鋼鐵是怎樣煉成的冶金工藝全流程

關(guān)于鋼鐵是怎樣煉成的冶金工藝全流程概述鋼具有優(yōu)良的通用性和適用性鋼鐵是現(xiàn)在和未來人們生活和生產(chǎn)用材料的第一選擇（有2000多個(gè)鋼種，其中有1500多個(gè)特殊鋼種）與其他材料比總體上性價(jià)比最適宜鋼鐵是可循環(huán)資源（鐵礦石是不可再生資源）2011年我國粗鋼產(chǎn)量68327萬噸（全球粗鋼產(chǎn)量13億噸）,表觀消費(fèi)量6.6億噸,估計(jì)產(chǎn)能8.2億噸;2012年預(yù)計(jì)粗鋼產(chǎn)量7.4億噸第2頁,共189頁，2024年2月25日，星期天從鐵礦石到鋼及鋼材的工藝鐵礦石主要是由鐵-氧化合物和脈石組成，提取鐵即是還原鐵礦，使鐵氧分離，還原成鐵水或固體海綿鐵(直接還原鐵DRI），鐵是Fe、C化合物，性能局限沒有韌性鋼的成分主要是鐵，煉鋼是去除鐵中大部分的C，并向鋼水中按需加入合金元素，達(dá)到各種特性最理想的是把鐵礦石直接還原成鋼，但目前技術(shù)上還達(dá)不到，從鐵礦石----鋼必須分成上述兩步走利用鋼的韌性等，按用戶的要求加工成各種鋼材第3頁,共189頁，2024年2月25日，星期天提取Fe元素（鋼）的途徑高爐-轉(zhuǎn)爐冶煉長流程途徑，主要用于液體鐵水原料電爐煉鋼短流程，主要用于固體原料（廢鋼、直接還原鐵）短流程比長流程節(jié)約能源60%、節(jié)水40%、減排廢水76%、減排廢氣86%、減排廢渣72%第4頁,共189頁，2024年2月25日，星期天長流程第5頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共189頁，2024年2月25日，星期天目前世界上用鐵水作原料煉鋼的占62%，用廢鋼作原料煉鋼的平均占34%（美國57%、歐盟50%以上），我國不到20%，預(yù)計(jì)2020年可達(dá)20%-25%（今天中國鋼鐵的年產(chǎn)量是美國的7倍，而人均鋼鐵積蓄量只有美國的1／6）盡管直接還原工藝取代高爐是研究方向，但在世界上只占4%，我國2010年產(chǎn)能只有105萬噸/年第7頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鋼鐵是怎樣煉成的總目錄第一部分冶煉-從礦石到鋼第二部分鋼的加工（軋制）成形第三部分我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的探討第8頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第一部分冶煉-從礦石到鋼（目錄）1原、燃料2鐵礦還原3煉鋼第9頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

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原、燃料（目錄）1.1黑色金屬材料1.1.1鐵礦石1.1.2廢鋼1.2還原劑（焦炭、媒、油、燃?xì)猓?.3輔料（石灰、合金添加料）1.4原料的儲運(yùn)第10頁,共189頁，2024年2月25日，星期天1.1黑色金屬材料1.1.1鐵礦石及其準(zhǔn)備鐵礦石是鐵氧化合物與脈石混雜在一起的物質(zhì)鐵礦石品位＞45%的可以直接用高爐煉鐵鐵礦石品位≤45%的需選礦用燒結(jié)、球團(tuán)（燒結(jié)礦含鐵56-58%，球團(tuán)造塊含鐵68-70%）第11頁,共189頁，2024年2月25日，星期天選礦方法：礦石磨碎，研磨至粉狀或超細(xì)粉末狀，利用礦石和脈石不同的物理特征分離出鐵精礦粉。利用不同的密度、浮力、離心力進(jìn)行螺旋分離利用不同的吸水性進(jìn)行泡沫浮選。鐵礦石粉置于水中，加入起泡劑，鐵礦石隨涌入的氣體上浮并分離利用不同的磁性，用磁棒吸附礦石顆粒，將其分離第12頁,共189頁，2024年2月25日，星期天燒結(jié)精礦粉粒度0.1-6.3mm的選用燒結(jié)工藝造塊燒結(jié)礦比塊礦品位高，還原及造渣性能好，成分穩(wěn)定，粒度均勻，有利于高爐冶煉的優(yōu)化和提高指標(biāo)精礦粉、富礦粉、其它粉狀含鐵料，取入適量的焦炭、熔劑（石灰石、白云石）、水混勻，在燒結(jié)機(jī)上借助焦炭燃燒，發(fā)生物理化學(xué)變化并產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，將礦粉顆粒粘結(jié)成塊-燒結(jié)礦第13頁,共189頁，2024年2月25日，星期天燒結(jié)機(jī)圖第14頁,共189頁，2024年2月25日，星期天球團(tuán)球團(tuán)是將<0.2mm的超細(xì)分粉礦和<1mm的精礦粉，與少量添加劑混勻及加水潤濕，在造球機(jī)中流轉(zhuǎn)成球，再經(jīng)過烘燒，固結(jié)成10-15mm的球團(tuán)礦。球團(tuán)礦比塊礦具有顆粒范圍小、質(zhì)量相對均衡、含鐵品位>60%，冷強(qiáng)度高耐壓2800-3600n/球，透氣性好，高溫還原性好，具有熱膨脹性。第15頁,共189頁，2024年2月25日，星期天Φ6m的圓盤造球機(jī)第16頁,共189頁，2024年2月25日，星期天球團(tuán)廠圖煉鐵匯報(bào)p24煉鐵匯報(bào)p24球團(tuán)廠主要設(shè)備；圓盤造球機(jī)及鏈算機(jī)---回轉(zhuǎn)窯---環(huán)冷機(jī)第17頁,共189頁，2024年2月25日，星期天1.1黑色金屬材料1.1.2廢鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼消耗廢鋼比約10%電爐煉鋼消耗廢鋼比約100%廢鋼是載能體，它有效地節(jié)能和推動co2

減排廢鋼需要加工后，才適于使用第18頁,共189頁，2024年2月25日，星期天廢鋼來源煉鋼廠、軋鋼廠回收廢鋼（煉鋼渣中的鋼、連鑄的切頭尾、軋鋼的切廢等）從用鋼鐵材料的行業(yè)回收的廢鋼（如切削絲等）從社會收集的舊鋼鐵廢料，需要進(jìn)行加工，除去其中的雜質(zhì)和夾帶元素，如橡膠、木料、塑料、放射性元素、銅等有色金屬元素等第19頁,共189頁，2024年2月25日，星期天1

原、燃料

1.2還原劑高爐煉鐵所需的還原劑一般有焦炭、煤、油、煤氣，產(chǎn)生還原工藝所需的燃?xì)?，促進(jìn)高爐內(nèi)塊礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦中氧化鐵的融化和還原，最終生產(chǎn)出生鐵水還原劑最常用和的是焦炭第20頁,共189頁，2024年2月25日，星期天焦炭焦炭用低硫煤（肥煤和氣煤）作原料焦化工藝流程：煤破碎、研磨、混勻—在焦?fàn)t的碳化室內(nèi)900-1200攝氏度干鎦炭化16-20小時(shí)成焦碳—推焦機(jī)將焦炭推進(jìn)焦車—送到冷卻塔急冷（干熄焦）—篩選后分級使用第21頁,共189頁，2024年2月25日，星期天焦?fàn)t圖

煉鐵匯報(bào)p28第22頁,共189頁，2024年2月25日，星期天焦炭在高爐中的作用高爐冶煉的還原劑提供冶煉所需的大部分熱量為高爐爐身內(nèi)的爐料提供支撐作用焦炭粒度大于塊礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦，焦炭相互間產(chǎn)生大量空隙，為高爐爐料提供良好的透氣性盡管通過高爐風(fēng)口可向爐內(nèi)噴油（最高達(dá)150kg/t）、噴煤（最高達(dá)230kg/t）、噴煤氣、塑料等來降低焦炭耗量，焦炭的作用在高爐冶煉工藝中不能完全被取代第23頁,共189頁，2024年2月25日，星期天1

