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生産工藝
發布日期:2017-09-18    
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生産工藝

1、燒結生産工藝,一般包括原料的准备、配料、混合、燒結、热矿破碎、热矿筛分及冷却、冷矿筛分、成品燒結矿的储存及运出等环节

1.1原料准備過程
    燒結用原料主要包括鐵礦粉、熔劑、燃料。鐵礦粉的准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、燃料的准備主要指能按要的品種、理化指標穩定供應生産需用。
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
    其目的是爲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、高産、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,並進行補充潤濕和通蒸汽,以提高混合料的溫度。
1.4燒結
    燒結是燒結礦生産的重要環節,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台車上這一過程。鋪料的好壞,即沿台車長度及寬度方向的料層厚度和料面的均勻、平整與否,對燒結礦的産量、質量及整個生産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爲突出。一般要求混合料粒度及化學成分沿台車縱橫方向,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,提高産量。

1.4.2
    點火:指台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),且沿台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、幹燥帶、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産量的主要因素。料層厚度與機速對燒結礦質量影響較大,料層薄,機速快,生産率高,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,産量有所下降。同時燒結終點判斷與控制對燒結礦質量、産量影響也很大,正確的燒結終點是倒數第二個風箱廢氣溫度較前後風箱廢氣溫度高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,應適當提高台速或加厚料層,燒結終點滯後應適當降低台速,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後卸出,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,將燒結機的前段作爲燒結段,後段作爲冷卻段,當台車上的混合料在燒結段燒成燒結礦後,台車繼續前進,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産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:從燒結機台車上卸下的燒結礦,經破碎、冷卻後就成爲成品燒結礦。成品燒結礦一般經篩分後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,爲減少燒結礦粉化,儲料場應保持幹燥,且不宜長期儲存。

2、炼铁生産工藝

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,並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,産生高溫、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,最後生成液態渣、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,最後形成高爐煤氣從爐頂排出,經煤氣處理系統淨化,一部分用于內部熱風爐燃燒,其它並入總管網。
2.2高爐及其附屬設備
    高炉是冶炼生鐵的主体设备,它是由耐火材料筑成的竖式圆筒形炉体,外有钢板炉壳加固密封,内嵌冷却器保护。高炉内部工作空间的形状称为炉型,它由炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五段组成,风口、铁口、渣口设在炉缸部分。要完成高炉生産,除高炉本体外,还必须有其它附属设备的配合,这些附属设备主要有:
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、准確、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
    渣铁处理系统:包括炉前出铁场及其设备,渣铁运输设备,铸铁机,水渣场及其设备等。其主要任务是及时处理高炉排放的渣、铁,保证高炉生産正常进行,获得合格的生鐵及炉渣产品。

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。焦炭作爲燃料和還原劑,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%,可稱爲天然富礦。對一般鐵礦石若其理論含鐵量在50%以上,即可作爲富礦,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、富選後重新造塊,變成燒結礦或球團礦,即所謂人造富礦,再入高爐。
    为了降低生鐵成本,现代高炉还进行喷吹燃料(如煤粉)代替部分焦炭,同时尽量减少熔剂入炉或不直接向高炉加入熔剂。
2.4高爐冶煉産品
    高炉冶炼的主要产品是生鐵。炉渣和高炉煤气为副产品。生鐵是铁与碳及其它一些元素的合金。一般生鐵含铁94%左右,碳4%左右,其余为锰、磷、硫等少量元素。高炉渣的主要成分是Ca、Mg、Si、Al等的氧化物。高炉渣可作成水泥、建筑材料、绝热材料,有的炉渣中还能提取有益元素。
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,其發熱值約爲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爲淨煤氣後,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.炼钢生産工藝

3.1基本生産原理
    转炉炼钢就是将铁水兑入转炉后,加入废钢和其它辅料(如石灰等),随后供氧冶炼。在整个冶炼过程中,转炉高温熔池内发生一系列复杂化学反应,将铁水中的含碳量降到规定范围,并使其它元素的含量减少(增加)到规定范围,达到最终钢材所要求的金属成分。炼钢过程基本上是一个氧化过程。这些元素氧化后,有的在高温下与石灰等熔剂起反应,形成炉渣,有的变成气体逸出,留下的金属熔体就是钢水。炼出的钢水,由于在吹炼(氧化)过程中吸收了过量的氧,如不去除,则会降低成品钢的机械性能。因此,在炼钢最后阶段的操作中,还要用硅钙钡等合金进行脱氧处理,有的还要进一步精炼,在达到一定成分和温度的钢水后,用连铸机铸成鋼坯,经精整后就可送軋鋼厂轧制。转炉炼钢吹氧冶炼过程概括讲就是“四脱(脱碳、氧、硫、磷)二去(去气、去夹杂)、二调整(调整成分、温度)”。具体如下:
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爲氧化亞鐵(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,成爲其它元素的氧化劑。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。硅在钢铁中主要以FeSi的形式存在。硅很容易与氧直接反应生成SiO2(Si+O2=SiO2+Q),同时,硅与炉渣或金属液中的FeO也能进行间接氧化反应(Si+2FeO= SiO2+2Fe+Q),因硅的氧化反应在转炉冶炼过程中放出大量的热,有利于提高钢水温度。
    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),並放出熱量。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,當熔煉後期爐溫升高時,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,爐溫升高後反應速度加快。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,並均勻鋼液成份。
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,通常采用的方法爲造渣脫磷、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
    氧气顶吹转炉炼钢主要原料有铁水、废钢、生鐵块等;辅料有石灰、轻烧白云石、改质剂、增碳剂、碳化硅等;常用铁合金料有硅铁、硅锰合金、硅钙(钡)系列、钒铁、氮化钒、铌铁等合金;常用气体有氧气(纯度≥99.5%)、氮气、煤气、氩气等。

