屬 的過程。工藝:礦石準(zhǔn)備，冶煉，精煉。（2）濕法冶金:在溶液中進(jìn)行的冶金過程（有色冶金）。工藝:浸出，分離，富集，提取等。（3）電冶金:利用電能提取金屬的過程。鋼鐵冶金:火法,電冶金。有色冶金:火法,濕法。2、鋼鐵冶煉工藝和生產(chǎn)流程鋼鐵生產(chǎn)流程傳統(tǒng)流程：高爐+轉(zhuǎn)爐直接還原豎爐+電爐新流程-

4、直接還原回轉(zhuǎn)窯+電爐_熔融還原+轉(zhuǎn)爐高爐+轉(zhuǎn)爐（傳統(tǒng)流程）礦山（采礦、選礦）：生產(chǎn)滿足煉鐵要求的鐵礦石。造塊（燒結(jié)、球團(tuán)）：將粉礦制成人造富礦供高爐冶煉。焦化：生產(chǎn)滿足高爐要求的焦炭。煉鐵（高爐）：還原過程，將脈石等雜質(zhì)去除，生產(chǎn)鐵水。煉鋼（轉(zhuǎn)爐或電爐）：氧化過程，將鐵水中的雜質(zhì)氧化去 除，生產(chǎn)鋼水。爐外精煉：將鋼水進(jìn)一步去除氣體、夾雜物，生產(chǎn)潔凈度更高的鋼水。連續(xù)鑄鋼：將鋼水連續(xù)澆注成鋼坯（或直接送熱連軋）。圖1鋼鐵生產(chǎn)工藝流程圖高爐-m3;電爐和轉(zhuǎn)爐-t;燒結(jié)機(jī)- m2目前最大:高爐4350m3（未來5500 m3）;電爐150t，轉(zhuǎn)爐300t;燒結(jié)機(jī)450 m2。3、鋼鐵產(chǎn)品及副產(chǎn)品鋼鐵

5、冶煉產(chǎn)品（1）生鐵：鐵和碳及少量Si、Mn、S、P等元素組成的合 金，主要由高爐生產(chǎn)。用途：煉鋼生鐵和鑄造生鐵（含Si高，產(chǎn)量占10%）。鋼：含碳量低于2%，并含有其它元素的鐵碳合金。鐵合金：鐵與一種或幾種元素組成的中間合金。用途：脫氧劑或合金添加劑。鋼鐵冶煉副產(chǎn)品爐渣：冶煉過程中不能進(jìn)入到生鐵和鋼中的氧化物、硫化物等 形成的熔融體。煤氣高爐煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣，焦?fàn)t煤氣。4、鋼與生鐵的區(qū)別：鋼鐵中主要五種主要元素(除鐵外)C:控制鋼的強(qiáng)度和硬度的重要元素；Si:增加強(qiáng)度和硬度；Mn :提高鋼的淬透性，提高韌性，降低硫的有害作用；P：有害元素，引起鋼的冷脆；S:有害元素，引起鋼的熱脆。鋼與生鐵的區(qū)別

6、：兩者都是以鐵為基本元素，又包括以下元素C, Si, Mn,P, S。生鐵：含 C： 2.0 4.5% ,鋼：含 C： 0.2 2.0%。(1)生鐵：硬而脆,不能鍛造。按用途來分：煉鋼生鐵；鑄造生鐵(占約10% ),如電機(jī)外殼；(2)鋼：有較好的綜合機(jī)械性能如機(jī)械強(qiáng)度高，韌性 好，可加工成鋼材和制品。5、鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位鋼鐵與交通交通是現(xiàn)代社會的命脈，而交通與鋼鐵密切相關(guān)：-鐵路交通的發(fā)展離不開鋼鐵：例：鐵軌、機(jī)車等；-鋼鐵是汽車的主要原料；-航空設(shè)備：發(fā)動機(jī)需要熱強(qiáng)鋼及高溫合金。飛機(jī)起落 架、主梁等關(guān)鍵受力部件為超高強(qiáng)度鋼。鋼鐵與能源-石油開采需要大量的鋼材，例：鉆臺、井架、海洋石

