工业生产过程与管理第8章 冶金工业.ppt

* * 第8章 冶金工业 8.1概述 8.1.1冶金工业生产特点 1、高温连续生产 2、矿石品味低，消耗量大 3、原料共生元素多，要综合利用 4、按顺序进行流程式加工 钢铁材料是被广泛应用的金属，与其他金属材 料相比较，占有绝对的优势，表现在以下几个方面： 1、蕴藏的丰富性 2、存在的相对集中性 3、冶炼的容易性 4、具有较好的物理性能 5、性能可调性 8.1.2我国的钢铁工业资源 8.1.3钢铁生产工艺流程 钢铁生产过程包括从矿石原料的冶炼至生产出钢材的各个工艺生产环节，大体可分为炼铁生产过程、炼钢生产过程和轧钢生产过程。这种生产过程称为钢铁联合生产过程，用这种过程生产钢材的企业称为钢铁联合企业。 图8-1为炼钢生产的流程图，除了下述三个主要过程外，还有原料处理、炼焦、煤气、蒸汽、电力、水、运输等辅助过程。 图8-1 炼钢生产的流程图 8.2炼铁生产 炼铁，就是通过冶炼铁矿石到生铁的生产过程。现代炼铁主要是在高炉中进行，此外还有非高炉炼铁，但技术上尚未成熟。由于高炉炼铁技术经济指标好，工艺简单，产量大，效率高，能耗低，这种方法生产的铁占世界铁总产量的95％以上。 高炉冶炼的主要产品是生铁，它是由铁(94％左右)、碳(4％左右)和少量杂质(Si、Mn、P、S)组成。按用途可分为炼钢生铁、铸造生铁和铁合金。它们分别占生铁总产量的80~90％、10~15％和5％左右。 8.2.1高炉炼铁 1、概述 （1）高炉结构 图8-2高炉本体构造简图 1－炉喉；2－炉身；3－炉腰；4－炉腹； 5－炉缸；6－围管；7－风管；8－炉壳； 9－炉衬；10－出铁口；11－出渣口； 12－高炉有效高度；13－装料设备； 14－煤气上升管；15－炉底。 （2）生产工艺过程 高炉生产是在高温、密闭、具有一定压力的状态下连续进行的。把块状炉料按生产工艺要求分批、间断地装入炉内，炉料在炉内构成料柱。另一方面，鼓风机把冶炼所需的空气送到炼铁厂，经热风系统加热到900~1300℃左右后，吹入炉内。焦炭在风口处燃烧，产生大量高温煤气，把热量传给炉料。炉料在炉内逐步下降，温度逐步升高，冶炼逐步进行。冶炼好的液态生铁和液态熔渣积储在炉缸内。出铁之前先要出渣。出渣口通常用具有通水冷却塞头的堵液机堵着。出铁口通常用专用耐火泥封着。当铁水和熔渣排完，铁口喷出火焰，说明铁水和熔渣已排空，此时，立即启动泥炮，泥炮将以适当的吐泥速度向出铁口内打进—定量的炮泥，堵住出铁口。 . （3）高炉炉料及供料系统 高炉炉料有铁矿石、焦炭、熔剂（石灰石、白云 石、脉石等）等，具体如下： ①矿石是各种铁矿物的集合体 ②焦炭是高炉的基本燃料 ③铁矿石的准备处理的一般工艺流程 ④高炉供料系统 （4 ）高炉送风系统 高炉送风系统包括鼓风机、冷风管道、蓄热式热风炉、 热风管道、阀门、登仪表等，直接向高炉内供应热风。 （5 ）煤气系统 高炉煤气是钢铁厂能源的一个重要组成部分。从高炉 顶排出的煤气含有CO，约占20%~25%，H2约1%~3%， 并有少量的CH4等可燃性气体，含尘量10g/m3~40g/m3， 需经除尘处理，常用重力除尘法、洗涤塔法、静电除尘法。 (6)水循环系统 高炉冷却用循环水系统是不可缺少的系统。一座 1000m3的高炉每昼夜的耗水量达几万立方米。 2、高炉炼铁过程 高炉炼铁的任务是把铁矿石炼成生铁，它是一个连续的生产过程。 铁矿石在高炉中冶炼应完成三个基本作用：排除氧化铁中的氧（还原作 用）、把铁与脉石分开（造渣作用）、铁吸收碳素和降低熔点（渗碳作 用）。 （1）生产过程 按炉料在炉内的物理状态，在高炉内由上向下大致可分为五个区域： ①块状区（块状带）②软熔区（软熔带）③滴落区（滴落带）④回旋区 ⑤炉缸区 （2）焦炭的作用 焦炭燃烧放热并生成大量还原气体，保证炉料加热分解、还原、造 渣、熔化、渣铁反应等过程的进行。焦炭燃烧形成的自由空间为炉料的 下降创造了空间。 （3）铁矿石的还原 高炉下降的铁矿石受上升煤气气流的加热和CO的还原。 3、生铁的形成 从炉身部分还原出来的金属铁（海绵铁）在块状带主要发生气相渗碳，上升的煤气流温度降低，加上新生海绵铁的催化作用，促进渗碳沉积反应。CO分解出来的极细颗粒状碳粒，吸附在海绵铁表面，使其渗碳。进入软熔带，温度升高，有少量Si、Mn还原进入生铁，进一步渗碳，生铁熔滴下落，改善了与焦炭接触条件，加速了渗碳，是生铁渗碳的主要阶段。 8.2.2非高炉炼铁 1、 原理 非高炉炼铁是指不采用高炉而将铁矿石直接还原成铁或钢的方法。 2、炼铁方法 （1）