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中北大学毕 业 论 文题 目：浅谈钢铁冶金技术及人力资源 管理在其中的应用学生姓名： 王 星 学 院： 中北大学 函授站点： 五四一技校函授站 专 业： 冶 金 指导教师： 马丽 等铁峰 段伟 靳红霞 摘要：本文首先介绍我国钢铁冶金工业的状况，浅析发展钢铁工业的意义和对国民经济的重要性，主要介绍现代钢铁冶金技术，讲述了现如今精炼钢的两大支柱冶炼法，一个氧气转炉法，二是电弧炉炼钢。从生产设备、生产工艺及流程、生产方法、生产特点等方面展开介绍以及冶金行业前景；简析人力资源管理的发展状况，从而进一步在管理层面上深刻地论述在钢铁冶金领域的主要应用。关键词：钢铁冶金 发展 人力资源管理 节能 应用中图分类号：TF7引言近年世界钢铁产业发展迅速，2007年世界粗钢产量达到13.51亿吨，尽管受国际金融危机的影响，许多钢厂减产，钢铁产能有所下滑，但2008年世界粗钢产量仍达到13.29亿吨。中国钢铁产业发展迅猛，粗钢产量从1999年的1.24亿吨到2008年突破5亿吨，并保持着连续10年的持续增长，中国钢铁产能占世界钢铁产能的比重从1999年的15.72%增加到2008年的37.7%，在近年国家国家出台的钢铁产业结构调整和节能政策扶持下，中国钢铁综合能耗从1999年1240kgce/t下降到2008年的630kgce/t，但是能耗 呈大幅上升趋势，节能工作任重道远。在钢铁能耗构成中，轧钢工序能耗占钢铁能耗比重不高，仅为10%-15%，在近年轧钢新技术应用下，中国历年轧钢工序能耗，从2000年的117.95kgce/t降至2008年的59.52kgce/t。工业是国民经济的命脉，提高工业的产量，稳抓工业项目管理，注重节能环保同等重要。相较之下，中国冶金技术尚有10%-20%的节能潜力。1 我国钢铁冶金行业的发展历程及现状1.1 中国钢铁行业的发展历程建国六十多年来，我国的钢铁工业取得了巨大的成就。1949年中国的钢铁产量只有15.8万吨，居世界第26位，不到当时世界钢铁年总产量的1.6亿吨0.1%。在三年经济恢复时期和以后的几个五年计划期间，我国钢铁工业在困境中顽强地前进。到1978年，我国钢产量达到3178万吨，居世界第五位，占当年世界钢铁产量的4.42%。1979年以后，我国逐步走上了改革开放和建设社会主义经济的道路，钢产量以每年400 500万吨的速度快速增长。20世纪90年代以来，中国钢铁工业飞速发展，钢产量从1990年的6535万吨，以每年增长600 700万吨的速度大幅度增长。从1996年首次超过一亿吨大关，跃居世界第一位以后，我国钢产量连年增长，并一直保持钢产量世界排名第一名的位置。1.2中国钢铁行业现状改革开放以来，钢铁工业作为我国国民经济的基础产业，得到了迅速发展。在经历了以数量扩张为主的发展时期后，钢铁工业已进入了加速结构调整、全面提高竞争力为主的阶段。我国钢铁行业目前的主要特征有：(1)钢铁工业发展较快。我国目前能够冶炼包括高温合金、精密合金在内的1,000多个钢种，能够轧制和加工包括板、带、管、型、线、丝等各种形状的4万多个品种规格，有85的钢材是按国际标准生产，其中1/3的产品实物质量达到国际先进水平。(2)工艺结构逐步改善。我国钢铁行业技术装备水平逐步提高，陈旧的设备和落后的工艺逐步淘汰，目前国内绝大多数钢铁企业已淘汰平炉炼钢。 (3)企业组织结构改善，生产集中度逐步提高。经过多年的努力，我国钢铁企业数量多、规模小、效益差的状况有所改变，行业生产集中度逐步提高。（4）经济效益大幅度提高。（5）目前中国大陆钢铁有三项列世界第一。钢铁生产量世界第一！钢铁消费量世界第一！钢铁净进口量世界第一！2 现代钢铁冶金的主要流程现代钢铁冶金生产过程是将经过加工处理的铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成连铸坯或钢锭，再经过轧制等塑性变形方法，加工成具有多种用途的钢材。一个现代化的钢铁联合企业，一般有以下生产环节组成：原料处理、炼铁、炼钢、轧钢，是一个复杂而庞大的生产体系。2.1 原料处理自然界中含铁矿物已发现有300多种，而常用的铁矿石有磁铁矿石、赤矿石、褐铁矿石和菱铁矿石几种。天然富矿开采和处理过程中产生的富矿粉和贫矿富选后得到的精矿粉，都不能直接入炉，为满足冶炼的要求，必须将其制成具有一定粒度的块矿。粉矿经造块后获得的烧结矿和球团矿。烧结：混合好的物料放在烧结机上点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一硫物理化学变化作用下，使部分混合料颗粒表面软化熔化，产生一定液相，并润湿其他未熔化的矿石颗粒。当其冷却后，液相奖矿粉颗粒粘结成块。烧结过程是在抽风式烧结机上完成的。在选矿过程中产生大量的细磨铁精矿粉，这种极细的矿粉很难烧结，于是，利用它和其他含铁粉料造块生产球团。这种球团配合烧结矿入炉，对高炉冶炼更有利。通常生产球团的设备有带式烧结机，链篦机回转窑，竖炉。燃料主要是焦炭和煤粉。焦炭意识发热剂，二是还原剂，还是高炉料柱的骨架。焦炭的生产时在焦炉内完成的。溶剂只要有石灰石，白云石和硅石等。以上这些原料在加上一个高炉，配上合适的操作，就可以基本开始炼铁了！2.2 高炉炼铁原料 铁矿石(氧化物)；熔剂(CaCO3) 、燃料(焦炭) 铁矿石含铁量：3070， 其它是脉石（SiO2；Al2O3；CaO，MgO） 杂质：有害S（FeS），P(Ca3(PO4)2)，Zn, Pb 有利 Mn，Ni，Cr，V任务： 1）FeO的还原 2）还原脉石或把脉石与铁水分离溶剂 ：分离脉石：与SiO2；Al2O3形成低熔点的渣燃料： 焦碳和煤粉高炉冶炼是在竖式冶金护内进行的，碳的燃烧反应和铁氧化物还原反应是炉内发生的主要反应。然而炼铁原料成分是复杂的，炉内发生的反应还包括：碳酸盐分解(煅烧)、非铁氧化物(锰、跋等)还原、铁渗碳、未还原氧化物造渣、炉渣脱硫等。2.2.1 冶铁的主要设备高炉是冶炼生铁的主要设备，除高炉本体外，还包括许多附属设备。高炉是一个很断面为圆形的竖炉，它的外壳是港版焊成的，内砌碳砖作衬里。在砖衬和炉壳之间，或者在砖衬内部，设有水冷或气化冷却装置，以保护砖衬、炉壳及金属构件，维护炉型，延长炉子寿命。现代高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段部分。l 炉喉 炉喉呈圆筒形。在此进行炉顶布料相妒料的初步加热。l 炉身 炉身呈圆台形，它适应了炉料和煤气因温度变化而引起的体积改变。矿石 这里完成在固体状态下的整个加热过程，是高炉容积最大的一部分。l 炉腹 炉腹为倒圆台形适应炉料熔化体积收缩的特点。有利于媒气流的均匀分布。