鋼鐵制造流程課件

鋼鐵制造流程介紹

2023/6/7>>DocumentTitle

2

鋼鐵制造流程鋼鐵制造的工藝流程高爐煉鐵鐵水預處理轉爐煉鋼精煉連鑄軋制2023/6/7>>DocumentTitle

3

鋼鐵制造的工藝流程鋼鐵制造業(yè)一般可分為長流程和短流程長流程包括原料供應、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產工序，其特點是生產流程長，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能影響整個生產的正常進行。短流程是以煉鋼開始。無論長流程還是短流程，煉鋼到軋鋼都是提高鋼鐵企業(yè)產品質量的關鍵。鋼鐵制造業(yè)的加工對象是高溫液體或高溫固體，時間和溫度條件以及整個生產過程的工序銜接非常重要。

比如，鋼水在連鑄過程中，既要保證鋼水溫度，又不能使連鑄機斷流。連鑄坯生產出來后，要和軋機有機結合，做到熱裝熱送，充分利用高溫坯的高溫熱能，減少再加熱過程，減少鋼坯燒損。

這樣一個連續(xù)和離散混合的生產過程，包括許多的物理、化學變化，每個環(huán)節(jié)都要受到生產與管理的控制。2023/6/7>>DocumentTitle

4

鋼鐵制造的工藝流程2023/6/7>>DocumentTitle

5

高爐煉鐵——基本原理煉鐵的原理：用還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵

鐵氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+還原劑（C、CO、H2）=鐵（Fe）煉鐵的方法直接還原法（非高爐煉鐵法）高爐煉鐵法（主要方法）高爐煉鐵的原料及其作用鐵礦石：（燒結礦、球團礦）提供鐵元素。

冶煉一噸鐵大約需要1.5—2噸礦石。焦碳：冶煉一噸鐵大約需要500Kg焦炭。

提供熱量；提供還原劑；作料柱的骨架。熔劑：（石灰石、白云石、螢石）

使爐渣熔化為液體；去除有害元素硫（S）?？諝猓簽榻固既紵峁┭?。2023/6/7>>DocumentTitle

6

鐵水預處理鐵水預處理是指將鐵水兌入轉爐之前進行的各種提純處理普通鐵水預處理

普通鐵水預處理包括：鐵水脫硫、脫硅、脫磷的三脫預處理特殊鐵水預處理特殊鐵水預處理是針對鐵水中含有特殊元素進行提純精煉或資源綜合利用如鐵水提釩、提鈮、脫鉻等預處理工藝2023/6/7>>DocumentTitle

7

鐵水預處理——必要性用優(yōu)質鐵水冶煉優(yōu)質鋼水，是提高產品質量、擴大品種、增加效率和增強產品市場競爭力的重要條件之一，也是生產低硫潔凈鋼的基礎。鐵水預處理有利于提高煉鐵、煉鋼技術經濟指標，對于鐵水預處理方法的研究領域在不斷開闊，目的是探尋保證良好的脫硫、脫磷效果，最低的處理成本和簡單實用的操作方法。鐵水預處理工藝興起于上世紀70年代。歐美的鋼廠由于原料中含磷比較低，因此鐵水預處理主要是圍繞鐵水的脫硫。日本的鋼廠鐵水中磷含量相對較高，相繼開發(fā)了鐵水的“三脫”工藝，即鐵水預處理脫硅、脫磷和脫硫。好處高鋼水純凈度，大批量生產低磷低硫鋼成為可能；降低全工序的成本，如合金和耐材的消耗；由于轉爐操作的簡化和標準化，轉爐產能提高；成分命中率提高，工序更易于調度。2023/6/7>>DocumentTitle

8

鐵水預處理——脫硫鐵水在進入轉爐冶煉前進行脫硫具備最佳的反應條件鐵水中含有大量Si、C、Mn等還原性好的元素，其還原性有利于脫硫反應，(強脫硫劑Ca、Mg等燒損少)；鐵水中C、Si能大大提高S在鐵水中的活度系數(shù)，致使硫較易脫到低的水平；鐵水中氧含量低，硫的分配系數(shù)相應有所提高，有利于脫硫；在鐵水預處理脫硫過程中，鐵水成分的變化比煉鋼或鋼水處理過程中鋼水成分的變化對最終鋼種影響要??；鐵水處理溫度較低，對處理裝置的壽命有利。鐵水脫硫法是指在鐵水罐、鐵水包、混鐵車中進行脫硫在高爐、爐外精煉爐和轉爐內每脫除1kg硫的成本分別是鐵水脫硫法的2倍6.1倍，16.9倍，鐵水脫硫法的成本低效率高。鐵水脫硫預處理的工藝方法投擲法:將脫硫劑投入鐵水中噴吹法:將脫硫劑噴入鐵水中攪拌法(KB法):將通過中空機械攪拌器向鐵水內加入脫硫劑,攪拌脫硫。2023/6/7>>DocumentTitle

