钢铁是怎样炼成的冶金工艺全流程推选.ppt

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冶炼,-,从矿石到钢（目录）,1,原、燃料,2,铁矿还原,3,炼钢,1,原、燃料,（目录）,1.1,黑色金属材料,1.1.1,铁矿石,1.1.2,废钢,1.2,还原剂（焦炭、媒、油、燃气）,1.3,辅料（石灰、合金添加料）,1.4,原料的储运,1.1,黑色金属材料,1.1.1,铁矿石及其准备,铁矿石是铁氧化合物与脉石混杂在一起的物质,铁矿石品位,45%,的可以直接用高炉炼铁,铁矿石品位,45%,的需选矿用烧结、球团（烧结矿含铁,56-58%,，球团造块含铁,68-70%,）,选矿,方法：矿石磨碎，研磨至粉状或超细粉末状，,利用矿石和脉石不同的物理特征分离出铁精矿粉。,利用不同的,密度,、浮力、离心力进行螺旋分离,利用不同的,吸水性,进行泡沫浮选。铁矿石粉置于水中，加入起泡剂，铁矿石随涌入的气体上浮并分离,利用不同的,磁性,，用磁棒吸附矿石颗粒，将其分离,烧结,精矿粉粒度的,选用烧结工艺造块,烧结矿比块矿品位高，还原及造渣性能好，,成分稳定，粒度均匀，有利于高炉冶炼的优化和提高指标,精矿粉、富矿粉、其它粉状含铁料，取入适量的焦炭、熔剂（石灰石、白云石）、水混匀，在烧结机上借助焦炭燃烧，发生物理化学变化并产生一定数量的液相，,将矿粉颗粒粘结成块,-,烧结矿,烧结机图,球团,球团是将的超细分粉矿和,60%,，冷强度高耐压,2800-3600n/,球，透气性好，高温还原性好，具有热膨胀性。,6m,的圆盘造球机,球团厂图,炼铁汇报,p24,炼铁汇报,p24,球团厂主要设备；圆盘造球机及链算机,-,回转窑,-,环冷机,1.1,黑色金属材料,1.1.2,废钢,转炉炼钢消耗废钢比约,10%,电炉炼钢消耗废钢比约,100%,废钢是载能体，它有效地节能和推动,co,2,减排,废钢需要加工后，才适于使用,废钢来源,炼钢厂、轧钢厂回收废钢（炼钢渣中的钢、连铸的切头尾、轧钢的切废等）,从用钢铁材料的行业回收的废钢（如切削丝等）,从社会收集的旧钢铁废料，需要进行加工，除去其中的杂质和夹带元素,，如橡胶、木料、塑料、放射性元素、铜等有色金属元素等,1,原、燃料,1.2,还原剂,高炉炼铁所需的还原剂一般有焦炭、煤、油、煤气，,产生还原工艺所需的燃气，促进高炉内块矿、烧结矿、球团矿中氧化铁的融化和还原，最终生产出生铁水,还原剂最常用和的是焦炭,焦炭,焦炭用低硫煤,（肥煤和气煤）作原料,焦化工艺流程：,煤破碎、研磨、混匀,在焦炉的碳化室内,900-1200,摄氏度,干镏炭化,16-20,小时成焦碳,推焦机将焦炭推进焦车,送到冷却塔急冷（干熄焦）,筛选后分级使用,焦炉图,炼铁汇报,p28,焦炭在高炉中的作用,高炉冶炼的,还原剂,提供冶炼所需的,大部分热量,为高炉炉身内的炉料,提供支撑作用,焦炭粒度大于块矿、烧结矿、球团矿，焦炭相互间产生大量空隙，为高炉炉料,提供良好的透气性,尽管通过高炉风口可向炉内喷油（最高达,150kg/t,）、喷煤（最高达,230kg/t,）、喷煤气、塑料等来降低焦炭耗量，,焦炭的作用在高炉冶炼工艺中不能完全被取代,1,原、燃料,1.3,辅料,铁矿石中脉石、焦炭中的灰份熔点很高,(,可高达,1799-2000,摄氏度，高于铁的熔化温度,1590,摄氏度,),，因此要在高炉中添加辅料，,使杂质熔点降至,1300-1400,摄氏度，进而降低炉渣黏度，易于渣铁分离。,液态高炉渣可以吸收,Si,、,Al,、,P,、,S,等不需要的夹带杂质。,辅料主要有石灰石（,CaCO,3,）,、白云石（,CaCO,3,MgCO,2,）,、硅石（,SiO,2,）,、矾土、莹石、石英石,辅料还用于铁水预处理、炼钢、炉外精炼,原料的储运,炼铁汇报,P32 149XX,第一部分 冶炼,-,从矿石到钢（目录）,1,原、燃料,2,铁矿还原,3,炼钢,第一部分 