钢厂知识简介

钢铁厂知识简介2012年6月27日中国钢铁业发展•钢铁产量•1949年--15.8万吨--0.1%--世界第26•1978年--3178万吨--4.42%--世界第5•1990年--6535万吨•1996年----1亿吨----世界第1中国钢铁的生产与消费趋势变化国民经济分析钢铁行业四个永恒的主题•开拓市场（抵御价格下滑）•降低成本（抵御成本上升）•依靠技术进步•推进重组兼并我国钢铁工业分部及集中程度钢厂TOP10•宝钢、武钢、鞍钢、沙钢、首钢、济钢、莱钢、唐钢、马钢和华菱集团。钢厂的组成•焦化厂•炼铁厂•炼钢厂•轧钢厂•制氧厂焦化厂•煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。焦炭•英文名称：Coke•冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。•铸造焦是专用与化铁炉熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。焦化•焦化工序生产的焦炭是炼铁生产的重要原料。•炼焦是煤炭的综合利用工业，在煤的各种利用方法中，炼焦工艺对煤的利用程度最高。煤在炼焦时，约有75%左右变成焦炭，另外25%左右则变成煤气和化工产品。从煤气中回收的化工产品主要有氨、粗苯、硫磺和焦油等。•焦化最主要的生产工序：炼焦和煤气净化，另外还包括备煤、筛焦等生产辅助设施。•炼焦的主体设备：焦炉，以炭化室的高度定义焦炉的规格。通常的焦炉有4.3m、6m、7m、7.63m等等。焦化厂流程图熄焦•将赤热焦炭冷却到便于运输和贮存温度的焦炉操作过程。•两种熄焦方式：干熄焦和湿熄焦。•干法熄焦工艺是在干熄炉中利用冷的惰性气体(氮气)将焦炭熄灭，吸收了红焦热量的惰性气体一次除尘器除尘后进入干熄焦余热锅炉换热，将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体经多管旋风二次除尘器净化后再由循环风机鼓入干熄炉循环使用。•湿法熄焦工艺是在熄焦塔中利用水将熄焦车内的焦炭熄灭。湿熄焦工艺成熟可靠，投资小，占地少，设备简单，操作简便，是目前应用最广泛、应用时间最长的熄焦工艺。干熄焦湿熄焦干湿熄焦对比•与湿法熄焦相比，干熄焦具有以下优点：•(1)有利于改善环境配备完善除尘系统的干法熄焦可比传统湿法熄焦少排放颗粒物、SO2等大气污染物80%。•(2)有利于回收能源干法熄焦每处理1t红焦可回收3.82~9.8MPa中高压蒸汽0.45~0.6t，在回收能源的同时又避免了生产等量蒸汽的燃煤锅炉对大气的污染。•(3)有利于提高焦炭质量干法熄焦可使焦炭强度提高3~5个百分点，并大为降低焦炭水分，使焦炭块度更加均匀。•(4)有利于节约用水干法熄焦每处理1t红焦相当于节约熄焦用水0.4~0.5m3。炼铁厂•烧结•高炉•热风炉•除尘等烧结的目的和意义•烧结是高炉炼铁的配套工序，把铁精矿焙烧结成块状。•高炉炼铁冶炼过程中，为了保证料柱的透气性良好，要求炉料粒度均匀、粉末少，机械强度高，铁精矿必须经过烧结成块才能进入高炉。为了降低高炉焦比，要求炉料含铁品位高、有害杂质少，且具有自熔性和良好的还原性能。采用烧结方法后，上述要求几乎全部达到。•含碳酸盐和结晶水较多的矿石，经过破碎进行烧结，可以除去挥发份而使铁富集。某些难还原的矿石，或还原期间容易破碎或体积膨胀的矿石，经过烧结可以变成还原性良好和热稳定性高的炉料。•通过烧结过程，可以将如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、污泥等固体废弃物回收利用，使其变废为宝，降低生产成本，实现循环经济。烧结机的面积•我国烧结机规格主要有24m2、36m2、50m2、75m2、90m2、105m2、132m2、180m2、265m2、360m2、450m2、500m2等。烧结工序生产流程•将各种粉状含铁原料，按要求配入一定数量的燃料和熔剂，均匀混合制粒后布到烧结台车上点火，引燃烧结料中的固体燃料，开始抽风烧结；在高温下，混合料中部分易熔物质发生软化、熔化，将矿粉颗粒粘结成块。这个过程就称为烧结，所得的块矿称之为烧结矿。烧结中SO2的产生机理•烧结的硫主要来自铁矿石，少量来自燃料和熔剂，一般以FeS2、FeS或者有机硫的形式存在。•烧结生产过程中，原料、燃料中约有80~90%的硫经过氧化、分解等化学反应随烟气以SO2的形式排出，其余的硫残留在烧结矿中。•烧结工序最主要的污染物除了各产尘点产生的烟粉尘，就是烧结机头烟气中的二氧化硫。炼铁•炼铁是将金属铁从烧结矿、球团矿和天然块矿等含铁矿物（主要为铁的氧化物）中还原出来的工艺过程。焦炭是最主要的还原剂，同时可以向高炉中喷吹一定量的煤粉替代焦炭，降低成本。除此之外，还需添加一定量的石灰石、生石灰等熔剂和造渣剂。•炼铁的主体设备：高炉，以炉腔的容积定义高炉的规格，从几百到几千立方米不等。高炉通过向高炉下部的风口鼓入预热的热空气，而提供热空气的装置就叫热风炉。高炉高炉炼铁工艺流程高炉炼铁流程高炉热风炉•高炉热风炉是炼铁厂高炉主要配套的设备之一，一般一座高炉配3~4座热风炉，热风炉的作用是为高炉持续不断的提供1000度以上的高温热风。目前先进的现代热风炉风温可以达到1300度。•高炉热风炉按工作原理可分为蓄热式和换热式两种两种热风炉对比•蓄热式热风炉，按热风炉内部的蓄热体分球式热风炉（简称球炉）和采用格子砖的热风炉，按燃烧方式可以分为顶燃式，内燃式，外燃式等几种，提高热风炉热风温度是高炉强化冶炼的关键技术。如何提高风温，是业内人士长期研究的方向。常用的办法是混烧高热值煤气，或增加热风炉格子砖的换热面积，或改变格子砖的材质、密度，或改变蓄热体的形状（如蓄热球），以及通过种种方法将煤气和助燃空气预热。•蓄热式格子砖热风炉是目前现代高炉、尤其是大高炉最常用的热风炉形式。•优点：换热温度高、热利用率高、工作风量大，适合于大高炉生产需要。•缺点：体积大，占地面积大，购置成本高。两种热风炉对比•换热式热风炉，主是使用使用耐高温换热器为核心部件，此部件不能使用金属材质换热器，只能使用耐高温陶瓷换热器，高炉煤气在燃烧室内充分燃烧，燃烧后的热空气，经过换热器，把热量换给新鲜的冷空气，可使新鲜空气温度达到1000度以上。