钢铁冶金

钢铁冶金学——炼铁亢淑梅钢铁基地1.鞍本钢铁基地包括鞍山钢铁公司和本溪钢铁公司。位于辽宁中部工业区，东倚千山山脉，北临辽河支流太子河，两侧千里平原，南望渤海湾。2.京、津、唐钢铁基地包括首都钢铁公司、天津各钢厂及唐山钢铁公司，是全国重要的钢铁基地之一，主要钢铁产品产量占全国总产量的10％左右。3.上海钢铁基地拥有宝钢及上钢一、三、五厂3个主要炼钢企业、梅山冶金公司及十多个轧钢厂，目前生产规模仅次于鞍本钢铁基地。4.武汉钢铁基地武钢位于武昌青山区的长江沿岸，是1949年后我国新建的大型钢铁工业基地。5.攀钢基地位于四川渡口市，建于“三五”时期，是我国战略后方最大的钢铁联合企业。攀钢所在的攀（枝花）西（昌）地区蕴藏极其丰富的钒、钛磁铁矿，钒、钛储量居世界首位，与其共生的钴、镍、铜、锰等十多种稀有金属元素的储量也十分惊人。这里还有巨大的水能和焦炭资源，为发展钢铁工业提供了条件。6.包头钢铁基地包钢位于内蒙古包头市新区昆都仑河两岸，是我国第一个五年计划期间国家重点建设项目之一。包头钢铁公司不仅是我国大型钢铁联合企业，也是我国最主要的稀土生产基地。包头矿具有巨大的稀土资源矿，其储量居世界首位，有“稀土之乡”的美称。7.太原钢铁基地太钢位于山西省太原市尖草坪，是“二五”时期重点扩建、改建项目之一。太钢周围焦煤资源丰富，品种齐全，这是太钢布局的突出优势。太钢也是我国特殊钢生产基地，以生产优质板材为主。8.马鞍山钢铁基地马钢位于安徽省东部马鞍山市内，临江近海，交通十分便利，资源丰富。9.重庆钢铁基地包括重庆钢铁公司和重庆特殊钢厂。重庆钢铁公司位于重庆市大渡口区境内，前身系抗日时期由原汉阳兵工厂、六河沟铁矿和上海钢铁厂的一部分设备组建而成。10.台湾中国钢铁公司我国台湾省钢铁工业是在缺煤少铁条件下，靠大力发展拆船行业兴办起来的。辽宁有哪些钢铁厂？鞍钢抚顺钢铁公司北台钢铁本钢鞍山三和轧钢鞍山宝得鞍山第三轧钢辽阳腾龙钢铁海城东四型钢辽南钢铁陵源钢铁鞍钢简介鞍山地区铁矿石资源丰富，已探明的铁矿石储量约占全国储量的四分之一。周围还蕴藏着丰富的菱镁石矿、石灰石矿、粘土矿、锰矿等，为黑色冶金提供了难得的辅助原料。中长铁路和沈大高速公路穿过市区，大连港、营口港、鲅鱼圈港与海内外相通，交通运输条件便利。一、首钢集团（京唐）概况首钢始建于1919年，解放前30年累计产铁28.6万吨。解放后通过技术改造和建设，1958年建起了侧吹转炉，结束了首钢有铁无钢的历史，1964年建成了我国第一座30吨氧气顶吹转炉，在我国最早采用高炉喷吹煤技术，70年代末首钢二号高炉成为当时我国最先进的高炉。改革开放以来获得巨大发展，成为以钢铁业为主，兼营采矿、机械、电子、建筑、房地产、服务业、海外贸易等多种行业，跨地区、跨所有制、跨国经营的大型企业集团。首钢总公司为母公司，下属股份公司、新钢公司、迁钢公司、首秦公司、高新技术公司、机电公司、特钢公司、首建公司、房地产公司、实业公司、国际贸易工程公司等子公司，在香港有上市公司，在南美洲有秘鲁铁矿等海外企业。2007年集团销售收入1090亿元，实现利润水平43亿元，钢产量1540万吨，职工近8万人。在中国企业联合会按2006年数据评选的中国制造业500强中，首钢销售收入列第10位；在中国企业500强中首钢列第36位。武汉钢铁股份有限公司坐落在“九省通衢”的武汉市东部，是由武汉钢铁(集团)公司控股的、国内排名第三大钢铁上市公司。目前，公司总资产达300多亿元，下辖烧结厂、炼铁厂、一炼钢厂、二炼钢厂、三炼钢厂、大型厂、轧板厂、热轧厂、冷轧厂、硅钢厂、棒材厂、质检中心等12个单位，员工16995人。武钢股份拥有当今世界先进水平的炼铁、炼钢、轧钢等完整的钢铁生产工艺流程，钢材产品共计7大类、500多个品种。主要产品有冷轧薄板、冷轧硅钢、热轧板卷、中厚板、大型材、高速线材、棒材等，商品材总生产能力1000万吨，其中80%为市场俏销的各类板材。