l 炉缸 炉缸是圆筒形，它既要贮存一定数量的铁水和炉渣，又要能保证燃料有足够 数量的焦炭。铁口、渣口和风口都设置在炉缸部位。风口设在渣口水平上方一定距离舶位置，要求渣面不要上升到风口平面，风口下应留有一定的焦炭燃烧空间。五段式高炉内型形成了两头小、中间大，且略带锥度的圆柱形空间，既保证了炉料下降过程受热膨胀、松动软熔合最后形成液态而体积收缩的需要，又符合煤气上升过程中冷却收缩和高温煤气上升不致烧坏炉腹砖衬的特点。一个大型炼钢厂，在高炉周围还配备原料运贮、鼓风加热、煤气净化、渣铁处理、喷吹燃料等。2.2.2 炼铁的方法 高炉生产：进入高炉有铁矿石、熔剂、焦炭等原料，热空气经环风管吹入高炉；焦炭即作为燃料又是还原剂，有一部分与铁化合；石灰石与脉石反应生成炉渣，并与矿石中的硫反应，将其带入渣内 。高炉的冶炼理化过程： (1) CO2CO2 CO2在上升过程中：CO2CCO 溶剂分解:CaCO3CaOCO2 (2） 铁的还原:FeOCOCO2Fe(间接还原) FeOCFeCO （直接还原） (3）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳扩散 过程， 使铁水被C所饱和。(4）其他元素的还原: Mn，Si 部分被还原，被还原后进入铁水中 Al不被还原 ，只能和熔剂形成渣 (5）去S: FeSCaOCaSFeO (6）P： Ca3(PO4)2C CaOPCO所以在铁水中： C饱和，溶有部分的Mn，Si，S以及全部的P。2.2.3 冶炼的特点炉料与煤气逆向运动，完成各种复杂的化学反应和物理变化，炉内是还原性气氛高炉是一个封闭的容器；高炉生产过程是连续过程；炉料与煤气逆向运动，完成各种复杂的化学反应和物理变化，炉内是还原性气氛。2.3 炼钢炼钢的基本任务：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。1）脱C和去Mn，Si，P ，S 方法：吹氧 直接氧化：C，Mn，Si，(Fe) O2氧化物（那个先被氧化） 同时 间接氧化：FeOC，Mn，SiFeCO P ： FeP+FeO+CaO (CaO)4 -P2O5+Fe S ： FeSCaOCaSFeO 2）脱氧：氧化过程出现的FeO 方法： 沉淀脱氧：直接将锰、硅、铝等脱氧剂加入到钢液中。生成的MnO，SiO2能 成渣上浮，但Al2O3不易上浮。从动力学当然是Al更彻底，所以 一般采用Mn初脱氧，Si次之，Al终脱氧的制度。 扩散脱氧：将Mn、Si、Al 、C粉脱氧剂加在到钢液液面上，在渣中FeO被还原，还原的Fe进入铁水中，生成的氧 化物留在渣中。炼钢即使联合企业的中间环节，也是联合企业的中心环节。它决定着联合企业最终产品的品种、质量，对整个钢铁联合企业有着重大影响。生铁中含有一定的杂志，对刚爱性能构成极大地破坏性，因此，通过冶炼降低生铁碳含量，去除有害杂质，并根据对钢材性能要求，加入适量合金元素，使其成为具有高的强度、韧性和其它特殊性能的金属材料。由上述可知炼钢的基本任务是：脱碳、脱硫、脱磷、脱氧、脱气。脱出非金属杂物；调整钢液成分和温度；将钢液浇铸成质量好的钢锭和钢坯。炼钢的主要方法有两种：一是氧气转炉炼钢，二是电炉炼钢，我国和许多主要产钢国家已经淘汰了平炉炼钢。2.3.1 氧气转炉炼钢转炉炼钢是直接将氧气吹入铁水，靠氧化去除生铁中杂质的同时，释放出化学热，使炉内物质保持熔融状态，并提高温度，达到出钢要求。