7、 油平臺、輸油管等；-發(fā)電設(shè)備用鋼，例：鍋爐用耐熱鋼、汽輪機(jī)和發(fā)動機(jī) 用鋼等；-機(jī)械化采煤用鋼；-燃料電池材料中65%是鋼材。鋼鐵與建筑-建筑用鋼通常是鋼產(chǎn)量中的首位；-鋼結(jié)構(gòu)有可以加長跨距，增加使用面積；-鋼結(jié)構(gòu)用利于抵御地震等；-鋼結(jié)構(gòu)件容易回收，有利于環(huán)境；-鋼結(jié)構(gòu)建筑更耐久并容易維護(hù)。鋼鐵與通訊-鋼鐵為主要的功能材料，例：電磁鐵、永久磁鐵、電 磁屏蔽合金等；-有線傳輸?shù)木€路；-衛(wèi)星和運(yùn)載火箭的金屬材料，例：馬氏體時效鋼、高 溫合金、超低溫容器用鋼、記憶合金等。鋼鐵與國防-常規(guī)兵器，例：槍、炮、坦克等；-海軍艦艇；-航空材料；飛機(jī)起落架、主梁、大應(yīng)力接頭等。高爐煉鐵1、高爐煉鐵任務(wù)：把鐵

8、礦石冶煉成合格的鐵水。2、高爐煉鐵用原料高爐煉鐵原料：鐵礦石、燃料和熔劑。-鐵礦石：天然富礦，人造富礦(1.62.0t/tHM)。-燃料：焦炭，噴吹燃料(如煤粉)(0.40.6t/tHM)。-熔劑：石灰石，白云石(0.20.4t/tHM)。焦炭的作用：發(fā)熱劑，還原劑和料柱骨架。鐵礦石分類及特征：1）赤鐵礦：Fe2O3，理論含鐵量70%、含氧30%，暗紅 色，還原性好，含P、S、As少。又稱為紅礦。2 ）磁鐵礦：Fe3O4，理論含鐵量72.4%、含氧27.6%, 灰色或黑灰色結(jié)構(gòu)致密，堅硬有磁性，還原性差，含 P、S 較高，如我國海南島、內(nèi)蒙古白云鄂博礦。3）褐鐵礦：mFe2O3-nH2O，理論

9、含鐵量5566%，暗褐 色或黑色，結(jié)構(gòu)疏松，還原性好。我國這種礦石不多。4 ）菱鐵礦：FeCO3，含鐵48.2%，灰色或黃褐色，焙燒 后含鐵量提高，變得多孔，還原性好。鐵礦石的定義:能從中提取鐵或鐵的化合物的礦物。）富鐵礦：可直接冶煉的，如：含鐵50%的天然（富）鐵 礦。）貧鐵礦：品位太低，需經(jīng)選礦加工富集的鐵礦石。3）鐵精礦：經(jīng)選礦加工處理后獲得的高品位鐵礦石， 通常為粉礦，粒度-200目（0.074mm）左右。4）脈石：礦中沒有利用價值的礦物，通常在礦石處理 過程被廢棄。高爐煉鐵對鐵礦石要求：品位高：即鐵礦石含鐵量高；脈石成分少，且以堿性為主：CaO、MgO多較好； 有害雜質(zhì)少，有益元素適

10、中：特別S、P少；還原性好：易還原；高溫冶金性能好；強(qiáng)度高、粒度均勻、化學(xué)成分穩(wěn)定;圖2燒結(jié)礦生產(chǎn)工藝流程圖燒結(jié)礦生產(chǎn)：將礦粉（富礦粉或精礦粉）、燃料（焦粉或無 煙煤）、熔劑（石灰粉、石灰石粉、白云石粉等）按一定比例混 合，然后放在燒結(jié)機(jī)上點(diǎn)火進(jìn)行燒結(jié)，利用其中燃料燃燒所 產(chǎn)生的熱量，使局部生成液相，將礦粉粘結(jié)在一起，形成堅 實(shí)而多孔的燒結(jié)礦。球團(tuán)礦生產(chǎn)：將精礦粉、熔劑和少量粘結(jié)劑，在造球機(jī) 中滾成直徑815mm的生球，然后干燥、焙燒固結(jié)成型， 成為具有良好冶金性能的入爐含鐵原料。3、高爐煉鐵設(shè)備高爐本體及附屬系統(tǒng)：1）高爐本體2）供料系統(tǒng)3）送風(fēng)系統(tǒng)4）煤氣凈化5）除塵系統(tǒng)6）燃料噴吹系統(tǒng)7

11、）渣鐵處理系統(tǒng)等4、高爐煉鐵原理及工藝送風(fēng)系統(tǒng)圖3高爐煉鐵原理圖高爐冶煉主要過程-還原過程：實(shí)現(xiàn)礦石中金屬元素（主要是Fe）和氧元素的化學(xué)分離;-造渣過程：實(shí)現(xiàn)已還原的金屬與脈石的熔融態(tài)機(jī)械分離；-傳熱及渣鐵反應(yīng)過程：獲得成分及溫度均合格的液態(tài)鐵水；5、高爐煉鐵產(chǎn)品及副產(chǎn)品鐵水高爐煤氣-co,co2,n2爐渣-CaO,Al2O3 ,SiO2,MgO 等。6高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)-質(zhì)量指標(biāo)：生鐵合格率；-產(chǎn)量指標(biāo)：高爐有效容積利用系數(shù)，休風(fēng)率；-能源指標(biāo)：焦比煤比，燃料比；-強(qiáng)化指標(biāo)：冶煉強(qiáng)度；-經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：生鐵成本；-爐齡：高爐一代壽命。（三）煉鋼1、煉鋼基本任務(wù)煉鋼包括冶煉和澆注兩個過程。煉

