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鋼鐵是如何煉成的?

時間:2020-07-09 16:57 來源:耐火磚廠家點擊:

煉鐵是將金屬鐵從含鐵礦物中提煉出來的工藝流程,高爐煉鐵是現代煉鐵的主要方法,其產量占世界生鐵總產量的95%以上。
 
 
高爐煉鐵是以含鐵原料及熔劑、燃料等經過燒結制成的燒結礦,配合熔劑、將煤炭化形成的冶金焦炭作為原料在高爐由熱風爐熱空氣及燃料燃燒形成的高溫環境中發生一系列物理化學變化從而將含鐵原料還原成鐵水的過程。
高爐產出的生鐵經魚雷罐車送往煉鋼車間進入轉爐進行初步精煉,廢鋼作為鐵水的優質來源可以在電弧爐或轉爐中初步精煉,初步精煉的鋼水根據所需冶煉鋼種的要求通過不同的精煉方法進行二次冶煉,以獲得目的鋼種。
煉鐵及精煉原料處理、鐵水冶煉及鋼水精煉等各個過程相互配合的結果,各工藝流程介紹如下

 
煉鐵及煉鋼工藝流程
 
 
     煉焦     
焦炭在煉鐵過程中燃燒以提供熱量,同時生成的還原性氣體將含鐵氧化物還原為鐵水,是高爐煉鐵必不可少的燃料及還原性原料。
焦炭的制備一般在焦爐中進行,現代焦爐按照裝煤方式、供熱方式及使用的原料不同又可分為許多類型,目前國內焦爐主要有搗固焦爐及頂裝焦爐,其工藝流程又殊途同歸:以混合破碎后的煤為原料,通過直接裝入或搗固成煤餅裝入焦爐炭化室,在由燃燒室傳遞的熱量制造的高溫環境中炭化形成焦炭,產生的焦爐氣可用于其他化工產業,產出的焦炭經過濕法噴淋或干法息焦形成冶金焦炭供高爐煉鐵使用。
焦爐煉焦工藝流程
 
 
燒結生產流程
鐵礦粉燒結,就是將細粒含鐵物料與燃料、熔劑按一定的比例配料,再加水濕潤、混勻和造粒形成混合料,布料于燒結設備上,通過點火、抽風等操作,借助燃料燃燒產生的高溫和一系列物理化學變化生成部分低熔點物質并軟熔產生一定數量的液相,液相將鐵礦物顆粒粘結起來并在冷卻后固結成為具有一定強度的多孔塊狀產品,即為燒結礦。燒結生產經歷了固相反應、液相生成和冷凝固結的過程。
含鐵原料一般為含鐵量較高、粒度小于5mm礦粉,鐵精礦,高爐爐塵,軋鋼皮,鋼渣等;熔劑要求熔劑中有效CaO含量高,雜質少,成分穩定,在燒結料中加入一定量的白云石,讓燒結礦含有適當MgO,對燒結過程有良好作用,可提高燒結礦的質量;燃料主要為焦粉和無煙煤。
通過燒結可為高爐提供化學成分穩定、粒度均勻、還原性好、冶金性能優良的優質原料,為高爐優質、高產、低耗、長壽創造良好條件。燒結可有效地回收利用冶金、化工能產生的含鐵廢物,如高爐爐塵、轉爐爐塵、軋鋼皮、鋼渣、硫酸渣等,既充分利用了國家資源,又減輕了環境污染,還可以降低生產成本。
                                                 
燒結工藝過程流程
 
 
高爐生產流程
高爐煉鐵是將含鐵原料(燒結礦、球團礦或鐵礦)、燃料(焦炭、煤粉)及其他輔助原料(石灰石、白云石、錳礦等)按一定比例自高爐爐頂裝入高爐,并由熱風爐在高爐下部沿爐周的風口向高爐內鼓入加熱過的大量富氧空氣助焦炭燃燒,在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成一氧化碳,原料、燃料隨著爐內熔煉等過程的進行而下降,在爐料下降和上升的煤氣相遇,先后發生傳熱、還原、融化、脫碳作用而生成生鐵。
鐵礦石原料中的雜質與加入爐內的熔劑相結合而成渣,爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐,完成鐵水三脫后送往煉鋼廠進行精煉。同時產生高爐煤氣,爐渣兩種副產品,高爐渣鐵主要由礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成,自渣口排出,經水淬處理后全部作為水泥生產原料;產生的煤氣從爐頂導出,經除塵后作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。
 
 高爐生產工藝流程
 
 
轉爐生產流程
轉爐是當今煉鋼工業中應用為廣泛的設備之一,轉爐煉鋼以鐵水、廢鋼、鐵合金等為主要原料,通過吹入氧氣、氬氣、氮氣等氣體并加入造渣劑、冷卻劑、增碳劑等無機非金屬原料,靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學反應產生熱量完成冶煉。
經過轉爐初步精煉后的鋼水進入精煉包中進行二次精煉,爐外精煉是指將初煉(在氧化性氣氛下熔化、脫磷、脫硫、去除雜質和主合金化)鋼液進行精煉(在真空、惰性氣體或還原性氣氛下脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和成分微調等)的冶金過程,對鋼水的溫度、成分、氣體、有害元素與夾雜物進行進一步調整,達到潔凈、均勻和穩定的目的。
爐外精煉可根據精煉手段分為真空循環脫氣(RH)、真空吹氧脫碳(VOD)、真空電弧加熱脫氣(VAD)、氬氧脫碳(AOD)等精煉方法,通過不同的精煉手段獲得不同的鋼種。
成分調整完成的鋼液,后送大鋼胚及扁鋼胚連續鑄造機,澆鑄成紅熱鋼胚半成品,經檢驗、研磨或燒除表面缺陷,或直接送下游軋制成條鋼、線材、鋼板、鋼卷及鋼片等成品。
 