冶炼,-,从矿石到钢,2,铁矿还原,铁矿还原即铁矿脱氧,方法有：,高炉炼铁,直接还原,熔融还原,2,铁矿石还原,(,目录）,2.1,高炉炼铁,2.2,直接还原,2.3,熔融还原,2.4,铁水预处理,2.1,高炉炼铁,高炉,以收集铁水和炉渣的炉缸容积来定名,为,xxxxm,高炉，世界最大高炉,-,新日铁,2#,炉,6000m,，最高日产铁水万吨，年产,480,万吨,我国最大高炉,5500m,，我国,010,年有,3200m,以上高炉,26,座,我国现规定淘汰,450m,以下高炉，新建必须,1000m,高炉流程及主要设备图,炼铁汇报,p37,高炉炼铁工艺,料柱连续由上而下，煤气由下而上，其反应如下：,向炉内送进,1300,热风,，热风中的,氧与,加热变红的,焦炭,快速反应达到,2200,行成,CO,CO,吸收矿石里的氧形成,CO,2,，矿石被还原成铁水，,铁水中含,4-4.7%,的溶解碳，及一些不受欢迎的夹带元素,P,、,Si,、,Mn,、,S,（主要来自焦炭）,高炉产品,：,主产品铁水,，用于炼钢或铸造,附带产品：,炉渣,。含,92-95%,氧化钙、氧化镁和铝、硅等，处理可用于铺路、建筑、水泥原料等,高炉煤气,。含,50-60%N2,，,22%CO,2,，,22%,可燃气体,CO,，发热值仅,910,大卡；,高炉煤气分级除尘的,粉尘有很多细矿石,，,焦炭、辅料粉,，约,20kg/t,铁，,可作为返矿用于烧结,高炉煤气压差发电（有无料钟的高炉煤气压力,25,mpa,以上，而用于热风炉的煤气压力只需）,对高炉炼铁的评说,还原进程中碳,顶替铁矿石中的氧成为铁水，而炼钢工艺则是从铁水中分离碳,高炉对原燃料要求苛刻，,高炉前工序必须建焦化厂、烧结厂和球团厂,用高炉生产,1,吨铁水，,需要,3,倍数量的炉料,，综合工艺、物料运送较复杂,高炉工艺正在渐进完善,，焦炭降到,270kg/t,铁，,30,年来高炉单位产能增加,65%,高炉目前仍为炼铁的,首选工艺,2,铁矿石还原,2.2,直接还原,通过,矿石脱氧还原，生成固态海绵,铁，成为直接还原铁（,DRI,）或热压块铁（,HBI,），海绵铁中含铁,85-95%,，含碳约,1%,，其余为脉石矿物。直接用于电炉炼钢，但直接还原铁生产成本高,直接还原工艺上世纪,50,年代末开始，,拟取代高炉，至今未成,，因为生产成本高于长流程,;,也比不过废钢市场发展的直接用废钢,直接还原工艺分为气基还原和煤基还原,气基还原,，在世界范围内只能就地用廉价的天然气，,在我国不可取,气基还原,全球直接还原铁,80%,用此法,，其中,Midrex,工艺占市场份额之首，以球团、块矿为原料，用竖炉，依逆向原理还原矿石，还原气中含,CO,和,55%H2,，产品为糊状直接还原铁，可在竖炉中冷却成,DRI,，也可在下游热压成,HBI,煤基还原,矿石、辅料、煤合成的原料在回转窖里加热还原，,产生海绵铁（,DRI/HBI,），特点：,煤耗高、效率低,2,铁矿还原,2.3,熔融还原工艺,熔融还原是在,没有焦炭,的情况下，用铁矿生产,铁水,的工艺,利用,气基直接还原竖炉，将,铁矿石先还原成直接还原铁，再利用熔融气化炉,(,相当于高炉炉缸,),还原成铁水的两级还原工艺,是环境友好，污染物排放少的工艺,当年受到各国重视,宝钢,两座,COREX 3000炉,，年产,150万t/,座,Corex,熔融还原图,对,COREX,工艺的评说,COREX,不一定是最佳的工艺,其缺点：,（,l,）直接使用粉煤、粉矿的比例不能高于,15,，必须使用块状原料为主,对入炉块状原料的理化性能有很高的要求，,提高了原料成本,铁水成本,(2),要依赖稳定的焦炭床来保护炉缸，因此目前,COREX,生产的,冶金焦比例均高于,13,(3),用了全氧冶炼，但按炉缸面积计算的生产率仅为高炉的,；,2,铁矿还原,2.4,铁水预处理,为下游炼钢提供更好的铁水条件，去除炼钢生产不需要的,S,、,P,、,Si,等杂质，都是在运送铁水的鱼雷罐车、铁水包等内用（喷）辅料造渣吸收这些杂质元素,脱,S,是喷入硫酸钙,/,碳酸镁,脱,Si,是添加氧化铁,脱,P,是添加含碳酸钙的辅料,鱼雷罐车图,p76,第一部分 