原、燃料

1.3輔料鐵礦石中脈石、焦炭中的灰份熔點(diǎn)很高(可高達(dá)1799-2000攝氏度，高于鐵的熔化溫度1590攝氏度)，因此要在高爐中添加輔料，使雜質(zhì)熔點(diǎn)降至1300-1400攝氏度，進(jìn)而降低爐渣黏度，易于渣鐵分離。液態(tài)高爐渣可以吸收Si、Al、P、S等不需要的夾帶雜質(zhì)。輔料主要有石灰石（CaCO3）

、白云石（CaCO3﹒MgCO2）

、硅石（SiO2）

、礬土、瑩石、石英石輔料還用于鐵水預(yù)處理、煉鋼、爐外精煉第24頁,共189頁，2024年2月25日，星期天1.4原料的儲運(yùn)煉鐵匯報(bào)P32149XX第25頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第一部分冶煉-從礦石到鋼（目錄）1原、燃料2鐵礦還原3煉鋼第26頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第一部分冶煉-從礦石到鋼

2鐵礦還原

鐵礦還原即鐵礦脫氧方法有：高爐煉鐵直接還原熔融還原第27頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

2鐵礦石還原(目錄）2.1高爐煉鐵2.2直接還原2.3熔融還原2.4鐵水預(yù)處理第28頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2.1高爐煉鐵高爐以收集鐵水和爐渣的爐缸容積來定名為xxxxm3高爐，世界最大高爐---新日鐵2#爐6000m3，最高日產(chǎn)鐵水1.3萬噸，年產(chǎn)480萬噸我國最大高爐5500m3，我國010年有3200m3以上高爐26座我國現(xiàn)規(guī)定淘汰450m3以下高爐，新建必須＞1000m3第29頁,共189頁，2024年2月25日，星期天高爐流程及主要設(shè)備圖煉鐵匯報(bào)p37第30頁,共189頁，2024年2月25日，星期天高爐煉鐵工藝料柱連續(xù)由上而下，煤氣由下而上，其反應(yīng)如下：向爐內(nèi)送進(jìn)1300℃熱風(fēng)，熱風(fēng)中的氧與加熱變紅的焦炭快速反應(yīng)達(dá)到2200℃行成COCO吸收礦石里的氧形成CO2，礦石被還原成鐵水，鐵水中含4-4.7%的溶解碳，及一些不受歡迎的夾帶元素P、Si、Mn、S（主要來自焦炭）第31頁,共189頁，2024年2月25日，星期天高爐產(chǎn)品：主產(chǎn)品鐵水，用于煉鋼或鑄造附帶產(chǎn)品：爐渣。含92-95%氧化鈣、氧化鎂和鋁、硅等，處理可用于鋪路、建筑、水泥原料等高爐煤氣。含50-60%N2，22%CO2，22%可燃?xì)怏wCO，發(fā)熱值僅910大卡；高爐煤氣分級除塵的粉塵有很多細(xì)礦石，焦炭、輔料粉，約20kg/t鐵，可作為返礦用于燒結(jié)高爐煤氣壓差發(fā)電（有無料鐘的高爐煤氣壓力25mpa以上，而用于熱風(fēng)爐的煤氣壓力只需0.25mpa）第32頁,共189頁，2024年2月25日，星期天對高爐煉鐵的評說還原進(jìn)程中碳頂替鐵礦石中的氧成為鐵水，而煉鋼工藝則是從鐵水中分離碳高爐對原燃料要求苛刻，高爐前工序必須建焦化廠、燒結(jié)廠和球團(tuán)廠用高爐生產(chǎn)1噸鐵水，需要3倍數(shù)量的爐料，綜合工藝、物料運(yùn)送較復(fù)雜高爐工藝正在漸進(jìn)完善，焦炭降到270kg/t鐵，30年來高爐單位產(chǎn)能增加65%高爐目前仍為煉鐵的首選工藝第33頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2鐵礦石還原

2.2直接還原通過礦石脫氧還原，生成固態(tài)海綿鐵，成為直接還原鐵（DRI）或熱壓塊鐵（HBI），海綿鐵中含鐵85-95%，含碳約1%，其余為脈石礦物。直接用于電爐煉鋼，但直接還原鐵生產(chǎn)成本高直接還原工藝上世紀(jì)50年代末開始，擬取代高爐，至今未成，因?yàn)樯a(chǎn)成本高于長流程;也比不過廢鋼市場發(fā)展的直接用廢鋼直接還原工藝分為氣基還原和煤基還原

氣基還原，在世界范圍內(nèi)只能就地用廉價(jià)的天然氣，在我國不可取第34頁,共189頁，2024年2月25日，星期天氣基還原全球直接還原鐵80%用此法，其中Midrex工藝占市場份額之首，以球團(tuán)、塊礦為原料，用豎爐，依逆向原理還原礦石，還原氣中含CO和55%H2，產(chǎn)品為糊狀直接還原鐵，可在豎爐中冷卻成DRI，也可在下游熱壓成HBI煤基還原礦石、輔料、煤合成的原料在回轉(zhuǎn)窖里加熱還原，產(chǎn)生海綿鐵（DRI/HBI），特點(diǎn)：煤耗高、效率低第35頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2鐵礦還原

2.3熔融還原工藝熔融還原是在沒有焦炭的情況下，用鐵礦生產(chǎn)鐵水的工藝?yán)脷饣苯舆€原豎爐，將鐵礦石先還原成直接還原鐵，再利用熔融氣化爐(相當(dāng)于高爐爐缸)還原成鐵水的兩級還原工藝,是環(huán)境友好，污染物排放少的工藝,當(dāng)年受到各國重視寶鋼兩座COREX3000爐，年產(chǎn)150萬t/座第36頁,共189頁，2024年2月25日，星期天Corex熔融還原圖第37頁,共189頁，2024年2月25日，星期天對COREX工藝的評說COREX不一定是最佳的工藝,其缺點(diǎn)：

（l）直接使用粉煤、粉礦的比例不能高于15％，必須使用塊狀原料為主,對入爐塊狀原料的理化性能有很高的要求，提高了原料成本—鐵水成本(2)要依賴穩(wěn)定的焦炭床來保護(hù)爐缸，因此目前COREX生產(chǎn)的冶金焦比例均高于13％(3)用了全氧冶煉，但按爐缸面積計(jì)算的生產(chǎn)率僅為高爐的0.7～0.9；第38頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2鐵礦還原

2.4鐵水預(yù)處理為下游煉鋼提供更好的鐵水條件，去除煉鋼生產(chǎn)不需要的S、P、Si等雜質(zhì)，都是在運(yùn)送鐵水的魚雷罐車、鐵水包等內(nèi)用（噴）輔料造渣吸收這些雜質(zhì)元素脫S是噴入硫酸鈣/碳酸鎂脫Si是添加氧化鐵脫P(yáng)是添加含碳酸鈣的輔料第39頁,共189頁，2024年2月25日，星期天魚雷罐車圖p76第40頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第一部分冶煉-從礦石到鋼（目錄）1原、燃料2鐵礦還原3煉鋼第41頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

鋼與生鐵的區(qū)別首先是在碳的含量中得到體現(xiàn)，理論上一般把碳含量小于2.11%稱之為鋼，它的熔點(diǎn)在1450-1500℃，而生鐵的熔點(diǎn)在1100-1200℃

在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和沖擊性降低

鋼由生鐵煉成，鋼有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，還具有耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能

3煉鋼第42頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鋼與鐵的區(qū)別項(xiàng)目生鐵鋼成分含碳量2%～4.3%0.03%～2%其它元素硅、錳、硫、磷（少量）硅、錳（少量）機(jī)械性能硬而脆無韌性堅(jiān)硬韌性大，塑性好可鑄、不可鍛可鑄、可鍛、可壓延煉鋼的任務(wù)■把鐵水、海綿鐵、生鐵中的碳通過氧化脫出至規(guī)定值，使它們轉(zhuǎn)化成鋼，■盡量脫除鐵水、海綿鐵中的有害元素P、S■加入規(guī)定含量的合金元素達(dá)到冶煉鋼種的特定性能第43頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3煉鋼（目錄）