目前，公司先后有100多项产品获全国、省、部优质产品证书，硅钢产品获中国名牌、中国钢铁行业最具影响力品牌称号，重轨、板材获湖北省名牌称号，39项钢材产品获冶金行业“金杯奖”，产品实物质量达国际先进水平产量比为64.07%。宝山钢铁股份有限公司（简称“宝钢股份”）是中国最大、最现代化的钢铁联合企业。宝钢股份以其诚信、人才、创新、管理、技术诸方面综合优势，奠定了在国际钢铁市场上世界级钢铁联合企业的地位。《世界钢铁业指南》评定宝钢股份在世界钢铁行业的综合竞争力为前三名，认为也是未来最具发展潜力的钢铁企业。公司专业生产高技术含量、高附加值的钢铁产品。在汽车用钢，造船用钢，油、气开采和输送用钢，家电用钢，电工器材用钢，锅炉和压力容器用钢，食品、饮料等包装用钢，金属制品用钢，不锈钢，特种材料用钢以及高等级建筑用钢等领域，宝钢股份在成为中国市场主要钢材供应商的同时，产品出口日本、韩国、欧美四十多个国家和地区。第一章概论1.1国民经济中钢铁工业的地位1.2中国钢铁工业的概况1.3钢铁联合企业中的炼铁生产1.4高炉冶炼过程概述1.1国民经济中钢铁工业的地位钢铁工业发展的条件稳定可靠的原材料资源动力资源庞大的运输设施雄厚的资金到目前为止还看不出，有任何其它材料在可预见的将来，能代替钢铁现有的地位。钢铁材料的优越性（讨论）1.2钢铁工业的发展概况古代占领先地位；近代落后于欧洲国家；从1890年（汉阳铁厂投产）→1949年约半个世纪内累计的钢产量不到200万吨；新中国成立后，特别是改革开放以来，钢铁生产有了重大发展。1.3钢铁联合企业中的炼铁生产由矿石到钢材的生产流程：长流程特点短流程特点1.4高炉冶炼过程概述钢铁炼铁工艺现代炼铁方法现代炼铁方法分为:高炉炼铁法：以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。由于高炉炼铁受能源焦炭的限制，在一些缺乏焦煤资源的国家和地区，经过长期的研制和实践，也逐步形成了不同形式的非高炉炼铁法。传统的高炉—转炉炼钢流程，工艺成熟，可大规模生产，是现代钢铁生产的主要形式。现代钢铁生产的一般流程现代炼铁方法现代炼铁方法分为:非高炉炼铁法:泛指高炉以外，不用焦炭，用煤、燃油、天然气、电为能源基础的一切其它炼铁方法。例如直接还原法，主要是指在冶炼过程中，炉料始终保持固体状态而不熔化，产品为多孔状海绵铁或金属化球团的方法。熔融还原法是用高品位铁精矿粉（经预还原）在高温熔融状态下直接还原冶炼钢铁的一种新工艺。新兴的直接还原—电炉炼钢流程，规模较小，目前还正在发展，是钢铁生产的重要补充。1.4.1高炉炼铁工艺流程及炉内主要过程焦炭熔剂铁矿石上料机高炉热风炉鼓风机喷吹燃料罐水渣煤气除尘生铁炉渣特殊生铁炼钢生铁铸造生铁净煤气渣棉建筑材料绝热材料炉尘其它用途空气冷风热风燃料高炉炼铁生产流程高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等）还原为液态生铁。冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。高炉本体及主要构成密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。它是由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护。高炉内部工作空间的形状称为高炉内型。高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。将正在运行中的高炉突然停炉并进行解剖分析，结构表明，根据物料存在形态的不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣体聚集区。高炉内主要区域各区内进行的主要反应及特征分别为：块状带：炉料中水分蒸发及受热分解，铁矿石还原，炉料与煤气热交换；焦炭与矿石层状交替分布，呈固体状态；以气固相反应为主。