钢铁生产工艺流程25页PPT

（3）结晶器及其振动装置
－ 结晶器：
在连铸生产中，高拉速条件下保证
有
均匀的坯壳厚度而不致拉漏。
－良好的导热性
－钢液和内壁不粘结
－有一定刚度
－结构简单，重量轻
类型有：整体型、管式、组合式结晶器
薄板坯连铸结 晶器
－ 振动装置 ·作用： － 防止初生坯壳金额结晶器壁粘结 － 避免拉漏坯壳 － 改善表面质量
铁水预处理与 钢水炉外精炼处理工艺
连铸工艺与设备
1 现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用） （1） 1947年－1974年： 技术特点：转炉、高炉的大型化；以模铸－初 轧为核心，生产外延扩大。 （2） 1974年－1989年： 技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。 （3） 1989年－现在：
技术特点：连铸－连轧工艺，以薄板 坯，连铸－连轧为代表，钢厂向紧凑化发展。
紧凑式连续化的专业生产线
铁水 铁口 铁水罐 钢厂（铸铁机）； 炉渣 渣口 渣罐 （水渣池）； 煤气从炉顶导出，经煤气净化系统处理后作为燃料，其中40 ％用来加热热风炉。
高炉工艺设备的组成
高炉工艺设备主要由7大部分组成： 1.高炉本体 炉基、炉壳、炉衬、冷却设备、 炉体框架和支柱。 高炉炉型：高炉内部工作空间形状 高炉炉体分为5段： 炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。
（4）近终型连铸新技术 ·薄板坯连铸技术 ·薄带坯连铸技术
钢铁生产新技术新工艺
一.现代炼铁重大技术 1.非高炉炼铁技术 2.短流程的物流传递－（铁水一包到底技术）
二.现代转炉炼钢的重大技术
1.转炉大型化技术
装备技术 工艺控制技术 节能与环保技术
合理的 H/D，合理的炉容比 全悬挂倾动机构，水冷托圈、耳轴、炉帽、汽水冷却 上料，称量与下料程序控制 下渣检查与有效的渣铁分离装置 多孔水冷拉瓦尔氧枪、兼顾二次燃烧、化渣、脱碳与搅 拌功能 灵活可控的炉底供气系统、长寿喷嘴与大气量调节强化 搅拌功能 炉渣、炉气与钢液的在线动态检测 全自动吹炼控制与信息管理系统 除尘与煤气回收，二次除尘设施，尽可能采取干法系统 炉口微压差控制与余热锅炉 炉衬厚度检测与炉体维护设施 拆、砌炉机械

14个泊位：其中25万吨矿 石泊位2个、10万吨级煤 炭泊位1个、5万吨级废钢 泊位1个、2万吨级件杂货 泊位2个、1万吨级件杂货 泊位6个、1万吨级散货出 口泊位2个。
1、2万吨成品泊位
10万吨矿石泊位
转运站
带式输送机 25万吨矿石泊位
5.1 码头工序流程
桥式抓斗卸船机
门机方案
装卸桥方案
组综
成合
总体布置
确定建设项目各场地的配置及各场地交通和能 源综合连接的设计。
主要工序
指钢铁企业内的主体生产厂，如：综合原料场、 焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等。
公辅设施
指钢铁企业内的公用辅助设施，如：氧气站、 自备电厂、变电站、煤气站、水处理、空压站等。
2. 钢铁冶金简况
1）矿山的选择，矿山选定后开始是采矿，粉碎，选矿。 2）采掘铁矿石，用粉碎机粉碎，用磁力选矿或浮力选矿选出含铁量高的矿石 制成矿粉。然后制料； 3）通过烧结法或者球团法制成烧结料或者球团料。 4）将制成的烧结矿、球团矿输送到炼铁，也就是把料加入高炉炼成铁水； 5）采用铁水罐或混铁车运送铁水送入炼钢，进行铁水预处理脱硫，再注入转 炉进行吹炼，之后对钢水进行钢水精炼处理。然后进入连铸，用连铸机把钢水铸 成合格钢坯； 6）最后进行轧制。如果是板坯。钢轧机把钢坯轧成一定厚度的钢板或是方坯 ，制成线材或棒材。 简称：采矿-选矿-人造富矿（烧结、球团）-炼铁-炼钢-轧制-冷轧（线棒）
主要工艺及设备配置
年产500万吨/a规模链篦机回转窑生产 线的工艺配置如下 ； 主要包括煤破碎筛分室、煤粉制备、 原、燃料缓冲槽、精矿细磨、浓缩池、 过滤、精矿干燥、高压辊磨、添加剂 配料、混合、造球、生球筛分及布料、 生球干燥及预热、氧化焙烧、冷却、 成品球团矿输出.粉尘处理等主要工序。

