生產工藝
發布日期:2017-09-18    
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生產工藝

1、燒結生產工藝,一般包括原料的準備、配料、混合、燒結、熱礦破碎、熱礦篩分及冷卻、冷礦篩分、成品燒結礦的儲存及運出等環節

1.1原料準備過程
    燒結用原料主要包括鐵礦粉、熔劑、燃料。鐵礦粉的準備主要指將各種含鐵原料依理化、燒結性能在綜合料場進行合理搭配,通過混勻設施充分混勻、中和、分類堆放。熔劑、燃料的準備主要指能按要的品種、理化指標穩定供應生產需用。
1.2配料
    配料是根據計劃所需的燒結礦成分及堿度,將各種含鐵原料、熔劑、燃料等按照一定的比例經稱量設備進行配加。
1.3混料
    其目的是為了使進入燒結機的混合料成分分布均勻,保證燒結礦的物理、化學特性一致,同時通過混合與制粒可以改善燒結料的透氣性,提高燒結機的垂直燃燒速度,獲得優質、高產、低耗的燒結礦。將各種組分料混勻及制粒是通過混料筒這一設備實現的,燒結廠的混合作業一般采用兩段混合。一次混合主要是加水潤濕、混勻,使混合料的水分、粒度和料中各組分均勻分布。當加熱返礦時,可以將物料預熱;當加生石灰時,可使生石灰消化,提高料溫。二次混合除繼續混勻外,主要作用是制粒、造球,并進行補充潤濕和通蒸汽,以提高混合料的溫度。
1.4燒結
    燒結是燒結礦生產的重要環節,包括布料、點火、燒結、卸礦冷卻等幾個主要工序。具體如下:
1.4.1
    布料:指布料設施將落料按一定的厚度鋪在燒結臺車上這一過程。鋪料的好壞,即沿臺車長度及寬度方向的料層厚度和料面的均勻、平整與否,對燒結礦的產量、質量及整個生產過程的穩定都有十分重要的影響。特別是在原料燒結性能差時表現尤為突出。一般要求混合料粒度及化學成分沿臺車縱橫方向,皆均勻分布,且料層有一定的松散性,表面平整。料層厚度可根據抽風機能力、原料條件和混合料透氣性、設備狀況適當選擇,在燒好燒透的前提下應盡量采用厚料層操作。最理想的布料方法應使混合料沿料層高度由上而下粒度逐漸增加,這樣有利于增加透氣性,提高產量。

1.4.2
    點火:指臺車經過點火爐將混合料表層點著這一過程。一般要求要有足夠的點火溫度(1000℃)及點火深度(10-20mm),且沿臺車寬度方向點火要均勻。

1.4.3
    燒結:指點火混合料在抽風過程中,沿整個料層高度上,隨著燒結時間的延長,燃燒帶、預熱帶、干燥帶、過濕帶逐漸消失形成燒結礦這一過程。在這一過程中,單位燒結面積的風量大小是決定產量的主要因素。料層厚度與機速對燒結礦質量影響較大,料層薄,機速快,生產率高,但會導致燒結礦強度差,成品率低,返礦粉沫增多;料層厚,燒結過程熱利用好,炭用量少,燒結礦亞鐵低,成品率高,但抽風阻力大,產量有所下降。同時燒結終點判斷與控制對燒結礦質量、產量影響也很大,正確的燒結終點是倒數第二個風箱廢氣溫度較前后風箱廢氣溫度高20-40℃;機尾觀察燒結斷面均已燒透,赤紅部分小于三分之一,無未燒好的混合料。燒結終點提前,應適當提高臺速或加厚料層,燒結終點滯后應適當降低臺速,減溥料層。

1.4.4
    冷卻卸礦:燒結礦的冷卻方法很多,從方法上來分,有自然冷卻和強制通風冷卻兩類。按冷卻的地點和設備來分,有在燒結機以外進行冷卻和在燒結機上冷卻兩種。在燒結機以外冷卻,即燒結礦在燒結機上燒成之后卸出,在空氣中自然冷卻或強制通風冷卻。機上冷卻的方法是將燒結機延長,將燒結機的前段作為燒結段,后段作為冷卻段,當臺車上的混合料在燒結段燒成燒結礦后,臺車繼續前進,進入冷卻段,通過抽風將熱燒結礦冷卻下來,冷卻的空氣是通過燒結餅的裂縫、孔隙以及冷卻過程中因收縮而新產生的裂隙而將燒結礦冷卻下來的,一般情況下燒結段與冷卻段備有專用風機。