冶炼,-,从矿石到钢（目录）,1,原、燃料,2,铁矿还原,3,炼钢,钢与生铁的区别首先是在碳的含量中得到体现,，理论上一般把碳含量小于,2.11%,称之为钢，它的熔点在,1450-1500,，而生铁的熔点在,1100-1200,在钢中碳元素和铁元素形成,Fe3C,固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击性降低,钢由生铁炼成，钢有较高的机械强度和韧性，还具有耐热、耐腐蚀、耐磨等特殊性能,3,炼钢,钢与铁的区别,项目,生铁,钢,成分,含碳量,2%,4.3%,0.03%,2%,其它元素,硅、锰、硫、磷（少量）,硅、锰（少量）,机械性能,硬而脆无韧性,坚硬韧性大，塑性好,可铸、不可锻,可铸、可锻、可压延,炼钢的任务,把铁水、海绵铁、生铁中的,碳通过氧化脱出至规定值,，使它们转化成钢，,尽量脱除铁水、海绵铁中的有害元素,P,、,S,加入规定含量的合金元素,达到冶炼钢种的特定性能,3,炼钢（目录）,3.1,炼钢炉料,3.2,氧气转炉炼钢,3.3,电炉炼钢,3.4,炉外精炼,3.5,特殊熔炼,3.6,钢水浇注,3.7,铁和钢的铸造,3,炼钢,3.1,炼钢炉料,铁元素（基本炉料）,：铁水、海绵铁、废钢,熔剂（造渣、控粘度、控温）,：石灰、石灰石、铝矾土、萤石、铁矿石等,合金添加剂（按钢种需要）,：常用的铁合金，有铬、硅、锰、钼、钨、钒、钛、铁合金，常用的脱氧剂有铝、硅等,3,炼钢,3.2,氧气转炉炼钢,转炉是喷吹纯氧的冶炼方法，现在发展为顶底复吹转炉（BOF）,一般炉容50-400t，我国 新建必须100t，淘汰30t的炉子,氧气流股冲击区，温度可达2500-3000，出钢温度1650-1720，回收转炉煤气可实现负能炼钢。,顶底复吹转炉炼钢工艺示意图,p87,顶底复吹转炉工艺优点,复吹,熔池搅拌好,（底吹惰性气体,/,氧）,比顶吹炉,用氧少,，,钢中氧含量低,吹氧时间短,10-20min,（,冶炼周期,30-40min,）,使用独立,副枪,吹炼后期或停吹后,测钢水温度、碳氧含量、取样、测熔池液体高度过程测量系统,，动态控制实现理想的吹炼重点（钢水温度、含碳量）,顶底复吹转炉,与炉外二次精炼相结合可以生产出许多质量高、成本低的洁净钢,3,炼钢,3.3,电炉炼钢,电炉炼钢,主要是靠电能产生热量来熔炼,，现代电炉也吹入可燃气体和氧，以降低电耗，加速融化。,电炉一般采用,100%,废钢,，有时也采用海绵铁或部分铁水,工业化炼钢电炉有电弧炉和感应电炉,，最先进电炉是超高功率电炉（,UNP,），变压器的输入功率,/,炉容,1000KVA/t,为超高功率，实现供电时间,25-40,分钟，,冶炼周期,1,小时,90%,以上电炉炼钢采用电弧炉,，电弧炉可产生集中的热源，电弧区温度达,3500,最大电炉,400,吨,电弧炉分为交流和直流两种,AC-EAF 三根石墨电极，产生三个电弧区，每根电极通过金属炉料与相邻电极之间按照顺序传导电流,DC-EAF 是一根石墨电极，作为阴极，电能以电弧形式穿过金属炉料到达炉底阳极。,近年EAF不断扩大容量至80-250t，（我国 新建100t，淘汰30t）,电弧炉EAF的适用性,特别适合生产高等级合金钢（碱性BOF炉渣具有氧化性，会造成部分合金材料氧化损失）、,亦用于生产全部钢种，包括大批量生产碳钢，因为,（1）炉容的扩大，各种消耗（电、电极、耐材）、成本、单位 显著下降,（2）炉外精炼的发展,AC-EAF,外形图,p89,AC-EAF,电极臂,p91,加废钢,p91,EAF,冶炼原理,炉渣中氧化铁含量较高与熔池中的,C,反应生产大量,CO,气泡，造成沸腾，把钢水中的杂质磷、氢、氮和其他非金属化合物带到炉渣中,，其中气体杂质溢出，其余被炉渣吸收,EAF,的供电,需要把,高压电转化为大电流的低压电,电弧的闪烁造成对电网的极大公害，,必须设高次谐波过滤等,不同能源介质有各自经济输送半径，在经济输送半径内集中尽可能多的能量，把多种废热和废动力集中在同一个系统内，以形成经济规模，建立具有一定规模效应的地区式热能利用系统。,1，吨钢综合能耗会提高约50kgcet连铸比模铸能耗低2550薄板坯连铸连轧比传统的模铸-开坯-热轧节能70连铸坯热装热送和直接轧制技术可节能35短流程电炉生产工艺可省去烧结、球团、焦化、高炉工序的能耗，占总能耗的80-90%,第一部分 冶炼-从矿石到钢2 铁矿还原,2 固体废弃物消纳处理和再资源化功能方面,能量流网络优化和能源调控中心的建构和持续运行。