钢铁企业生产流程(常识版).doc

中冶南方工程技术有限公司教育培训学院钢铁企业生产流程（常识版）陈富莲安徽财经大学学生陈晶刚根据讲课录音整理于中冶南方工程技术有限公司钢铁企业是我们中冶南方的主力，就是设计钢铁企业。钢铁企业是一个庞大复杂的系统。说起来，主要的是流程及中间辅助机构。主要有炼铁炼钢轧钢三个系统。为了满足这个炼铁炼钢轧钢这样的生产系统的生产。就需要很多专业的配合。就我们设计，就现在工厂来说，就需要很多的系统，为这个主要的生产线系统服务。现在我们一般做设计的一些钢铁企业，一个，主要是，原来叫钢铁联合企业。钢铁联合企业，那就是从原料开始，矿山，焦化，一直到炼铁、炼钢、轧钢以及所有辅助系统在一起，为炼铁、炼钢、轧钢服务，形成一个相互交叉，相互配合，需要在生产当中相互协调，相互衔接，这样一个相当庞大的系统。所以我们设计院要完成这个建设就需要很多的专业。各位可能来自不同的学校，学着不同的专业。但是你们所学的专业对钢铁生产不是很清楚，即使学炼铁、炼钢、轧钢专业的对钢铁企业概况也不是很清楚。为了大家能够基本清楚，基本了解钢铁企业包括那些内容，所以我给大家介绍钢铁企业生产流程。先拿一个钢铁联合企业来说。现在的钢铁联合一般包括刚才所介绍的部门。我们先从主流程的第一道工序，就是炼铁开始。这是我形象化简单炼铁高炉图。炼铁、炼钢、轧钢这三部分，前两部分为化学作用，炼铁是还原过程，炼钢是氧化过程，到后面轧钢是一个物理过程，即把已炼好的钢坯，钢锭加工成我们需要的各种材料。现在我们介绍炼铁。对于我们来说，炼铁需要设计高炉，设计高炉需要从前头开始。高炉需要原料，主要原料是三种，入炉的原料，矿石、焦碳、溶剂。主要原料就是这三种。就矿石，拿武钢为例，像武钢有自己的矿山，另外溶剂也有自己的矿山。溶剂主要包括石灰石这一类，当然还有其他。焦碳也有自己的炼焦厂，就是焦化。像武钢，宝钢都有很大的炼焦车间，它们生产的焦碳就供给自己用。因此就我们的钢铁设计院，我们的设计从哪里开始。前面既要有原料储存的地方，有矿石堆，煤厂。这个来的煤一般在焦化车间。焦化车间我们一般不做，曾经做过。这个主要由鞍山焦化耐火设计研究院做。矿石，像武钢，有自采的矿石，有进口的矿石，还有国内其他矿点购买的。而这个矿石一般就有铁路或长江水运运到我们武钢，长江边上有武钢大的码头。所以呢，这就需要运输。一般的矿石，50%左右为富矿，我国富矿少，所以我们很多进口矿。这个矿石不是拿来就可以用的，我要几个地方分配起来，那么矿石来了就要分离，这需要很大很大的地方堆成武钢自己的矿，堆成巴西的矿，堆成澳大利亚的矿，这个堆起来的矿都有一定的配比，这样使每批矿石的原料或成分基本上控制在一定范围内。这个矿石一般可直接入炉，但为了提高我们的生产力，节约能源，中间就有一个叫烧结。烧结就是把矿石加上溶剂，焦碳，通过高温把它焙烧成烧结矿。矿石有好多好处，比如可以初步进行煤气还原，另外炉料进入炉里使得高炉通风性好，通气良好，保证高温生产，所以要有一个烧结车间。烧结我们一般也不做，这个由矿山设计院做。焦碳我们由焦化设计院做。焦碳也就是焦化，现在用干熄焦的方法节能，可以回收能源。焦化用焦煤，焦煤也有好多种，也叫配焦，配完以后要干馏，就是干加热，即隔绝空气加热，那么那个煤里头该挥发的东西全部挥发出来，这个煤粉不是一般开出来的煤就可以用，煤要洗，洗过以后的煤叫精煤，这样才可炼焦。