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、減少終點氧含量爲目的。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,其目的是有利于准確控制鋼水成份,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後一項操作,也是煉好一爐鋼的成敗關鍵之一,常用的脫氧方法有:沈澱脫氧,擴散脫氧和真空脫氧等。

4、軋鋼生産工藝

4.1生産工藝过程
将化学成分和形状不同的鋼坯,轧成形状和性能符合要求的钢材,需要经过一系列的工序,这些工序的组合和顺序叫做工藝过程。由于钢材的品种繁多,规格形状、钢种和用途各不相同,所以轧制不同产品采用的工藝过程也不相同。
軋鋼生産的工藝过程是相当复杂的。尽管随着轧制产品质量要求的提高、品种范围的扩大以及新技术、新设备的应用,组成工藝过程的各个工序会有相应的变化,但是整个軋鋼生産工藝过程总是由以下几个基本工序组成的:
4.1.1
    坯料准備,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
    鋼坯加热,这是热轧生産工藝过程的重要工序,鋼坯加热的主要目的是提高鋼坯的塑性,降低变形抗力 ,为鋼坯轧制创造条件。加热设备就是鋼坯加热炉,加热炉采用的燃料主要有高炉煤气、天然气等。

4.1.3
    鋼的軋制,是整個軋鋼生産過程的核心,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。軋制工序對産品的質量起著決定性作用。

軋制産品的質量包括産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産品表面質量三個方面。
4.1.4
    精整工序

    精整工序是軋鋼生産工藝过程中的最后一个工序,也是比较复杂的一个工序,它对产品的质量起着最终的保证作用。产品的技术要求不同,精整工序的内容也各不相同。精整工序通常又包括钢材的切断或卷取、轧后冷却、矫直、成品热处理、成品表面清理和各种涂色等许多具体工序。 
 

工序

生産工藝

目前国内相似工藝

先进工藝情况

同類行業水平

燒結

预配料(重量配料) →   二次配料(重量配料)  →  混合机(加柱状水强制混匀) →制粒(加雾状水、通蒸汽,制粒及提高料温,节省能耗)→ 抽风燒結 (宽台车,低温厚料层 )  → 单齿辊破碎    → 鼓风环式冷却(预留余热发电)  → 三次振动筛分(筛出返矿、铺底料)→ 成品矿仓。

包钢、八钢、鄂钢、莱钢、265m2燒結机均采用此工藝流程。

采用燒結机鼓风环冷余热回收、废气干法脱硫。

中等水平

煉鐵:1#高爐(1080m3)

1、主要工藝设施包括:原、燃料供料系统;矿焦槽及炉顶上料系统;炉顶系统;高炉本体;煤气除尘系统;风口平台出铁场;热风炉;炉渣处理;喷煤系统。

2、采用的新技术或工藝水平:(1)供料系统能够满足燒結矿和球团矿从各自车间直送的要求,焦炭进入矿、焦槽前进行预筛分。(2)燒結矿、球团矿、杂矿、焦炭采用分散筛分、分散称量工藝;具有称量误差补正功能。有小块焦回收入炉工藝设施。(3)炉顶设计压力为0.20MPa,采用华远串罐无料钟炉顶,可实现单环、多环和手动定点、扇形、单环、多环等多种布料方式。炉顶均压采用净煤气, 高炉设有两根探尺。(4)炉体设计在总结国内外经验的基础上,采用高炉长寿措施,设计寿命≥10年。以高炉的高效、长寿为目标,合理确定高炉内型尺寸,减小炉腹角,适当加高炉缸高度,同时增加死铁层的深度。(5)选择合理的炉体冷却结构及参数,炉体采用全覆盖铜冷却壁形式。(6)采用软水密闭循环冷却系统。(7)炉底、炉缸耐材采用炭砖与陶瓷杯结合结构。(8)高炉设2个铁口,20个风口。(9)出铁场采用双矩形出铁场,储铁式主沟,145 t的铁水罐车运输到炼钢车间。(10)煤气处理采用布袋除尘器。

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無料鍾爐頂;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:大包回轉台→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。

转炉采用全过程自动化操作;副枪在线取样、分析;滚筒法液态钢渣处理工藝;连铸全过程保护浇注;中间包液面自动控制。煤气干法除尘等。

中等偏上水平

軋鋼

生産工藝过程包括原料准备、加热、轧制、控制冷却及精整等工序,整个流程为连续自动化生産。

1、单高线:鋼坯在加热炉内加热至所需温度后,经高压水除鳞后进入轧机轧制。轧线轧机共分4个机组:粗轧6架、中轧6架、预精轧4架、摩根精轧10架及减定径4架,共30个机架组成。1H~14V采用短应力线轧机, 15H~18V采用悬臂辊环轧机,以上轧机均为平立交替布置。精轧和减定径机组均为V型顶交45°悬臂辊环轧机,最大保证轧制速度120m/s。

2、双高线:鋼坯在加热炉内加热至所需温度后,经高压水除鳞后进入轧机轧制。粗轧机组采用6架平立交替布置的短应力轧机,中轧机组采用8架全水平布置的短应力轧机;轧线出中轧机组后,分A线与B线轧制,其预精轧机组采用平立交替布置的“4架悬臂式轧机”,精轧机组采用10架顶交45º超重型“V”型机组,最高保证轧制速度90m/s。

双高线工藝与陕西龙门钢铁有限责任公司軋鋼厂双高线生産工藝相似。

单高线工藝与宝钢高速線材生産工藝相似。

国内先进工藝多采用高速无扭摩根精轧机轧制

軋制特點:連續、高速、無扭、控冷。

 

單高線均處于國內先進水平。雙高線處于國內中遊水平。