1.4.5
    燒結礦的破碎、儲存及運出:從燒結機臺車上卸下的燒結礦,經破碎、冷卻后就成為成品燒結礦。成品燒結礦一般經篩分后直接通過皮帶運至高爐料倉,供高爐使用;若燒結礦需儲存,就直接運至儲料場,為減少燒結礦粉化,儲料場應保持干燥,且不宜長期儲存。

2、煉鐵生產工藝

2.1高爐煉鐵的冶煉原理
    高爐是一種豎爐型逆流式反應器。礦石和燃料按照確定的比例通過裝料設備分批地從爐頂裝入爐內,從下部風口鼓入熱風,并伴有煤粉及氧氣的噴吹,燃料中碳素與熱風中氧發生燃燒反應,產生高溫、高濃度的還原氣體,熾熱的氣流在上升過程中,將下降的爐料加熱、還原、熔化、造渣,經一系列的物理化學變化,最后生成液態渣、鐵積聚于爐缸,周期性地從渣口、鐵口排出。上升的煤氣流由于將能量傳給爐料,溫度不斷降低,成分逐漸變化,最后形成高爐煤氣從爐頂排出,經煤氣處理系統凈化,一部分用于內部熱風爐燃燒,其它并入總管網。
2.2高爐及其附屬設備
    高爐是冶煉生鐵的主體設備,它是由耐火材料筑成的豎式圓筒形爐體,外有鋼板爐殼加固密封,內嵌冷卻器保護。高爐內部工作空間的形狀稱為爐型,它由爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸五段組成,風口、鐵口、渣口設在爐缸部分。要完成高爐生產,除高爐本體外,還必須有其它附屬設備的配合,這些附屬設備主要有:
2.2.1
    供料系統:包括儲礦槽、槽下篩分、輸送、稱量和及上料機等一系列設備。其主要任務是保證及時、準確、穩定地將合格原料從貯礦槽送至高爐爐頂。

2.2.2
    送風系統:包括鼓風機、熱風爐及一系列管道、閥門等設備。其主要任務是保證連續可靠地供給高爐冶煉所需數量和足夠溫度的熱風。

2.2.3

    除塵系統:包括粗除塵(重力除塵)、半精細除塵(如洗滌塔)、精細除塵(如文氏管、靜電除塵器、布袋除塵)等設備。其主要任務是保證回收高爐煤氣,使其含塵量降到15mg/m3以下,以資利用。
2.2.4
    渣鐵處理系統:包括爐前出鐵場及其設備,渣鐵運輸設備,鑄鐵機,水渣場及其設備等。其主要任務是及時處理高爐排放的渣、鐵,保證高爐生產正常進行,獲得合格的生鐵及爐渣產品。

2.2.5
    燃料噴吹系統:包括噴吹燃料的制備、貯存、運輸和噴入設備等。其主要任務是保證噴入高爐所需之燃料,以代替部分焦炭,降低冶煉成本。

2.3高爐煉鐵原料
    通常高爐煉鐵應備焦炭、鐵礦石、熔劑三種原料。焦炭作為燃料和還原劑,是主要能源。熔劑,如石灰石,主要用來助熔、造渣。鐵礦石則是冶煉的主要對象。高爐冶煉用的鐵礦石有天然富礦和人造富礦兩大類。一般天然鐵礦石的含鐵量若超過其理論含鐵量的70%,可稱為天然富礦。對一般鐵礦石若其理論含鐵量在50%以上,即可作為富礦,經適當破碎、篩分處理,直接用于高爐。天然貧礦一般不能直接入爐,須經破碎、富選后重新造塊,變成燒結礦或球團礦,即所謂人造富礦,再入高爐。
    為了降低生鐵成本,現代高爐還進行噴吹燃料(如煤粉)代替部分焦炭,同時盡量減少熔劑入爐或不直接向高爐加入熔劑。
2.4高爐冶煉產品
    高爐冶煉的主要產品是生鐵。爐渣和高爐煤氣為副產品。生鐵是鐵與碳及其它一些元素的合金。一般生鐵含鐵94%左右,碳4%左右,其余為錳、磷、硫等少量元素。高爐渣的主要成分是Ca、Mg、Si、Al等的氧化物。高爐渣可作成水泥、建筑材料、絕熱材料,有的爐渣中還能提取有益元素。
高爐煤氣約含25%的CO,1-4%的H2,還有少量CH4氣體,是一種有毒氣體,其發熱值約為3000-4000KJ/m3。從高爐排出的煤氣中含有大量的爐料粉塵,經過一系列除塵處理變為凈煤氣后,約1/3-1/2用于自身熱風爐,其余可供電廠、燒結、煉鋼、軋鋼等部門使用,除塵灰可用于燒結。

