钢铁冶金联合企业主要生产环节

1钢铁冶金联合企业主要生产环节
1.1 铁矿石的开采
1.1.1 铁矿石的开采
铁矿石的开采方式主要有露天开采、地下开采和液体开采。

1.1.2铁矿石的富选
铁矿石的富选过程包括破碎、磨碎、筛分和分级和选别作业。

1.1.3 铁矿粉造块
铁矿粉造块的方法主要分为烧结法和球团法。

1.2高炉炼铁[1]
1.2.1 高炉炼铁的过程
a) 炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)。

b) 从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。

c) 在高温下焦炭（也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。

d) 炼出的铁水从铁口放出。

e) 铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。

f) 产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

1.2.2 高炉炼铁特点
（1）高炉冶炼是在炉料与煤气流逆向运动过程中完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性气氛。

（2）高炉是密闭的容器，除装料、出铁、出渣及煤气外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察炉内状况。

（3）高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。

1.3铁合金生产
1.3.1铁合金的用途
①合金添加剂②脱氧剂③孕育剂。

1.3.2生产方法
铁合金的生产方法主要有碳还原法（高炉、电炉）、金属热还原法及电解法。

1.4炼钢用原材料
炼钢用原材料可分为金属和非金属两类
1.4.1 金属材料
金属料主要指铁水（或生铁块）、废钢和铁合金。

1.4.2 非金属材料
非金属料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂等。

1.5炼钢的基本任务
a) 脱碳并将其含量调整到一定范围。

b) 去除杂质，主要包括：脱磷（冷脆）、脱硫（热脆）、脱氧、去除气体（氢、氮）和非金属夹杂物（氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等）
c) 调整钢液成分和温度
d) 将钢液浇注成质量好的钢锭或钢坯。

1.6转炉、平炉炼钢
转炉炼钢法主要包括底吹酸性转炉炼钢法、碱性转炉炼钢法、侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法、氧气顶吹转炉炼钢法（LD法）、氧气底吹转炉炼钢法及顶底复合吹转炉炼钢法。

1.6.1转炉炼钢法基本原理
在于他不借助外加能源，仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的放热氧化反应完成脱碳和脱除杂质的任务，并将钢液加热到出钢（1600℃或更高）温度。

1.6.2氧气顶吹转炉炼钢法
用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法。

自50年代初投入工业生产以来，在世界范围内得到迅速推广，逐步取代空气转炉法和平炉炼钢法，成为现代炼钢的主要方法。

1.6.3 LD法优点
a)吹炼速度快，生产率高；
b)品种多，质量好；
c)原材料消耗少，热效率高、成本低；
d)基建投资省，建设速度快；
e)容易与连续铸钢相匹配。

鉴于以上优点，氧气顶吹转炉炼钢现已成为主要炼钢方法。

1.6.4 平炉炼钢特点
从外部供给热量因平炉炉体庞大,冶炼时间长,炉墙散热损失和高温废气带走的热量大，除钢铁原料中各元素氧化产生热量外，必须从外部供给燃料和使用预热空气燃烧燃料，方能保持炼钢时需要的热量。

1.6.5平炉炼钢的原材料
①钢铁料如生铁或铁水、废钢；
②氧化剂如铁矿石、工业纯氧、人造富矿；
③造渣剂如石灰（或石灰石）、萤石、铁矾土等；
④脱氧剂和合金添加剂。

1.6.6 平炉炼钢的步骤
平炉炼钢的过程通常分为补炉、装料（铁矿石、石灰和废钢）、加热、兑铁水、熔化、精炼、脱氧和出钢等几个步骤。

1.6.7 平炉炼钢的优点
①可大量使用废钢，而且生铁和废钢配比灵活；
②对铁水成分的要求不像转炉那样严格，可使用转炉不能用的普通生铁；
③能炼的钢种比转炉多，质量较好。

1.7电弧炉冶炼
1.7.1电弧炉冶炼的优点
a) 热效率高，达65%以上
b) 温度易于控制和调整
c) 炉内气氛可控，利于脱磷、脱硫、脱氧
d) 钢中夹杂物相对较低
e) 合金收得率高
f) 可全废钢冶炼，也可配装部分铁水
g) 设备简单，占地少，投资省，建厂快
但是，我国目前废钢保有量少，价格较高，而且电弧离解作用是钢中氮氢含量较转炉高。

1.8炉外精炼
1.8.1精炼原理
真空脱气、真空脱氧、惰性气体处理、钢液搅拌
1.8.2炉外精炼主要工艺方法
a) 埋弧加热钢包精炼法（LF法，日本1971年开发）
b) 真空吹氧脱碳精炼法（VOD法，西德1965年开发）
c) 氩氧炉脱碳精炼法（AOD法，美国1968年开发）
1.8.3炉外精炼具有的共同工艺特点
①选择一个理想的精炼气氛条件，通常采用真空、惰性气氛或还原性气氛。

②对钢液进行搅拌，可采用电磁感应、惰性气流或机械方法搅拌。

③钢液加热，在精炼过程中通常采用电弧加热、埋弧加热、等离子加热或增加化学热等。

1.9钢的浇铸
钢的生产包括炼钢、浇铸两大环节。

1.9.1 浇铸作业
将合格钢水铸成适合于轧制或锻压加工所需要的一定形状、尺寸和单重的铸坯(或钢锭)。

1.9.2钢水的浇铸的两种工艺方式
a)钢锭模浇铸，也称模铸工艺，成品为钢锭。

b)是连续铸钢，也称连铸工艺，产品为连铸坯。

1.9.3浇铸方法
钢锭浇铸分上铸法和下铸法两种。

1.9.4连铸机型式
目前普遍使用的连铸设备是弧形连铸机。

立式、立弯式、倾斜式三种型式是发展过程的产物，其中直立式仍在少数工厂使用，水平式、旋转轮式、离心旋转连铸机尚处于试验或小规模生产阶段。

1.10金属塑性加工
1.10.1 分类
按照塑性加工时是否完全消除加工硬化，分为热加工和冷加工。

1.10.2加工施力类型分类
①直接受压、如锻压、挤压和轧制；
②间接受压, 如拔丝、拔管和金属板深拉；
③张力，如拉延；
④弯曲，施加的是弯矩，如金属冷弯成型；
⑤剪切，施加剪切使金属成型，如冲裁、剪切。

1.10.3 金属塑性加工特点
金属塑性加工在现代冶金工业生产中占有重要地位，同金属切削加工相比，塑性加工有以下优点：
①从成型原则上说,无切屑,金属损耗较少；
②在取得所需形状的同时,改善材料的组织和性能,成品能够直接使用或者便于加工；
③适于专业化的大规模生产。

主要缺点是：
①某些脆性材料和形状复杂的制品不适于用塑性加工；
②专业化生产时需要专用的设备和工具。

1.11金属热处理
金属热处理方法包括退火、正火、淬火、回火和调质。