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钢铁冶金关键业务系统介绍

时间:2022-12-08 16:46:59 | 浏览:139

1.钢铁业务介绍1.1 铁前系统——选矿系统选矿的目的:提高矿石品位。选矿方法重力选矿法。根据矿物密度的不同,在选矿介质中具有不同的沉降速度而进行选矿。磁力选矿法。磁力选矿法是利用矿物的磁性差别,在不均匀的磁场中,磁性矿物被磁选机的磁极吸引

1.钢铁业务介绍

1.1 铁前系统——选矿系统

选矿的目的:提高矿石品位。

选矿方法

重力选矿法。根据矿物密度的不同,在选矿介质中具有不同的沉降速度而进行选矿。

磁力选矿法。磁力选矿法是利用矿物的磁性差别,在不均匀的磁场中,磁性矿物被磁选机的磁极吸引,而非磁性矿物则被磁极排斥,从而达到选别的目的。

浮游选矿法。浮游选矿法是利用矿物表面不同的亲水性,选择性地将疏水性强的矿物用泡沫浮到矿浆表面,而亲水性矿物则留在矿浆中,从而实现不同矿物彼此分离。

选矿后产品

精矿是指选矿后得到的含有用矿物含量较高的产品。

中矿为选矿过程中间产品,需进一步选矿处理。

尾矿是经选矿后留下的废弃物。

1.2 铁前系统——烧结球团

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。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。

铁矿粉造块的目的:综合利用资源,扩大炼铁用的原料种类;去除有害杂质,回收有益元素,保护环境;改善矿石的冶金性能,适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。 

铁矿粉造块的方法:烧结法和球团法。 

铁矿粉造块后的产品:分别为烧结矿和球团矿。(供高炉炼铁生产的主要原料)

烧结

烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节,它是将铁矿粉、粉(无烟煤)和石灰、高炉炉尘、轧钢皮、钢渣按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。

球团

把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后,在加水润湿的条件下,通过造球机滚动成球,再经过干燥焙烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。

1.3 铁前系统——焦化

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。

焦炭在高炉冶炼中的作用:

1.发热剂。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。 

2.还原剂。焦炭燃烧产生的 CO 及焦炭中的固定碳是铁矿石的还原剂。 

3.料柱骨架。焦炭在料柱中占 1/3~1/2 的体积,尤其是在高炉下部高温区只有焦炭是以固体状态存在,它对料柱起骨架作用,高炉下部料柱的透气性完全由焦炭来维持。 

4.渗碳剂。 

5.炉料下降提供自由空间。

1.4 铁前控制系统整理

1.4.1 原料厂区控制系统(GE)

1.4.2 烧结工艺流程

1.4.3 烧结自动化系统

1.4.4 焦化工艺流程

1.4.5 焦化自动化控制系统(GE)

1.5 炼铁——高炉

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。

高炉冶炼目的:将矿石中的铁元素提取出来,生产出来的主要产品为铁水。副产品有:水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

高炉冶炼原理简介

高炉生产是连续进行的。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。生产时,从炉顶(一般炉顶是由料种与料斗组成,现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶)不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂,从高炉下部的风口吹进热风(1000~1300 摄氏度),喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石,主要是铁和氧的化合物。在高温下,焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来,得到铁,这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁,铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣,从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出,经除尘后,作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压,用导出的部分煤气发电。

1.6 铁区控制系统整理

1.6.1 炼铁工艺流程

1.6.2 高炉纵截面

1.6.3 高炉控制系统(GE)

1.6.4 高炉控制系统(施耐德)

1.7 炼钢——转炉炼钢

转炉炼钢:转炉的炉体可以转动,用钢板做外壳,里面用耐火材料做内衬。转炉炼钢时不需要再额外加热,故而降低了能源消耗,所以被普遍应用于炼钢。转炉炼钢工艺流程包括:高炉铁水→铁水预处理→复吹转炉炼钢→炉外精炼→连铸→热轧。

电炉炼钢:电炉炼钢的热源是电能记电弧炉内有石墨做成的电极,电极的端头与炉料之间可以发出强烈的电弧,具有极高的热能。因此,电弧炉往往用来冶炼合金钢和碳素钢。电弧炉主要以废钢材为原料。装好炉料后,炉盖会盖上,随后电极就下降接近炉料表面。

转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里,使杂质硅、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。

转炉冶炼目的

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。【相关信息】 钢与生铁的区别:首先是碳的含量,理论上一般把碳含量小于 2.11%称之钢,它的熔点在 1450-1500℃,而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体,随着碳含量的增加,其强度、硬度增加,而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能,可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工,其用途十分广泛。