9

鐵水預處理——脫磷2023/6/7>>DocumentTitle

10

鐵水預處理——脫硅生產中實際操作中用噴槍插入鐵水深處噴吹空氣和固體氧化劑（鐵鱗、燒結礦等+和石灰粉劑），抑制溫度升高，增加渣中（FeO），抑制碳的氧化，加強攪拌，可以達到高的脫硅率。在鐵水預處理脫硅時，產生的渣有很強的泡沫性，這是在生產上需要注意的問題。為了在鐵水預處理時使硅優(yōu)先氧化，除了考慮硅氧化的熱力學條件以外，還應考慮硅氧化的動力學條件。當硅含量較高時，F(xiàn)eO相反應界面的傳質為限制性環(huán)節(jié)。2023/6/7>>DocumentTitle

11

轉爐煉鋼的技術發(fā)展1855－1856年英國人亨利.貝塞麥(Henly)開發(fā)了酸性底吹空氣轉爐煉鋼法；1878年英國人托馬斯(S.G.Thomas)堿性底吹空氣轉爐煉鋼法；1940年廉價獲得氧氣后，瑞士、奧地利開發(fā)了頂吹氧氣轉爐，1952年在奧地利林茨(Linz)和多納維茨城(Donawitz)建成第一座30噸堿性頂吹氧氣轉爐(LD轉爐)；或稱BOF(BasicOxygenFurnace)；1970年開發(fā)頂?shù)讖秃洗禑掁D爐；1964年我國第1家氧氣頂吹轉爐煉鋼廠在首鋼建成投產,與此同時我國太鋼從奧鋼聯(lián)引進了2臺50t氧氣頂吹轉爐,使我國的氧氣頂吹轉爐煉鋼進入了發(fā)展的初始階段。2023/6/7>>DocumentTitle

12

轉爐煉鋼2023/6/7>>DocumentTitle

13

轉爐設備轉爐爐體及轉爐傾動系統(tǒng)鐵水、廢鋼、散狀材料設備氧槍提升機構轉爐煙氣凈化與回收設備2023/6/7>>DocumentTitle

14

轉爐煉鋼過程上一爐出鋼--倒完爐渣(或加添加劑)--補爐或濺渣--堵出鋼口--兌鐵水--裝廢鋼--下槍--加渣料（石灰、鐵皮）--點火--熔池升溫--脫P、Si、Mn----降槍脫碳。看爐口的火，聽聲音。看火亮度--加第二批（渣料）--提槍化渣，控制“返干”。降槍控制終點（FeO），倒爐取樣測溫，出鋼。技術水平高的爐長，一次命中率高。50%。（寶鋼是付槍）根據分析取樣結果--決定出鋼（或補吹）－-脫氧、合金化。

不要補吹的就是通常說的一次命中。2023/6/7>>DocumentTitle

15

精煉——作用與功能將煉鋼爐（轉爐、電爐等）中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程，也叫二次冶金將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進行成分微調等；將煉鋼分兩步進行的好處是：可提高鋼的質量，縮短冶煉時間，簡化工藝過程并降低生產成本；爐外精煉的種類很多，大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同，又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。

2023/6/7>>DocumentTitle

16

精煉——常用方法與設備2023/6/7>>DocumentTitle

17

精煉——工藝路徑以鋼種為中心,正確選擇精煉設備CAS-OB是最簡單的非真空精煉設備，多適用于普碳鋼、低合金鋼等以化學成分交貨的鋼種；LF有很強的清洗精煉和加熱功能,適宜冶煉低氧鋼、低硫鋼和高合金鋼；VD脫碳能力弱(受鋼包凈高度的限制),具備一定的鋼渣精煉功能,適宜生產重軌、軸承、齒輪等氣體含量和夾雜物要求嚴格的優(yōu)質鋼種；RH脫碳能力強,適宜大量生產超低碳鋼、IF鋼(低N無間隙鋼)；VOD、AOD等門用于生產不銹鋼；此外,經常采用不同功能的精煉爐組合使用,如CAS-RHLF-RHLF-VDAOD-VOD。2023/6/7>>DocumentTitle

18

連鑄工藝——模鑄與連鑄模鑄(ingotcasting)

將高溫鋼液澆注到一個或多個鋼錠模內使之凝固成形的方法，是鋼液凝固成形的基本方法，其典型特征是生產過程的間續(xù)化。連續(xù)鑄鋼(continuouscasting)

將高溫鋼液連續(xù)地澆鑄到一個或多個強制水冷的金屬型腔內。凝固成形后，再經二次冷卻，使之凝固，且成一定形狀（規(guī)格）鑄坯的工藝方法，其典型特征是生產過程的連續(xù)化。2023/6/7>>DocumentTitle