,精矿粉粒度的选用烧结工艺造块,转炉汽化冷却产生的蒸汽，解决不连续性、波动性后，采取专用快速锅炉，就地取材以转炉煤气为燃料，加热成过热蒸汽，直供VD、RH真空精炼装置蒸汽引射达到深度真空，富余蒸汽并入全厂蒸汽管；,积极采用先进节约资源技术和装备举例,炉外精炼的任务及完成手段,结合现场余热资源及热负荷、冷负荷的具体情况，采用热泵、吸收式制冷、喷射制冷技术在内的热电冷联产技术，以提高系统能源利用效率。,2 固体废弃物消纳处理和再资源化功能方面,由于碳酸钙的生物亲和力大，具有生物附着性和促进海藻迅速附生的效果，周围包覆厚度为数十微米至数百微米的与珊瑚、贝壳，期待其用于人工藻场礁的建设改善海洋生态环境；,Energiron直接还原可以采用天然气、煤气化生产出还原气体、焦炉煤气,焦炭用低硫煤（肥煤和气煤）作原料,铸钢，碳含量与锻钢、轧制钢材无区别有韧性，但铸成后不再经受任何压力加工,直接还原工艺上世纪50年代末开始，拟取代高炉，至今未成，因为生产成本高于长流程;也比不过废钢市场发展的直接用废钢,比钢更不活跃的金属做为涂层料，涂层破损后，首先腐蚀被保护的钢基体，如Zn,关于,DC-EAF,只有一根大直径电极，可输入大功率（达,150KA,）,缩短熔炼时间，提高生产率,阴阳极之间产生电动搅拌，使温度、成份均匀,为在初期更快实现废钢与炉底阳极的更好接触，,采用留钢操作,对电网污染小，适于,200t,的大电炉,适合生产大批量普钢,，不适合生产化学成分经常变化的合金钢,国外所建电炉,几乎都是,DC-EAF,（我国例外，仅有杭钢、兴澄特钢、宝钢特钢、南京钢厂等几家,）,感应电炉,交变电流经线圈在熔体中产生高强度涡流，加热炉料,一般在真空条件下，,生产超高洁净度及特殊合金,成份钢，适合于重熔合金脱氧、精确控制成分,容量：几公斤,100,吨,感应炉图,p98,3,炼钢,3.4,炉外精炼,炉外精炼是钢水的后续处理,炉外精炼的出现使炼钢技术发生根本性的改变,炉外精炼满足更高质量钢种的要求,严格控制成分,炉外精炼,提高转炉、电炉的生产能力,，将其部分功能移到炉外,炉外精炼的任务及完成手段,调整合金元素,喂合金丝,/,喷合金粉,控制钢水温度,包钢加热,均匀温度与化学成分,喷惰性气体,/,电磁搅拌,提高钢水清洁度，深脱,S,、,P,、,C,加入添加剂、造渣剂、真空,脱气、脱氧,真空（钢包脱氧,VD,、循环脱氧,RH,）,去除杂质元素（如同、锡、砷）,喂含钙丝、真空,杂质物球化处理,添加剂,控制钢的固态结构,炉外精炼在钢包或钢包炉或真空设备内进行，不同冶金厂根据自身的产品需求，在多种多样工艺方法中量身定选使用的工艺和设备,钢包炉,VD/VAD,炉,P100,图,2,RH,炉,3,炼钢,3.5,特殊熔炼,对质量和洁净度都要求很高的钢种,(,用炉外精炼达不到），则用特殊熔炼,特殊熔炼方法,-,电渣重熔,（,ESR,）,在真空条件下，保护渣层下，重熔浇注的钢锭或钢坯,进一步提高钢的清洁度,（熔化的钢水液滴通过渣层时杂质被渣层吸收）,得到,无缺陷结构,（避免了偏拆、非金属杂质，得到无缺陷微观组织和光滑表面）,重熔所得钢液,一般用作高级缎件坯,电渣重熔装置,2-,电极棒,7-,电极（浇注的,钢锭或钢坯）,11-,重熔后的钢液,13-,保护渣层,3,炼钢,3.6,钢水浇注,钢水,浇注成一定形状的固体钢坯,/,锭,，以便进一步加工成形和应用,现在一座炼钢炉的生产能力,200-500t/h,，,大量钢水只适合连续浇注成坯，同时金属收得率高,铸坯断面积,对应的模铸，,可节省轧制道次,全球钢产量,90%,以上用连续浇注，,生产大重型锻件和特殊板材时，仍用模铸,连续铸坯,从形状上分为,方坯,板坯,圆坯,异型坯,近终形坯,3.6,钢水浇注,连铸工艺示意图,p114,连铸工艺示意图,p115,铸机可以是单流或多流（小方坯达,10,流）,六流小方坯连铸机,连铸机类型,p118,弧形：,弧形铸机能降低铸机高度,（典型,R=6M,）,立弯式：垂直段长，,有利于夹杂物上浮,水平式：,用于在普通连铸机上不能弯曲和矫直的特 殊钢种,铸坯断面的形状和大小，,决定于,轧材断面和性能的需求和与炼钢能力的匹配,连铸,拉坯速度,一般连铸拉速,薄板坯拉速最大,6m/min,薄带铸轧拉速最大,80m/min,铸坯,断面尺寸,方坯：,100mm350mm,，为有利于连铸和轧制方坯常铸成矩形坯，中国最大,430mmx510mm,板坯：最大可达,400mmx2500mm,，最大宽度达,3250mm,园坯：最大圆坯直径,1000mm,近终型连铸,近终型连铸即在轧材性能允许的条件下，铸坯形状与尺寸接近最终产品，节省加工 和成本。