钢铁的冶炼工艺.ppt
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1、钢铁是怎样炼成的?(钢铁冶炼工艺)(钢铁冶炼工艺)材料122 王鸿达一一.钢铁的相关知识钢铁的相关知识钢铁钢铁:是以是以Fe和和C为主要组成元素,同时还含有为主要组成元素,同时还含有Si、Mn、P、S等等杂质元素的合金。包含生铁与钢。杂质元素的合金。包含生铁与钢。生铁生铁:碳质量分数较高(碳质量分数较高(wc2.11%),杂质元素的含量也较高的),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。铁碳合金,生铁硬度高、性脆,很少直接使用。炼钢生铁:硅的质量分数较低(炼钢生铁:硅的质量分数较低(wSi1.25%3.2%),断口呈),断口呈灰黑色,用作铸造的原料。灰黑色,用作铸造的原
2、料。钢钢:碳的质量分数较低(碳的质量分数较低(wc2.11%),杂质元素的含量也较低的),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。铁碳合金,钢一般具有较好的强韧性,是常用的金属材料。钢材钢材:钢锭或钢坯经压力加工成各种形状规格的钢材钢锭或钢坯经压力加工成各种形状规格的钢材二二.铁矿的相关成分铁矿的相关成分三三.钢铁的生产概述钢铁的生产概述钢铁生产流程大致分为:选矿、烧结、炼钢铁生产流程大致分为:选矿、烧结、炼焦、高炉焦、高炉(炼铁炼铁)、电炉或转炉、电炉或转炉(炼钢炼钢)、连铸、轧、连铸、轧制等过程;辅助系统有:制氧制等过程;辅助系统有:制氧/制氮、循环水系制
3、氮、循环水系统、烟气除尘及煤气回收等。这里将分别介绍统、烟气除尘及煤气回收等。这里将分别介绍这些流程以及各流程里所用到的主要设备,还这些流程以及各流程里所用到的主要设备,还有这些设备的基本控制要求,主要用到的自动有这些设备的基本控制要求,主要用到的自动化产品等等。希望通过这些内容,能让大家对化产品等等。希望通过这些内容,能让大家对钢铁行业的流程及产业链有个大概的了解钢铁行业的流程及产业链有个大概的了解。四四.钢铁生产的工艺流程钢铁生产的工艺流程五.高炉炼铁生产工艺流程1、选矿选矿铁矿石:铁矿石:是主要的炼铁原料,有磁铁矿“Fe3O4”、赤铁矿“Fe2O3”、褐铁矿 “2Fe2O33H2O”、菱
4、铁矿“FeCO3”。铁矿石中除铁的化合物外,还含有硅、锰、磷、硫等的化合物。磁铁矿选矿:磁铁矿选矿:主要有多级磁选或干湿磁选联合。赤铁矿选矿:赤铁矿选矿:主要有重选、浮选和强磁选或是多种选矿并用,也有磁化 焙烧后弱磁选。褐铁矿选矿:褐铁矿选矿:主要有水洗:如广东韶关大宝山褐铁矿;重选:主要是摇 床、跳汰;磁选:电磁或永磁强磁场选矿。菱铁矿选矿:菱铁矿选矿:主要有弱磁强磁浮选组合工艺。2、烧结和炼焦、烧结和炼焦烧结:烧结:为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀,并且保证高炉的透气性,需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法:烧结法和球团法。两种方法所获得
5、的块矿分别为烧结矿和球团矿。炼焦:炼焦:高炉生产前的准备除了准备铁矿石(烧结矿和球团矿)外,还需要准备好必需的燃料-焦炭。焦炭是高炉冶炼的主要燃料,焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气,煤气在上升过程中将热量传给炉料,使高炉内的各种物理化学反应得以进行。3、高炉炼铁、高炉炼铁高炉炼铁生产:高炉炼铁生产:是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉,并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣,聚集在炉缸中,定期从铁口、渣口放出。高炉生产
6、是连续进行的。一代高炉(从开炉到大修停炉为一代)能连续生产几年到十几年。高炉炼铁目的高炉炼铁目的:将矿石中的铁元素提取出来,生产出来的主要产品为铁水。付产品有:水渣、矿渣棉和高炉煤气等。六六.转炉冶炼工艺流程简介转炉冶炼工艺流程简介高炉炼铁主要工艺设备简介高炉炼铁主要工艺设备简介高炉高炉是炼铁的主要设备。高炉热风炉高炉热风炉是为高炉加热鼓风的设备。铁水罐车铁水罐车用于运送铁水,实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下,用于高炉或混铁炉等出铁。高炉系统高炉系统常用到的自动化设备:组态软件、变频器、工控机、总线及通讯产品等。转炉炼钢转炉炼钢转炉炼钢转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里,使杂质
7、硅、锰等氧化。在氧 化的过程中放出大量的热量(含1%的硅可使生铁的温度升高200摄 氏度),可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使 用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧,去除有害气 体和非金属夹杂物,提高温度和调整成分。归纳为:“四脱”(碳、氧、磷和硫),“二去”(去气和去夹杂),“二调整”(成分和温度)。采用的主要技术手段为:供氧,造渣,升温,加脱氧剂和合金化操作。转炉炼钢目的:转炉炼钢目的:将生铁里的碳及其它杂质(如:硅、锰)等氧化,产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。炼钢方法:炼钢方法:目前炼钢方法主要有氧气顶吹转炉炼钢和电炉炼钢等;转炉炼钢原理简介转炉炼钢
8、原理简介转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有许多小孔(风口),压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。开始时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏度的液态生铁,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应,使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2,MnO,)生成炉渣,利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使反应遍及整个炉内。几分钟后,当钢液中只剩下少量的硅与锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和
9、硫化钙,一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时,表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹 入,那就是底吹转炉;氧气从顶部吹入,就是顶吹转炉。转炉炼钢主要工艺设备简介转炉炼钢主要工艺设备简介转炉转炉:炉体可转动,用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板 制成,呈圆筒形,内衬耐火材料,吹炼时靠化学反应热加热,不需外加热源,是最重要的炼钢设备,也可用于铜、镍冶炼。AOD精炼炉精炼炉:即氩氧脱碳精炼炉,是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。即氩氧脱碳精炼炉,是一项用于不锈钢
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