19

連鑄工藝——設備2023/6/7>>DocumentTitle

20

連鑄工藝——相關技術連鑄配套技求如下保護澆注采用無氧化保護澆注，大鋼包與中間包用長水口，中間包與結晶器之間用浸入式水口，鋼水面用保護渣，連接處用氬氣保護。電磁攪拌安裝在不同部位和不同攪拌方向的電磁攪拌裝置可達到不同效果。有結晶器電磁攪拌（M－EMS），結晶器下方電磁攪拌（I－EMS），二次區(qū)電磁攪拌（S－EMS）和冶金長度末端的電磁攪拌（F－EMS）。這些攪拌裝置可以單獨亦可組合使用。液面控制這應采用靈敏可靠的結晶器液面測量及自動控制。目前對特殊鋼方坯連鑄機采用鈷60或銫137液位檢測儀，自動調節(jié)中間罐水口開口度控制液面，使液面波動范圍在0～3mm內。中間包設計中間包按大容量和最佳形狀設計。為保證夾雜物充分上浮析出，中間包鋼液面深度不小于800mm，利用中間包鋼水重量變化來自動調節(jié)鋼水包水口開口度，控制中間包熔池深度。振動裝置采用小振幅高頻率的結晶器振動，一般頻率可達0～360次/min，振幅＜10mm（有的為±4mm）。二冷控制精確控制二次噴水冷卻。按不同鋼種、不同拉速自動調節(jié)，均勻冷卻。盡管氣-水霧冷卻會增加控制上的困難、價格較高，但對特殊鋼連鑄來說仍是十分必要的。自動控制采用計算機控制對穩(wěn)定鑄坯質量非常重要。2023/6/7>>DocumentTitle

21

軋制工藝流程2023/6/7>>DocumentTitle

22

煉鋼生產物流仿真系統(tǒng)2023/6/7>>DocumentTitle

23

煉鋼物流仿真系統(tǒng)——原理與特點原理圖仿真系統(tǒng)的特點仿真建立的模型是對系統(tǒng)實際觀測所獲得的數(shù)據建立起來的動態(tài)模型，它更貼近于實際，便于對系統(tǒng)進行分析；由于仿真建立的模型是對實際系統(tǒng)的映像，因此它對各種復雜的系統(tǒng)具有很好的適應性；系統(tǒng)仿真所建立的是一個隨機模型，系統(tǒng)的參數(shù)受隨機因素影響所發(fā)生的變化在模型中可以得到充分的體現(xiàn)；系統(tǒng)仿真可以幫助優(yōu)化。2023/6/7>>DocumentTitle

24

煉鋼物流仿真系統(tǒng)——模型的抽象

模型的結構特征車間

上下游車間的生產能力需要相互平衡和相互適應，如果一旦破壞了這種平衡與適應關系，就會給生產帶來不良的影響?？缭诳绲膶用嫔仙婕暗恼{度對象主要是天車。合理的天車調度可以合理、有效的保障工序、工位的操作。工序

工序是指被加工對象在同一工作地點或完成一組連續(xù)作業(yè)的工藝過程。實現(xiàn)工序與工序之間的協(xié)調，合理安排冶煉單元在工序的作業(yè)，使車間的生產效率最大化，是車間生產調度最終目標。工位

工位也就是作業(yè)點。在這些作業(yè)點上，冶煉單元（鋼包）完成加工、測量、運輸?shù)炔僮鳌?023/6/7>>DocumentTitle

25

煉鋼物流仿真系統(tǒng)——組態(tài)實現(xiàn)組態(tài)模型運行機制

每個組件內都不包含仿真引擎，所有的狀態(tài)和實現(xiàn)均通過運行時服務與底層算法實現(xiàn)交互。2023/6/7>>DocumentTitle

26

煉鋼物流仿真系統(tǒng)——網絡結構煉鋼生產物流系統(tǒng)的靜態(tài)模型層次化網絡設備資源的活動周期釋放狀態(tài)申請狀態(tài)分配狀態(tài)請求狀態(tài)設備資源釋放設備資源申請設備資源請求設備資源分配2023/6/7>>DocumentTitle

27

煉鋼物流仿真系統(tǒng)——模塊劃分

煉鋼物流仿真系統(tǒng)仿真建模子系統(tǒng)

通過組態(tài)建模方法，使用拖拉連線的交互式建模方式實現(xiàn)“所見即所得”的生產布局；仿真任務管理子系統(tǒng)

對仿真生產計劃的管理：MES爐次計劃仿真、時間倒退、遺傳算法、人機交互的方式；仿真運行子系統(tǒng)

仿真運行子系統(tǒng)以基