转炉炼钢使金属与氧气、炉渣有良好的接触，反应界面大速度快，因此炉衬及炉壁等热损失小，热效率高，不用外加燃料，仅靠铁水的物理热及杂质氧化放出的化学热即可完成炼钢的任务，故又将转炉炼钢称之为“自热炼钢法”。氧气顶吹转炉通常按其公称容量确定它的大小。目前世界上最大的氧气顶吹转炉为400t。氧气顶吹炉主要由炉体、支承装置和倾动机构组成。 氧气顶吹转炉的供氧设备有供氧系统和氧枪。现在通用的制氧方法是空气分离冷却循环法，即先将经过除尘的空气压缩至大约520 x105Pa，使之流经一个换热器，冷却到接近其液化温度(173)；然后，在一个双蒸馏塔中，空气分成氧和氮。气态氧气用升压压缩机在高压下被注入贮气罐，再通过管道送到转妒，其喷吹压力为(610)*105Pa。铁水由高炉直接供应，在炼钢车间设有混铁炉作为贴水中间贮存这杯。废钢采用桥式吊车吊挂废钢溜槽的方式向炉内装料。石灰、萤石、铁矿石、铁合金等散料经上料仓称量后放入炉内。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳和吸入的氧生成CO和少量CO2的混合气体，并夹带有大量的氧化铁粉末须经降温、除尘方能作煤气使用；为此，在大多数转炉烟罩内部安装有废热锅炉，使出炉烟气降温，井回收其显热。废气除尘装置较多采用重力旋风除尘、布袋防尘、文氏管洗涤除尘、静电除尘等设备，废气经降温、除尘后。得到CO含量为80的转炉煤气，可用作炼钢厂燃料。整个煤气回收系统还必须密封，注意防爆防毒。冶炼钢的操作过程：(1) 用吊车和料箱向炉内装废钢，随后用铁水包向炉内兑铁水；(2) 摇正炉体，加第一批渣料(石灰、艺石、氯化铁皮、铁矿石)，然降枪吹氧；(3) 吹炼中期，脱碳反应激烈，渣中氧化铁降低，应加第三批渣料，提高渣中氧化铁含量，调整炉渣成分；(4) 接近改炼终点时提枪停氧，取样和测温，根据分析结果进行终点操作；(5) 通过出钢口向钢包出钢，并向盛钢桶内加入铁合金，进行脱氧和合金化；(6) 出完钢后从炉中向渣罐倒渣。 冶金特点：熔池成分和温度均匀性好，改善渣金平衡特别在低碳上，通过低吹调整气量，控制炉渣氧化性，控制炉内反应。2.3.2 电弧炉炼钢 电弧炉（electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼在钢板做成曲圆形炉壳内砌筑耐火材料就形成了炉膛。钢板制成的炉盖圈上砌上拱形耐火砖就形成了炉盖。炉壳上面盖上炉盖就构成了熔炼室。炉盖上有三个孔，石墨电极通过孔插入炉内。电弧炉大多采用顶装料。顶装料时先将炉盖和电极提升起来然后旋转移开，使炉膛完全暴露出来再用吊车将炉料从上部装入炉内，装料完毕将炉盖回复。电弧炉下部装有使电炉倾倒的机构，炼钢作业要求在出钢时向出钢槽一侧倾动40。一59、，而在放渣时向炉门一侧倾动10一15。因此炉体下部设置有扇形架、底座和倾动装置。炼钢电炉的操作主要分成补炉、装料、熔化、精炼、扒渣、脱硫、脱氧、合金化、出钢等几个阶段。其中许多操作与转炉、平沪相同。而电弧炉炼钢的特点是精练过程可分为氧化期和还原期。氧化期的任务是吹氧及加入铁矿石进行碳氧沸腾，选出高氧化铁、高酸度、流动性良好的炉渣以脱磷，提高温度，井为进入还原期做好热能贮备。吹氧脱碳速度比加矿石脱碳时大很多；而加矿石脱碳时，炉渣中(FeO)含量又比前者高。渣中氧化铁含量低对脱磷是特别不利的，所以生产上采用矿石和氧气联合氧化法。