软熔带：炉料在该区域软化，在下部边界开始熔融滴落；主要进行直接还原反应，初渣形成。滴落带：滴落的液态渣铁与煤气及固体碳之间进行多种复杂的化学反应。回旋区：喷入的燃料与热风发生燃烧反应，产生高热煤气，是炉内温度最高的区域。渣铁聚集区：在渣铁层间的交界面及铁滴穿过渣层时发生渣金反应。高炉冶炼的特点及主要过程特点1）在逆流（炉料下降及煤气上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；2）在投入（装料）及产出（铁、渣、煤气）之外，无法直接观察炉内反应过程；3）维持高炉顺行（保证煤气流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。过程1）还原过程实现矿石中金属元素（主要是Fe）和氧元素的化学分离；2）造渣过程实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离；3）传热及渣铁反应过程实现成分及温度均合格的液态铁水。生产过程应严密控制的各关键性环节送风条件软熔区的位置、形状及尺寸固体炉料区的工作状态1.4.2高炉原料铁矿石概念定义：凡是在一定的技术条件下，可经济地提取出金属铁的岩石，称为铁矿石。a地壳中Fe元素居第四位，占4.2％，由于以富集状态存在，故有开采价值。b不存在纯金属状态的铁，而是以氧化物、硫化物的形式存在。c冶炼1吨生铁，约需铁矿石1.6－1.8吨。d脉石铁矿石的分类赤铁矿－Fe2O3理论含Fe70％，红条痕，较软，易还原；磁铁矿－Fe3O4理论含Fe72.4％，黑条痕，较硬，难还原；褐铁矿－xFe2O3.yH2O黄褐条痕，疏松多孔，易还原；菱铁矿－FeCO3理论含Fe48.2％，灰黄条痕，焙烧后易还原。铁矿石的评价1）含Fe品位高：将含Fe量达到理论值的70%以上的矿石称为富矿。2）脉石少和分布合适：矿石中除Fe以外的其它化合物统称为脉石。SiO2要少，Al2O3要少，CaO要多，MgO要合适。3）有害元素少：S、P、As、Cu→对钢铁产品性能有害。K、Na、Zn、Pb、F→对炉衬和高炉顺行有害。4）有益元素合适：Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb、稀土元素等，其含量多时可作为复合矿石考虑综合利用。5）还原性好：矿石中与Fe结合的氧被还原剂（CO、H2）夺取的难易程度称为还原性。褐铁矿＞赤铁矿＞磁铁矿人造富矿＞天然铁矿疏松结构、微气孔多的矿石还原性好6）冶金性能优良冷态、热态强度好软化熔融温度高、区间窄7）粒度分布合适→＜5mm的粉末要少，8～30mm为宜太大→对还原不利；太小→对顺行不利国内外铁矿石分布及成分国内国外矿石入炉前的加工处理熔剂碱性熔剂――石灰、石灰石、白云石酸性熔剂――硅石特殊熔剂――萤石要求有效成分含量高要求含S、P等有害元素少资源1.2.4高炉燃料焦炭以不同品种的煤，按比例配合，在隔绝空气状态下高温（1000℃）干馏而成的固体燃料；焦炭的三大作用：1）热源→在风口前燃烧，提供冶炼所需热量；2）还原剂→本身及其氧化产物CO均为铁氧化物的还原剂；3）骨架和通道→矿石高温熔化后，焦炭是唯一以固态存在的物料。有支撑数十米料柱的骨架作用有保障煤气自下而上畅流的通道作用作用3）是任何固体燃料所无法替代的。4）生铁渗碳的碳源。冶炼1吨生铁约需250～650Kg焦炭对焦炭的质量要求：1）强度高；2）固定C高；3）灰分低；4）S含量低；5）挥发份合适；6）反应性弱（C＋CO2→2CO）；7）粒度合适为矿石平均粒度的3～5倍为宜，d小/d大≈0.7任何燃料都无法取代焦炭的作用！高炉必需用焦炭焦炭是用资源贫乏的主焦煤炼制而成的，炼焦设备投资庞大，炼焦过程污染严重。高炉应少用焦炭煤粉高炉喷吹用煤粉的质量要求1）固定C高，灰分低；2）含S低；3）粒度细（＜200网目占80％以上）；4）煤粉可磨性好，爆炸性弱；5）燃烧性好，反应性强。世界先进高炉喷煤量已达250Kg/t，宝钢已