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钢铁是怎样炼成的,有哪些流程工艺?

发布时间:2020/7/20 11:13:36 点击率:


冶金在耐火材料行业中一直占据着主要的位置,钢铁可以反复的回收利用,不论是废钢回收还是矿石烧结精炼都是需要耐火材料的,每生产出一吨钢材都是要消耗一定比例耐材的,今天为大家介绍一下钢铁是怎样炼成的,有哪些流程工艺?
炼铁是将金属铁从含铁矿物中提炼出来的工艺流程,高炉炼铁是现代炼铁的主要方法,其产量占世界生铁总产量的95%以上。
高炉炼铁是以含铁原料及熔剂、燃料等经过烧结机制成的烧结矿,配合熔剂、将煤炭化形成的冶金焦炭作为原料在高炉由热风炉热空气及燃料燃烧形成的高温环境中发生一系列物理化学变化从而将含铁原料还原成铁水的过程。
高炉产出的生铁经鱼雷罐车送往炼钢车间进入转炉进行初步精炼,废钢作为铁水的优质来源可以在电弧炉或转炉中初步精炼,初步精炼的钢水根据所需冶炼钢种的要求通过不同的精炼方法进行二次冶炼,以获得目的钢种。
炼铁及精炼是原料处理、铁水冶炼及钢水精炼等各个过程相互配。
不论是高炉、鱼雷罐、转炉、钢包、铁水包、热处理炉等高温设备中都是离不开耐火材料的,为钢铁生产保驾护航。
焦炭在炼铁过程中燃烧以提供热量,同时生成的还原性气体将含铁氧化物还原为铁水,是高炉炼铁必不可少的燃料及还原性原料。
焦炭的制备一般在焦炉中进行,现代焦炉按照装煤方式、供热方式及使用的原料不同又可分为许多类型,目前国内焦炉主要有捣固焦炉及顶装焦炉,其工艺流程又殊途同归:以混合破碎后的煤为原料,通过直接装入或捣固成煤饼装入焦炉炭化室,在由燃烧室传递的热量制造的高温环境中炭化形成焦炭,产生的焦炉气可用于其他化工产业,产出的焦炭经过湿法喷淋或干法息焦形成冶金焦炭供高炉炼铁使用。
烧结生产流程
铁矿粉烧结,就是将细粒含铁物料与燃料、熔剂按一定的比例配料,再加水湿润、混匀和造粒形成混合料,布料于烧结设备上,通过点火、抽风等操作,借助燃料燃烧产生的高温和一系列物理化学变化生成部分低熔点物质并软熔产生一定数量的液相,液相将铁矿物颗粒粘结起来并在冷却后固结成为具有一定强度的多孔块状产品,即为烧结矿。烧结生产经历了固相反应、液相生成和冷凝固结的过程。
含铁原料一般为含铁量较高、粒度小于5mm矿粉,铁精矿,高炉炉尘,轧钢皮,钢渣等;熔剂要求熔剂中有效CaO含量高,杂质少,成分稳定,在烧结料中加入一定量的白云石,让烧结矿含有适当MgO,对烧结过程有良好作用,可提高烧结矿的质量;燃料主要为焦粉和无烟煤。
通过烧结可为高炉提供化学成分稳定、粒度均匀、还原性好、冶金性能优良的优质原料,为高炉优质、高产、低耗、长寿创造良好条件。烧结可有效地回收利用冶金、化工能产生的含铁废物,如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、钢渣、硫酸渣等,既充分利用了国家资源,又减轻了环境污染,还可以降低生产成本。
高炉生产流程
高炉炼铁是将含铁原料(烧结矿、球团矿或铁矿)、燃料(焦炭、煤粉)及其他辅助原料(石灰石、白云石、锰矿等)按一定比例自高炉炉顶装入高炉,并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入加热过的大量富氧空气助焦炭燃烧,在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成一氧化碳,原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降,在炉料下降和上升的煤气相遇,先后发生传热、还原、融化、脱碳作用而生成生铁。
铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣,炉底铁水间断地放出装入铁水罐,完成铁水三脱后送往炼钢厂进行精炼。同时产生高炉煤气,炉渣两种副产品,高炉渣铁主要由矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成,自渣口排出,经水淬处理后全部作为水泥生产原料;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。
转炉生产流程
转炉是当今炼钢工业中应用为广泛的设备之一,转炉炼钢以铁水、废钢、铁合金等为主要原料,通过吹入氧气、氩气、氮气等气体并加入造渣剂、冷却剂、增碳剂等无机非金属原料,靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量完成冶炼。