•优点：换热温度高，热利用率高，体积小，购置成本低。使用预热炉进行助燃空气预热的现代热风炉•缺点：换热温度没有蓄热式高，使用规模较小。炼钢厂•炼钢是提纯、调质过程，将铁水中的C、P、S等杂质去处，同时根据产品的需求，添加一定量的合金元素，改变钢水的性能。•两种常见炼钢流程：转炉炼钢、电炉炼钢。转炉、电炉的规格从几十吨到几百吨不等。转炉炼钢•转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。•转炉按耐火材料分为酸性和碱性•按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹•按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。•碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。•转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。炼钢的基本任务•炼钢的基本任务包括：•1.脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；•2.去除有害气体和夹杂；•3.提高温度；•4.调整成分•炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢钢锭或铸坯。炼钢用原材料•原材料是炼钢的基础，原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。倘若原材料质量不合技术要求，势必导致消耗增加，产品质量变差，有时还会出现废品，造成产品成本的增加。国内外实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化的先决条件，也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。•炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金。金属料•钢水：通常占到70%~100%。•废钢：电炉炼钢的基本原料，用量约70%~90%。转炉中用量在30%以下，适当地增加废钢比，可以降低转炉钢消耗和成本。•铁合金：吹炼终点脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格，需加入铁合金以脱氧合金化。炼钢常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、Al、Fe-Al、复合脱氧剂等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定。废钢的分类本厂废钢外购废钢返回料（废钢锭，轧钢切头）回收料（加工废料，报废设备）加工工业的废料（机械、造船、汽车等行业的废钢、车削等）钢铁制品的报废件（船舶、车辆、机械设备、土建材料等）辅助材料•石灰：CaO，石灰是炼钢主要造渣材料，具有脱P、脱S能力，也是用量最多的造渣材料。其质量好坏对冶炼工艺操作，产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。特别是转炉冶炼时间短，要在很短的时间内造渣去除磷、硫，保证各种钢的质量。•萤石：CaF2，造渣加入萤石可以加速石灰的溶解，萤石的助熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性，但过多的萤石用量，会产生严重的泡沫渣，导致喷溅，同时加剧炉衬的损坏，并污染环境。•生白云石：CaMg(CO3)2，焙烧后为熟白云石，其主要成分CaO与MgO。保持渣中有一定的MgO含量，以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命，生白云石也是溅渣护炉的调渣剂。•合成造渣剂：是将石灰和熔剂预先在炉外制成的低熔点造渣材料，然后用于炉内造渣。是改善冶炼效果的有效措施。作为合成造渣剂中熔剂的物质有：氧化铁、氧化锰或其它氧化物、萤石等。辅助材料•菱镁矿：MgCO3，菱镁矿也是天然矿物，主要成分是MgCO3，焙烧后用作耐火材料，也是目前溅渣护炉的调渣剂。•锰矿石：加入锰矿石有助于化渣，也有利于保护炉衬，若是半钢冶炼更是必不可少的造渣材料。•石英砂：主要成分为SiO2，石英砂也是造渣材料，其主要成分是SiO2，用于调整碱性炉渣流动性。对于半钢冶炼，加入石英砂利于成渣，调整炉渣碱度以去除P、S。要求使用前应烘烤干燥水分应小于3％。冷却剂•氧气顶吹转炉炼钢过程热量有富余，因而根据热平衡计算加入一定数量的冷却剂，以准确地命中终点温度。冷却剂包括:废钢、生铁块、铁矿石和氧化铁皮、石灰石等。氧化剂•氧气：氧气是氧气转炉炼钢的主要氧化剂，要求含氧量达到99.5％以上，并脱除水分。氧压为6~12×105Pa。工业用氧是通过制氧机把空气中的氧气分离、提纯来实现的。•铁矿石：铁矿石要求含铁高，P和水分低；•氧化铁皮：氧化铁皮要求杂质含量少，不含油污和水分。还原剂和增碳剂•电炉炼钢中需要使用还原剂和增碳剂，包括：石墨电极、木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等；•转炉炼钢中冶炼中高碳钢时，一般使用含灰份少的石油焦做增碳剂。轧钢加热炉•步进式：板坯、宽厚板；•辊底式：方坯；•环形炉：csp连铸连轧工艺步进式加热炉•步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。制氧厂•利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低，先将空气加压降温变成液态，然后再加热，使氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的就是液态氧气。