干馏中挥发的东西没有一样是废物，虽然对人体有害，但我们进行回收。焦化车间有很大一个叫化工车间，可以回收苯，酚，及其他许多化工原料，另外还有煤气叫焦炉煤气，焦炉可以供给后面各个工序做燃料用。刚才讲的配料，起料都是机械化。高炉以前一般用提升机，现在用皮带上料，前面配料，然后直接用皮带上。再一个高炉进去的主要是焦碳、矿石、溶剂，出来的是铁水、渣，还有从顶上出来的煤气。高炉在钢铁联合企业里主要是炼钢生铁，还有一部分是铸造生铁。渣流到渣罐里。铸造生铁按计划生产。因为我们高炉要连续生产，一年365天都是连续的，但是中间可以有屏风保温，否则会造成停炉事故，你想里面是生铁水，后果是非常严重的。所以要保证高炉生产正常，所以要有一系列保证措施，保证水，电，供应正常。一般炼铁渣有几种处理方法，一种做成水渣。水渣就是渣在很高温度时用压力水把它冲成细细的粉末，这个水渣送给水泥厂做原料。还有一部分是气渣，炼铁过程当中除了产生一氧化碳，还有很多挥发性气体，初级煤气很脏，还有很多灰尘，称之为荒煤气，即没有经过净化的煤气。这些从高炉出来的荒煤气要经过净化，另外它有压力，有温度，我们利用它的压力，温度可以发电，同时就把它净化，一般用水净化，这个水要排到外面，这样废气变成废水。净化后的煤气，一般的煤气炉烧不着，但高炉可以用。进入到高炉里的空气是要加工进去的，这个进去的空气我们一般要预热，空气预热后可以节约能源。预热我们有热风炉，这个热风炉。一个炉子一般有三个，四个，五个以上热风炉，这个热风炉里面全部是耐火材料，使用焦炉煤气烧红，烧红以后把空气打进去，出来的空气就是热的，完了以后另外一个热风炉又在烧了，一个换一个。那么这个水怎么办，我要净化，我要处理，这个水是否进行处理是非常重要的。刚才我所说的相关专业，从最开始的矿石，煤，溶剂过来卸车等到堆成。这里我们有一个相关专业叫机械化运输。炼铁的鼓风机很大，以前用蒸汽透明鼓风机或电动鼓风机。这个鼓风机要用蒸汽，蒸汽哪来？原来我们那里有一个青山热电厂，它的锅炉出来的煤气除了发电以外，还供给炼铁用。现在一般都用电动鼓风机。这是炼铁，下面我们介绍炼钢。炼钢的原料，我这是介绍的大型钢铁联合企业，一般采用转炉，是氧气转炉。原来一般大的钢铁厂用平炉，但平炉不节能，而且生产效率低。炼钢是一个氧化过程，那怎么个氧化。铁水含碳量较高。我用氧气把铁水里的碳、硅、硫等一系列元素氧化。这些元素就被直接或间接的氧化转化为炉气或炉渣被除去。同时铁水温度提高。铁水里含碳量越高，它的溶解度越低，到了后面溶解度就高，炼钢的温度就控制较高，但是它出来的热量还比较高的温度还多，所以我们要在炼钢过程当中把废钢加进去冷却。那么它出来的废气，我们现在回收搞发电，所以我们如果一个炼钢搞的好，可以零能源甚至负能源炼钢。炼钢，炼出来的钢有各个不同的品种我们就要在炼钢炉里进行控制，那么我有的时候在炼钢前就要进行布置，要求高的，像硅钢，前面的铁水，在炼钢过程中还要进行异处理，一般要脱磷，脱硫。磷，硫这两个东西在钢里头是有害的杂质。当然有的钢，磷、硫含量也比较高。但是一般结构上用的钢，特别是硅钢对磷、硫要求非常高，所以炼钢时还要把磷，硫剔除掉。一般的铁水运到炼钢炉用推车或铁水罐。在炼钢车间还有一个叫混铁炉。为什么叫混铁炉。它可以将有差异的铁水混在一起，出来以后成分更均匀。炼钢除了铁水以外，还要溶剂。溶剂一般也是用皮带运到炼钢厂房的顶上。需要的时候自动的往炼钢炉里加。炼钢以后出来的有钢水、钢渣。