• 常用牌号：SPHC、SPHD、SPHE、SAPH370、SAPH440、
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镀锌钢板
• 主要分为电镀锌钢板和热镀锌钢板，目前 XX公司用的镀锌钢板都是热镀锌钢板，原 因是热镀锌的成本比较低。是镀纯锌的。 镀纯锌的耐蚀性好。
• 热镀锌钢板的成本要比基板的价格高出800 元/吨。热镀锌钢板的镀层又分为纯锌和锌铁合金。镀锌钢板对焊接性能有较大影响。
• 常用的牌号；B140H1、B180H1
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双相钢
双相钢是由铁素体和马氏体两相组织构成 的钢板，马氏体弥散分布在铁素体基体上， 马氏体的体积百分比一般不超过20％。钢 板的强度主要由马氏体的体积百分比的多 少决定。 常用的牌号：DP600、DP800。
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低合金高强钢
• 低合金高强度钢是在低碳钢中添加少量的 Ni或Ti等合金元素(总量不超过3%)，使其与 C、N等元素形成碳化物、氮化物并在铁素 体基体上析出从而提高钢的强度。这种钢 具有良好的成形性能和较高的强度，主要 用于汽车座椅表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能
力。钢铁的弹性模量一般为２１０ＧＰａ，不同 类型的材料，其弹性模量可以差别很大。材料的 弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结 合力，改变材料的成分和组织会对材料的强度(如 屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚 度影响不大。 • 例如铁(钢)的弹性模量为210GPa，是铝(铝合金)的 三倍(EAl≈70GPa)。弹性模量是和材料的熔点成正 比的，越是难熔的材料弹性模量也越高。
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车身钢材的性能指标
• 车身钢材常用的基本性能指标有： • 屈服强度、抗拉强度、伸长率、应变强化
指数n，即加工硬化指数 • 塑性应变比r值，即宽度方向和厚度方向的
变化比值 • 弹性模量E • 硬度

钢铁生产工艺流程
占世界黑色冶金工业产能80%以上的钢铁 企业，都是采用传统“烧结——炼铁—— 炼钢——轧制”长流程生产工艺，它具有 高效率、大批量生产钢材的优点，远超使 用电炉炼钢及直接还原铁工艺的产量。 下面我们以某厂的生产工艺流程来了解了 解钢材生产
炼焦
炼焦生产流程：炼焦作业是将焦煤经混合，破碎后加入
环，决定着球团矿的性能和产量，如上图所示。
高炉炼铁
高炉生产流程：高炉作业是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加 入炉内，再由炉下部鼓风嘴 鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁
矿石，产生熔融铁水与熔渣之炼铁制程。
非高炉炼铁 在竖炉中用高温还原气或固体还原剂还原铁矿石的直接还原炼铁方法。该法是 1932年由马丁·韦伯（Wiberg）发明的在瑞典建成了第一座生产装置，称维伯尔 法（Wiberg Soderfors process）。此法开始是用木炭制造还原气。后因经济上的 原因，改用焦炭制气。60年代，随着石油、天然气工业的发展，以天然气为能源 的竖炉直接还原法蓬勃兴起。30多年来，先后有阿姆科（Armco）法、普罗费尔 （Purofer）法、米德莱克斯（Midrex）法、NSC和希尔（HYL）法等竖炉直接还原
胚，板状形即为扁钢胚。此半成品视需要经钢胚表面处理后，再送轧钢厂轧延。
热轧
第一热轧生产流程
热连轧 热轧生产流程>第一热轧钢带生产流程：热轧钢带工场主要制 程是将扁钢胚加热后,经粗轧机及精轧机轧延成钢带,并以层流 冷却系统喷水冷却至适当温度,再由盘卷机卷成粗钢卷。
热轧 开平剪切
热轧生产流程>热轧板剪切线布置图：主要功能为将原料钢卷 上线解卷、切边、切片、整平、堆叠、及包装为成品钢板叠 (HR PLATE)。
炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气之制程。