3.1煉鋼爐料 3.2氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼 3.3電爐煉鋼 3.4爐外精煉 3.5特殊熔煉 3.6鋼水澆注 3.7鐵和鋼的鑄造第44頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3煉鋼

3.1煉鋼爐料鐵元素（基本爐料）：鐵水、海綿鐵、廢鋼熔劑（造渣、控粘度、控溫）：石灰、石灰石、鋁礬土、螢石、鐵礦石等合金添加劑（按鋼種需要）：常用的鐵合金，有鉻、硅、錳、鉬、鎢、釩、鈦、鐵合金，常用的脫氧劑有鋁、硅等第45頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3煉鋼

3.2氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐是噴吹純氧的冶煉方法，現(xiàn)在發(fā)展為頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐（BOF）一般爐容50-400t，我國政策新建必須≥100t，淘汰≤30t的爐子氧氣流股沖擊區(qū)，溫度可達(dá)2500-3000℃，出鋼溫度1650-1720℃，回收轉(zhuǎn)爐煤氣可實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼。第46頁,共189頁，2024年2月25日，星期天頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝示意圖

p87第47頁,共189頁，2024年2月25日，星期天頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐工藝優(yōu)點(diǎn)復(fù)吹熔池?cái)嚢韬茫ǖ状刀栊詺怏w/氧）比頂吹爐用氧少，鋼中氧含量低吹氧時(shí)間短10-20min（冶煉周期30-40min）使用獨(dú)立副槍吹煉后期或停吹后測鋼水溫度、碳氧含量、取樣、測熔池液體高度過程測量系統(tǒng)，動態(tài)控制實(shí)現(xiàn)理想的吹煉重點(diǎn)（鋼水溫度、含碳量）頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐與爐外二次精煉相結(jié)合可以生產(chǎn)出許多質(zhì)量高、成本低的潔凈鋼第48頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3煉鋼

3.3電爐煉鋼電爐煉鋼主要是靠電能產(chǎn)生熱量來熔煉，現(xiàn)代電爐也吹入可燃?xì)怏w和氧，以降低電耗，加速融化。電爐一般采用100%廢鋼，有時(shí)也采用海綿鐵或部分鐵水工業(yè)化煉鋼電爐有電弧爐和感應(yīng)電爐，最先進(jìn)電爐是超高功率電爐（UNP），變壓器的輸入功率/爐容≥1000KVA/t為超高功率，實(shí)現(xiàn)供電時(shí)間25-40分鐘，冶煉周期<1小時(shí)90%以上電爐煉鋼采用電弧爐，電弧爐可產(chǎn)生集中的熱源，電弧區(qū)溫度達(dá)3500℃最大電爐400噸第49頁,共189頁，2024年2月25日，星期天電弧爐分為交流和直流兩種AC-EAF三根石墨電極，產(chǎn)生三個(gè)電弧區(qū)，每根電極通過金屬爐料與相鄰電極之間按照順序傳導(dǎo)電流DC-EAF是一根石墨電極，作為陰極，電能以電弧形式穿過金屬爐料到達(dá)爐底陽極。近年EAF不斷擴(kuò)大容量至80-250t，（我國政策新建≥100t，淘汰≤30t）電弧爐EAF的適用性■特別適合生產(chǎn)高等級合金鋼（堿性BOF爐渣具有氧化性，會造成部分合金材料氧化損失）、■亦用于生產(chǎn)全部鋼種，包括大批量生產(chǎn)碳鋼，因?yàn)椋?）爐容的擴(kuò)大，各種消耗（電、電極、耐材）、成本、單位投資顯著下降（2）爐外精煉的發(fā)展第50頁,共189頁，2024年2月25日，星期天AC-EAF外形圖

p89第51頁,共189頁，2024年2月25日，星期天AC-EAF電極臂p91第52頁,共189頁，2024年2月25日，星期天加廢鋼p91第53頁,共189頁，2024年2月25日，星期天EAF冶煉原理

爐渣中氧化鐵含量較高與熔池中的C反應(yīng)生產(chǎn)大量CO氣泡，造成沸騰，把鋼水中的雜質(zhì)磷、氫、氮和其他非金屬化合物帶到爐渣中，其中氣體雜質(zhì)溢出，其余被爐渣吸收EAF的供電需要把高壓電轉(zhuǎn)化為大電流的低壓電電弧的閃爍造成對電網(wǎng)的極大公害，必須設(shè)高次諧波過濾等第54頁,共189頁，2024年2月25日，星期天關(guān)于DC-EAF只有一根大直徑電極，可輸入大功率（達(dá)150KA）縮短熔煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率陰陽極之間產(chǎn)生電動攪拌，使溫度、成份均勻?yàn)樵诔跗诟鞂?shí)現(xiàn)廢鋼與爐底陽極的更好接觸，采用留鋼操作對電網(wǎng)污染小，適于200t的大電爐適合生產(chǎn)大批量普鋼，不適合生產(chǎn)化學(xué)成分經(jīng)常變化的合金鋼國外所建電爐幾乎都是DC-EAF（我國例外，僅有杭鋼、興澄特鋼、寶鋼特鋼、南京鋼廠等幾家）第55頁,共189頁，2024年2月25日，星期天感應(yīng)電爐交變電流經(jīng)線圈在熔體中產(chǎn)生高強(qiáng)度渦流，加熱爐料一般在真空條件下，生產(chǎn)超高潔凈度及特殊合金成份鋼，適合于重熔合金脫氧、精確控制成分容量：幾公斤—100噸第56頁,共189頁，2024年2月25日，星期天感應(yīng)爐圖

p98第57頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3煉鋼

3.4爐外精煉爐外精煉是鋼水的后續(xù)處理爐外精煉的出現(xiàn)使煉鋼技術(shù)發(fā)生根本性的改變爐外精煉滿足更高質(zhì)量鋼種的要求嚴(yán)格控制成分爐外精煉提高轉(zhuǎn)爐、電爐的生產(chǎn)能力，將其部分功能移到爐外第58頁,共189頁，2024年2月25日，星期天爐外精煉的任務(wù)及完成手段

調(diào)整合金元素—喂合金絲/噴合金粉

控制鋼水溫度—包鋼加熱均勻溫度與化學(xué)成分—噴惰性氣體/電磁攪拌

提高鋼水清潔度，深脫S、P、C—加入添加劑、造渣劑、真空

脫氣、脫氧—真空（鋼包脫氧VD、循環(huán)脫氧RH）

去除雜質(zhì)元素（如同、錫、砷）—喂含鈣絲、真空

雜質(zhì)物球化處理—添加劑

控制鋼的固態(tài)結(jié)構(gòu)爐外精煉在鋼包或鋼包爐或真空設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，不同冶金廠根據(jù)自身的產(chǎn)品需求，在多種多樣工藝方法中量身定選使用的工藝和設(shè)備第59頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

鋼包爐

VD/VAD爐P100圖2第60頁,共189頁，2024年2月25日，星期天RH爐第61頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

3煉鋼

3.5特殊熔煉對質(zhì)量和潔凈度都要求很高的鋼種(用爐外精煉達(dá)不到），則用特殊熔煉特殊熔煉方法--電渣重熔（ESR）在真空條件下，保護(hù)渣層下，重熔澆注的鋼錠或鋼坯進(jìn)一步提高鋼的清潔度（熔化的鋼水液滴通過渣層時(shí)雜質(zhì)被渣層吸收）得到無缺陷結(jié)構(gòu)（避免了偏拆、非金屬雜質(zhì)，得到無缺陷微觀組織和光滑表面）重熔所得鋼液一般用作高級緞件坯第62頁,共189頁，2024年2月25日，星期天電渣重熔裝置2---電極棒7---電極（澆注的

鋼錠或鋼坯）11---重熔后的鋼液13---保護(hù)渣層第63頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3煉鋼