碳氧沸腾为脱磷反应造就高氧化铁渣，同时使钢液去气和去非金属夹杂物为此，氧化期碳氧沸腾至少要保持30min，如果熔毕碳低，则应首先加入生铁增碳然后进行氯化作业。炉渣脱磷的两个基本条件是氧化铁含量高和碱度高，故加石灰提高炉值碱度。 还原期任务是在碱性还原渣下进行精练，脱氧脱硫，调整好钢液成分和温度。还原精炼操作是电弧炉炼钢的独特之处。所谓还原期主要是炉渣中的氧化铁低。一般均在o5以下。整个还原期的操作基本上是围绕脱氧来进行。2.3.3 钢的连续浇铸连续浇注最早由亨利贝塞麦提出，并于1846年开始试验，但是直到1937年才实现了铜合金的连铸，1937年实现铝合金的连铸，1950年制出钢液的连铸机。连铸技术在钢铁生产中的应用是钢铁冶金工业的一次技术革命，它不仅大大提高了生产率，减少了材料消耗，并且提高了材料的质量。此后还出现了连铸连轧O.C.C技术。连铸使用的是连铸机。连铸机的结构：钢包、中间罐、中间罐车、结晶器、振动台、二次冷却及导向装置、拉矫机、引锭杆和引锭头、切割装置、输送车。连铸的特点：可直接获得一定断面形状的连铸坯，有的已接近最终产品外形，是轧制工艺简化；切头率比钢锭大幅降低，金属收得率提高712%；省去模铸一系列复杂工序，加速了浇铸工序周转，解决释放炼钢生产能力，使炼钢厂效率大幅提高；提高产品质量，连铸坯内部组织均匀、致密、偏折小；降低能耗，与模铸相比，综合能耗降130公斤标准煤；提高劳动生产率20%，生产成本降10%左右，投资省30%。但是，连铸也有缺陷：表面缺陷：纵裂、角裂、表面夹渣、皮下包泡、重皮、结疤、鼓肚、菱形；内部内列、中心疏松、偏折、大型夹杂物。2.3.4 轧钢工艺从炼钢厂出来的钢坯还仅仅是半成品，必须到轧钢厂去进行轧制以后，才能成为合格的产品。 从炼钢厂送过来的连铸坯，首先是进入加热炉，然后经过初轧机反复轧制之后，进入精轧机。轧钢属于金属压力加工，说简单点，轧钢板就像压面条，经过擀面杖的 多次挤压与推进，面就越擀越薄。在热轧生产线上，轧坯加热变软，被辊道送入轧机，最后轧成用户要求的尺寸。轧钢是连续的不间断的作业，钢带在辊道上运行速 度快，设备自动化程度高，效率也高。从平炉出来的钢锭也可以成为钢板，但首先要经过加热和初轧开坯才能送到热轧线上进行轧制，工序改用连铸坯就简单多了， 一般连铸坯的厚度为，先经过除磷到初轧，经辊道进入精轧轧机，精轧机由架辊式轧机组成，机前装有测速辊和飞剪，切除板面头部。精轧 机的速度可以达到。热轧成品分为钢卷和锭式板两种，经过热轧后的钢轨厚度一般在几个毫米,如果用户要求钢板更薄的话，还要经过冷轧。 站在管理阶层的角度来看，切实贯彻采取以下节能措施达到节能效果（1）、加热炉节能技术：蓄热式燃烧技术、节能涂料、步进炉与气化冷却技术：（2）、热装热送和低温轧制技术；（3）、电机节能技术；3 人力资源管理在冶金领域主要应用3.1 人力资源管理 人力资源管理是指一定范围内的人所具备的劳动能力的总和，这种劳动能力，构成人能够从事社会生产和经营活动的要素条件。一个社会的技术水平因素对人力资源开发与管理有着一定的影响。因为技术本身就和人力资源一起构成生产要素，在组织的资源配置中成为相互关联的一对，组织可以就此进行选择与替代。进而，技术的进步要求组织提供教育培训，以提高现有人力资源的素质，或者对其个体进行更新。在技术更新速度快的情况下还会导致人力资源的较大流动。