第二部分：生产过程
轧制生产线：用钢坯轧制螺纹钢
一、主要设备为煤气加 热炉、轧辊。
二、中型的钢铁企业主 要利用自己的高炉煤气 进行加热。
第二部分：生产过程 生产过程中的螺纹钢
第三部分主要产品
铁水 钢坯 螺纹钢 线材
第三部分主要产品 铁水
一般温度 在13001400℃。
第三部分主要产品
钢水
钢水温度在 １５００ ℃ －１６００ ℃
例子1：XX钢厂有1座450立方米的高炉，其产能估算如下： 日产能：450*3.5=1575（吨/天） 年产能：450*3.5*365=57.48（万吨/年）
钢厂产能及原材料估算
2、原材料的估算：
通过钢厂产能，结合生产钢铁过程中各类原材料与钢铁产量的配比关系， 可估算出各类原材料的大致用量。
钢厂产能？ 配比关系？
第二部分：生产过程 转炉 炼钢
一、一般炼钢用转炉。 二、用铁水、氧气和合金炼钢。 三、主要是脱硫、脱氧、脱碳。 四、根据材质要求加不同的合金。
转炉的剖面图
第二部分：生产过程 用连铸钢坯
1.6 厘米
连铸坯用切割机分成长度 为6米、9米、12米钢坯
坯钢按照横截面积的不同 分为： 150*150mm， 165*225mm, 165*280mm等规格。
第三部分主要产品
钢坯
一、按规格分为：方 坯，圆坯，矩形坯和 板坯。
二、按钢号分： Q235,Q215,Q195 ， GCr15等。
第三部分主要产品
螺 纹钢
一、根据屈服强度，分一级、二 级、三级。
二、根据螺纹钢截面的粗细分为
￠８－￠３２。
三、根据轧制工艺分为热轧、和 冷轧螺纹钢。
第三部分主要产品 线材

熔化阶段为使炉料尽快熔化，需要消耗大量煤气提 供热量。
转炉炼钢
（1）普通转炉炼钢：依靠炉底吹入空气将铁水中的碳、 硅、锰、磷等元素氧化时产生的热来炼钢的。特点是周 期短，生产效率高。氮的侵入、不能利用废钢，由于冶 炼时间短，质量不好控制。所以不能冶炼优质钢。
（2）纯氧顶吹转炉炼钢：采用纯氧从碱性转炉口吹进 铁水进行冶炼。原料为铁水，采用部分废钢做冷却剂。 加入石灰、萤石除S、P。用锰、硅或铝脱氧。
钢材: 钢锭或钢坯经压力加工 成各种形状规格的钢材。
一、炼铁 炼铁实质：是将铁从矿
石中还原的过程
炼铁方法：高炉炼铁 炼铁原料：铁矿石、焦
炭、溶剂等

高炉
电弧炉炼钢 钢的浇注：钢液凝固成钢锭或
钢坯的过程。根据钢脱氧程度不 同，可分为镇静钢和沸腾钢。
镇静钢：指脱氧充分的钢。镇静钢组织致密，性能 较好，加工时需切除钢锭头部，使成材率下降
钢材的生产工艺和钢结构对钢 材的要求
钢铁: 是以Fe和C为主要组成元 素，同时还含有Si、Mn、P、S 等杂质元素的合金。包含生铁与 钢。
生铁: 碳质量分数较高 （wc>2.11%），杂质元素的含 量也较高的铁碳合金，生铁硬度 高、性脆，很少直接使用。
钢: 碳的质量分数较低（wc <2.11%），杂质元素的含量也较 低的铁碳合金，钢一般具有较好 的强韧性，是常用的金属材料。
钢管：无缝管与焊管
无缝管：管采用斜轧穿 孔机将实心钢坯穿孔后， 再经冷拔或热轧而制成。 无缝钢管主要用于石油、 化工等行业
有缝管：用钢板或钢 带卷压成形，然后焊接 而成。缝钢管应用广泛， 主要用于自来水管、煤 气管等
电弧炉
铁矿石
生铁 钢钢锭） 型材