,不但板材如此，异型材也如此。,举例：板坯,举例：板带连铸机的近终型发展,图,p121,不同厚度的板坯连铸机适于配不同的产品品种,簿带铸轧线,图,p124,3.6,钢水浇注,3.6.2,模铸,把钢水在简单几何形状,（方、短、圆、椭圆、多边）,的钢锭模中铸成钢锭,模铸目前,只用于连铸无法解决的某些尺寸、钢料，如特大锻件坯、特厚板坯,等,模铸有上铸法和下铸法,模铸,金属收回率低,3,炼钢,3.7,铁和钢的铸造,铸造即,铁和钢直接浇注成产品要求的形状和性能以直接使用,，用途较广泛,铸铁,，碳含碳,2-4%,，,不能再经受任何压力加工，强度和韧性不如铸钢,铸钢,，碳含量与锻钢、轧制钢材无区别有韧性，但,铸成后不再经受任何压力加工,铸造采用砂模，,砂模空腔形状与铸件要求形状相同,第二部分,钢的加工（轧制）成形,本节以介绍使用最广泛的成形方法,-,轧制成形,为主,成形的任务,：使钢成为使用状态下所需的形状、尺寸、性能,各种成形方法或各种成形方法的组合加工，可,归纳为三类：,成形,-,形状、尺寸要求，亦贯彻性能要求,热处理,-,满足性能要求,涂镀层,-,满足性能要求,第一部分 冶炼,-,从矿石到钢（目录）,1,原、燃料,2,铁矿还原,3,炼钢,第二部分 钢的加工（轧制）成形,(,目录）,1,什么是轧制,2,轧制的分类,3,轧材的品种,4,轧机称谓,5,什么是机组,6,长才、板材以外的热轧等加工成形,7,冷成形,8,钢材防腐涂层,9,热处理,1,什么是轧制,利用材料的塑性，在旋转轧辊的压力作用下，改变材料形状、尺寸和性能的加工方法叫轧制,。,轧制遵守的基本原理：体积不变原理、最小阻力定律、连轧流量相等原理,2,轧制的种类,按轧制温度分为：热轧和冷轧,(,以再结晶温度为区分点）,按,轧件和轧辊相对运动关系,分为,：纵轧,、,横轧,、,斜轧,按轧制,成型特点,分为：一般轧制和特殊轧制（周期轧制、旋压轧制、行星轧制,、,弯曲轧制等）,热轧和冷轧的特征,热轧,冷轧,理论特征,再结晶温度以上形变,再结晶温度以下形变,表现特征,800-1150,范围内形变,800,以下形变,形变抗力和所需形变功,小,大,钢的显微组织,立即发生再结晶,不发生再结晶，立即发生加工硬化,3,轧材的品种,轧材的,品种指的是材料的种类、形状和规格以及轧制方法的总合,。,按材料种类分：如碳素钢、合金钢，铝、铝合金，钛、钛合金，复合材料等。,按形状和规格分,按用途分,长材,线材,:,直径,425mm,成盘卷状交货的热轧材。,棒材,:,断面直径或边长,6300mm,的圆（含螺纹钢）,、方、扁,、,六角等简单断面轧材，直条状或成卷交货,型材,L,型（,角钢,）：分为等边和不等边，外边长,2300mm,按形状和规格分：,U,型（,槽钢,）：外腹高,50400mm,I,型（,工字钢,）：腹高,100650mm,，翼缘内外不平行,H,型,：腹高,1001200mm,，翼宽,50500mm,翼缘内外平行,T,型,：高,宽,50100300300 mm,轨道,型,：轻轨,(824kg/m),、重轨,(3875kg/m),、吊车 轨,(70120kg/m),、电梯轨,(,底宽,75140mm),等,其他：,各种异形断面型材，如球扁钢、钢板桩等,（,2,）,扁平（板）材,热轧超厚板,：厚度,100mm,宽度,12005300mm,热轧特厚板,:,厚度,50mm,宽度,12005300mm,热轧厚板,：厚度,2050mm,宽度,9005300mm,热轧中板,：厚度,320mm,宽度,9005000mm,热轧薄板,：厚度,13mm,宽度,8003000mm,热轧超薄板,：厚度,0.82mm,宽度,8002500mm,冷轧带,：厚度,0.26mm,宽度,8002300mm,，成卷状交货,冷轧薄板,：厚度,0.24mm,宽度,8002300mm,，单张交货,冷轧箔,：厚度,0.1mm,宽度,2001200mm,成卷状交货,径-轴向轧环比用铸造方法效率高，力学性能好，后续再加工需求小,高炉炉顶余压发电TRT,脱P是添加含碳酸钙的辅料,大口径钢管为解决钢板宽板不够，采用螺旋焊管，其余直缝焊管,防腐涂层是为了避免钢与环境发生化学腐蚀变化，即生成氧化铁，故为钢的表面覆盖一层金属/非金属涂层，还可在此基础上经钝处理使金属涂层表面生成一层阻挡腐蚀的阻挡层，作短期保护,辅料主要有石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO2）、硅石（SiO2）、矾土、莹石、石英石,抓好炼铁系统（炼铁、焦化、烧结）的能源回收。