12、鋼:以生鐵和廢鋼為原料，在煉鋼爐內(nèi)精煉成成份和溫 度合格的鋼液并澆注成鋼錠或鑄坯。煉鐵與煉鋼比較煉鐵：把鐵礦石冶煉成合格的鐵水。煉鋼：以生鐵（鐵水）和廢鋼為原料，在煉鋼爐內(nèi)精煉成 成份和溫度合格的鋼液并澆注成鋼錠或鑄坯。煉鐵本質(zhì):還原過程煉鋼本質(zhì):氧化過程煉鋼基本任務(wù)：四脫（C、P、S、0）、二去（氣、夾）、升溫、合金脫C： （區(qū)分鋼鐵），C：硬度、強(qiáng)度、脆性；脫S、P：有害元素，S熱脆，P冷脆；脫O：鋼中氧含量過多變脆；去氣、夾雜：氣（H、N）；升溫、合金化；完成任務(wù)措施：供氧、造渣、升溫、加脫氧劑、加合金 料。2、煉鋼用原料主原料（鋼鐵料）：生鐵：鐵水、冷生鐵；廢鋼：本廠、外購；輔原料：造

13、渣劑：石灰、石灰石、螢石、白云石、合成 渣料；冷卻劑（氧化劑）：鐵礦石、氧化鐵皮、球團(tuán)、燒結(jié)礦；脫氧劑（合金料）：Fe-Si、Mn-Fe、Al合金等。3、煉鋼工藝與設(shè)備煉鋼主要設(shè)備-轉(zhuǎn)爐：BOF或LD-電爐：EAF-平爐(已淘汰)圖4轉(zhuǎn)爐設(shè)備氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的操作過程：裝料清除爐渣,爐襯如有損壞，補(bǔ)爐。然后把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到裝料位 置，將預(yù)先稱量好的鐵水和廢鋼裝入爐內(nèi)。為防止水分爆炸， 先裝廢鋼。有些廠家：爐役后期，避免廢鋼沖擊和劇烈冷卻，廢鋼量 大時,避免強(qiáng)烈冷卻,先兌鐵水后加廢鋼。吹煉下降氧槍加入第一批渣料(石灰，白云石，氧化鐵皮及礦石) 占總渣量的2/31/2，氧槍降到預(yù)定位置(液面上方13米) 即

14、以規(guī)定的氧壓(0.81.2MPa)開始吹煉氧氣股流與熔池面 接觸,Fe,C,Mn,Si氧化一點(diǎn)火，放熱升溫。吹煉過程分為三期：吹煉初期(Si,Mn氧化期)P：被氧化進(jìn)入爐渣。中期(C氧化期)隨硅錳減少Tf,此時爐口噴出火焰變 大，亮度提高，爐渣起泡，進(jìn)入中期。后期C:脫碳速度降低，爐口排出的火焰逐漸收縮，透明度增 加。出鋼當(dāng)成分溫度合格時，搖爐出鋼，有時進(jìn)行預(yù)脫氧，主要在鋼 包內(nèi)進(jìn)行。出鋼就是將爐內(nèi)的鋼水倒入轉(zhuǎn)爐下面的鋼包內(nèi)。出鋼后，將爐渣從爐口倒入渣罐(擋渣球)。電弧爐煉鋼-優(yōu)點(diǎn)：利用電極與爐料之間放電產(chǎn)生的電弧發(fā)出熱量，熱 效率高達(dá)65%;溫度高，而且容易控制，電弧區(qū)可達(dá)3000C;爐內(nèi)氣

15、氛可以控制：(4)可用100%,廢鋼，設(shè)備簡單。-缺點(diǎn)：耗電量較高；電弧爐鋼H,N含量高；爐內(nèi)溫度不均勻；生產(chǎn)率不如轉(zhuǎn)爐，成本高;我國電爐鋼產(chǎn)量占1820%圖5電弧爐設(shè)備4、爐外精煉爐外精煉： 把原來一般在煉鋼爐內(nèi)完成的任務(wù)如脫硫，脫 氧，去除氣體和非金屬夾雜物，調(diào)整成份和溫度等，移到盛鋼桶 內(nèi)或其它專門的容器中進(jìn)行。如鋼包吹氬，鋼包吹粉,真空脫 氣。爐外精煉的作用：1 )提高鋼的質(zhì)量；-2）提高生產(chǎn)效率（電爐），降低成本、優(yōu)化工藝；-3）保證連鑄過程的順利進(jìn)行（緩沖、溫度調(diào)整）；-4）擴(kuò)大品種（轉(zhuǎn)爐）；-5）煉鋼和連鑄的柔性連接環(huán)節(jié)；5、模鑄與連續(xù)鑄鋼鑄錠:把在各種煉鋼爐中熔煉成的鋼水倒入鋼