此外现代技术的发展 ，直接为人力资源开发与管理提供了先进的手段 。3.2 人力资源管理在冶金领域的应用生产管理冶金企业生产管理系统由中央计算机、若干台过程管理计算机、几百台输入输出终端和通信系统组成(图2)。大部分终端装置布置在整个生产的各个环节之中。从原料到高炉、炼钢、轧钢、一直到成品发运的各种信息可以及时通过这些终端、过程控制计算机和通信系统送到中央计算机和过程管理计算机的存储器中。同时管理人员通过设置在管理部门的终端将各种指令送到管理计算机，然后又可以送到各生产岗位。这种计算机生产管理信息系统，可及时地反映出整个大生产过程的千变万化。因而只要向计算机查询就可以了解整个生产过程的实际情况和数据。通过计算机的统计分析、逻辑判断、数学模型的计算和管理人员的指令又可反过来控制整个冶金工厂的生产。所以冶金企业生产管理系统可以把整个冶金企业的生产计划、记录、数据报表、财务核算、经济分析、设备运行情况统一起来。它的主要功能是：管理产品合同；安排生产计划和作业计划；掌握资金库存和流向以及设备运行和备件库存情况；对生产进行最优化管理。 冶金电气自动化将进一步向管理、监测和控制的一体化、智能化和最优化的方向发展。使用计算机管理和控制的范围将继续扩展。例如在板坯、备件仓库的堆垛和取料方面，已经开始采用计算机实现无人操作和管理。机械设备和电气设备的运行状态也开始用计算机自动诊断，如果发生故障，除能自动分析故障的性质和部位外，还能自动切换、启动备用装置以保证设备正常运转，象转炉熔炼的成分控制、高炉的炉况和料位控制这样一些较困难的环节也可采用计算机自动进行。冶金电气自动化的发展趋势是从局部到全局组成一个控制系统，从生产计划、备料到整个生产过程融合成一个完美的整体。4 钢铁工业今后发展展望从世界钢铁产业发展看，全球钢铁产能并不集中于铁矿右富集国家，而是集中于钢材消费大国；世界上所有工业发达国家，即便铁矿石资源贫乏甚至全部依赖进口，却都是钢铁生产大国和强国。钢铁工业集中于消费地而非资源地是世界性的钢铁产业布局规律。我国钢铁工业所取得的成就，很大程度上得益于我国国民经济快速增长给钢铁工业提供了广阔的市场机遇。展望未来，世界经济仍然向好，我国经济也将保持较快的发展速度，而且融入世界经济的速度将进一步加快，我国必将成为一个崛起的大国。对于一个拥有13亿人口的大国实现工业化和现代化，钢铁工业是我国现在和将来都离不开的重要产业。我国钢铁工业也必须保持一定的发展规模，才能满足我国国民经济发展的需要。我们必须继续坚持改革开放，要具有全球化的视野、充分发挥市场机制和必要的宏观调控、以可持续发展的理念，指导我国钢铁工业持续健康发展。5 总结本文首先介绍我国钢铁冶金工业的状况，浅析发展钢铁工业的意义和对国民经济的重要性，主要介绍现代钢铁冶金技术，讲述了现如今精炼钢的两大支柱冶炼法，一个氧气转炉法，二是电弧炉炼钢。从生产设备、生产工艺及流程、生产方法、生产特点等方面展开介绍以及冶金行业前景；简析人力资源管理在管理层面上对轧钢技术的节能技术上采取的措施，通过合理安排，均匀分工以达到公司与职员互利的效果。最后客观的展望了冶金钢铁工业的发展。 参考文献 (References)1 周进华,于忠译,等.铁合金冶炼M.冶金工业出版社, 1981:1826.Zhou J H,Yu Z Z, et al. 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