,6 长才、板材以外的热轧等加工成形,熔融还原是在没有焦炭的情况下，用铁矿生产铁水的工艺,能源管理中心 以能管中心为抓手，可达节约生产总能耗57的效果 在三个层次上（单体设备、各生产工序、钢铁联合企业整体）进行合理调配和综合研究，提高能源利用率，最终整体实现最佳节能效果为标准 如宝钢高炉喷煤比可以达到260kgt，但高煤比会使高炉煤气发热值贫化，如今宝钢将高炉喷煤比定为200kgt左右,模锻锻造工具与锻件接触部分，按工件要求的形状一分为二成为模具，工件锻造成形后，形状与模具腔形状相同,O+H)(100150)ppm,为实现此目标,必须降低超纯净钢的生产成本到低于现代化流程中普通钢的生产成本,并保证产品质量稳定.,（,3,）,管材,按断面形状,分为圆管和异形管,按生产方法分为,无缝管和焊管,；无缝管又分为热轧管,、,冷轧管和冷拔管；焊管又分为 直缝焊管和螺旋焊管。,管材的规格以其外径乘以壁厚,(D,),来表示,无缝管外径,0.14500mm,通常,D/,450,焊管外径,54000mm,D/,最大可达,100,按用途分,钢材是服务于国民经济各门类的原材料，因此按用途可分出,千万种,如,：钢绞线用线材、抽油杆用热轧圆钢、船体用结构中板、压力容器用钢板、石油和天然气用管线钢板,/,带、汽车深冲用冷轧板,/,带、地质石油管、高压锅炉管等,4,轧机称谓,长材轧机以其产品类型和轧辊平均直径的毫米数做其名称,，如,：,850,轨梁轧机、,300,棒材轧机等,板带材轧机以,其产品类型和,轧辊身长,的毫米数做其名称,，如,：,1450,热带钢轧机,、,3800,中板轧机、,2050,冷轧带钢轧机等,管材轧机以,其产品类型和最大产品外径的毫米数做其名称,，如,：,180,无缝钢管轧机、,300,焊管轧机等。,按轧辊数量和位置称谓,第二部分 钢的加工（轧制）成形,5,什么是机组,机组指,按功能用途集合某钢材生产车间的一组设备的总称,，如：,热轧机组，包括加热炉、轧机机组、精整线等,冷轧机组，包括酸洗机组、轧机机组、热处理线、精整线等,精整机组可以按功能单独或综合组成机组，如矫直,剪切机组，探伤,改尺,取样机组，锯切,检查,标识机组，打捆,包装机组等,棒材连轧,机组,采用,HV,型,二辊、立辊、平立交替轧机布置,P151,上，产品交替,线材精轧机组,（轧机轴线,90,度偏移布置）,P152,下，线,45,度,线材机组,-,散卷冷却,P152,上,热连轧机组,-,加热炉及除磷,热连轧机组,-,粗轧机立辊侧进钢,热连轧机组,带立辊的粗轧机,热连轧机组,-,热卷箱及飞剪,热连轧机组,-,热卷箱,热连轧机组,-,精轧机,热连轧机组,-,精轧机换辊,P155,上,热连轧机组,-,层流冷却,热连轧机组的轧辊磨床,第二部分 钢的加工（轧制）成形,6,长才、板材以外的热等压力加工成形,（目录）,6.1,无缝钢管的斜轧穿孔及纵向轧管,6.2,焊管,6.3,环形部件用径,轴向轧制,6.4,锻造,6.5,挤压,第二部分 钢的加工（轧制）成形,6,长才、板材以外的热等压力加工成形,6.1,无缝钢管的斜轧穿孔及纵向轧管,无缝钢管变形一般有以下三个步骤：,圆管坯写扎穿孔成毛管,毛管经轧管机轧制成荒管,荒管经定径,/,张力减径成为成品管,轧管方法有多种,二辊,/,三辊连轧管机、周期轧管机、二辊,/,三辊斜轧管机（,Accu/Assel,）,无缝钢管生产举例,p156,无缝管的斜轧穿孔,6,长才、板材以外的热压力加工,6.2,焊管,焊管是用不同厚度、不同宽度的钢板,/,带卷焊接成钢管,，有,UOE/JCOE,压力成形埋弧焊、高频直缝焊等，后部工序与无缝管相同,大口