3.6鋼水澆注鋼水澆注成一定形狀的固體鋼坯/錠，以便進(jìn)一步加工成形和應(yīng)用現(xiàn)在一座煉鋼爐的生產(chǎn)能力200-500t/h，大量鋼水只適合連續(xù)澆注成坯，同時(shí)金屬收得率高鑄坯斷面積<對應(yīng)的模鑄，可節(jié)省軋制道次全球鋼產(chǎn)量90%以上用連續(xù)澆注，生產(chǎn)大重型鍛件和特殊板材時(shí)，仍用模鑄第64頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3.6.1連續(xù)鑄坯從形狀上分為方坯板坯圓坯異型坯近終形坯3.6鋼水澆注第65頁,共189頁，2024年2月25日，星期天連鑄工藝示意圖p114第66頁,共189頁，2024年2月25日，星期天連鑄工藝示意圖第67頁,共189頁，2024年2月25日，星期天p115鑄機(jī)可以是單流或多流（小方坯達(dá)10流）第68頁,共189頁，2024年2月25日，星期天六流小方坯連鑄機(jī)第69頁,共189頁，2024年2月25日，星期天連鑄機(jī)類型p118弧形：弧形鑄機(jī)能降低鑄機(jī)高度（典型R=6M）立彎式：垂直段長2.5-3m，有利于夾雜物上浮水平式：用于在普通連鑄機(jī)上不能彎曲和矯直的特殊鋼種第70頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鑄坯斷面的形狀和大小，決定于軋材斷面和性能的需求和與煉鋼能力的匹配連鑄拉坯速度一般連鑄拉速0.6-2m/min薄板坯拉速最大6m/min薄帶鑄軋拉速最大80m/min鑄坯斷面尺寸方坯：100mm—350mm，為有利于連鑄和軋制方坯常鑄成矩形坯，中國最大430mmx510mm板坯：最大可達(dá)400mmx2500mm，最大寬度達(dá)3250mm園坯：最大圓坯直徑1000mm第71頁,共189頁，2024年2月25日，星期天近終型連鑄近終型連鑄即在軋材性能允許的條件下，鑄坯形狀與尺寸接近最終產(chǎn)品，節(jié)省加工投資和成本。不但板材如此，異型材也如此。舉例：板坯第72頁,共189頁，2024年2月25日，星期天舉例：板帶連鑄機(jī)的近終型發(fā)展圖p121不同厚度的板坯連鑄機(jī)適于配不同的產(chǎn)品品種第73頁,共189頁，2024年2月25日，星期天簿帶鑄軋線圖p124第74頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3.6鋼水澆注3.6.2模鑄把鋼水在簡單幾何形狀（方、短、圓、橢圓、多邊）的鋼錠模中鑄成鋼錠模鑄目前只用于連鑄無法解決的某些尺寸、鋼料，如特大鍛件坯、特厚板坯等模鑄有上鑄法和下鑄法模鑄金屬收回率低第75頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3煉鋼

3.7鐵和鋼的鑄造鑄造即鐵和鋼直接澆注成產(chǎn)品要求的形狀和性能以直接使用，用途較廣泛鑄鐵，碳含碳2-4%，不能再經(jīng)受任何壓力加工，強(qiáng)度和韌性不如鑄鋼鑄鋼，碳含量與鍛鋼、軋制鋼材無區(qū)別有韌性，但鑄成后不再經(jīng)受任何壓力加工鑄造采用砂模，砂?？涨恍螤钆c鑄件要求形狀相同第76頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第二部分

鋼的加工（軋制）成形本節(jié)以介紹使用最廣泛的成形方法---軋制成形為主成形的任務(wù)：使鋼成為使用狀態(tài)下所需的形狀、尺寸、性能各種成形方法或各種成形方法的組合加工，可歸納為三類：成形---形狀、尺寸要求，亦貫徹性能要求熱處理---滿足性能要求涂鍍層---滿足性能要求第77頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第一部分冶煉-從礦石到鋼（目錄）1原、燃料2鐵礦還原3煉鋼第78頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第二部分鋼的加工（軋制）成形

(目錄）1什么是軋制2軋制的分類3軋材的品種4軋機(jī)稱謂5什么是機(jī)組6長才、板材以外的熱軋等加工成形7冷成形8鋼材防腐涂層9熱處理第79頁,共189頁，2024年2月25日，星期天1什么是軋制利用材料的塑性，在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下，改變材料形狀、尺寸和性能的加工方法叫軋制。軋制遵守的基本原理：體積不變原理、最小阻力定律、連軋流量相等原理第80頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2軋制的種類按軋制溫度分為：熱軋和冷軋(以再結(jié)晶溫度為區(qū)分點(diǎn)）按軋件和軋輥相對運(yùn)動關(guān)系分為：縱軋、橫軋、斜軋按軋制成型特點(diǎn)分為：一般軋制和特殊軋制（周期軋制、旋壓軋制、行星軋制、彎曲軋制等）第81頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱軋和冷軋的特征熱軋冷軋理論特征再結(jié)晶溫度以上形變再結(jié)晶溫度以下形變表現(xiàn)特征800-1150℃范圍內(nèi)形變800℃以下形變形變抗力和所需形變功小大鋼的顯微組織立即發(fā)生再結(jié)晶不發(fā)生再結(jié)晶，立即發(fā)生加工硬化第82頁,共189頁，2024年2月25日，星期天3軋材的品種軋材的品種指的是材料的種類、形狀和規(guī)格以及軋制方法的總合。按材料種類分：如碳素鋼、合金鋼，鋁、鋁合金，鈦、鈦合金，復(fù)合材料等。按形狀和規(guī)格分按用途分第83頁,共189頁，2024年2月25日，星期天⑴長材線材:直徑4~25mm成盤卷狀交貨的熱軋材。棒材:斷面直徑或邊長6~300mm的圓（含螺紋鋼）、方、扁、六角等簡單斷面軋材，直條狀或成卷交貨型材

L型（角鋼）：分為等邊和不等邊，外邊長2~300mm按形狀和規(guī)格分：第84頁,共189頁，2024年2月25日，星期天U型（槽鋼）：外腹高50~400mmI型（工字鋼）：腹高100~650mm，翼緣內(nèi)外不平行

H型：腹高100~1200mm，翼寬50~500mm,翼緣內(nèi)外平行

T型：高×寬50×100~300×300mm

軌道型：輕軌(8~24kg/m)、重軌(38~75kg/m)、吊車軌(70~120kg/m)、電梯軌(底寬75~140mm)等

其他：各種異形斷面型材，如球扁鋼、鋼板樁等第85頁,共189頁，2024年2月25日，星期天（2）扁平（板）材

·熱軋超厚板：厚度100mm,寬度1200~5300mm·熱軋?zhí)睾癜?厚度≥50mm,寬度1200~5300mm·熱軋厚板：厚度20~50mm,寬度900~5300mm·熱軋中板：厚度3~20mm,寬度900~5000mm·熱軋薄板：厚度1~3mm,寬度800~3000mm·熱軋超薄板：厚度0.8~2mm,寬度800~2500mm

·冷軋帶：厚度0.2~6mm,寬度800~2300mm，成卷狀交貨·冷軋薄板：厚度0.2~4mm,寬度800~2300mm，單張交貨

·冷軋箔：厚度＜0.1mm,寬度200~1200mm,成卷狀交貨第86頁,共189頁，2024年2月25日，星期天（3）管材按斷面形狀分為圓管和異形管按生產(chǎn)方法分為無縫管和焊管；無縫管又分為熱軋管、冷軋管和冷拔管；焊管又分為直縫焊管和螺旋焊管。管材的規(guī)格以其外徑乘以壁厚(D×δ)來表示無縫管外徑0.1~4500mm,通常D/δ＝4~50

焊管外徑5~4000mm,D/δ最大可達(dá)100第87頁,共189頁，2024年2月25日，星期天按用途分

鋼材是服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)各門類的原材料，因此按用途可分出千萬種

如：鋼絞線用線材、抽油桿用熱軋圓鋼、船體用結(jié)構(gòu)中板、壓力容器用鋼板、石油和天然氣用管線鋼板/帶、汽車深沖用冷軋板/帶、地質(zhì)石油管、高壓鍋爐管等第88頁,共189頁，2024年2月25日，星期天4軋機(jī)稱謂長材軋機(jī)以其產(chǎn)品類型和軋輥平均直徑的毫米數(shù)做其名稱，如：Φ850軌梁軋機(jī)、Ф300棒材軋機(jī)等板帶材軋機(jī)以其產(chǎn)品類型和軋輥身長的毫米數(shù)做其名稱，如：1450熱帶鋼軋機(jī)、3800中板軋機(jī)、2050冷軋帶鋼軋機(jī)等管材軋機(jī)以其產(chǎn)品類型和最大產(chǎn)品外徑的毫米數(shù)做其名稱，如：Φ180無縫鋼管軋機(jī)、