钢水一般在炼钢车间里有两种处理方式。一种浇到很大的模型变成钢锭。另一种铸成坯。这个坯就是叫连铸，即把钢水浇到连铸机上，直接浇成所需要的坯，有方坯，圆坯等。那么铸的钢水是不是可以变成连铸坯，要浇成连铸坯，要求比较高的要根据钢种的要求，还要对钢水进行处理，处理主要是去除杂质，另外在这个过程中还可以调节钢水温度，提高钢的质量，还有进行合金化，根据钢的品种，加一些合金进去，进行微调。这个炼钢出来的废气要经过处理，处理时一般用水处理，这样脏的东西就到水里了，所以这个水也要处理，所以我们现在钢铁工厂水的处理非常大。这就是我介绍的炼钢。刚才讲的是炼钢，炼钢成坯或锭。现在浇锭的少了，因为浇成钢锭有一个就是不节能，而且输送率也低。因为浇成钢锭以后，它在轧钢过程中，头和尾巴都要去掉，因为头和尾巴在结晶过程当中，头上可能有空洞。另外浇锭不是浇一下就好了，那个工序是很长的。这个浇锭之前需把模子放好，放在一个大地板上，放四个，六个，八个，下面连接起来，所有连接的地方全部用中空的耐火材料对起来。这个耐火材料浇一次就废了，所以消耗很大，而且做耐火材料的工人的劳动强度很大。完了以后浇铸，浇完以后还要全力拖出来，拖到一个地方冷却，冷了以后拖到另外一个地方脱模，把模子拆掉，把钢锭到出来，完了以后地板马上进行处理，处理以后马上进行新的浇铸，所以这个过程要的地方大，车间多，而且工人用的也多，并且不节能。那么连铸有个好处，浇铸基本上是均匀的。从钢水结成钢板的温度利用，钢坯还没冷下来时，我们把钢坯马上送到热轧车间进行连续生产。我连铸出来的钢坯直接进入轧钢机，中间要冷却一段，这个冷却要进行边缘加热，这就节省了好多能源。一般从钢坯到轧钢，中间都要有加热炉，如果把温度降下来，再要升温，你想一想要耗费多少能源。下面我们再介绍轧钢。轧钢，我先把原来的钢锭工艺介绍一下。钢锭出来要进行叫做粗轧或叫开坯，一定要有这个车间，这个车间比较大。我要把这么大的钢锭轧小，轧成后面工序用的原料的大小的坯，这就要有均热炉，完了把这个钢锭一个一个靠在均热炉边上，一般一炉钢放在一起，两炉钢不能放在一起。炉号要从炼钢开始，一炉一炉都跟着，保证质量，所以不能混号，叫均热炉。这个加热时间很长，均热炉出来后，大钳子把它夹起来放到开坯车间。开坯就是把钢锭变成钢坯，进去的是锭，出来的是坯，坯，然后再进行成品轧金，就是我轧出来的东西可以直接当商品用。钢坯出来后马上就可以直接进入成品轧金，连铸就好在这里，一个可以节能，节省不少投资，节约工序，人力也用的少，成本就降下来了。下面我们再介绍成品轧金。这个成品轧金花样就多了。我们这个轧钢产品多的很。我先从型钢开始。型钢有大型、中型、小型，现在还有叫H型。型钢，像武钢的大型钢有轨，铁路用的轨，小的叫轻轨，大的叫重轨。还有梁，大的工字钢，大的槽钢，断面都很大。中小型的比较小一些，还有再小就是建筑用的钢材，小型轧钢出来呢就是盘条，就是一卷一卷的。型钢有工字钢、槽钢、扁钢，还有很多，型钢用处是最大的。下面我们介绍板。板和带之间有点混。什么叫板？一块一块叫板。一卷一卷叫带。以前分的很清楚，现在很混。比如硅钢，原来硅钢全部是板，一块一块生产的，现在出来的是一条一条长长的带。所以带和板之间有点混。那么这个板带又分热轧和冷轧。一般情况下，出来的板坯比较厚，现在用薄板坯。那么这个板坯到热轧车间变成热轧卷。一般热轧钢板不可能轧得很薄，用处很多。