径钢管为解决钢板宽板不够，采用螺旋焊管,，其余直缝焊管,螺旋焊管机组,P158,下,6,长才、板材以外的热压力加工,6.3,环形部件用径,轴向轧制,无缝环形部件如轴承整圈、涡轮环、齿轮环、车轮轮毂等,径,-,轴向轧环比用铸造方法效率高,，力学性能好，后续再加工需求小,环形部件径,-,轴向轧制示意图,环形部件径,-,轴向轧制,P164,上,6,长才、板材以外的热压力加工,6.4,锻造,锻造,-,通过锻锤或压力工具热成形,分为：,自由锻,用平断面的锻造工具,模锻,锻造工具与锻件接触部分，按工件要求的形状一分为二成为模具，工件锻造成形后，,形状与模具腔形状相同,快锻机原理图,P162,下,快锻锻造机,P162,上,6,长才、板材以外的热压力加工,6.5,挤压,用于,生产复杂外形或中空形状的钢材,挤压是将,坯料加热到加工温度后，被挤进厚壁挤压腔，挤压腔的另一端设有规定形状的模具，工件被挤压杆推着挤压通过模具成型,挤压原理及产品,P165,7,冷成形,可以生产热成形难以获得的小尺寸,产品具有,高强度值,好的产品表面质量,冷成形方法有：,冷轧法、冷拔法,冷成形后工件被加工硬化，一般还要进行再结晶退火处理,第二部分 钢的加工成形,第二部分 钢的加工成形,7,冷成形（目录）,7.1,冷轧,变截面冷轧成形,7.3,冷拔,7.4,冷弯,7,冷成形,7.1,冷轧,冷轧带钢生产线上可生产厚度的薄带,冷轧机最大轧制速度可达,40m/min,平整最大速度可达,20m/min,冷轧机组之一,-20,辊轧机,P167,右上,冷轧机组之一,-,五机架连机,p168,冷轧机组之一,-,双机架平整机,P169,上,酸轧联合机组,P169,下图,7,冷成形,7.2,变截面冷轧（,TRB,）,原理：,基于灵活可变的辊缝，连续的在较大范围内调整,如为满足汽车等结构轻量化轧制技术，厚度的冷轧汽车板。,对于,某些热轧产品也可用变截面轧制,。又如载重车的汽车板簧、铁锹板等。,变截面冷轧机组之一,P170,7,冷成形,7.3,冷拔,冷拔方法是将热轧材酸洗后，,材料通过与产品形状对应的模孔拉拔成形,产品多为圆形,和,简单断面,型材,产品,表面光滑,、明亮、无氧化皮、,高尺寸精度,常见的有,直径,电镀层,带钢连续热浸镀锌生产机组示意图,P189,上,带钢连续电镀锌机组示意图,？,8,钢的防腐涂层,8.3,化学涂层,形成钝化膜,如发兰膜、磷化膜等,这些膜都是以氧化物防腐膜,不能长期防腐,如上图带钢镀锌后进行钝化防腐,磷化处理，锌层表面形成磷酸盐薄膜,第二部分 钢的加工成形,9,热处理,应用温度,-,时间周期，对钢的晶粒结构、形状、大小进行调整或改变达到改进和提高钢的性能,热处理工艺,有退火、淬火、回火、调质（淬火,+,回火）,冷轧带钢的罩式退火炉,P196,上,带钢立式退火炉示意图,P196,下,总结：,从矿石准备到钢产品成型的全过程,钢铁生产中的固体物料流程,钢铁联合厂的综合能源网络,总结拓展,新一代钢铁生产流程是面对时代命题的挑战，,经过理论思考并从钢铁生产流程动态运行的本质出发，可以看到,钢厂应具有三项功能，即：,钢铁产品制造功能,大宗固体废弃物消纳,-,处理和再资源化功,能源转换功能,第三部分,对我国钢铁工业技术发展思路的探讨,（目录）,1,钢铁产品制造功能方面,2,固体废弃物消纳处理和再资源化功能方面,3,能源转换功能方面,本部分贯穿着以下指导思想体系,：,绿色钢铁制造,资源节约,节能减排,循环经济,可持续发展,环境友好,第三部分 对我国钢铁工业技术发展的探讨,钢铁产品制造功能方面（目录）,高炉实现精料高效,非高炉炼铁,1.3,建立低成本洁净钢生产体,1.4,钢铁产品轻量化，使用周期长效化,第三部分 对我国钢铁工业技术发展的探讨,1,钢铁产品制造功能方面,高炉实现精料高效,提高铁精矿品位,。目前铁精矿品位,62,左右、二氧化硅,8,11,，铝、磷、硫等杂质含量较高，致使烧结矿铁品位仅有,53,56,，造成高炉炼铁高渣比、高焦比，高炉利用系数低；而国外铁精矿品位多在,66,以上，二氧化硅含量在,4,以下，高炉利用系数高,提高球团矿比例,。