16、包內(nèi)，再注 入到具有一定形狀的鋼錠模中，凝固成鋼錠，或者在連續(xù)鑄鋼 過程中，鑄成鋼坯。種類:模注法，連鑄法模注法:將鋼包內(nèi)的鋼液注入到鋼錠模中，使之凝固成鋼 錠的工藝過程。包括生產(chǎn)準(zhǔn)備，澆注鋼錠，鋼錠處理。連續(xù)鑄鋼法：將鋼水連續(xù)不斷地鑄成一定斷面形狀和尺 寸的鋼坯。連鑄的特點(diǎn)：（1）簡化鑄鋼工藝，生產(chǎn)率高投資少；（2）金屬收得率高，能耗少，生產(chǎn)成本低；（3）鋼坯質(zhì)量好；（4）降低勞動強(qiáng)度，為生產(chǎn)連續(xù)化，自動化創(chuàng)造了條件。（四）軋鋼1、鋼鐵材料分類長型（條）材：型鋼和線材（重軌、輕軌、大型、中型、小 型、優(yōu)型、冷彎型鋼、線材）；扁平材：鋼板和帶鋼（特厚板、中厚板、薄板、鋼帶、硅 鋼片）;管材：無

17、縫管和焊管（無縫鋼管、焊接鋼管）;特殊斷面鋼材：周期斷面、異形斷面等；我國鋼材生產(chǎn)的特點(diǎn)：-鋼材的生產(chǎn)與應(yīng)用以建筑業(yè)（廣義）為主，長型（條）材占55% 60%;-板帶比不高，約35%，但正在逐年上升。當(dāng)汽車等工業(yè) 發(fā)展后，鋼材中的板帶比將會顯著增大；-管材比例占約7%（發(fā)達(dá)國家占7%8%），但焊管比例 低。近年來，由于焊接技術(shù)的進(jìn)步和焊縫質(zhì)量的提高，許多 原來采用無縫鋼管的用戶也開始采用高質(zhì)量的焊接鋼管來 代替，因此發(fā)達(dá)國家焊接鋼管的比例增加。2、鋼鐵材料的塑性加工成型塑性變形：鋼材在外力作用下產(chǎn)生非斷裂的永久變形的 現(xiàn)象稱為鋼材的塑性變形。塑性加工：通過塑性變形使鋼材成為所需形狀的加工過 程

18、稱作鋼材塑性加工成型，又稱壓力加工。塑性加工在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位；從成型原則上說，塑性加工無切削，金屬損耗較少；在取得所需形狀的同時，改善材料組織和性能，成品能 夠直接使用或加工，適于專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。脆性材料和形狀復(fù)雜的制品不適于塑性加工。專業(yè)化生產(chǎn)需要專用的設(shè)備和工具。塑性加工分類（按施力類型分類）-直接受壓：壓力施加于工件，如鍛壓、擠壓和軋制；-間接受壓：施加的力常為張力，但通過工具和工件的 反作用而產(chǎn)生的間接壓力可達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值，如拔絲、拔管 等；-模拉伸：在張力作用下，金屬板被反卷成它下面的模 子形狀，如拉延；-彎曲：施加的是彎矩，如鋼板冷彎成型；-剪切：施加剪切

19、使鋼板成型，如沖裁、剪切；-熱加工：產(chǎn)生軟化，鋼鐵材料塑性加工的第一步；熱 加工能量消耗低，允許變形程度高，有助于消除鑄錠（坯）鑄 態(tài)組織中粗晶、孔洞和疏松，并減輕偏析；-冷加工：常同退火相結(jié)合，以消除加工硬化。冷加工 常用于成品加工業(yè)；因退火氣氛可控制，可減少氧化和由溫 度變化引起的最終制品的尺寸變化，獲得良好的鋼材表面和 尺寸精度。軋制：鋼材生產(chǎn)的主要方法，鋼錠、鋼坯通過旋轉(zhuǎn)的軋 輥產(chǎn)生塑性變形。-按軋輥和軋件的相互位置、運(yùn)動和延伸方向分為：縱軋、橫軋和斜軋。-按軋制時是否立即產(chǎn)生軟化（回復(fù)和再結(jié)晶）分為：熱 軋和冷軋。熱軋：在再結(jié)晶溫度（鋼450600C）以上的軋制。冷軋：低于再結(jié)晶溫度