你比如集装箱，火车的车皮有很多都是热轧钢。还有一部分热轧出来比较薄一点的供给冷轧。即热轧除自出产品外，还给冷轧提供原材料。这样的轧机，把热轧钢板轧的时候，热轧出来时微热，表面就有一层氧化物。要把这一层氧化物去掉，首先酸洗，用稀酸把它表面那层氧化物洗掉，然后碱洗，用碱把酸中和，然后再用清水洗一次。完了这样的钢板才可以卷起来，才可以提供到市场。冷轧出来的钢板很光明，有时要进行退火，但不能氧化，叫保护漆退火。轧出来的钢板，就是卷子，可以达到我要求的几个毫米。还有硅钢，为什么硅钢另外介绍，因为硅钢要求很高，硅钢结晶方向要控制，硅钢里的结晶方向要一致。硅钢是要从炼铁就要开始控制。炼钢，浇铸，热轧，冷轧，都按照它的要求控制，需不少设备，硅钢才能达到它的要求。这是板带。下面介绍管子。管子，武钢没有，宝钢就有。一般管子，又分为有缝和无缝。无缝即没有缝，就用一个圆棒，穿一个孔，完了以后再轧。还有一种叫挤压，这个一般在特殊高温条件，即硬把钢从模子里挤出来，变成管子。可以挤出一根标枪，重心还符合要求，还有异型钢管，比如上海异型钢管厂可以挤出像油条一样的管子。都可以挤出不同断面的管子，挤成方的、圆的、六角形的，还有特殊用途的管子。这是无缝。有缝有很多。像我们一般用的这种水管，都是有缝。卷起来焊，叫焊管。还有大的钢管，要螺旋焊。一般大口径的要螺旋焊。还有丝。丝呢！常见的有钢丝、钢绳。钢丝到最后是挤出来的。我们用的铁丝，从细到粗，还有一种特殊用的丝，拉得像头发丝那么细，都有，这就是丝。还有一些特殊的轧钢，比如说，火车的这个轮子，一个轮子外还有一个边，一个沿，外面还有一层，这怎么生产？轧钢轧出来的。这个也是我们做的。另外还有一些钢球这些都是特殊的轧钢。轧钢类型比较多，反正大家要知道这些产品。还有一种叫金属制品，包括我们用的图钉、铁钉，钢丝也在内。金属制品我们做的不多，重庆院做。这是轧钢。还有一个为了我们这个整个系统能够完成，能够运行，能够从原料进来，直到产品出去，要完成这个，还需要很多辅助的东西。刚才我们说了一些。第一个我们这个物流，从原料进来，一直到产品出去，前面的东西就是后面的东西的原料，那么这个中间就要有物流。你比如说炼铁，炼钢中间，我炼得铁水多长时间出来？出来多少铁水？炼钢机修时怎么办？另外，路上怎么个走法？一般这样的大型工程都是铁路，所有铁路怎么个走法？哪里布置一个站？哪里遍组？车怎么调动？这个车进去出来顺利等等，这个运输由谁来？还有根据各个车间，各个流程的要求，把它摆在什么地方？两个车间的关系距离多远呢？这就要一流的位置，这些都根据总的要求，要布置好。还有如果我平地建厂，这个地平不平啊？那不平，我怎么个把它搞平？少的土哪里来？多的土哪里去？完了你看这个里头有多少管子。我给大家随便说说。从气方面，焦炉煤气，高炉煤气，这都有不同的要求，不同的管道。还有蒸汽，好多地方都需要用蒸汽，都有不同的要求。压缩空气，有一些车间，比如拆模子，都要用到压缩空气。完了以后所有空气制品的气体，一般是氧气，还有保护气体，都用到管道。水也有好多管道，循环用水，一般用的工业水，还有饮用水，还有软水，这些都有管道，有外面的，还有里头的。还有好多电缆，有供电，有通讯用品等，这些东西都得在车间和车间之间建造，同时统一，就是一个公用。道路除了铁路以外，还有公路，道路和道路还有交叉点，怎么走法？这些都需要做好。然后，为了供给这些车间用品。