 轉爐、精煉生產工藝
 
 
 
軋鋼和熱卷
經過精煉完成的鋼水進入鑄鋼階段,通過連鑄或澆鑄鋼錠進行軋鋼獲得大小形狀不一、各種類型的鋼坯,再根據所需進行熱軋或管軋獲得長材和板材。
軋鋼是是在旋轉的鋼輥間改變鋼錠、鋼坯形狀的壓力加工,改善鋼的內部質量及獲得所需形狀如鋼板、帶鋼、線材及各種型鋼等。
熱卷即熱軋卷板,是以板坯(主要為連鑄坯)為原料,經加熱后由粗軋機組及精軋機組制成帶鋼。從精軋后一架軋機出來的熱鋼帶通過層流冷卻至設定溫度,由卷取機卷成鋼帶卷,冷卻后的鋼帶卷。
其中連鑄工藝流程、小鋼坯生產流程及熱軋生產流程介紹如下
 
軋鋼和熱卷生產工藝流程
 
 
連鑄生產流程
連鑄也即是連續鑄鋼,是將鋼液轉變成鋼胚的過程。上游處理完成的鋼液,以盛鋼桶運送到轉臺,經由鋼液分配器分成數股,分別注入特定形狀的鑄模內,開始冷卻凝固成形,生成外為凝固殼、內為鋼液的鑄胚,接著鑄胚被引拔到弧狀鑄道中,經二次冷卻繼續凝固到完全凝固。經矯直后再依目標長度切割成塊,方塊形為大鋼胚,板狀形即為扁鋼胚,都為半成品,需要經鋼胚表面處理后,再送軋鋼廠軋延。
 
 連鑄生產工藝流程
 
 
小鋼坯生產流程
大鋼胚由連鑄機產出后經過加熱、除銹、燒除、粗軋、精軋、剪切后,生產成截面118mm*118mm小鋼胚,其中60%的小鋼胚再經檢驗、研磨去除表面缺陷,供應條、線工場軋延成條鋼、線材盤元與直棒鋼產品。
小鋼坯生產工藝流程
 
 
熱軋鋼材生產流程
熱軋鋼是經過高溫加熱軋制而成的鋼材,在軋鋼過程中或軋鋼之前需對材料進行加熱,加熱到再結晶溫度以上進行軋制。
熱軋產品特點:熱軋產品具有強度高、韌性好、易于加工成型及良好的可焊接性等優良性能,因而被廣泛用于船舶、汽車、橋梁、建筑、機械、壓力容器等制造行業。
熱軋鋼材生產工藝流程
 
 
    長材    
鋼材的大類中長材指的是線材、棒材、型材。
線材就是常用的盤圓鋼,一般直徑5~9mm的成卷供應的熱軋圓鋼稱為線材,根據軋機的不同可分為高速線材和普通線材,還有一部分深加工線材,例如調質鋼、拔絲鋼、卷簾線鋼等。線材通過牽引拉絲可形成鋼絲、繩索等產品。
棒材指橫斷面積為圓形、方形等簡單圖形、長度相對橫截面積尺寸來說比較大且通常以直條狀提供的一種鋼材,棒材既可以加工成線材也可以通過冷軋制備為條狀鋼材。
型材是指通過軋制、擠出、鑄造等工藝制成的具有一定幾何形狀的物體,外觀尺寸一定,斷面呈一定形狀,具有一定的力學物理性能。型材既能單獨使用也能進一步加工成其他制造品。
 
長材的分類
 
 
線材生產流程
線材的生產是小鋼坯通過加熱爐加熱后經粗軋機組,中軋機組,精軋機,減徑成型機軋制, 再經盤卷機盤卷成型,冷卻輸送帶輸送后,送至精整區精整。部分需再處理者,再經酸洗被覆、 伸線、退火等制程。為了除去線材表面的氧化皮和銹蝕物,通常利用酸溶液進行酸洗;球化退火是線材加工中的重要工藝,是提高材料質量和塑性的重要手段,目的是用相變重新結晶過程和緩慢冷卻來均勻和細化晶粒,消除內應力,降低硬度,利于塑性變形,經過以上工藝的線材稱為球化材。
線材生產工藝流程
 
 
    板材    
板材是指鋼坯經加熱爐加熱后軋制成型的板狀鋼材,通常指的是熱扎板卷、冷軋板卷、中板、寬厚板等。板材是國家建設必不可少的重要物資,通過熱軋、冷軋、表面鍍層及切割處理及焊接等操作可制備成工業、民用各行各業所需要的鋼鐵器件。
 
板材的處理及應用
 
 
板材生產工藝流程
鋼板生產作業是以扁鋼坯為原料,扁鋼坯經過加熱爐加熱1200°C,再經軋延、冷卻、整平到剪(焰)切成為成品。
 
鋼板生產流程
 
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