转炉冶炼原理简介

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。

1.8 钢区控制系统整理

1.8.1炼钢工艺流程(转炉+电炉)

1.8.2转炉控制系统(GE)

1.9 型材加工——连铸

转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后,需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序,主要设备包括回转台、中间包,结晶器、拉矫机等。

连铸的目的:将钢水铸造成钢坯。

1.10 型材加工——轧钢

从炼钢厂出来的钢坯还仅仅是半成品,必须到轧钢厂去进行轧制以后,才能成为合格的产品。热轧后的成品分为钢卷和锭式板两种,经过热轧后的钢材厚度一般在几个毫米,如果用户要求钢板更薄的话,还要经过冷轧。

连轧的目的:将连铸后的钢坯轧制成客户需要规格的钢材。

从炼钢厂送过来的连铸坯,首先是进入加热炉,然后经过初轧机反复轧制之后,进入精轧机。轧钢属于金属压力加工,说简单点,轧钢板就像压面条,经过擀面杖的多次挤压与推进,面就越擀越薄。在热轧生产线上,轧坯加热变软,被辊道送入轧机,最后轧成用户要求的尺寸。轧钢是连续的不间断的作业,钢带在辊道上运行速度快,设备自动化程度高,效率也高。从平炉出来的钢锭也可以成为钢板,但首先要经过加热和初轧开坯才能送到热轧线上进行轧制,工序改用连铸坯就简单多了,一般连铸坯的厚度为 150~250mm,先经过除磷到初轧,经辊道进入精轧轧机,精轧机由 7 架 4 辊式轧机组成,机前装有测速辊和飞剪,切除板面头部。精轧机的速度可以达到 23m/s。热轧成品分为钢卷和锭式板两种,经过热轧后的钢轨厚度一般在几个毫米,如果用户要求钢板更薄的话,还要经过冷轧。

热轧生产工艺流程 

板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辊道直接送到热轧车间板坯库,直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道装炉加热,不能直接热装的钢坯由吊车吊入保温坑,保温后由吊车吊运至上料台架,然后经加热炉装炉辊道装炉加热,并留有直接轧制的可能。 连铸板坯由连铸车间通过板坯上料辊道或板坯卸料辊道运入板坯库,当板坯到达入口点前,有关该板坯的技术数据已由连铸车间的计算机系统送到了热轧厂的计算机系统,并在监视器上显示板坯有关数据,以便工作人员进行无缺陷合格板坯的核对和接收。另外,通过过跨台车运来的人工检查清理后的板坯也需核对和验收,并输入计算机。进入板坯库的板坯,由板坯库计算机管理系统根据轧制计划确定其流向。

冷轧生产工艺流程  

冷轧的工艺,简单地说就是将热轧来的原料板轧制成用户所要求的尺寸(板凸度)与形状(板形),同时满足性能(热处理)与表面质量(涂镀、精整)要求,是冶金行业的深加工工序,要求很高。 

冷轧工艺包括几部分:一般讲,主要分为酸洗、多机架连轧机、热处理线(包括罩式炉和连退),单机架和双机架平整线,表面防腐处理的镀锌线、彩涂线,及精整线等,此外依据生产的产品不同还会有:镀锌线、冷轧硅钢和彩涂线,冷轧是把热轧的板卷再次加工成具有高附加值的产品。

1.11 型材加工控制系统整理

1.11.1 轧钢工艺流程

1.11.2 轧钢网络拓扑

1.12 能源管理系统 EMS

作为冶金企业自动化和信息化的重要组成部分,不仅对能源的统一调度、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗和提高劳动生产率有重要作用,而且对于事故预案的制定和执行、事故原因的快速分析和及时判断处理、能源供需的合理调整和平衡以及在客观信息基础上的能源实绩分析、能源计划编制、能源质量管理、能源系统的预测等都是十分有效的。

大型钢铁企业能源管理系统中共有 4000 多个数据采集节点,涵盖了煤气、氧气、氮气、工业水、蒸 汽、压缩空气等介质。

1.13MES 系统

冶金行业 MES 解决方案包括订单管理、供应管理、质量管理、生产计划与调度、生产执行及反馈、能源管理、仓储及运输管理、大型工器具管理、原辅料管理、废料副产品管理、实验室管理(LIMS)、计量管理、磨辊间管理等业务模块,实现冶金行业计划、质量、能源、成本的协同优化,支持可持续发展的精细化冶金生产制造。

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