3.煉鋼生產工藝

3.1基本生產原理
    轉爐煉鋼就是將鐵水兌入轉爐后,加入廢鋼和其它輔料(如石灰等),隨后供氧冶煉。在整個冶煉過程中,轉爐高溫熔池內發生一系列復雜化學反應,將鐵水中的含碳量降到規定范圍,并使其它元素的含量減少(增加)到規定范圍,達到最終鋼材所要求的金屬成分。煉鋼過程基本上是一個氧化過程。這些元素氧化后,有的在高溫下與石灰等熔劑起反應,形成爐渣,有的變成氣體逸出,留下的金屬熔體就是鋼水。煉出的鋼水,由于在吹煉(氧化)過程中吸收了過量的氧,如不去除,則會降低成品鋼的機械性能。因此,在煉鋼最后階段的操作中,還要用硅鈣鋇等合金進行脫氧處理,有的還要進一步精煉,在達到一定成分和溫度的鋼水后,用連鑄機鑄成鋼坯,經精整后就可送軋鋼廠軋制。轉爐煉鋼吹氧冶煉過程概括講就是“四脫(脫碳、氧、硫、磷)二去(去氣、去夾雜)、二調整(調整成分、溫度)”。具體如下:
3.1.1Fe、Si、Mn、C的氧化。
    ⑴鐵的氧化。由于鐵元素在鐵水中濃度最大,進入鐵水的氧首先與鐵反應,而且鐵水氧化反應是最多最快的,煉鋼初期首先一部分鐵被氧化為氧化亞鐵(2Fe+O2=2FeO+Q)。鐵元素氧化生成的FeO一部分進入爐渣,另一部分擴散到金屬液中,成為其它元素的氧化劑。煉鋼過程中雜質元素的氧化去除,主要是通過FeO進行間接氧化反應完成的。
    ⑵硅的氧化。硅在鋼鐵中主要以FeSi的形式存在。硅很容易與氧直接反應生成SiO2(Si+O2=SiO2+Q),同時,硅與爐渣或金屬液中的FeO也能進行間接氧化反應(Si+2FeO= SiO2+2Fe+Q),因硅的氧化反應在轉爐冶煉過程中放出大量的熱,有利于提高鋼水溫度。
    ⑶錳的氧化。錳在鋼中以MnC、(FeMn)3C、MnS等形式存在。它也很容易被氧直接氧化成MnO(2Mn+O2=2MnO+Q),并放出熱量。MnO是一種堿性氧化物,在堿性煉鋼中不穩定,由于Mn+FeO=Fe+MnO+Q是可逆反應,當熔煉后期爐溫升高時,MnO又部分被還原,這種現象叫“回錳”。回錳越多,說明爐溫越高,煉鋼中常把“回錳”看成操作中的溫度計。
    ⑷碳的氧化。碳在鋼中主要以Fe3C、Mn3C等化合態形成存在。煉鋼過程中,大部分碳是通過FeO間接氧化的(FeO+C=Fe+CO-Q),由于這是吸熱反應,在熔煉初期,爐溫不高時,反應是很微弱的,爐溫升高后反應速度加快。碳的這種氧化反應在煉鋼中具有重要的意義。生成的CO氣體在逸出過程中攪動金屬液和渣液,形成“沸騰現象”。這種現象強化了爐內的熱傳導,加速反應物質擴散,從而有利于排出鋼液中的有害氣體和非金屬夾雜物,并均勻鋼液成份。
3.1.2脫磷和脫硫
    磷和硫通常都是鋼中的有害物質。磷化物使得鋼在低溫下容易受力脆裂,出現“冷脆”現象。硫化物是低熔點(985℃)的物質,當鋼材加熱到硫化物的熔點時,會使鋼出現“熱脆”。
    在轉爐煉鋼過程中,通常采用的方法為造渣脫磷、硫。即在轉爐內加入適量的石灰,形成具有一定堿度的爐渣,使硫、磷的化合物與CaO發生反應,生成不熔于鋼水的穩定化合物,進入爐渣,達到脫磷、脫硫的目的。
3.2氧氣頂吹轉爐煉鋼常用原料
    氧氣頂吹轉爐煉鋼主要原料有鐵水、廢鋼、生鐵塊等;輔料有石灰、輕燒白云石、改質劑、增碳劑、碳化硅等;常用鐵合金料有硅鐵、硅錳合金、硅鈣(鋇)系列、釩鐵、氮化釩、鈮鐵等合金;常用氣體有氧氣(純度≥99.5%)、氮氣、煤氣、氬氣等。