20、且有加工硬化的軋制。-按軋制品種分：板帶材軋制、管材軋制、型材軋制、 線材軋制和周期斷面軋制。或統(tǒng)分為長型（條）材軋制、扁平 材軋制和管材軋制。-按軋制階段分：粗軋、半精軋和精軋。鍛壓：把工件放在成對工具之間，由沖擊或靜壓使工件 高度縮短而得到預(yù)期的形狀。擠壓：把坯料放在擠壓桶內(nèi)，使之從一定形狀和尺寸的 孔中擠出，獲得制品。拔制：拔制是將被加工金屬由拉力通過各種形狀的錐形 ?？?，改變它的斷面，以獲得尺寸精確、表面光潔的加工方 法。深沖：鋼板通過上下模具沖擊或擠壓成特殊形狀。鈑金 加工：彎曲或剪裁、沖壓加工成各種形狀。組合加工：將軋 制、焊接、鑄造、切削等組合。3、熱軋線材生產(chǎn)熱軋線材：熱軋最小

21、直徑為5mm圓形或其它簡單斷面 形狀的成卷鋼材的工藝稱作熱軋線材。線材俗稱盤圓或盤 條。線材軋制的特點(diǎn)是：延伸率大，所以機(jī)架數(shù)目多達(dá) 29 架；軋制速度快，現(xiàn)已達(dá)120m/s。線材用途很廣，除大量用作拉拔鋼絲的原料外，還直接 用于建筑和制作機(jī)械零件。二、鋼鐵工業(yè)環(huán)保及焰融還原技術(shù)（一）鋼鐵工業(yè)節(jié)能與環(huán)保傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè)流程的主要技術(shù)問題是：第一、生產(chǎn)能耗高。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的余熱資源（占 總能耗的72.7%）尚未得到充分利用；第二、以焦炭作為主要能源。隨著世界焦炭資源日益枯 竭，鋼鐵工業(yè)的持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重威脅；第三、生產(chǎn)流程長。勞動生產(chǎn)率低，是典型的資金密集、 勞動力密集的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；第四、環(huán)境污

22、染嚴(yán)重。鋼鐵工業(yè)以煤炭作為主要能源， 大量燃煤造成排放的廢氣中含有大量的SO2，導(dǎo)致酸雨，給 環(huán)境造成嚴(yán)重污染。1、環(huán)境對鋼鐵工業(yè)的新要求鋼鐵是消耗能源很多的行業(yè)，對環(huán)境的影響較為突出， 但鋼鐵工業(yè)也開發(fā)了一些環(huán)保技術(shù)，環(huán)保上取得了顯著進(jìn) 步：高爐噴煤取代焦炭、高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電、煉焦過程 的干熄焦、轉(zhuǎn)爐煤氣未燃法回收，煉鐵、煉鋼渣的綜合利用、 連鑄連軋技術(shù)等。環(huán)境保護(hù)的全球化，對鋼鐵工業(yè)提出了更加嚴(yán)格的新要 求：1）減少有害氣體的排放：CO2、SO2、NOx等；2）有效利用資源，使資源再生；3）減少能源消耗，改換能源品種；2、鋼鐵生產(chǎn)過程的環(huán)保措施大氣污染：主要包括CO2、SO2、NOx和

23、煙塵CO2：高爐煤氣（CO+CO2 占50%） 1200kg/tHM對策：降低能耗，使用h2能源煉鐵。SO2:鋼鐵行業(yè)排放占總排放5%6%,主要來源于煉 焦、燒結(jié)。對策：使用低硫原料+廢氣脫硫。NOx：排放占總量約30%，主要來源于燒結(jié)、煉焦、軋 鋼。對策：HTAC（高溫低氧燃燒）技術(shù)。煙塵：來源于煉鐵、煉鋼、煉焦。對策：密封除塵，但煉焦難。3、環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)對策新煉焦技術(shù)：只產(chǎn)出焦炭和電力，不生產(chǎn)化學(xué)副產(chǎn)品。另一對策：不用焦炭煉鐵。環(huán)保高爐設(shè)計：大量噴吹煤粉，以煤煉鐵爐渣?；夹g(shù)， 控制產(chǎn)生H2S和so2排放。煙塵收集：靜電除塵或布袋除塵燒結(jié)廢氣凈化技術(shù)燒結(jié)廢氣脫硫：干法（石灰法）、濕法

