《冶金工程概论》报告.doc

选课课号： (2009-2010-2)-BG11191-600026-1 课程类别： 公选课 冶金工程概论课程考核（课程论文）题目：冶金工业就给排水循环方面的探讨学生姓名：马怀博学 号：2010444741授课教师：田世龙班 级：应用数学10级01班重庆科技学院冶金与材料工程学院二零一一零年五月 中国 重庆摘要:随着国内经济的飞速发展的基础是冶金行业的迅猛发展。冶金工业既是用水大户，又是主要的环境污染源。因此，节约用水，减少排污，在用水方面实现减量化、再利用、再循环的循环经济运行模式，是我国冶金工业发展面临的越来越紧迫的任务。文章论述了冶金工业给排水设计过程中应规范给水量，以及冶金工业中循环给排水系统的特点，并从采用大阻力、同程式系统，设置阀门及压力表，采用备用水源，循环水补给水以及设置调速装置等角度论述了工业给排水系统设计方法及要点。关键词:钢铁生产的环节;给排水循环;同程式系统;调速装置;循环给水系统Title: Metallurgical recycling of water and drainageAbstract: With the rapid development of the domestic economy is based on the rapid development of the metallurgical industry. Metallurgical industry is big water, but also a major source of environmental pollution. Therefore, water conservation, reduced emissions, achieving reductions in water use, reuse and recycling operation mode of circular economy, is facing the development of metallurgical industry in China increasingly urgent task. This paper discusses the metallurgical industry to the drainage design process should regulate to the water, as well as the metallurgical industry characteristics of circulating water supply and drainage system, and from using a large resistance, with the programming system, set the valve and pressure gauge, use of alternate water sources, recycled water supply water, and set the speed control devices, discusses the industry perspective to the drainage system design and elements.Key words: metallurgical industry; to the water cycle; with the program system; speed control device; circulating water system冶金工业就给排水循环方面的探讨1钢铁冶金联合企业主要生产环节1.1 铁矿石的开采1.1.1 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。1.1.2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。1.1.3 铁矿粉造块铁矿粉造块的方法主要分为烧结法和球团法。1.2高炉炼铁 1.2.1 高炉炼铁的过程a) 炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)。b) 从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。c) 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。d) 炼出的铁水从铁口放出。e) 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。f) 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。1.2.2 高炉炼铁特点 （1）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。（2）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。（3）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。 1.3铁合金生产1.3.1铁合金的用途 合金添加剂脱氧剂孕育剂。