Ф300焊管軋機(jī)等。第89頁,共189頁，2024年2月25日，星期天按軋輥數(shù)量和位置稱謂第90頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第二部分鋼的加工（軋制）成形

5什么是機(jī)組機(jī)組指按功能用途集合某鋼材生產(chǎn)車間的一組設(shè)備的總稱，如：熱軋機(jī)組，包括加熱爐、軋機(jī)機(jī)組、精整線等冷軋機(jī)組，包括酸洗機(jī)組、軋機(jī)機(jī)組、熱處理線、精整線等精整機(jī)組可以按功能單獨(dú)或綜合組成機(jī)組，如矯直—剪切機(jī)組，探傷—改尺—取樣機(jī)組，鋸切—檢查—標(biāo)識機(jī)組，打捆—包裝機(jī)組等第91頁,共189頁，2024年2月25日，星期天棒材連軋機(jī)組

采用HV型—二輥、立輥、平立交替軋機(jī)布置P151上，產(chǎn)品交替第92頁,共189頁，2024年2月25日，星期天線材精軋機(jī)組（軋機(jī)軸線90度偏移布置）P152下，線45度第93頁,共189頁，2024年2月25日，星期天線材機(jī)組---散卷冷卻P152上第94頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組--加熱爐及除磷第95頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組--粗軋機(jī)立輥側(cè)進(jìn)鋼第96頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組—帶立輥的粗軋機(jī)第97頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組--熱卷箱及飛剪第98頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組--熱卷箱第99頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組--精軋機(jī)第100頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組--精軋機(jī)換輥P155上第101頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組--層流冷卻第102頁,共189頁，2024年2月25日，星期天熱連軋機(jī)組的軋輥磨床第103頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第二部分鋼的加工（軋制）成形

6長才、板材以外的熱等壓力加工成形（目錄）6.1無縫鋼管的斜軋穿孔及縱向軋管6.2焊管6.3環(huán)形部件用徑—軸向軋制6.4鍛造6.5擠壓第104頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第二部分鋼的加工（軋制）成形

6長才、板材以外的熱等壓力加工成形6.1無縫鋼管的斜軋穿孔及縱向軋管無縫鋼管變形一般有以下三個(gè)步驟：圓管坯寫扎穿孔成毛管毛管經(jīng)軋管機(jī)軋制成荒管荒管經(jīng)定徑/張力減徑成為成品管軋管方法有多種二輥/三輥連軋管機(jī)、周期軋管機(jī)、二輥/三輥斜軋管機(jī)（Accu/Assel）第105頁,共189頁，2024年2月25日，星期天無縫鋼管生產(chǎn)舉例p156第106頁,共189頁，2024年2月25日，星期天無縫管的斜軋穿孔第107頁,共189頁，2024年2月25日，星期天6長才、板材以外的熱壓力加工6.2焊管焊管是用不同厚度、不同寬度的鋼板/帶卷焊接成鋼管，有UOE/JCOE壓力成形埋弧焊、高頻直縫焊等，后部工序與無縫管相同大口徑鋼管為解決鋼板寬板不夠，采用螺旋焊管，其余直縫焊管第108頁,共189頁，2024年2月25日，星期天螺旋焊管機(jī)組P158下第109頁,共189頁，2024年2月25日，星期天6長才、板材以外的熱壓力加工6.3環(huán)形部件用徑—軸向軋制無縫環(huán)形部件如軸承整圈、渦輪環(huán)、齒輪環(huán)、車輪輪轂等徑-軸向軋環(huán)比用鑄造方法效率高，力學(xué)性能好，后續(xù)再加工需求小第110頁,共189頁，2024年2月25日，星期天環(huán)形部件徑-軸向軋制示意圖第111頁,共189頁，2024年2月25日，星期天環(huán)形部件徑-軸向軋制P164上第112頁,共189頁，2024年2月25日，星期天6長才、板材以外的熱壓力加工6.4鍛造鍛造-通過鍛錘或壓力工具熱成形分為：自由鍛—用平斷面的鍛造工具模鍛—鍛造工具與鍛件接觸部分，按工件要求的形狀一分為二成為模具，工件鍛造成形后，形狀與模具腔形狀相同第113頁,共189頁，2024年2月25日，星期天快鍛機(jī)原理圖P162下第114頁,共189頁，2024年2月25日，星期天快鍛鍛造機(jī)P162上第115頁,共189頁，2024年2月25日，星期天6長才、板材以外的熱壓力加工6.5擠壓用于生產(chǎn)復(fù)雜外形或中空形狀的鋼材擠壓是將坯料加熱到加工溫度后，被擠進(jìn)厚壁擠壓腔，擠壓腔的另一端設(shè)有規(guī)定形狀的模具，工件被擠壓桿推著擠壓通過模具成型第116頁,共189頁，2024年2月25日，星期天擠壓原理及產(chǎn)品P165第117頁,共189頁，2024年2月25日，星期天7冷成形可以生產(chǎn)熱成形難以獲得的小尺寸產(chǎn)品具有高強(qiáng)度值好的產(chǎn)品表面質(zhì)量冷成形方法有：冷軋法、冷拔法冷成形后工件被加工硬化，一般還要進(jìn)行再結(jié)晶退火處理第二部分鋼的加工成形第118頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第二部分鋼的加工成形7冷成形（目錄）7.1冷軋7.2變截面冷軋成形7.3冷拔7.4冷彎第119頁,共189頁，2024年2月25日，星期天7冷成形7.1冷軋冷軋帶鋼生產(chǎn)線上可生產(chǎn)厚度<0.1mm的薄帶冷軋機(jī)最大軋制速度可達(dá)40m/min平整最大速度可達(dá)20m/min第120頁,共189頁，2024年2月25日，星期天冷軋機(jī)組之一-----20輥軋機(jī)P167右上第121頁,共189頁，2024年2月25日，星期天冷軋機(jī)組之一-----五機(jī)架連機(jī)p168第122頁,共189頁，2024年2月25日，星期天冷軋機(jī)組之一-----雙機(jī)架平整機(jī)P169上第123頁,共189頁，2024年2月25日，星期天酸軋聯(lián)合機(jī)組P169下圖第124頁,共189頁，2024年2月25日，星期天7冷成形7.2變截面冷軋（TRB）

原理：基于靈活可變的輥縫，連續(xù)的在較大范圍內(nèi)調(diào)整如為滿足汽車等結(jié)構(gòu)輕量化軋制技術(shù)，厚度0.5-3.5mm的冷軋汽車板。對于某些熱軋產(chǎn)品也可用變截面軋制。又如載重車的汽車板簧、鐵鍬板等。第125頁,共189頁，2024年2月25日，星期天變截面冷軋機(jī)組之一P170第126頁,共189頁，2024年2月25日，星期天7冷成形7.3冷拔冷拔方法是將熱軋材酸洗后，材料通過與產(chǎn)品形狀對應(yīng)的模孔拉拔成形產(chǎn)品多為圓形和簡單斷面型材產(chǎn)品表面光滑、明亮、無氧化皮、高尺寸精度常見的有直徑<5mm的拔絲和拔管、拔棒等第127頁,共189頁，2024年2月25日，星期天型材的冷拔第128頁,共189頁，2024年2月25日，星期天先進(jìn)的冷拔機(jī)組P171下第129頁,共189頁，2024年2月25日，星期天7冷成形7.4冷彎將鋼板通過彎曲成形滿足用戶要求的形狀、尺寸、性能，如鋼板樁、瓦楞板等多種產(chǎn)品第130頁,共189頁，2024年2月25日，星期天輥式成型機(jī)之一P175左上第131頁,共189頁，2024年2月25日，星期天冷彎產(chǎn)品第132頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第二部分鋼的加工成形