24、（堿法）。轉(zhuǎn)爐廢氣凈化技術(shù)干法除塵：LT工藝：靜電除塵，F(xiàn)eO壓塊回收。濕法除塵：BAVMCO工藝：文氏洗滌器（二）熔融還原技術(shù)1、高爐煉鐵現(xiàn)狀及存在問題高爐煉鐵狀況目前達(dá)到十分完善的程度：1）高爐大型化；2）精料；3）高風(fēng)溫；4）高壓；5）富氧噴煤；高爐固有缺點(diǎn)：1）煤氣爐料逆流運(yùn)動,要求高質(zhì)量人造爐料（即燒結(jié)礦或 球團(tuán)礦，煉焦），而含CO占20%左右的低熱值煤氣是由優(yōu)質(zhì)焦 炭產(chǎn)生。2 ）由于加熱空氣和除塵，需要建設(shè)大量輔助設(shè)備。（因此, 由燒結(jié)，煉焦，鼓風(fēng)，高爐等組成的煉鐵系統(tǒng)是一個復(fù)雜、龐大 的生產(chǎn)系統(tǒng)，需要巨額投資）工藝流程長，原料、燃料必須經(jīng)過 反復(fù)加熱、冷卻和加工，能耗和生產(chǎn)成本比

25、較高。3）高爐流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)要求規(guī)模大，生產(chǎn)的靈活性較 差。2、熔融還原技術(shù)定義（瑞典冶金學(xué)家:Eketorp）:指非高爐煉鐵方法中那些 冶煉液態(tài)生鐵的工藝過程。產(chǎn)品：鐵水；副產(chǎn)品：爐渣、煤氣；（生鐵、爐渣與高爐相同，但煤氣的數(shù)量和成分卻差別 較大）開發(fā)目的:代替焦炭高爐；熔融還原優(yōu)點(diǎn)：以煤代焦,降低生產(chǎn)成本，直接使用粉礦或塊礦；不需燒結(jié)和煉焦，使環(huán)境污染減少80%；具有良好的反應(yīng)動力學(xué)條件,生產(chǎn)效率高；設(shè)備簡單，操作方便，易于控制，開啟關(guān)閉均靈活；基建投資少。3、熔融還原典型流程圖7 Corex工藝流程圖圖8 Finex工藝流程圖三、我國鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)（一）我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況圖

26、9我國主要鋼鐵企業(yè)分布情況我國是世界上鋼鐵冶金起源最早的國家之一，早在春秋 戰(zhàn)國時代就出現(xiàn)了生鐵冶煉，制造出很鋒利的寶劍和其它用 具，在歷史上有著極輝煌的成就。但在漫長的封建社會中， 工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展緩慢，近代又受帝國主義侵略掠 奪，鋼鐵工業(yè)技術(shù)和裝備水平極為落后。自1890年張之洞 在湖北建立漢陽鋼鐵廠開始，到1949年約半個世紀(jì)中，共 產(chǎn)鋼760萬噸。中國1949年全國產(chǎn)鋼只有16萬噸，新中國 成立，我國鋼鐵工業(yè)進(jìn)入一個嶄新的歷史時期。1996年鋼產(chǎn) 量首次躍過1億噸，2006年我國鋼產(chǎn)量突破4億噸達(dá)4.2億 噸，連續(xù)11年保持世界第一。盡管近年來面臨著其它材料（有 色金屬、陶瓷、高

27、分子材料、合成材料等）的競爭，但是由于 在礦石資源、生產(chǎn)成本、回收再使用率、良好的綜合性能等 方面的明顯優(yōu)勢，在可以預(yù)見的將來，鋼鐵在材料工業(yè)中占 據(jù)的統(tǒng)治地位不會改變。表1我國歷年鋼鐵產(chǎn)量年194919601976198619962006粗鋼產(chǎn)量（萬t）15.81840204551901012041880表2 2006年全球主要產(chǎn)鋼國家粗鋼產(chǎn)量國家中國日本美國俄羅斯韓國德國粗鋼產(chǎn)量（萬t）418.8116.298.570.648.447.2占全球產(chǎn)量比例 （%）33.789.377.945.703.903.81（二）我國鋼鐵鋼鐵工業(yè)面臨的問題1、資源方面（1）資源短缺將制約鋼鐵工業(yè)的高速增長

28、。一方面是水、鐵礦和煤為主的重要礦產(chǎn)資源、能源等資 源供應(yīng)難以適應(yīng)鋼鐵生產(chǎn)迅速發(fā)展的要求。水作為一種特殊 資源，正越來越顯示出對鋼鐵發(fā)展的重要制約作用，除寶鋼 等少數(shù)先進(jìn)企業(yè)外，我國節(jié)水科技水平與國外有較大差距。 作為缺水國家，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)平均噸鋼新水耗量卻比國外先 進(jìn)企業(yè)高35m3/t,而一些鋼產(chǎn)量增長最快的地區(qū)正是嚴(yán)重 缺水的地區(qū)。我國鐵、錳、鉻礦品位低，復(fù)雜難采礦體多， 選礦難度大。在我國，已查明的576億噸鐵礦儲量中，經(jīng)濟(jì) 基礎(chǔ)儲量僅為166.86億噸，而難采礦儲量達(dá)98億噸，難冶、 難選鐵礦資源達(dá)102億噸（其中中、高磷鐵礦資源近40億 噸），此外還有釩鈦共生鐵礦120億噸。通過技術(shù)