球团矿含铁品位高达,68,70,，用球团矿可能获得更高的生产效率，国外甚至有的高炉球团矿比例,100%,；同时球团工序能耗约为,30kgce,t,、烧结工序能耗约为,56kgce,t,，,高炉大型化,国际上高炉容积的大小,划界标准由过去的,1000m,3,提高到,2000m,3,项目,大高炉,小高炉,吨铁能耗成本,87%,100%,人工成本,83%,100%,人均产铁量,8(5000m,3,级和,3000m,3,级高炉相比,劳动生产率提高,30%),1,生产效率,服役时间长和服役期间不需要中修,提高热风温度卡卢金顶燃式热风炉结构简单、节约 、使用普通耐材，目前为止已建成投产或正在设计和建设中有近200座卡卢金热风炉（250m3到5500 m3），可提供1250以上（最高可达1400）的高风温，使用寿命为无大修30年,合理的喷煤节焦 如宝钢高炉喷煤比可以达到260kgt，但高煤比会使高炉煤气发热值贫化对充分利用低热值高炉煤气产生负面影响，最终为实现整体最佳节能效果，宝钢将高炉喷煤比定为200kgt左右。,长寿,服役最长的大型高炉是住友和歌山4号高炉，服役时间超过27年,单位炉容产铁超过了15000t/m3.近年来,所有新大高炉均按照服役时间长于25年和单位炉容产铁超过15000t/m3为目标来设计,重要措施之一：高炉炉体冷却采用全软水分段控制冷却，使冷却壁软水系统冷却均匀、运行可靠稳定,氢冶金就是利用氢作为还原剂代替碳，减少二氧化碳的排放，对我国钢铁工业低碳可持续发展具有重大意义。氢气从哪里来？,页岩气是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主其二氧化碳排放只有等热值煤的50%,我国页岩气初步估计可采资源量与常规天然气相当，我国企业已与壳牌、埃克森美孚等多家外国公司开展合作开发与联合研究,年产气800亿立方米，占天然气总产量的34，2035年占比将提高到46,研究用氢还原炼铁,1,钢铁产品制造功能方面,非高炉炼铁,煤气化直接还原铁,煤气化用干煤粉纯氧气化炉，出炉煤气（,CO,H,2,）,90,-95,，不用成分调整就是很好的还原气，用煤制气生产还原气有成本上的优势,Energiron,非高炉炼铁工艺,：单个反应器年产能可到,200,万,t,，能够用各种不同原材料，如,100,球团、,100,块矿、或二者的混合。,工艺特点：可以单独控制,DRI,的金属化率和碳含量。碳含量可随时调整为,1,，从而满足电弧炉（,EAF,）炼钢需。,Energiron,直接还原可以采用天然气、煤气化生产出还原气体、焦炉煤气,钢铁产品制造功能方面,1.3,建立低成本洁净钢生产体系,基本理念,(1),建立,大批量 低成本 稳定生产超纯净钢的生产体系,保证生产所有的钢材都能超纯净,钢中杂质元素总含量,w(S+P+N+T.O+H)(100150)ppm,为实现此目标,必须降低超纯净钢的生产成本到低于现代化流程中普通钢的生产成本,并保证产品质量稳定,.,(2),实现,超纯净钢生产高效化,.,在先进生产流程中钢水,提纯的重点工序是铁水预处理,目标是转炉直接生产超纯净钢,.,简化炉外精炼工艺,降低成本,使设备生产率提高,1,倍,全员劳动生产率翻,1,番,.,转炉超纯净钢的生产工艺,转炉直接生产超纯净钢，技术关键是铁水预处理,主要包括铁水三脱（脱硫、脱硅、脱磷）预处理,.,脱硫预处理,（包括,深脱硫,），,以,保证转炉直接生产钢中硫,w(,S,)40ppm,的超低硫钢,。脱硫,容器多用混铁车和铁水包,铁水含硅量降低到,0.3%,以下，实现少渣炼钢,;,预脱硅是铁水脱磷的必要条件,，,降低铁水硅含量对脱磷有利,.,通常情况硅质量分数为,0.15%,0.20%,。,普通钢终点,w(P),可以控制在,70ppm;,对超低磷钢,适当增加渣量和降低终点,C,含量可使终点,w(P),控制在,40ppm,；,预脱硅同时脱磷在专设的脱磷转炉中进行,三脱铁水在脱碳转炉冶炼,不再加入废钢,石灰加入量也大幅度减少,使钢水氢含量降低,达到,w(H)=1.5ppm,与真空脱气的效果相当；,脱碳转炉供氧强度增加,反应剧烈,降低钢中氮含量,.,终点钢水,w(N),可以控制在,10ppm,以下,.,超纯净钢高效化生产技术,转炉用三脱铁水冶炼使转炉功能分化,；脱磷脱硫在三脱转炉内完成,脱碳升温在脱碳转炉内完成,吹炼时间一般为,910mi