8鋼的防腐涂層8.1有機(jī)涂層8.2無機(jī)涂層8.3化學(xué)涂層第133頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第二部分鋼的加工成形

8鋼的防腐涂層防腐涂層是為了避免鋼與環(huán)境發(fā)生化學(xué)腐蝕變化，即生成氧化鐵，故為鋼的表面覆蓋一層金屬/非金屬涂層，還可在此基礎(chǔ)上經(jīng)鈍處理使金屬涂層表面生成一層阻擋腐蝕的阻擋層，作短期保護(hù) 第134頁,共189頁，2024年2月25日，星期天8.1有機(jī)涂層有機(jī)涂層最典型的塑料涂層及各種有機(jī)涂料有機(jī)涂層防腐蝕耐久性長，裝飾性好，在隨后的成型加工中涂層不會受損涂層之前要對鋼材表面清除氧化物、油脂等涂層厚度3-20um第135頁,共189頁，2024年2月25日，星期天帶鋼塑料涂層生產(chǎn)機(jī)組示意圖p1851-開卷2-剪切3-焊接4-活套5-預(yù)處理區(qū)6-粘合劑/底漆噴涂區(qū)7-粘合劑干燥區(qū)8-防護(hù)層噴涂/壓印9-冷卻11、13-剪切12、14-卷取第136頁,共189頁，2024年2月25日，星期天8鋼的防腐涂層8.2無機(jī)涂層無機(jī)涂層最典型的是金屬涂層比鋼活躍的金屬做為涂層料，涂層破損后，首先腐蝕涂層合金屬，如Sn。比鋼更不活躍的金屬做為涂層料，涂層破損后，首先腐蝕被保護(hù)的鋼基體，如Zn涂層方法分為熱浸和電鍍，熱浸鍍層厚度>電鍍層第137頁,共189頁，2024年2月25日，星期天帶鋼連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)機(jī)組示意圖P189上第138頁,共189頁，2024年2月25日，星期天帶鋼連續(xù)電鍍鋅機(jī)組示意圖？第139頁,共189頁，2024年2月25日，星期天8鋼的防腐涂層8.3化學(xué)涂層形成鈍化膜如發(fā)蘭膜、磷化膜等這些膜都是以氧化物防腐膜,不能長期防腐如上圖帶鋼鍍鋅后進(jìn)行鈍化防腐—磷化處理，鋅層表面形成磷酸鹽薄膜第140頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第二部分鋼的加工成形

9熱處理應(yīng)用溫度-時(shí)間周期，對鋼的晶粒結(jié)構(gòu)、形狀、大小進(jìn)行調(diào)整或改變達(dá)到改進(jìn)和提高鋼的性能熱處理工藝有退火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)（淬火+回火）第141頁,共189頁，2024年2月25日，星期天冷軋帶鋼的罩式退火爐P196上第142頁,共189頁，2024年2月25日，星期天帶鋼立式退火爐示意圖P196下第143頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

總結(jié)：

從礦石準(zhǔn)備到鋼產(chǎn)品成型的全過程

第144頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鋼鐵生產(chǎn)中的固體物料流程第145頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鋼鐵聯(lián)合廠的綜合能源網(wǎng)絡(luò)第146頁,共189頁，2024年2月25日，星期天總結(jié)拓展

新一代鋼鐵生產(chǎn)流程是面對時(shí)代命題的挑戰(zhàn)，經(jīng)過理論思考并從鋼鐵生產(chǎn)流程動態(tài)運(yùn)行的本質(zhì)出發(fā)，可以看到鋼廠應(yīng)具有三項(xiàng)功能，即：——鋼鐵產(chǎn)品制造功能——大宗固體廢棄物消納-處理和再資源化功——能源轉(zhuǎn)換功能第147頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第三部分

對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展思路的探討

（目錄）1鋼鐵產(chǎn)品制造功能方面2固體廢棄物消納處理和再資源化功能方面3能源轉(zhuǎn)換功能方面第148頁,共189頁，2024年2月25日，星期天本部分貫穿著以下指導(dǎo)思想體系：綠色鋼鐵制造資源節(jié)約節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟(jì)

可持續(xù)發(fā)展環(huán)境友好第149頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第三部分對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的探討鋼鐵產(chǎn)品制造功能方面（目錄）1.1高爐實(shí)現(xiàn)精料高效1.2非高爐煉鐵1.3建立低成本潔凈鋼生產(chǎn)體1.4鋼鐵產(chǎn)品輕量化，使用周期長效化第150頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第三部分對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的探討1鋼鐵產(chǎn)品制造功能方面1.1高爐實(shí)現(xiàn)精料高效提高鐵精礦品位。目前鐵精礦品位62％左右、二氧化硅8～11％，鋁、磷、硫等雜質(zhì)含量較高，致使燒結(jié)礦鐵品位僅有53％～56％，造成高爐煉鐵高渣比、高焦比，高爐利用系數(shù)低；而國外鐵精礦品位多在66％以上，二氧化硅含量在4％以下，高爐利用系數(shù)高提高球團(tuán)礦比例。球團(tuán)礦含鐵品位高達(dá)68％－70％，用球團(tuán)礦可能獲得更高的生產(chǎn)效率，國外甚至有的高爐球團(tuán)礦比例100%；同時(shí)球團(tuán)工序能耗約為30kgce／t、燒結(jié)工序能耗約為56kgce／t，第151頁,共189頁，2024年2月25日，星期天高爐大型化國際上高爐容積的大小劃界標(biāo)準(zhǔn)由過去的1000m3提高到2000m3

項(xiàng)目大高爐小高爐噸鐵能耗成本87%100%人工成本83%100%人均產(chǎn)鐵量8(5000m3級和3000m3級高爐相比,勞動生產(chǎn)率提高30%)1生產(chǎn)效率服役時(shí)間長和服役期間不需要中修第152頁,共189頁，2024年2月25日，星期天提高熱風(fēng)溫度卡盧金頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約投資、使用普通耐材，目前為止已建成投產(chǎn)或正在設(shè)計(jì)和建設(shè)中有近200座卡盧金熱風(fēng)爐（250m3到5500m3），可提供1250℃以上（最高可達(dá)1400℃）的高風(fēng)溫，使用壽命為無大修30年合理的噴煤節(jié)焦如寶鋼高爐噴煤比可以達(dá)到260kg／t，但高煤比會使高爐煤氣發(fā)熱值貧化對充分利用低熱值高爐煤氣產(chǎn)生負(fù)面影響，最終為實(shí)現(xiàn)整體最佳節(jié)能效果，寶鋼將高爐噴煤比定為200kg／t左右。第153頁,共189頁，2024年2月25日，星期天長壽服役最長的大型高爐是住友和歌山4號高爐，服役時(shí)間超過27年,單位爐容產(chǎn)鐵超過了15000t/m3.近年來,日本所有新大高爐均按照服役時(shí)間長于25年和單位爐容產(chǎn)鐵超過15000t/m3為目標(biāo)來設(shè)計(jì)重要措施之一：高爐爐體冷卻采用全軟水分段控制冷卻，使冷卻壁軟水系統(tǒng)冷卻均勻、運(yùn)行可靠穩(wěn)定第154頁,共189頁，2024年2月25日，星期天氫冶金就是利用氫作為還原劑代替碳，減少二氧化碳的排放，對我國鋼鐵工業(yè)低碳可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。氫氣從哪里來？

