冶金工程论文.doc

选课课号： 课程类别： 公选课 冶金工程概论课程考核（课程论文）题目：冶金行业的简要介绍及分析作 者：学 号：授课教师：班 级：冶金行业的简要介绍及分析摘要：冶金是一项古老的行业。在人类诞生不久，它就伴随着我们，而且对我们的生活起了很大的作用。金属的应用标志着人类有了相当高的文明，冶金在对人类的发展和文明的进步做出了巨大贡献。它使得人类更好的征服自然界，改造自然界，同时它使得我们的生活边的更加美好。冶金行业在历史上也得到了很大的发展，现在的冶金行业已经基本上实现了自动化，这让冶金行业得到了质的进步。自动化技术在冶金的应用大大提高了冶金的工作效率，有效的节约了成本，促进了冶金行业的快速发展。在自动化的进程中，测控技术也起到了很大的作用。关键词：测控；冶金自动化；发展趋势；对策 窗体顶端About metallurgy profession introduction and analysis窗体底端窗体顶端窗体顶端Abstract: The metallurgy is an ancient profession. Is born in the humanity soon, it is following us, moreover to our life very major function. The metal application symbolizes that the humanity had the quite high civilization, the metallurgy in has made the great contribution to humanitys development and the civilized progress. It causes the humanity to conquer the nature well, the transformation nature, simultaneously it causes side our life to be happier. The metallurgy profession also obtained the very big development in the history, presents metallurgy profession basically had already realized the automation, this let the metallurgy profession obtain the archery target to be progressive. The automated technology raised the metallurgy working efficiency greatly in the metallurgy application, effective saved the cost, promoted the metallurgy profession fast development. In the automated advancement, the observation technology also played the very major role. 窗体底端窗体底端窗体顶端Key word: Observation; Metallurgy automation; Trend of development; Countermeasure 窗体底端0 引言中国是一个古老的农业大国，工业的发展进程比较慢。中国的冶金技术主要是来自西方国家。从改革开放以来，中国不断引进外国的技术，其中当然也包括冶金技术。在同国外著名电气公司的技术合作中，消化吸收引进的冶金自动化技术和冶金自动化技术。除板形控制、薄板坯连铸连轧等一些新技术外，在成熟技术方面国内冶金自动化的工程能力同国外著名的冶金公司相比还是有一定的差距的。自动化在冶金技术的发展有着至关重要的影响，然而在自动化的这些技术中，测控技术是至关重要的。测控技术的飞速发展，使得冶金的生产力及生产质量有了很大程度的提高。在故障检测方面也有了很大的提高。与此同时，人工智能技术的发展，也就是传感器的应用，使得冶金生产具有智能话一般。这明显提高了生产效率，降低了企业的生产成本。虽然说现在的冶金技术已经达到了一定的程度，但国内外对自动化系统的开发始终不能松懈。因此，我们应该提高自身的学习能力，学好自己的专业课，争取以后为祖国的冶金事业的发展做一些贡献。1 冶金的概述1.1 冶金的概念冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金，同时冶金在我国具有悠久的发展历史，从石器时代到随后的青铜器时代，再到近代钢铁冶炼的大规模发展。人类发展的历史就融合了冶金的发展。随着物理化学在冶金中成功应用，冶金从工艺走向科学，于是有了大学里的冶金工程专业。1.2 冶金工业的分类 冶金工业的分类冶金工业可以分黑色冶金工业和有色冶金工业，黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金的生产，有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。另外冶金可以分为黑色冶金工业、有色冶金工业、稀有金属冶金工业和粉末冶金工业。