经过转炉初步精炼后的钢水进入精炼包中进行二次精炼,炉外精炼是指将初炼(在氧化性气氛下熔化、脱磷、脱硫、去除杂质和主合金化)钢液进行精炼(在真空、惰性气体或还原性气氛下脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和成分微调等)的冶金过程,对钢水的温度、成分、气体、有害元素与夹杂物进行进一步调整,达到洁净、均匀和稳定的目的。
炉外精炼可根据精炼手段分为真空循环脱气(RH)、真空吹氧脱碳(VOD)、真空电弧加热脱气(VAD)、氩氧脱碳(AOD)等精炼方法,通过不同的精炼手段获得不同的钢种。
成分调整完成的钢液,后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机,浇铸成红热钢胚半成品,经检验、研磨或烧除表面缺陷,或直接送下游轧制成条钢、线材、钢板、钢卷及钢片等成品。
轧钢和热卷
经过精炼完成的钢水进入铸钢阶段,通过连铸或浇铸钢锭再进行轧钢获得大小形状不一、各种类型的钢坯,再根据所需进行热轧或管轧获得长材和板材。
轧钢是是在旋转的钢辊间改变钢锭、钢坯形状的压力加工,改善钢的内部质量及获得所需形状如钢板、带钢、线材及各种型钢等。
热卷即热轧卷板,是以板坯(主要为连铸坯)为原料,经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度,由卷取机卷成钢带卷,冷却后的钢带卷。
连铸生产流程
连铸也即是连续铸钢,是将钢液转变成钢胚的过程。上游处理完成的钢液,以盛钢桶运送到转台,经由钢液分配器分成数股,分别注入特定形状的铸模内,开始冷却凝固成形,生成外为凝固壳、内为钢液的铸胚,接着铸胚被引拔到弧状铸道中,经二次冷却继续凝固到完全凝固。经矫直后再依目标长度切割成块,方块形为大钢胚,板状形即为扁钢胚,都为半成品,需要经钢胚表面处理后,再送轧钢厂轧延。
小钢坯生产流程
大钢胚由连铸机产出后经过加热、除锈、烧除、粗轧、精轧、剪切后,生产成截面118mm*118mm小钢胚,其中60%的小钢胚再经检验、研磨去除表面缺陷,供应条、线工场轧延成条钢、线材盘元与直棒钢产品。
热轧钢材生产流程
热轧钢是经过高温加热轧制而成的钢材,在轧钢过程中或轧钢之前需对材料进行加热,加热到再结晶温度以上进行轧制。
热轧产品特点:热轧产品具有强度高、韧性好、易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能,因而被广泛用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。
长材  
钢材的大类中长材指的是线材、棒材、型材。
线材就是常用的盘圆钢,一般直径5~9mm的成卷供应的热轧圆钢称为线材,根据轧机的不同可分为高速线材和普通线材,还有一部分深加工线材,例如调质钢、拔丝钢、卷帘线钢等。线材通过牵引拉丝可形成钢丝、绳索等产品。
棒材指横断面积为圆形、方形等简单图形、长度相对横截面积尺寸来说比较大且通常以直条状提供的一种钢材,棒材既可以加工成线材也可以通过冷轧制备为条状钢材。
型材是指通过轧制、挤出、铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体,外观尺寸一定,断面呈一定形状,具有一定的力学物理性能。型材既能单独使用也能进一步加工成其他制造品。
线材生产流程
线材的生产是小钢坯通过加热炉加热后经粗轧机组,中轧机组,精轧机,减径成型机轧制, 再经盘卷机盘卷成型,冷却输送带输送后,送至精整区精整。部分需再处理者,再经酸洗被覆、 伸线、退火等制程。为了除去线材表面的氧化皮和锈蚀物,通常利用酸溶液进行酸洗;球化退火是线材加工中的重要工艺,是提高材料质量和塑性的重要手段,目的是用相变重新结晶过程和缓慢冷却来均匀和细化晶粒,消除内应力,降低硬度,利于塑性变形,经过以上工艺的线材称为球化材。
板材
板材是指钢坯经加热炉加热后轧制成型的板状钢材,通常指的是热扎板卷、冷轧板卷、中板、宽厚板等。板材是国家建设必不可少的重要物资,通过热轧、冷轧、表面镀层及切割处理及焊接等操作可制备成工业、民用各行各业所需要的钢铁器件。
板材生产工艺流程
钢板生产作业是以扁钢坯为原料,扁钢坯经过加热炉加热到1200°C,再经轧延、冷却、整平到剪(焰)切成为成品。
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