頁巖氣是賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主其二氧化碳排放只有等熱值煤的50%我國頁巖氣初步估計(jì)可采資源量與常規(guī)天然氣相當(dāng)，我國企業(yè)已與殼牌、?？松梨诘榷嗉彝鈬鹃_展合作開發(fā)與聯(lián)合研究美國2011年產(chǎn)氣800億立方米，占天然氣總產(chǎn)量的34％，2035年占比將提高到46％研究用氫還原煉鐵第155頁,共189頁，2024年2月25日，星期天1鋼鐵產(chǎn)品制造功能方面1.2非高爐煉鐵煤氣化直接還原鐵煤氣化用干煤粉純氧氣化爐，出爐煤氣（CO＋H2）90％---95％，不用成分調(diào)整就是很好的還原氣，用煤制氣生產(chǎn)還原氣有成本上的優(yōu)勢Energiron非高爐煉鐵工藝：單個(gè)反應(yīng)器年產(chǎn)能可到200萬t，能夠用各種不同原材料，如100％球團(tuán)、100％塊礦、或二者的混合。工藝特點(diǎn)：可以單獨(dú)控制DRI的金屬化率和碳含量。碳含量可隨時(shí)調(diào)整為1％－3.5％，從而滿足電弧爐（EAF）煉鋼需。Energiron直接還原可以采用天然氣、煤氣化生產(chǎn)出還原氣體、焦?fàn)t煤氣第156頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鋼鐵產(chǎn)品制造功能方面1.3建立低成本潔凈鋼生產(chǎn)體系基本理念

(1)建立大批量低成本穩(wěn)定生產(chǎn)超純凈鋼的生產(chǎn)體系,保證生產(chǎn)所有的鋼材都能超純凈,鋼中雜質(zhì)元素總含量w(S+P+N+T.O+H)<(100—150)ppm,為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),必須降低超純凈鋼的生產(chǎn)成本到低于現(xiàn)代化流程中普通鋼的生產(chǎn)成本,并保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定.(2)實(shí)現(xiàn)超純凈鋼生產(chǎn)高效化.在先進(jìn)生產(chǎn)流程中鋼水提純的重點(diǎn)工序是鐵水預(yù)處理,目標(biāo)是轉(zhuǎn)爐直接生產(chǎn)超純凈鋼.簡化爐外精煉工藝,降低成本,使設(shè)備生產(chǎn)率提高1倍,全員勞動生產(chǎn)率翻1番.第157頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

轉(zhuǎn)爐超純凈鋼的生產(chǎn)工藝

轉(zhuǎn)爐直接生產(chǎn)超純凈鋼，技術(shù)關(guān)鍵是鐵水預(yù)處理,主要包括鐵水三脫（脫硫、脫硅、脫磷）預(yù)處理.脫硫預(yù)處理（包括深脫硫），以保證轉(zhuǎn)爐直接生產(chǎn)鋼中硫w(〔S〕)≤40ppm的超低硫鋼。脫硫容器多用混鐵車和鐵水包鐵水含硅量降低到0.3%以下，實(shí)現(xiàn)少渣煉鋼;預(yù)脫硅是鐵水脫磷的必要條件，降低鐵水硅含量對脫磷有利.通常情況硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%～0.20%。普通鋼終點(diǎn)w(P)可以控制在70ppm;對超低磷鋼,適當(dāng)增加渣量和降低終點(diǎn)C含量可使終點(diǎn)w(P)控制在40ppm；預(yù)脫硅同時(shí)脫磷在專設(shè)的脫磷轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行三脫鐵水在脫碳轉(zhuǎn)爐冶煉,不再加入廢鋼,石灰加入量也大幅度減少,使鋼水氫含量降低,達(dá)到w(H)=1.5ppm,與真空脫氣的效果相當(dāng)；

脫碳轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度增加,反應(yīng)劇烈,降低鋼中氮含量.終點(diǎn)鋼水w(N)可以控制在10ppm以下.第158頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

超純凈鋼高效化生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)爐用三脫鐵水冶煉使轉(zhuǎn)爐功能分化；脫磷脫硫在三脫轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成,脫碳升溫在脫碳轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成,吹煉時(shí)間一般為9—10min.加快生產(chǎn)節(jié)奏.

轉(zhuǎn)爐直接生產(chǎn)超純凈鋼進(jìn)一步減化了爐外精煉工藝,有利于縮短工藝流程,減少精煉時(shí)間.創(chuàng)造了條件，提高連鑄機(jī)的拉速與轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏相匹配；采用高溫鑄坯直送熱連軋工藝可實(shí)現(xiàn)全流程的高效化生產(chǎn).另一高效措施----鐵水運(yùn)輸一罐到底

，省去倒灌時(shí)間鐵水到鋼材的生產(chǎn)周期將由現(xiàn)代化鋼鐵廠的4h縮短到90min.

實(shí)現(xiàn)超純凈鋼高效化生產(chǎn)，還有很多優(yōu)點(diǎn):

轉(zhuǎn)爐爐襯壽命提高50%,底吹噴嘴壽命提高80%,轉(zhuǎn)爐爐襯熱損失減少50%;

在線運(yùn)轉(zhuǎn)的鋼包數(shù)量減少,鋼包運(yùn)轉(zhuǎn)的速度加快,減少了鋼水的溫降,使鋼水的過熱度控制更加穩(wěn)定.

必須兩化融合（信息化和工業(yè)化），提高管理水平第159頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

1.鋼鐵產(chǎn)品制造功能方面1.4鋼鐵產(chǎn)品輕量化，使用周期長效化綠色鋼鐵制造本身要求鋼鐵產(chǎn)品輕量化使用周期長效化，滿足下游產(chǎn)品節(jié)能減排的要求這是最大資源節(jié)約和節(jié)能減排下游用鋼行業(yè)的要求舉例行業(yè)要求建筑業(yè)升級熱軋螺紋鋼標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)發(fā)展400MPa及以上高強(qiáng)度螺紋鋼筋、抗震鋼筋、高強(qiáng)度線材（硬線）造船業(yè)發(fā)展油船用高品質(zhì)耐蝕船板汽車業(yè)700MPa及以上高強(qiáng)度汽車大梁板，780-1500MPa高強(qiáng)度汽車板，高強(qiáng)、超高強(qiáng)簾線鋼等產(chǎn)品家電業(yè)高強(qiáng)度、薄規(guī)格家電鋼板電力業(yè)高強(qiáng)度、低合金中厚板和高強(qiáng)度棒材機(jī)械行業(yè)鐵損、高磁感硅鋼第160頁,共189頁，2024年2月25日，星期天如汽車車重每減輕100千克，汽車每百公里耗油便會減少0．6升—0.7升鋼筋使用400MPa（Ⅲ級）代替335MPa（Ⅱ級），可節(jié)約鋼材12～14％，如果用500MPa（Ⅳ級）鋼筋替代，可節(jié)約用鋼28％以上油輪油倉底面用高耐蝕性厚鋼板，其耐腐蝕性約為普通厚鋼板的5倍，不必進(jìn)行防腐蝕涂裝綜合來看，在減量化的需求下，薄規(guī)格、高強(qiáng)度、新性能等鋼材的需求將越來越大第161頁,共189頁，2024年2月25日，星期天在潔凈鋼的基礎(chǔ)上軋鋼工藝在合適的范圍應(yīng)注重發(fā)展的技術(shù)發(fā)展超細(xì)晶鋼，從傳統(tǒng)的幾十微米大小細(xì)化一個(gè)量級，利用超細(xì)晶化發(fā)展細(xì)晶強(qiáng)化的強(qiáng)韌化作用推廣使用新一代控軋控冷工藝技術(shù)，其特點(diǎn)是在臨

界奧氏體區(qū)精軋，結(jié)合軋后控

冷，促進(jìn)鐵素體細(xì)化至10μm，獲得微米級組織

在線熱處理技術(shù)，精準(zhǔn)熱處理

蓄熱式燃燒技術(shù)，

低溫軋制技術(shù)，

軋鋼氧化鐵皮綜合利用技術(shù)。

薄帶連鑄短流程產(chǎn)業(yè)化技術(shù)無頭軋制技術(shù)第162頁,共189頁，2024年2月25日，星期天第三部分對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的探討

2固體廢棄物消納處理和再資源化功能方面

（目錄）2.1鋼鐵廠固體廢棄物的分類2.2冶金渣回收及再循環(huán)利用2.3含鐵粉塵回收及再循環(huán)利用

第163頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2固體廢棄物消納處理和再資源化功能方面2.1鋼鐵廠固體廢棄物的分類