1.3 冶金的主要方法1.3.1 火法冶金火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程1.3.2 湿法冶金湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。 1.3.3 电冶金电冶金又分为电热冶金和电化冶金。 2 冶金工业中存在的危险及类别2.1 炼铁生产的主要危险源及主要事故类别炼铁生产工艺设备复杂、作业种类多、作业环境差，劳动强度大。炼铁生产过程中存在的主要危险源有：烟尘、噪声、高温辐射、铁水和熔渣喷溅与爆炸、高炉煤气中毒、高炉煤气燃烧爆炸、煤粉爆炸、机具及车辆伤害、高处作业危险等。根据历年事故数据统计，炼铁生产中的主要事故类别按事故发生的次数排序分别为：灼烫、机具伤害、车辆伤害、物体打击、煤气中毒和各类爆炸等事故。此外，触电、高处坠落事故以及尘肺病、矽肺病和慢性一氧化碳中毒等职业病也经常发生。2.2 炼钢生产过程中存在的主要危险源及主要事故类别炼钢生产中高温作业线长，设备和作业种类多，起重作业和运输作业频繁，主要危险源有：高温辐射、钢水和熔渣喷溅与爆炸、氧枪回火燃烧爆炸、煤气中毒、车辆伤害、起重伤害、机具伤害、高处坠落伤害等。炼钢生产的主要事故类别有：氧气回火、钢水和熔渣喷溅等引起的灼烫和爆炸，起重伤害，车辆伤害，机具伤害，物体打击，高处坠落，以及触电和煤气中毒事故。2.3 轧钢生产过程中存在的主要危险源及主要事故类型轧钢生产主要由加热、轧制和精整三个主要工序组成，生产过程中工艺、设备复杂，作业频繁，作业环境温度高，噪声和烟雾大。主要危险源有：高温加热设备，高温物流，高速运转的机械设备，煤气氧气等易燃易爆和有毒有害气体，有毒有害化学制剂，电气和液压设施，能源、起重运输设备，以及作业、高温、噪声和烟雾影响等。2.4 有色金属冶炼生产的主要危险源及主要事故类别有色金属冶炼生产过程具有设备、工艺复杂，设备设施、工序工种量多面广，交叉作业，频繁作业，危险因素多等特点。主要危险源有：高温，噪声，烟尘危害，有毒有害、易燃易爆气体和其他物质中毒、燃烧及爆炸危险，各种炉窑的运行和操作危险，高能高压设备的运行和操作危险，高处作业危险，复杂环境作业危险等。主要事故类别有：机械伤害，车辆伤害，起重伤害，高温及化学品导致的灼烫伤害，有毒有害气体和化学品引起的中毒和窒息，可燃气体导致的火灾和爆炸，高处坠落事故等。3 钢铁冶金联合企业主要生产环节3.1 铁矿石的开采3.1.1 铁矿石的开采铁矿石的开采方式主要有露天开采、地下开采和液体开采。3.1.2 铁矿石的富选铁矿石的富选过程包括破碎、磨碎、筛分和分级和选别作业。3.1.3 铁矿粉造块铁矿粉造块的方法主要分为烧结法和球团法。3.2 高炉炼铁3.2.1 高炉炼铁的过程先将炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)。再从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。然后在高温下焦炭（也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。最后将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。3.2.2 高炉炼铁特点 高炉冶炼是在炉料与煤气流逆向运动过程中完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性气氛。高炉是密闭的容器，除装料、出铁、出渣及煤气外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察炉内状况。高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。 3.3 铁合金生产铁合金在生产中可以作为合金添加剂、脱氧剂、孕育剂。铁合金的生产方法主要有碳还原法（高炉、电炉）、金属热还原法及电解法。3.4 炼钢用原材料的分类可分为金属和非金属两类炼钢用原材料可分为金属和非金属两类。其中金属材料主要指铁水（或生铁块）、废钢和铁合金。而非金属材料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂等。3.5 炼钢的基本任务炼钢的基本任务包括脱碳并将其含量调整到一定范围和去除杂质，主要包括：脱磷（冷脆）、脱硫（热脆）、脱氧、去除气体（氢、氮）和非金 属夹杂物（氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等）再就是调整钢液成分和温度。然后就是将钢液浇注成质量好的钢锭或钢坯。3.6 转炉、平炉炼钢3.6.1 转炉炼钢法基本原理转炉炼钢法主要包括底吹酸性转炉炼钢法、碱性转炉炼钢法、侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法、氧气顶吹转炉炼钢法（LD法）、 氧气底吹转炉炼钢法及顶底复合吹转炉炼钢法。其特点是在于其不借助外加能源，仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的放热氧化反应完成脱碳和脱除杂质的任务，并将钢液加热到出钢（1600或更高）温度。