3.3氧氣頂吹轉爐煉鋼工藝制度
3.3.1
    裝入制度。就是確定轉爐合理的裝入量,合適的鐵水廢鋼比,裝入制度有定量裝入制度、定深裝入制度和分階段定量裝入制度。確定裝入量時必須考慮爐容比、熔池深度是否合適,與連鑄是否匹配等因素。

3.3.2
    供氧制度。就是使氧氣流最合理地供給熔池,創造良好的物理化學反應條件。供氧制度的內容包括確定合理的噴嘴結構,供氧強度、供氧壓力和槍位操作。

3.3.3
    造渣制度。就是要確定合適的造渣方法,渣料的加入時間和數量,以及如何快速成渣。造渣應以去除P、S,減少噴濺,保護爐襯、減少終點氧含量為目的。造渣方法有單渣操作,雙渣操作、留渣操作等。

3.3.4
    溫度制度。主要是指過程溫度控制和終點溫度控制。我企業終點溫度要求小于1700℃

3.3.5
    終點控制及脫氧合金化制度。終點控制主要是指終點溫度和成份的控制。

終點碳控制的方法有三種,即高拉碳法、增碳法和高拉補吹法。擋渣操作就是在轉爐冶煉終點要求少渣或無渣出鋼,其目的是有利于準確控制鋼水成份,有效地減少回磷,提高合金元素吸收率,減少合金消耗。脫氧合金化是鋼冶煉過程的最后一項操作,也是煉好一爐鋼的成敗關鍵之一,常用的脫氧方法有:沉淀脫氧,擴散脫氧和真空脫氧等。

4、軋鋼生產工藝

4.1生產工藝過程
將化學成分和形狀不同的鋼坯,軋成形狀和性能符合要求的鋼材,需要經過一系列的工序,這些工序的組合和順序叫做工藝過程。由于鋼材的品種繁多,規格形狀、鋼種和用途各不相同,所以軋制不同產品采用的工藝過程也不相同。
軋鋼生產的工藝過程是相當復雜的。盡管隨著軋制產品質量要求的提高、品種范圍的擴大以及新技術、新設備的應用,組成工藝過程的各個工序會有相應的變化,但是整個軋鋼生產工藝過程總是由以下幾個基本工序組成的:
4.1.1
    坯料準備,包括表面缺陷的清理,表面氧化鐵皮的去除和坯料的預先熱處理等。

4.1.2
    鋼坯加熱,這是熱軋生產工藝過程的重要工序,鋼坯加熱的主要目的是提高鋼坯的塑性,降低變形抗力 ,為鋼坯軋制創造條件。加熱設備就是鋼坯加熱爐,加熱爐采用的燃料主要有高爐煤氣、天然氣等。

4.1.3
    鋼的軋制,是整個軋鋼生產過程的核心,坯料通過軋制完成塑性變性過程,其過程可分粗軋、中軋和精軋。軋制工序對產品的質量起著決定性作用。

軋制產品的質量包括產品的幾何形狀和尺寸精確度,鋼材的力學性能與工藝性能以及產品表面質量三個方面。
4.1.4
    精整工序

    精整工序是軋鋼生產工藝過程中的最后一個工序,也是比較復雜的一個工序,它對產品的質量起著最終的保證作用。產品的技術要求不同,精整工序的內容也各不相同。精整工序通常又包括鋼材的切斷或卷取、軋后冷卻、矯直、成品熱處理、成品表面清理和各種涂色等許多具體工序。 
 

工序

生產工藝

目前國內相似工藝

先進工藝情況

同類行業水平

燒結

預配料(重量配料) →   二次配料(重量配料)  →  混合機(加柱狀水強制混勻) →制粒(加霧狀水、通蒸汽,制粒及提高料溫,節省能耗)→ 抽風燒結 (寬臺車,低溫厚料層 )  → 單齒輥破碎    → 鼓風環式冷卻(預留余熱發電)  → 三次振動篩分(篩出返礦、鋪底料)→ 成品礦倉。

包鋼、八鋼、鄂鋼、萊鋼、265m2燒結機均采用此工藝流程。

采用燒結機鼓風環冷余熱回收、廢氣干法脫硫。

中等水平

煉鐵:1#高爐(1080m3)