29、進(jìn)步，使 這部分資源得到有效利用，將使我國可利用鐵礦資源增加近 兩倍。另一方面是鋼鐵科技的發(fā)展水平還不足以使單位資源 和能源消耗大幅度降低到發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平。這一特點(diǎn)， 使我國進(jìn)入新世紀(jì)后，對國內(nèi)外礦產(chǎn)資源和能源的依賴程度 不斷增加。礦產(chǎn)資源中，鐵礦進(jìn)口量已超過總需求量的50%， 優(yōu)質(zhì)錳礦和鉻礦也大量進(jìn)口。資源短缺與資源單位消耗較高 的矛盾還不可能迅速解決。這些問題，更加大了資源的 瓶頸 作用。另外，近年來，國際鐵礦石價格大幅度上漲。其中，2004 年4月一次竟上漲71.5%，由此引發(fā)整個中國鋼鐵企業(yè)陡增 成本200億至300億元，占2004年全行業(yè)利潤的20%至30%。 在未來的幾十年里，

30、鐵礦石原料將維持緊俏態(tài)勢，國內(nèi)鐵 礦石的緊缺和對國外市場的過多依賴，將使我國的鋼鐵工業(yè) 受制于人，潛伏著極大的資源危機(jī)。（2）環(huán)境容量限制鋼鐵行業(yè)規(guī)模擴(kuò)張。冶金工業(yè)是二氧化碳等溫室效應(yīng)氣體的排放大戶。在我國平均每生產(chǎn)一噸粗鋼要排放2.9噸CO2,鋼鐵生產(chǎn)所排放的 二氧化碳超過社會總排放量的10%；同時還排放相當(dāng)數(shù)量的 SO2和粉塵?，F(xiàn)在我國噸鋼污物的總排放量比先進(jìn)發(fā)達(dá)國家 要高40%。鋼鐵生產(chǎn)流程朝清潔生產(chǎn)方向的迅速發(fā)展，使鋼鐵行業(yè) 對環(huán)境污染有了大幅度改善，但仍難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能成倍增長的 同時，滿足國家要求鋼鐵行業(yè)排污總量不斷下降的目標(biāo)。降 低溫室效應(yīng)產(chǎn)生原因的CO2等排放量，是未來鋼鐵發(fā)展的重

31、 要目標(biāo)。2、能耗方面表3我國鋼鐵生產(chǎn)能耗與國際先進(jìn)水平對比（kgce/t）生產(chǎn)工序我國國際先進(jìn)水平工序能耗差距絕對值%焦化160.0128.131.424.5燒結(jié)70.050.919.037.3煉鐵466.0417.248.810.5轉(zhuǎn)爐28.8-8.937.7電爐273.7198.675.137.8軋鋼155.0136.019.012.3鋼鐵生產(chǎn)過程能耗高，二次能源利用率低。2003年我國 重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噸鋼可比能耗平均為698kgce/t,而日本、德國、 英國、法國和美國的平均水平為642kgce/t鋼，其中德國為 602kgce/t鋼。2000年我國各工序能耗與國際先進(jìn)水平之比較 見表3

32、。我國鋼鐵工業(yè)能耗高的主要原因有：節(jié)能技術(shù)相對 落后，二次能源回收利用率低，二次能源的轉(zhuǎn)換效率低，以 及大量低品質(zhì)余熱尚未回收利用等。我國鋼鐵工業(yè)依賴的主要能源(資源)是煤炭，資源 總量雖然比較豐富，但可用于鋼鐵生產(chǎn)的煉焦用煤僅占25 27%。而其中質(zhì)量好的主焦煤儲量僅占煉焦用煤的19%，肥 煤僅占13%。鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的二次能源中各種副產(chǎn)煤氣所占 比例最大，總計約為59%，其中焦?fàn)t煤氣為18 %,高爐煤氣 為35%，轉(zhuǎn)爐煤氣為6%;高爐渣和鋼渣的顯熱尚無有效回 收利用技術(shù)；高爐煤氣、燒結(jié)和焦化廢煙氣的顯熱由于工藝 操作原因，尚未進(jìn)行回收利用。3、產(chǎn)品方面(1)優(yōu)質(zhì)鋼材方面_鋼中雜質(zhì)和有害元素含