可分為冶金渣和粉塵兩大類

冶金渣主要有高爐渣、鋼渣、軋鋼鐵皮

第三部分對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展思路的探討

粉塵可分為：粉塵1-200μm和

煙塵0.01-1.0μm兩類；

粉塵還可分為：

總懸浮顆粒TSP≦100μm、

可吸入粉塵P粉塵10≦10μm、

微細(xì)粉塵PM2.5≦2.5μm三類。一般說來，粉塵顆粒越細(xì)，其危害越嚴(yán)重。第164頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2固體廢棄物消納處理和再資源化功能方面2.2冶金渣回收及再循環(huán)利用

每生產(chǎn)1噸鋼鐵就要產(chǎn)生400千克～500干克冶金渣；處理后的鋼鐵渣產(chǎn)品,部分可返回冶煉工藝循環(huán)利用,大部分作為建材在建筑工程中使用高爐渣的主要回收方法及再循環(huán)利用一噸生鐵大約伴生290kg高爐渣，又名礦渣，以CaO、SiO為主要成分與普通硅酸鹽水泥相類似；熔融狀態(tài)高爐渣以水淬方式回收為主。將其置于水中急速冷卻，限制其結(jié)晶，使其在熱應(yīng)力作用下?；?。水淬后得到的?；?，95％為非晶態(tài)，

第165頁,共189頁，2024年2月25日，星期天作為制造水泥的優(yōu)質(zhì)原料

為阻止環(huán)境惡化而全面禁止在內(nèi)海沿岸采海砂（優(yōu)質(zhì)混凝土細(xì)骨料），高爐渣作為替代品，高爐渣加工成微粉末作為普通水泥的細(xì)骨料水泥的制造過程中需將石灰石和粘土等原料在高溫下進(jìn)行煅燒成為熟料產(chǎn)生CO2，用高爐渣后每噸水泥的CO2排放量可減少41%高爐渣在水泥渣含量40％～45％第166頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鋼渣的主要回收方法及再循環(huán)利用鋼渣是轉(zhuǎn)爐、電爐在煉鋼過程中產(chǎn)生的高溫熔渣,其特點(diǎn)是成分比較復(fù)雜、流動性干差萬別,性能不穩(wěn)定,處理過程易爆炸,處理技術(shù)發(fā)展緩慢.鋼渣作為一種高溫冶金排放物和次生資源一噸粗鋼大約伴生110kg鋼渣熱潑法是鋼渣處理主要方法之一:渣場潑渣→噴水冷卻→裝載外運(yùn)→鋼渣堆放陳化→后續(xù)處理.注意鋼渣必須陳化一年以上，由于鋼渣中部分石灰尚以游離態(tài)（F—CaO）殘存，一旦和水接觸即產(chǎn)生膨脹第167頁,共189頁，2024年2月25日，星期天鋼渣通過粉碎-磁選回收廢鋼作為鐵元素循環(huán)利用，其余廢渣則大部分作路基材和土木建筑材料利用鋼渣作為水泥骨料較天然骨料密度更高單位容積質(zhì)量大，具有與混凝土相等的強(qiáng)度，也有優(yōu)良的耐磨損性能.其制件適用于覆蓋混凝土塊、沉箱的上部施工、人造石材、港灣護(hù)岸用投石材料等第168頁,共189頁，2024年2月25日，星期天用于海域的固化體時(shí)，鋼渣回收部分廢鋼鐵后，殘余渣中CaO含量加大的特點(diǎn)，通過噴吹CO2使之反應(yīng)形成CaCO3

塊狀物且?guī)Э?。由于碳酸鈣的生物親和力大，具有生物附著性和促進(jìn)海藻迅速附生的效果，周圍包覆厚度為數(shù)十微米至數(shù)百微米的與珊瑚、貝殼，期待其用于人工藻場礁的建設(shè)改善海洋生態(tài)環(huán)境；其中昆布等海藻類不僅在生長過程中吸收海水中的CO2，并在長大后還可用以生產(chǎn)燃料用油，故綜合節(jié)能減排效果很好，現(xiàn)已在日本海岸的近海推廣。第169頁,共189頁，2024年2月25日，星期天2固體廢棄物消納處理和再資源化功能方面2.2含鐵粉塵回收及再循環(huán)利用鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵、塵泥中含有鐵分、碳素，原則上在鋼鐵廠作為燒結(jié)原料煉鐵廠除塵灰因含鐵量較低（碳40%，鐵30%，其余的為氧化鈣、二氧化硅等）除燒結(jié)工藝可少量配用外，其余用于電爐冶煉氧化期造泡沫渣比較合適，同傳統(tǒng)的焦粉造泡沫渣相比，泡沫渣層厚持續(xù)時(shí)間長，可完全替代焦粉，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，為電爐降本增效工作開辟了新的途徑第170頁,共189頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)爐冶煉粉塵含塵煙氣被活動煙罩捕集，通過一次除塵器噴水冷卻并除去大顆?；覊m,再經(jīng)過二次除塵器除去細(xì)小粉塵二次除塵方法有：濕法除塵處理后的煤氣含塵量較高(達(dá)100mg/Nm3以上)干法除塵粉塵濃度降至10mg/Nm3以下;，存在二次污染和污水處理問題;半干法除塵采用干法噴霧蒸發(fā)冷卻+濕式電除塵器進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煤氣的除塵,半干法采用濕式電除塵.控制要求與濕法基本相同,降低了控制系統(tǒng)費(fèi)用;粉塵回收處理利用現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng),既節(jié)省了投資,又縮短了改造所需時(shí)間,具有以下優(yōu)點(diǎn):排放的煙氣含塵量低于10mg/Nm3第171頁,共189頁，2024年2月25日，星期天含鋅粉塵煉鐵、煉鋼系除塵器回收的含鐵粉塵中若含鋅，若摻入燒結(jié)礦中回收利用，鋅慢慢積蓄在高爐內(nèi)部或轉(zhuǎn)爐、電爐廢氣系統(tǒng)內(nèi),附著嚴(yán)重后出現(xiàn)操作障礙的問題2000年引進(jìn)美國轉(zhuǎn)底爐技術(shù)。即將含鐵粉塵摻入一定量的煤粉和石灰等黏結(jié)劑壓制成球團(tuán)后，加入轉(zhuǎn)底爐在1200℃以上加熱，此時(shí)鋅及其它夾雜被還原、氣化,從而被除去，并作為二次粉塵被回收，而殘存的還原鐵--球團(tuán)，則被還原為直接還原鐵，具有高金屬化率．能作為高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等的鐵源進(jìn)行再利用；同時(shí)對粉塵等廢物中含有的鎳、鉻、鉬等高價(jià)稀有金屬亦得以回收利，效益更好第172頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第三部分對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展思路的探討能源轉(zhuǎn)換功能方面（目錄）3.1能源回收3.2能源轉(zhuǎn)換及梯級利用3.3能源管理中心第173頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第三部分對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展思路的探討能源轉(zhuǎn)換功能方面

能源分為：一次能源（煤、天然氣、油、新水）

二次能源-鋼鐵制造過程副產(chǎn)的能源（副產(chǎn)煤氣、余熱、余氣、余能（壓）、廢水）

二次能源產(chǎn)生量占其鋼鐵工業(yè)一次能源消耗量的40%～50%

我國多數(shù)鋼鐵企業(yè)的余熱余能回收率不到50%.,能源費(fèi)用占到產(chǎn)品成本的30%以上

第174頁,共189頁，2024年2月25日，星期天系統(tǒng)節(jié)能

球團(tuán)工序比燒結(jié)工序節(jié)能約為26kgce／t

鐵鋼比提高0.1，噸鋼綜合能耗會提高約50kgce／t

連鑄比模鑄能耗低25％～50％

薄板坯連鑄連軋比傳統(tǒng)的模鑄-開坯-熱軋節(jié)能70％

連鑄坯熱裝熱送和直接軋制技術(shù)可節(jié)能35％

短流程電爐生產(chǎn)工藝可省去燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、高爐工序的能耗，占總能耗的80-90%第175頁,共189頁，2024年2月25日，星期天

第三部分對我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展思路的探討

能源轉(zhuǎn)換功能方面3.1能源回收

充分回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二次能源【包括余能（煤氣、余壓）、余熱】

二次能源