3.6.2 氧气顶吹转炉炼钢法用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法。自50年代初投入工业生产以来，在世界范围内吹炼速度快，生产率高；b)得到迅速推广，逐步取代空气转炉法和平炉炼钢法，成为现代炼钢的主要方法。3.6.3 LD法优点LD法具有品种多，质量好；原材料消耗少，热效率高、成本低；基建投资省，建设速度快；容易与连续铸钢相匹配等优点3.6.4 平炉炼钢特点从外部供给热量 因平炉炉体庞大,冶炼时间长,炉墙散热损失和高温废气带走的热量大，除钢铁原料中各元素氧化产生热量外，必须从外部供给燃料和使用预热空气燃烧燃料，方能保持炼钢时需要的热量。3.6.5 平炉炼钢的原材料钢铁料如生铁或铁水、废钢；氧化剂如铁矿石、工业纯氧、人造富矿；造渣剂如石灰（或石灰石）、萤石、铁矾土等；脱氧剂和合金添加剂。3.6.6 平炉炼钢的步骤平炉炼钢的过程通常分为补炉、装料（铁矿石、石灰和废钢）、加热、兑铁水、熔化、精炼、脱氧和出钢等几个步骤。3.6.7 平炉炼钢的优点可大量使用废钢，而且生铁和废钢配比灵活；对铁水成分的要求不像转炉那样严格，可使用转炉不能用的普通生铁；能炼的钢种比转炉多，质量较好。3.7 电弧炉冶炼电弧炉冶炼具有很多的优点：热效率高，达65%以上、温度易于控制和调整、炉内气氛可控，利于脱磷、脱硫、脱氧、钢中夹杂物相对较低、合金收得率高、设备简单，占地少，投资省，建厂快。但是，我国目前废钢保有量少，价格较高，而且电弧离解作用是钢中氮氢含量较转炉高。3.8 炉外精炼3.8.1 炉外精炼主要工艺方法炉外精炼主要工艺方法包括：埋弧加热钢包精炼法（LF法，日本1971年开发）；真空吹氧脱碳精炼法（VOD法，西德1965年开发）；氩氧炉脱碳精炼法（AOD法，美国1968年开发）。3.8.2 炉外精炼具有的共同工艺特点 选择一个理想的精炼气氛条件，通常采用真空、惰性气氛或还原性气氛。对钢液进行搅拌，可采用电磁感应、惰性气流或机械方法搅拌。钢液加热，在精炼过程中通常采用电弧加热、埋弧加热、等离子加热或增加化学热等。 3.9 钢的浇铸3.9.1 浇铸作业将合格钢水铸成适合于轧制或锻压加工所需要的一定形状、尺寸和单重的铸坯(或钢锭)。3.9.2 钢水的浇铸的两种工艺方式与方法一是钢锭模浇铸，也称模铸工艺，成品为钢锭。二是连续铸钢，也称连铸工艺，产品为连铸坯。钢锭浇铸分上铸法和下铸法两种。3.9.3 连铸机型式目前普遍使用的连铸设备是弧形连铸机。立式、立弯式、倾斜式三种型式是发展过程的产物，其中直立式仍在少数工厂使用，水平式、旋转轮式、离心旋转连铸机尚处于试验或小规模生产阶段。3.10 金属塑性加工3.10.1 分类按照塑性加工时是否完全消除加工硬化，分为热加工和冷加工。3.10.2 加工施力类型分类加工施力类型可以分为这几内：直接受压、如锻压、挤压和轧制；间接受压, 如拔丝、拔管和金属板深拉；张力，如拉延；弯曲，施加的是弯矩，如金属冷弯成型；剪切，施加剪切使金属成型，如冲裁、剪切。3.10.3 金属塑性加工特点与热处理金属塑性加工在现代冶金工业生产中占有重要地位，同金属切削加工相比，塑性加工有以下优点：一是从成型原则上说,无切屑,金属损耗较少；二是在取得所需形状的同时,改善材料的组织和性能,成品能够直接使用或者便于加工；三是适于专业化的大规模生产。金属热处理方法包括退火、正火、淬火、回火和调质。4 测控技术在冶金行业方面的应用测控专业培的目标：养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才， 这对于冶金行业具有很大的作用。例如：随着检测仪表的种类不断增加，特别是用于质量检测的仪表如铁水定硅、定硫探头，钢水的定碳、定磷、定氧、定氮探头，型钢尺寸检测仪，钢板涂油层厚度仪，钢板表面缺陷检测仪，板、管超声探伤仪，线棒椭圆度仪，激光测厚仪等专用仪表增加较快。新一代的检测仪表主要特点是智能和数字。这些检测仪表均是以微型计算机为核心，可以自动校零、线性化、补偿环境因素变化，配置图形显示装置，直观表达测量的结果。存储瞬变信息和历史数据，自测试、自诊断甚至包括模型运算和人工智能的应用，如测量冷轧钢板表面缺陷的检测仪采用了BP神经元网络技术。在一次检测技术方面，超声波、微波、激光等新技术大量被采用。这些新型的仪表被采用，使自动控制的精度得到进一步提高，如采用激光测速仪可以实测轧制过程的前滑量，用激光测速仪检测平整机的延伸率可以获得很高精度，使延伸率控制性能得到极大的改善。由此可知现代测控技术的存在，对冶金行业起着无可替代的作用。它可以促进冶金技术的发展，提高其生产效率和产品的质量。在钢铁的生产中，测控技术主要用于生产检测和产品质量检测。而且测控技术中的传感器技术对于冶金行业的生产具有很大的作用。比如说高炉操作，以及轧钢等过程中起到了至关重要的作品。因此，测控技术的飞速发展对于冶金技术的发展也有很大的作用。5 国内外冶金自动化工程能力的比较 我国与国外冶金自动化工程能力有着不小的差距。第1个差距是国外电气公司实施冶金自动化工程都有一个工程规范，规定一个冶金自动化工程分成几个阶段来完成，每个阶段要完成的任务和要形成的技术文本，这些技术文本的内容和格式都有详细的规定。而我们国内单位承担这种工程往往由各工程组根据自己的工程和人员情况自行确定。现在已由国家冶金自动化工程技术研究