1.3.2生产方法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。1.4炼钢用原材料炼钢用原材料可分为金属和非金属两类1.4.1 金属材料金属料主要指铁水（或生铁块）、废钢和铁合金。1.4.2 非金属材料非金属料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂等。1.5炼钢的基本任务a) 脱碳并将其含量调整到一定范围。b) 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）c) 调整钢液成分和温度d) 将钢液浇注成质量好的钢锭或钢坯。1.6转炉、平炉炼钢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。1.6.1转炉炼钢法基本原理在于他不借助外加能源，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。1.6.2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。1.6.3 LD法优点a)吹炼速度快，生产率高；b)品种多，质量好；c)原材料消耗少，热效率高、成本低；d)基建投资省，建设速度快；e)容易与连续铸钢相匹配。鉴于以上优点，氧气顶吹转炉炼钢现已成为主要炼钢方法。1.6.4 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。1.6.5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。1.6.6 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。1.6.7 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。1.7电弧炉冶炼1.7.1电弧炉冶炼的优点a) 热效率高，达65%以上b) 温度易于控制和调整c) 炉内气氛可控，利于脱磷、脱硫、脱氧d) 钢中夹杂物相对较低e) 合金收得率高f) 可全废钢冶炼，也可配装部分铁水g) 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。1.8炉外精炼1.8.1精炼原理真空脱气、真空脱氧 、惰性气体处理、钢液搅拌1.8.2炉外精炼主要工艺方法a) 埋弧加热钢包精炼法（LF法，日本1971年开发）b) 真空吹氧脱碳精炼法（VOD法，西德1965年开发）c) 氩氧炉脱碳精炼法（AOD法，美国1968年开发）1.8.3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。 1.9钢的浇铸钢的生产包括炼钢、浇铸两大环节。1.9.1 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)。1.9.2钢水的浇铸的两种工艺方式a)钢锭模浇铸，也称模铸工艺，成品为钢锭。b)是连续铸钢，也称连铸工艺，产品为连铸坯。1.9.3浇铸方法 钢锭浇铸分上铸法和下铸法两种。1.9.4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。1.10金属塑性加工1.10.1 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。1.10.2加工施力类型分类直接受压、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。1.10.3 金属塑性加工特点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：从成型原则上说,无切屑,金属损耗较少；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；适于专业化的大规模生产。主要缺点是：某些脆性材料和形状复杂的制品不适于用塑性加工；专业化生产时需要专用的设备和工具。 1.11金属热处理金属热处理方法包括退火、正火、淬火、回火和调质。当今社会我们身边所接触的各行各业都有着千丝万缕的联系，谁也无法单独的生存在这个世界，对于我这个土木工程专业的学生来说在学习冶金工程导论后我才发现它们彼此联系之紧密，下面我就针对土木工程于冶金在工程中的应用做以下论述。1.冶金工业节水重要性雨露滋润禾苗壮，万物生长离不开水。水是构成生命体的基本单位，是生命发生、发育和繁衍的基本条件。而工业上节约用水是控制工业成本的关键，老师曾说在冶金工业上，哪怕是控制百分之一的成本，那么就可以产生上亿元的利益，甚至一个冶金企业在节水节能方面领先行业水平，那么这个冶金企业就具有很强的生存能力，就能在同行业中遥遥领先。2.规范给水量2.1、关于水量规范随着资源的开发和工业的发展，环境保护问题日益严峻，水资源的保护和控制更成为世界性的突出问题，我国的环境保护法和水污染防治法，对水资源的保护和水污染的控制提出了更加严格的要求。污水综合排放标准(GB8978-96)中规定中，对水排放量及污染物总量进行限制。