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钢铁生产过程简要介绍课件
钢铁生产过程简要介绍
二〇一六年三月钢铁生产过程简要介绍
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钢铁的基本生产过程,是首先获得铁矿石和焦煤等原料,然后把它们在炼铁高炉内炼制成生铁;下一步再以生铁为原料,用不同的炼钢炉冶炼成钢;钢要铸成钢锭或连铸坯形状,再送到轧钢机进行轧制加工,或者经过锻造,最终成为可用的各种形状的钢材。
?一、铁矿石开采和加工
?从地球诞生的那一天开始,铁元素凝聚成的矿藏就非常不均衡地分布于世界各地。
?铁元素是以化合物的状态存在于自然界中,尤其是以氧化铁的状态存在量特别多。在理论上来说,凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石。但是在工业上或者商业上来说,铁矿石不但是要含有铁的成份,而且必须有比较高的铁含量,才有利用的价值。
?有较好冶炼性能和利用价值的,主要是赤铁矿和磁铁矿两种。
赤铁矿石
?呈暗红色或棕色的是赤铁矿,它的主要成份为三氧化二铁Fe2O3,比重大约5.26,多数含Fe在70%以下,含O多于30%,是最主要的铁矿石种类。
磁铁矿石
?呈黑灰色或夹杂金属光泽的是磁铁矿,它的主要成份为四氧化三铁Fe3O4,比重大约5.15左右,理论最高含Fe可达72.4%,含O最少27.6%,具有磁性,也是主要的铁矿石种类。
?有的铁矿石埋藏浅,采用露天开采,犹如给地球开天窗一般地挖大坑,开采成本相对低一些。有些深部的铁矿只能用井下巷道开采,与采掘地下煤炭的方法相类似。?
马鞍山钢铁公司南山露天铁矿,使用铁路电机车运输
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露天铁矿用电铲与大型矿车运输的联合采矿作业
首钢迁安水厂铁矿使用的130吨电传动1600马力矿车,有6米多高
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但是世界上含铁达到66%以上的矿石不多,很多铁矿的“品位”(也就是含铁量)较低,可能也就是30%到50%之间,原矿石里的石头成分太高,是不能直接用于炼铁的。所以为了提高矿石原料当中的含铁量,要利用机械设备去除部分石头杂质,进一步富集含铁的成分,这就是要进行“破碎”和“选矿”,其中的选矿环节都要大量用水。
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选矿车间景象——球磨机和螺旋分级机
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照片中这样略小规模的赤铁矿选场,每天可加工2000—3000吨含铁60%左右“铁精矿”。铁精矿呈粉状,一般称为铁矿粉,含铁量高的可以达到62—66%。
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选后得到的铁矿粉
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这样的矿粉还不能直接装进高炉里冶炼,就象人们只在取暖炉里烧型煤一样,必须人为地再把它们“捏”成块状,增加透气和还原性。国际上通行的办法是二次加工制造“烧结矿”和“球团矿”,这两样“人造块矿”同时提高了抗压强度,有利于高炉冶炼。
?铁精粉原料中加入的燃料,经过高温点火后,燃烧放出大量热量,使料层中矿物产生熔融,随着燃烧层下移和冷空气的通过,在1000—1100生成的熔融液相被冷却而再结晶,凝固成具有网孔结构的大块烧结矿。
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多孔隙的烧结矿
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球团矿的加工是先如同摇元宵一样,把精矿粉混合配料进行“造球”,然后也是上机焙烧,其规格没有烧结矿那么大。
焙烧后的球团矿
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烧结矿和球团矿就是可以加入高炉进行冶炼的矿石原料。?
?二、采煤炼焦炭
现在世界上95%以上的钢铁生产,还在使用300年前英国人达比发明的焦炭炼铁方法,所以炼铁要有焦炭,主要是当燃料用,同时焦炭也是还原剂,没有它就不能从氧化铁里置换出铁。
?焦炭不是矿物,而是要用特定的几种煤混合“炼制”出来,一般的配比是肥煤25—30%,焦煤30—35%,然后装入炼焦炉里炭化12—24小时后,形成坚硬多孔的焦炭。
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焦炭成品
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焦炭外观与煤还是有几分相像的,但是它的热值很高,比煤纯净,几乎就是纯碳,而且重量要比煤轻一半以上,因为绝大部分杂质都被清除掉了。
三、高炉炼铁
高炉炼铁是将铁矿石与燃料(焦炭有双重作用,一当燃料,二作还原剂)、配料石灰石等,在高炉中熔化,使它在高温状态下发生还原反应,从氧化铁里还原出基本是以铁元素为主的、含部分碳的“生铁”,也就是铁水。
炼铁厂高炉外观
高炉出铁水
?铁水注入到铁水包内,运输去炼钢厂,或送到铸铁机
?如果铁水不直接送去炼钢,还可以铸造成生铁块,储存或到市场上销售。
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铸造成型的生铁块
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不过生铁块由于含碳量超过2%以上,所以很脆,落地就会摔断。
直接用生铁可以铸造出各种铸铁产品,例如柴油机曲轴、铸铁管等。
四、炼铁成钢
铁与钢性质上的根本区别,就是含碳量,含碳量低于2%才是真正的“钢”。通常所说的“炼钢”就是在高温冶炼过程中使生铁脱碳,把铁变成钢。常用的炼钢设备是转炉或电炉。
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向氧气转炉内倒入铁水和废钢
转炉炼钢的原料包括85%左右的铁水、10—15%的废钢两类,再吹进氧气助燃,不用加任何燃料,依靠炽热铁水自身的物理热能很短时间内就把钢炼好了。
150吨转炉炼钢景象
而电炉炼钢要依靠外部的能源(电能)加热熔化废钢和生铁块,它不用铁水炼钢。
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大功率电弧炉在炼钢电炉出钢,钢水倒入钢包
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