冶金行业生产工艺

钢铁行业

一．我国钢铁行业简介

我国是世界上最早进行钢铁冶炼的国家之一，在公元前6世纪前后，中国就发明了生铁冶炼技术，到春秋战国时期，基本掌握了块炼铁、铸铁和炼钢技术。

进入工业大革命时期以后，随着工业发展需要和电炉炼钢，连铸技术的发展，钢铁冶炼技术大大提高，全球钢铁产钢量大幅度提高。建国后，我国先后从西德和日本引进大量的先进的冶炼设备和工艺，从而改善了国内钢铁冶炼落后的形势，到20009年国内生产粗钢5.65亿吨，连续10年居世界之首。

我国有大小钢铁企业几百家，主要的钢铁企业有：宝钢、首钢、鞍本、武钢、河北钢铁、山东钢铁、沙钢、包钢、攀钢、马钢、太钢等等。

二. 钢铁的定义和分类

钢铁从本质上都是铁和碳的化合物，其中还有微量的磷、硫、硅和锰等元素。生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，含碳量超过2％的铁，叫生铁；含碳量低于0.05％的铁，叫熟铁；含碳量在0．05％－2％当中的铁，称为钢。

钢铁的分类方式很多，常用分类如下。

(1) 按品质分类：普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）；优质钢（P、S均≤0.035%）；高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）。

（2）按化学成份分类：①碳素钢【低碳钢C≤0.25%）、中碳钢（C≤0.25~0.60%）、高碳钢（C≤0.60%）】②合金钢：【低合金钢（合金元素总含量≤5%）、中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）、高合金钢（合金元素总含量＞10%）】。

（3）按成形方法分类：锻钢、铸钢、热轧钢、冷拉钢。

（4）按钢的用途分：结构钢、工具钢、特殊钢、专业用钢。

三. 钢铁的冶炼流程和主要设备

一般来说，钢铁的冶炼大致分为四个过程：炼铁、炼钢、热轧、冷轧。

宝钢钢铁产品冶炼工艺流程

1. 炼铁

铁矿石、焦炭和石灰是炼铁用的原料，铁矿石经过烧结后被装入高炉以生产铁水。炼铁工艺流程如下图。

其炼铁的化学原理就是利用焦炭与氧气的氧化还原反应，将铁矿石的氧化铁还原成纯铁如下图：

炼铁厂主要设备：堆取料机、原料加工和运输设备、高炉设备。

（1） 堆取料机

堆取料机是一种大型的取料或卸料的设备，自动化程度很高，集机电液一体化，在钢铁厂的原料码头广泛应用。

涉及到的传动产品：电动机、减速箱、轴承、联轴器、密封、工业胶管和液压软管等等。

（2） 原料加工和运输设备

原料加工设备有选矿设备、磨矿设备、料车等设备，种类很多。其用途就是将块状的铁矿石或煤矿加工成粉状或颗粒状，以满足后面烧结的需要。

涉及到的传动产品：皮带、链条、电动机、减速箱、轴承、联轴器、密封、液压胶管等

等。

（3） 高炉设备

高炉是炼铁的最关键设备，除了高炉炉体，还有很多相关设备。如上料系统、送风设备、破口机等等。

涉及到的传动产品：皮带、轴承、联轴器、电机、减速箱、密封、液压胶管、工业胶管等等。

2. 炼钢

炼钢就是铁水通过氧化反应脱碳、升温、合金化的过程。它的主要任务是脱碳、脱氧、升温、去除气体和非金属夹杂、合金化。冶炼好的钢水经过连铸或锻造成钢坯，现代钢铁行业普遍使用连铸工艺来生产钢坯。

转炉炼钢工艺流程如图：铁水和回收的废钢作为原料，并在转炉内通过吹氧，使碳含量降低到0-1.5%，以生产钢水。

电炉炼钢工艺流程如图：电炉(EAF) 通过电极电弧放电产生热量来熔化废钢和生铁来生产钢水。随后使用二次精炼工艺来对钢液的成分、温度和清洁度进行细微的调整。

连铸的工艺流程如图：钢水经钢包水口注入结晶器，结晶器振动拉坯，钢水经过结晶器铜板冷却后进入扇形段进一步冷却成型成板坯或方坯。

炼钢厂主要设备：转炉、电炉、连铸机。

（1） 转炉

转炉除了炉体本身以外，还有炉身倾动装置，吹气装置和除尘系统。

转炉炼钢现场；

涉及到的传动产品：轴承、联轴器、电机、减速箱、密封、液压胶管等等。

（2） 电炉

电炉最显著特征的就是三根电极，除此之外还有炉体、冷却系统、除尘系统。

涉及到的传动产品：轴承、联轴器、电机、减速箱、密封、液压胶管、工业胶管等等。（3） 连铸机

连铸机部分主要由钢包回转台、结晶器、扇形段和辊道组成。连铸系统结构图如下:

方钢连铸现场设备：

板坯连铸现场设备：

涉及到的传动产品：链条、轴承、联轴器、电机、减速箱、密封、液压胶管、工业胶管

等等。

3. 热轧

热轧是在钢的再结晶温度以上进行的轧制，轧制过程就是在旋转的轧辊间改变钢坯形状的压力加工过程。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗。所以热轧能显著降低能耗，降低成本。此外热轧能改善金属及合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。

热轧通常采用大铸锭，大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件。一般可在带钢热轧机上生产厚度为1.2～8mm成卷热轧带钢。热轧工艺一般是将连铸的钢板板坯进过加热炉加热到一定温度，经过传送辊道到轧机处进行轧制成带钢、型钢或钢管。带钢还需要经过卷取机卷成钢卷以便运输。

热轧厂主要设备：加热炉、传送辊道、轧机

（1）加热炉

现在一般采用步进加热炉来加热板坯，以提高自动化程度和生产率。

涉及到的传动产品：链条、轴承、联轴器、电机、减速箱、密封、液压胶管、工业胶管等等。

（2）传送辊道

热轧基本是靠辊道来运输钢坯或带钢。一般有链条传送和棍子传送两种。

涉及到的传动产品：链条、轴承、联轴器、电机、减速箱、密封等等。

（3）轧机

轧机是热轧的关键设备，直接决定了产品质量的好坏。为减少轧辊弹变而影响带钢厚度精度，国内使用的热轧机以四棍或六棍轧机为主。

轧机模型：