因而，对选冶金厂的给排水设计和管理提出了更高的要求。为此，在拟定给排水系统和水量平衡时，就应以充分利用循环水(回水)和减少排放为主导思想。2.2、工业用水分类按水源种类：分为地表水（江河、湖泊、蓄水库、海洋等)和地下水(浅层地下水、深层地下水、泉水等)给水系统，而工业用水主要利用地表水，即江河和海洋等。3环给水系统的应用31、循环给水系统的问题在工业给水中，又分为循环系统和复用系统。而目前大多数工况企业在生产过程中都是循环水的应用，但大多具有供水量大用水量小的特点，甚至有的工业内采用一台水泵一台机器的供水形式，无疑对水资源和设备都造成了浪费，而冶金行业生产所用循环水的应用往往具备单台设备用水量小，整个生产工艺用水点多，对供水的安全度要求较高，在设计过程中若考虑不周全则在生产过程中往往会造成损坏设备、影响生产的后果，因此在设计过程中应尤其注意供水压力，部分设计人员对冶金工艺及设备性能了解不够充分导致设计的供水管压降过大导致后面的用水设备水压不足，甚至发生无水可供或形成负压的现象，为避免该类现象发生应尤其注意供排水压力平衡问题，并应在进出水管处采取相应技术措施以保证系统能够安全可靠运行。32、保证措施321、采用大阻力、同程式系统如图（1）。大阻力同程式系统在暖通空调及供热专业应用相对较多，在给水处理构筑物中也有所应用，一般有采暖、热水供应、集中空调和给水处理的大阻力快滤池等多种建构筑物，类似项目在给排水专业均存在对出水点压力要求严格，用水点较多，最终排放量少的特点，冶金工业生产中所用的循环供水系统存在与其类似的特点，因此在冶金工业给排水设计中应将进出水水管的管径采用偏大型号，并需在理论上实现进出水干管从起点到终点的压力损失趋近于零，使水的阻力主要集中在设备部分，在管道配置中应考虑对先供水的设备先排水，后供水的设备后排水的原则，并尽量实现水在管道内的流经距离近似相同，该种配置方式基本上能保证进出水管道压力基本平衡， 所谓平衡就是冷却用水量和损耗水量、循环回用水量补充水量以及排水量保持平衡， 水量平衡目的是达到合理用水。供水水量的仅仅随着支管管半径大小而发生变化，有效的防止了管道内出现负压甚至断水的现象。图（1）大阻力同程式系统322、设置阀门及压力表如图（2）。为了切实能够保证给水管道内压力以确保生产运行，并结合冶金工业产品市场变化多样、材料供应也随时发生变化，在生产过程中调整工艺流程及产品种类的事情随时发生，因此在设备的进出口连接水管上分别设置供水压力表，可以从压力表显示值来随时根据工况变化情况对供水进行调节，并可为技术人员提供数据积累资料，以便于满足生产需要图（2）阀门及压力表323、采用供水压力略小于循环泵的备用水源如图（3）。随着国内城市化及工业的迅猛发展，电力供应也日趋紧张，在冶金工业设置的循环水泵系统一般都不设置双电源或应急电源，因此在生产过程中一旦遇到市政电网停电则循环水泵也不能运行，因此为了能够保证生产的正常运行需设置供水压力略小于循环泵的常高压备用水源来与循环泵系统配套使用，同时还应该在供水干管上设置阀门及逆止阀、压力表以及断水报警装置，在排水干管上设置应急外排旁通管和阀门等系列措施，在生产过程中由于循环泵的工作压力大于备用水源压力而备用水源供水管关闭，在停电时断水报警系统发生动作以开启备用水源来确保生产正常运行。可采取的途径或是改革生产工艺，减少耗水量，或是提高重复利用率增大回用水量，以相应减少排水量。图（3）循环水处理324、循环水补水如图（4）。对循环水系统的补水应是完全自动运行，正常生产过程中补充水一般是由膨胀罐内水位控制，当膨胀罐内水位降低到设计最低值时则由液位信号器发出信号进而启动补水泵来向膨胀罐内补水，当罐内水位不断上升至设计高水位时液位信号器发出信号继而补充水泵则会自动关闭，正常情况下如此周而复始的运行。在运行过程中由于气压罐内不断有微量氮气溶解于水中，因此对氮气的补充也非常必要，氮气的补充一般由膨胀罐内压力控制，当罐内压力低于设计最低工作压力时则压力调节阀自动开启进行氮气补充，当补充至设计最高工作压力时则调节阀会自动关闭停止氮气补充，而当罐内水位升高导致罐内压力达到设计最高允许值则压力调节阀自动开启进行放气，当压力下降到最高设计工作压力则调节阀会自动关闭停止放气。由于循环水尤其是密闭循环水对补给水的水质要求较高，因此在补给过程中一般采用软化水、除盐水或冷凝水;为了防止在补给水过程中氧气随之进入补给水及循环系统应对膨胀罐及安全水箱采用氮气等惰性介质来密封;由于循环水长期循环使用往往会由于溶解氧及微生物等因素导致水体发生腐蚀，因此在补充水内应投加水质稳定药剂。可采取的途径或是改革生产工艺，减少耗水量，或是提高重复利用率增大回用水量，以相应减少排水量。图（4）锅炉给水示意图325、调速装置。循环水系统承担着冶金工业内主要运行设备的供给水任务，因此其输送水量较大同时耗电量也较高，而如何减少循环水系统电耗也应是一个引起重视的问题，尤其是在选别系列较多但工作的循环水泵台数较少的情况下，生产过程中循环水泵往往不能在高效区间内工作，因此为了节约能源而应在循环水泵配套设置调速装置，以便于根据生产变化来调节循环水泵转速，实现既能满足循环水量要求也能保证水泵在高效区域内工作，同时杜绝了采取调节闸阀的形式消耗能量，也不至由于选别系列发生变化而导致工作系列水量水压产生较大波动，具体调速设备可采