1、主要工藝設施包括:原、燃料供料系統;礦焦槽及爐頂上料系統;爐頂系統;高爐本體;煤氣除塵系統;風口平臺出鐵場;熱風爐;爐渣處理;噴煤系統。

2、采用的新技術或工藝水平:(1)供料系統能夠滿足燒結礦和球團礦從各自車間直送的要求,焦炭進入礦、焦槽前進行預篩分。(2)燒結礦、球團礦、雜礦、焦炭采用分散篩分、分散稱量工藝;具有稱量誤差補正功能。有小塊焦回收入爐工藝設施。(3)爐頂設計壓力為0.20MPa,采用華遠串罐無料鐘爐頂,可實現單環、多環和手動定點、扇形、單環、多環等多種布料方式。爐頂均壓采用凈煤氣, 高爐設有兩根探尺。(4)爐體設計在總結國內外經驗的基礎上,采用高爐長壽措施,設計壽命≥10年。以高爐的高效、長壽為目標,合理確定高爐內型尺寸,減小爐腹角,適當加高爐缸高度,同時增加死鐵層的深度。(5)選擇合理的爐體冷卻結構及參數,爐體采用全覆蓋銅冷卻壁形式。(6)采用軟水密閉循環冷卻系統。(7)爐底、爐缸耐材采用炭磚與陶瓷杯結合結構。(8)高爐設2個鐵口,20個風口。(9)出鐵場采用雙矩形出鐵場,儲鐵式主溝,145 t的鐵水罐車運輸到煉鋼車間。(10)煤氣處理采用布袋除塵器。

長治鋼鐵集團8、9#高爐;新余鋼鐵集團6、7、8、11#高爐;萊蕪鋼鐵公司1、2、3、4#高爐;濟南石橫特鋼公司1、3#高爐;湘潭鋼鐵集團3#高爐;武鋼集團昆明鋼鐵公司1、2、3、5#高爐;德龍鋼鐵集團1、2、3#高爐;首鋼集團1#高爐;三鋼集團4、5#高爐。

熱風系統采用卡魯金式熱風爐、渣處理采用環保因巴法;爐頂采用PW無料鐘爐頂;風口成像監視系統、高爐爐體冷卻系統全銅冷卻壁等。

中等偏下水平

煉鋼:120t轉爐+R10弧形連鑄機

轉爐工序:(鐵水+廢鋼)→120t轉爐→150t鋼包→LF爐外精煉→

R10弧形8機8流連鑄機

連鑄工序:大包回轉臺→40t中間包→結晶器→二冷室→拉矯機→火焰切割→

冷床→熱送軌道→軋鋼車間

龍鋼5#、6#爐及5#、6#機;九江鋼廠;新金軋材;天津鋼廠;水城鋼廠河北鋼鐵集團;常州中天等。

轉爐采用全過程自動化操作;副槍在線取樣、分析;滾筒法液態鋼渣處理工藝;連鑄全過程保護澆注;中間包液面自動控制。煤氣干法除塵等。

中等偏上水平

軋鋼

生產工藝過程包括原料準備、加熱、軋制、控制冷卻及精整等工序,整個流程為連續自動化生產。

1、單高線:鋼坯在加熱爐內加熱至所需溫度后,經高壓水除鱗后進入軋機軋制。軋線軋機共分4個機組:粗軋6架、中軋6架、預精軋4架、摩根精軋10架及減定徑4架,共30個機架組成。1H~14V采用短應力線軋機, 15H~18V采用懸臂輥環軋機,以上軋機均為平立交替布置。精軋和減定徑機組均為V型頂交45°懸臂輥環軋機,最大保證軋制速度120m/s。

2、雙高線:鋼坯在加熱爐內加熱至所需溫度后,經高壓水除鱗后進入軋機軋制。粗軋機組采用6架平立交替布置的短應力軋機,中軋機組采用8架全水平布置的短應力軋機;軋線出中軋機組后,分A線與B線軋制,其預精軋機組采用平立交替布置的“4架懸臂式軋機”,精軋機組采用10架頂交45º超重型“V”型機組,最高保證軋制速度90m/s。

雙高線工藝與陜西龍門鋼鐵有限責任公司軋鋼廠雙高線生產工藝相似。

單高線工藝與寶鋼高速線材生產工藝相似。

國內先進工藝多采用高速無扭摩根精軋機軋制

軋制特點:連續、高速、無扭、控冷。

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單高線均處于國內先進水平。雙高線處于國內中游水平。