2 温度检测：辐射温度计 料尾检测：近红外CCD成象或红外热图像成象。风箱废气温度
3 检测：热电偶
4 压力、差压检测：差压变送器；温度检测：热电偶；含尘量检测：粉尘计。
5 振动检测：振动计；轴位移检测：位移检测计。
6 废气环保检测（粉尘、二氧化碳、硫化物、氮化物等）：粉尘计、红外分析仪、磁氧分析仪等。
原料槽
2
9
工业水
运输皮带 运输皮带
1
料位检测：采用超声波、雷达、电容 、音叉或称重式。
7
2
6 料位检测：采用超声波、雷达、电容
、重锤或称重式。
黏结剂槽
3
料位检测：采用超声波、雷达、电容 、音叉或称重式。
4
料位检测：采用超声波、雷达、电容 、音叉或称重式。
8 蒸汽
5
料位检测：采用超声波、雷达、电容 、音叉或称重式。
钢铁行业工艺流程简介
钢铁行业工艺流程框图
配煤 成形煤
炼焦 （焦炉）
化工 苯、萘……
用户
原 料
烧结
炼铁 （高炉）
焙烧
炼钢 （转炉或电炉）
煤气柜
BFG CLODG LDG
直接还原或 熔融还原
矿 煤
氧气
废 钢
连铸
制氧机
氧气
氮气
轧钢
氩气
热轧 冷轧 ：板材、线材、型钢、管钢……
用户
成形煤工艺流程框图
1
回粉槽
2 称量料斗
无料钟
3 旋转布料器
炉顶上部
高炉本体工艺配置
原料
1
高
炉
本
体
炉渣
铁水
煤气
冷却水
2
热风
鱼雷罐车

φ 450
200×200 55×55 φ 100
250×250～ 450×450 240×280～ 400×560
90×90～ 150×150
φ 200～φ 300
异性坯
工字型 460×460×120
中空坯 φ 450/6100
椭圆型 120×140
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（3）按钢液压头分类
表2－2各种机型按钢水静压头分类特征
高炉一代寿命——炉龄 （10～15年，现要求20年以上）
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2.高炉上料系统
上料系统——炉料料仓 筛分
称量
料罐 皮带机 （ 斜桥料车）
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3.装料系统
装料系统: 受料斗 布料装置
探尺 均压、 放散阀
钟式炉顶
无料钟炉顶
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4.送风系统
高炉鼓风机、热风炉、热风总管、热风支管、风口设备 国内热风炉有三种形式：内燃式、外燃式、顶燃式
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铁水预处理与 钢水炉外精炼处理工艺
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连铸工艺与设备
1 现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用） （1） 1947年－1974年： 技术特点：转炉、高炉的大型化；以模铸－初 轧为核心，生产外延扩大。 （2） 1974年－1989年： 技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。 （3） 1989年－现在：
技术特点：连铸－连轧工艺，以薄板 坯，连铸－连轧为代表，钢厂向紧凑化发展。
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连续铸钢的技术特点
· 高效凝固 · 优化成型 · 化学冶金 · 物理冶金 · 节能
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凝固理论
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连续铸钢的工艺特点 （1）提高综合成材率：模铸从钢水到成坯的收 得 率大约84～88％，连铸为95～96％； （2）降低能耗：连铸节能主要是省去了开坯工序， 以及提高成材率。生产一吨钢坯比模铸可以节能 627～1046kJ，相当于21.4～35.7kg标准煤。加上综 合成材率的提高， 可以节能约130kg标准煤； （3）连铸产品的均一性好，质量好； （4）易于实现机械化和自动化。

巩固练习:
1.20世纪50年代以后,鲁尔区衰落最明显的工业部门 是( B ) A纺织 煤炭 B煤炭 钢铁 C纺织 钢铁 D电力 化工 2.20世纪90年代以后,在世界能源消费构成中占比重 最大的是(B ) A水电 核电 B石油 C天然气 D煤炭 3.下列关于鲁尔区综合整治措施,错误的是( D) A发展新兴工业和第三产业B拓展交通,完善交通网 C消除污染,美化环境 D增加煤炭.钢铁工业部门数量 4.鲁尔区将炼钢高炉建到荷兰海边,主要是为了( ) A就近获得从国外进口的大量煤炭
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
练习
1．关于德国鲁尔区工业区位条件的错误叙述是（ A ）
A．优质的铁矿 B．丰富的煤炭 C．充足的水源 D．便捷的交通
2．关于鲁尔区的正确叙述是（ B ）
A．被称为“法国工业的心脏” B．位于欧洲中部陆上交通的“十字路口” C．西欧发达的农业为它提供了广阔市场 D．鲁尔区的传统工业在20世纪90年代以后开始衰落
二、鲁尔区的区位特点
德国以及西欧发达的的工业，为鲁尔区工业生产提供了广阔 的市场。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
三、鲁尔区衰落的主要原因
资料： 50年代末至60年代初，鲁尔区的煤炭开采成本大大高于美国、 中国和澳大利亚，加上石油和核电的应用，对煤炭的需求量有所减 少。1957年鲁尔区共有141家煤矿，雇用了50万以上的矿工。从60年 代起，鲁尔区的煤开采量逐年下降。同时，技术的发展使钢铁、汽 车、造船业需要的人减少。煤炭工业就业人数从1962年起开始下降， 到1996年已减至7万人。炼钢业失去了4万个工作岗位。造船业的就业 人数减少2/3。70年代后，大工业衰落的趋势已十分明显。80年代问 题越来越大，到80年代末期，鲁尔区面临着严重的失业问题。

