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钢铁生产工艺

2014-05-22

现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶炼成生铁,将铁水注入转炉或电炉冶炼成钢,再将钢水铸成连铸坯或钢锭,经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。
  一个钢铁联合企业一般包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等生产环节,是一个复杂而庞大的生产体系。我国的钢铁企业一般都是这样的全流程联合企业。
  钢铁生产工艺流程图


 

 (一)冶炼原料
  原料是高炉冶炼的物质基础,精料是高炉操作稳定顺行,获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。
  高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富矿和人造富矿)、燃料(焦炭与喷吹燃料)、熔剂(石灰石和白云石等)。冶炼一吨生铁大概需要品位为63%的铁矿石1.60~1.65吨,0.3~0.6吨焦炭,0.2~0.4吨熔剂。
  (二)炼铁工艺
  高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合,是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。高炉炼铁的本质是铁的还原过程,即焦炭做燃料和还原剂,在高温下将铁矿石或含铁原料的铁,从氧化物或矿物状态(如Fe2O3 、Fe3O4 、Fe2SiO4 、Fe3O4.TiO2等)还原为液态生铁。
  冶炼过程中,炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应,产生的高温还原性煤气上升,并使炉料加热、还原、熔化、造渣,产生一系列的物理化学变化,最后生成液态渣、铁聚集于炉缸,周期地从高炉排出。上升过程中,煤气流温度不断降低,成分逐渐变化,最后形成高炉煤气从炉顶排出。
  (三)炼钢
  钢与生铁都是以铁元素为主,并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金,二者差别就是C元素的含量。
  炼钢的主要任务包括以下几项:1)脱碳;2)脱磷;3)脱硫;4)脱氧;5)脱氮、氢等;6)去除非金属夹杂物;7)合金化;8)升温;9)凝固成型。
  炼钢工艺主要包括
  1)铁水预处理;2)转炉或电弧炉炼钢;3)炉外精炼(二次精炼);4)连铸。
  炼钢过程是个氧化过程,其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段,硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等。
  (四)、连铸
  连续铸钢是通过连铸机将钢液连续地铸成钢坯的工序。与模铸相比,连铸具有以下优越性:
  1)简化工序、节能;2)铸坯切头率降低、金属收得率比模铸高7~12% ;3)高效凝固;4)优化成型。
  连铸工艺的流程为:钢液通过中间包注入结晶器内,迅速冷却成具有一定厚度的凝固壳而内部仍为液态的铸坯。铸坯下部与伸入结晶器底部的引锭杆衔接,浇注开始后,拉坯机通过引锭杆把结晶器内的铸坯以一定速度拉出。铸坯通过连铸二次冷却区时,进一步是受到喷水冷却直到完全凝固。完全凝固后的铸坯通过拉矫机矫直后,切割成规定长度,由输送辊道运出。
  (五)、轧钢
  轧制过程是轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。

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