33、量較高，尤其是S和TO。如 抗硫化氫管線鋼T0日本可達(dá)3ppm,國內(nèi)最好8 10ppm, 一般20ppm;軸承鋼T0國外一般5 6ppm，國內(nèi)最好8 10ppm。-非金屬夾雜物控制水平還有差距。如國外可保證軸承 鋼無B、D、E類夾雜，管線鋼無塑性硫化物，彈簧和簾線 鋼無不變形夾雜物。而我國要求疲勞等性能的機(jī)械制造用鋼 存在大顆粒易產(chǎn)生裂紋的硬質(zhì)夾雜。-化學(xué)成分分布均勻性尚未很好改善，宏觀偏析、中心偏析等沒有在連鑄、凝固工藝技術(shù)優(yōu)化過程中得到同步改 善。-表面質(zhì)量和外形尺寸精度特別是薄板的表面質(zhì)量有 差距。-組織和性能方面存在差距。對具體品種而言：-薄板差距主要是強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、表面質(zhì)量穩(wěn)定性和冷

34、 軋極限厚度方面。-大型材主要是耐候、耐火、耐磨和高強(qiáng)韌性及高精度 方面有差距。-電工鋼主要差距是磁性余量小、尺寸公差偏大、板形 與表面質(zhì)量也有差距，取向硅鋼P(yáng)17/ 50M1.00W / Kg、無取 向硅鋼P(yáng)15/ 50M2.1W/Kg還不能生產(chǎn)。-中厚板主要是控軋控冷技術(shù)應(yīng)用率低，且產(chǎn)量少；強(qiáng) 度級別低；耐火、耐候性能和抗層狀撕裂性方面也有差距。-不銹鋼主要是品種結(jié)構(gòu)上鉻系鐵素體、馬氏體不銹鋼 比例比國外低；尚未建立含氮無鎳不銹鋼系列；光亮板生產(chǎn) 量、品種數(shù)量與質(zhì)量控制手段在目前與國外先進(jìn)企業(yè)尚有差 距。-一些落后產(chǎn)品還在大量生產(chǎn)。如建筑鋼筋仍以II級為 主，HRB400鋼筋推廣緩慢；熱軋

35、硅鋼、感應(yīng)爐生產(chǎn)低質(zhì)量 不銹鋼仍占很大比例。（2）冶金新材料方面國外朝性能高級化（高潔凈度、高均勻性、高微細(xì)組織、 高精確度），品種規(guī)格多樣化，先進(jìn)材料（復(fù)合、功能、環(huán)境 協(xié)調(diào)）制備工藝高技術(shù)化方向發(fā)展。我國則存在品種結(jié)構(gòu)不合 理，高性能材料尚需進(jìn)口 （50萬噸/年），部分裝備、軟件 尚需引進(jìn)的不足。4、工藝方面-從采選到冶煉、軋鋼裝備總體上大型化程度與先進(jìn)鋼 鐵國家存在較大差距，小型裝備普遍存在精料工藝難以優(yōu) 化，自控與環(huán)保水平、二次資源利用程度低等問題，影響了 生產(chǎn)效率提高和物耗（原燃料、水）的降低，也影響了工藝的 穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。-已對行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)生巨大作用的高爐長壽等6大共 性

36、關(guān)鍵技術(shù)普及程度還不夠，技術(shù)水平也還有待提高。-新型工藝與裝備的自主開發(fā)，成果產(chǎn)業(yè)化程度不如國 外。如對流程緊湊化有重大意義的熔融還原和薄帶坯連鑄連 軋技術(shù)，國外已有產(chǎn)業(yè)化或半工業(yè)化試驗的成果，我國都還 處在的試驗研究階段。-大型裝備的成套化技術(shù)（如熱連軋、冷軋）也還存在差 距，而且研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的投入和支持程度明顯偏低。-基本上無自主創(chuàng)新的技術(shù)和獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)?？傮w上看，我國鋼鐵科技自主開發(fā)能力還需提高，科技 創(chuàng)新體系還需完善，科技成果應(yīng)用的廣泛程度與產(chǎn)業(yè)化速 度、工藝優(yōu)化程度和先進(jìn)國家相比還有差距。如不抓緊提高， 將難以保證我國鋼鐵生產(chǎn)的持續(xù)高速增長，也與我國作為世 界最大鋼鐵生產(chǎn)國家的地位不相適應(yīng)。5、產(chǎn)業(yè)集中度低我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展很快，1996年鋼產(chǎn)量首次超過1億噸 大關(guān)，躍居世界第一位，并連續(xù)9年居世界第一位。但是， 雖然我國是鋼鐵大國，但還不是鋼鐵強(qiáng)國。與發(fā)達(dá)國家相比， 我國的鋼鐵產(chǎn)業(yè)集中度還比較低。據(jù)統(tǒng)計，2006年上半年粗 鋼年產(chǎn)量大于500萬