炼铁和炼钢
（2)基本反应原理：
氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（纯氧气）把生铁中过多的碳和其 它杂质氧化除去。 （3）炼钢设备： 转炉，电炉，平炉(基本淘汰) （4）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁;(废钢)
炼铁和炼钢
转炉（氧气顶吹、底吹、顶底复合吹炼）炼钢，是利用吹入炉内
的氧与铁水中的元素碳、硅、锰、磷反应放出的热量来进行冶炼的。我 国转炉炼钢钢总产量的比重已接近70％。在世界上，转炉炼钢也仍然占 据着主要份额。转炉有着铁源来自矿石、钢质纯净等优势,目前世界上 每年约有60％的钢是用转炉生产的。
炼铁和炼钢
氧气顶吹转炉主要的优点是：
（l）生产效率高、生产能力大。一座300吨的炉子吹炼时间不到 20分 钟，包括辅助时间的冶炼时间不超过一小时。一座 30吨氧气顶吹转炉 的年产能力超过一座500吨平炉。
（2）基建投资相当于同样生产能力的平炉车间的70％，冶炼生产费用 相当于平炉的50％。
二次炼铁冶和金炼钢
炼铁和炼钢
氧气顶吹转炉
氧气转炉的主要形式是氧气顶吹转炉，冶炼时炉子保持不动，从上部 吹氧，但在装料和出钢时可以前后转动。氧气顶吹转炉的形状如圆筒，外 部是用钢板制成的炉壳，里面砌有耐火砖。炼钢的原料主要是铁水、废钢 和造渣剂（石灰石等）。
炼铁和炼钢
转炉的结构图
120吨转炉炼钢时的情景
炼铁和炼钢
连铸 连 铸
钢水连续浇铸是20世纪60年代开始大规模工业生产的一项新技术。浇 铸时把盛钢桶内的钢水通过中间包连续地注入结晶器中，钢液的热量被 流经结晶器,器壁的冷却介质迅速带走，形成具有一定厚度的坯壳，接 着通过拉坯机拉出结晶器.
连铸
然后进入二次冷却区直接喷水快速冷却，使坯壳内的钢液全部凝固 而成钢坯，经矫直后由切割机切成一定的长度，最后由输送辊道将其 输送到下道工序或铸坯场地。这种工艺方法有成材率和机械化程度高、 铸坯质量好、操作方便、劳动强度低、生产率高等优点。

现场图片
炼钢
生
铁
转炉炼钢
水
连铸
高炉生产流程
将铁矿石、焦炭及助熔剂加入炉内，再 由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还 原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与 熔渣之炼铁制程。高炉的产品不只是生 铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰 铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。 高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿 渣棉和高炉煤气等。
热轧机轧机 轧机热轧厚 Nhomakorabea 热轧板卷
结构钢
冷轧机
热处理涂层和精 轧生产线
线材
钢筋
型钢
螺纹钢
螺纹钢亦称带肋钢筋，通常带有2道纵 肋和沿长度方向均匀分布的横肋，一般 由小型轧机生产的。螺纹钢由于肋的作 用，和混凝土有较大的粘结能力，因而 能更好地承受外力的作用。带肋钢筋广 泛用于各种建筑结构、特别是大型、重 型、轻型薄壁和高层建筑结构。
包括表面缺陷的清理，表面氧化铁皮的 去除和坯料的预先热处理等。坯料加热 是热轧生产工艺过程中的重要工序；钢 的轧制是整个轧钢生产工艺过程的核心。 轧制工序对产品的质量起着决定性作用。
轧制产品的主要要求
包括产品的几何形状和尺寸精确度、内 部组织和性能以及产品表面质量三个方 面。制定轧制规程的任务是，在深入分 析轧制过程特点的基础上，提出合理的 工艺参数，达到上述质量要求并使轧机 具有良好的技术经济指标。
线材
线材是热轧型钢中断面尺寸最小的一种。 线材因以盘卷交货，故又称为盘条。根 据轧机的不同可分为高速线材和普通线 材两种。线材一般用普通碳素钢和优质 碳素钢制成。按照钢材分配目录和用途 不同，线材包括普通低碳钢热轧圆盘条、 优质碳素钢盘条、碳素焊条盘条、调质 螺纹盘条、制钢丝绳用盘条、琴钢丝用 盘条以及不锈钢盘条等。