电，电系统，从国家电网过来，还有我们自己发的电，过来后，变压器，分级，分几级，那得由供电部门搞好，要使每个部门，每个车间，电要够用，尤其供电质量要求高的，还可能有两路，三路保证它的供电质量。一个车间动力用电，有高压，有低压，所有高压供电，低压供电，还有直流供电，要外头来的电到各个车间，而且要保证生产，保证安全。除了电以外还有燃气，燃气，我们院里主要是氧气制品。还有生产保护气体。还有我刚才说的余热，余压的发电，还有废气的净化。还有刚才所说的压缩空气。有些压缩空气是当动力的。刚才说的酸洗，碱洗后的酸水，碱水，这些酸水碱水都要处理，不能乱排，乱排是污染环境。还有的车间要求供硬水，有的要求软水，要生产这些水，一般车间的饮用水也要用。还有大量的冷却水，这个冷却水都要循环使用。所以水的名堂很多。那么我们在炼铁，炼钢这两个车间基本是“黑箱”的。但中间要控制，如何在外面表现出来。像炼钢，那我如何知道成分到位了呢？完了以后进行控制，高炉什么时候上料。这些要计算机控制。那计算机控制，它的信息来源在哪里？压力，温度，电信号，这些信息都要处理。那对应的各个机械，各个部门的控制，那么总的汇总，然后从管理上，几节计算机进行控制。另外我们还有设备，有冶金设备，冶金设备是一个专业。还有我们的每一个工厂要进行建设，还要进行环境保护一下。那么，我们对每一个工程，这个工程能不能赚钱，投资能不能回收，这里就需要经济学专业，这里有两个，一个是技术经济，一个是工程经济，这是两个不同的比喻。工程经济，我算一下，我要完成这个工程，要花多少钱，对于我们钢铁行业来说，钱是不得了，不是成千上万，是上亿，不是十亿，是几十亿，上百亿。这些都要算，从土地成本一直到建起，管子架起，一直到投资生产，都要钱，所以这个帐，就是工程经济来算。算完以后，多少投资，这些投资值不值得，我整个生产什么东西，工厂之间，炼铁和炼钢，炼钢和轧钢的锅炉的平衡，这些由技术经济来算。最后，我这个工厂建起来以后，能不能赚钱，我投资多少年能够回收，风险在哪，要给投资方提出报告。还有，我们刚才说了一些控制，有些控制可以仪器。但有些不行，比如说我这个炼钢时，这个钢阀起多少压，需要进行分析。分析用什么，这就是检验，检验，比如说对钢样，水样，各个方面的分析，这决定了钢出来合格不合格。另外我们还有一个专业，就是电信，那各个层面的通讯，从最古老的就是电话，扩音机，电视，对讲。还有一个专业，采暖，通风。你比如说我一个厂房，像有的厂房，要求保温，还有结合供风。有很多，但是有一些不是我们做的，比如在高炉的冶炼区域，有很多的耐火材料，耐火材料很重要，我们钢铁厂没有耐火是不可能炼出来的。什么粉铁炉，铁水罐，炼钢的炉子里头全是耐火材料。所以耐火材料很重要。像武钢，自己生产的耐火材料还不够自己用，还有一些耐火还要外购。所以耐火材料对我们很重要，但不在我们的设计范围。我们设计，就把我们需要的这些统统综合在一起，由我们的这个团队把这些所有需要的东西，需要的，供给的，还有各个工序间的联系，都得把它统筹起来，发挥最高的效率，这就是我们的责任，这要看我们的方案管理是不是做到，就要看是否做到了技术上进步，经济上的合理。那么因为这个钢铁是很花钱的工厂。所以我们做设计一定要认真，仔细。一笔万金，我们曾经发生过这样的事情，错一个字几十万，这个曾经因为选一个设备，设备的型号错了一个字大概就花掉了我们几十万。所以我们做设计一定要保证一个是质量，一个是安全。安全很重要。这是我介