钢铁生产流程

1、钢铁生产流程钢铁生产流程 1.铁、钢的区别铁、钢的区别 2.钢、铁的熔炼钢、铁的熔炼 3.连铸连铸 4.热轧卷板的轧制过程热轧卷板的轧制过程 5.热轧卷板在冷却时的转变热轧卷板在冷却时的转变 6.热轧中的缺陷对于酸洗的影响热轧中的缺陷对于酸洗的影响 7.钢中成分对钢性能的影响钢中成分对钢性能的影响钢铁生产流程图钢铁生产流程图铁、钢的区别铁、钢的区别 习惯上钢铁是对钢和铁的总称，主要由铁（习惯上钢铁是对钢和铁的总称，主要由铁（Fe）和碳（和碳（C）两种元素组成。碳含量多少对钢铁的性）两种元素组成。碳含量多少对钢铁的性质影响极大，含碳量增加到一定程度后就会引起质质影响极大，含碳量增加到一定程度后就

2、会引起质的变化。的变化。 含碳量多少是区别钢铁的主要标准。生铁含碳量含碳量多少是区别钢铁的主要标准。生铁含碳量 大于大于2.11；钢含碳量小于；钢含碳量小于2.11。 生铁碳量高，生铁碳量高，硬而脆，几乎没有塑性。钢不仅有良好塑性，而且硬而脆，几乎没有塑性。钢不仅有良好塑性，而且钢制品具有强度高、韧性好，因此被广泛利用。钢制品具有强度高、韧性好，因此被广泛利用。 铁、钢的比较铁、钢的比较铁的合金铁的合金生铁生铁钢钢含碳的质量分数含碳的质量分数2.11%4.3%2.11%4.3%0.03%2.11%0.03%2.11%杂质杂质硅锰硅锰( (较多较多) )硫磷硫磷( (较多较多) ) 硅锰硅锰(

3、(适量适量) )硫磷硫磷( (较少较少) )机械加工机械加工可铸，不可锻可铸，不可锻 可铸可铸, ,可锻可锻, ,可压延可压延机械性能机械性能硬而脆硬而脆 硬而韧硬而韧, ,有弹性有弹性 炼铁、炼钢步骤炼铁、炼钢步骤 铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行 一一. .先在以高炉为主要代表的炼铁设备中将铁矿石先在以高炉为主要代表的炼铁设备中将铁矿石（包括烧结矿、球团矿）冶炼成生铁（包括烧结矿、球团矿）冶炼成生铁 二二. .然后再在炼钢炉然后再在炼钢炉( (转炉、平炉、电炉）中将生铁转炉、平炉、电炉）中将生铁再次冶炼成钢（主要进行脱碳、脱氧、去硫磷）再次冶炼成钢（主要进行

4、脱碳、脱氧、去硫磷）铁矿石的成分和种类铁矿石的成分和种类铁矿石铁矿石脉石和硫磷杂质脉石和硫磷杂质铁化合物铁化合物FeFe3 3O O4 4( (磁铁矿石磁铁矿石) )FeFe2 2O O3 3( (赤铁矿石赤铁矿石) )2Fe2Fe2 2O O3 33H3H2 2O(O(褐铁矿石褐铁矿石) )FeCOFeCO3 3( (菱铁矿石菱铁矿石) ) 炼铁：铁矿石（化合态）炼铁：铁矿石（化合态）铁单质（游离态）铁单质（游离态） （1）基本反应原理）基本反应原理 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 （2）设备：）设备：高炉高炉(现在短流程炼钢现在短流程炼钢,会省略高会省略高炉炉,以来达到降低能耗以来达

5、到降低能耗,降低成本降低成本) （3）原料：）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气铁矿石，焦炭，石灰石，空气高温高温（4 4）炼铁产品：）炼铁产品：生铁生铁（5 5）炼铁副产品）炼铁副产品 气体气体: :高炉煤气高炉煤气 COCO、CO2CO2、N2;N2;固体固体: :炉渣炉渣炼铁的主要反应过程炼铁的主要反应过程 产生还原剂：产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （空气，焦炭）球团（空气，焦炭）球团还原铁矿石：还原铁矿石： Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 （铁矿石）（铁矿石）造渣（除脉石）：造渣（除脉石）：CaCO3=CO2+CaO CaO+SiO2=CaSiO3 （熔剂：石

6、灰石）（熔剂：石灰石）铁合金铁合金( (钢铁钢铁) )生铁生铁钢钢炼钢生铁（白口铁炼钢生铁（白口铁）铸造生铁（灰口铁）铸造生铁（灰口铁）球墨生铁球墨生铁合金生铁合金生铁碳素钢碳素钢合金钢合金钢低碳钢低碳钢(我们产品我们产品)中碳钢中碳钢高碳钢高碳钢二二 炼钢：炼钢： 生铁生铁 钢钢 (1)(1)需要做到：需要做到：降：降低含碳量降：降低含碳量 除：进一步的除去硫、磷等除：进一步的除去硫、磷等杂质杂质 调：调节合金元素的含量调：调节合金元素的含量( (根据不同钢种需求根据不同钢种需求, ,进行添加进行添加. .如含锰钢中添如含锰钢中添加加MnMn, ,硅钢中加硅钢中加Si,Si,不锈钢中添加不锈

7、钢中添加镍镍.).) （2)2)基本反应原理：基本反应原理： 氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（纯氧氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（纯氧气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去。气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去。（3 3）炼钢设备：）炼钢设备： 转炉，电炉，平炉转炉，电炉，平炉(基本淘汰基本淘汰)（4 4）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁铁和锰铁;(废钢废钢) 转炉转炉（氧气顶吹、底吹、顶底复合吹炼）（氧气顶吹、底吹、顶底复合吹炼）炼钢，是利用吹入炉内的氧与铁水中的元素炼钢，是利用吹入炉内的氧与铁水中的元素碳、硅、锰、磷反应放出的热量来进行冶

8、炼碳、硅、锰、磷反应放出的热量来进行冶炼的。我国转炉炼钢钢总产量的比重已接近的。我国转炉炼钢钢总产量的比重已接近7070。在世界上，转炉炼钢也仍然占据着主要。在世界上，转炉炼钢也仍然占据着主要份额。转炉有着铁源来自矿石、钢质纯净等份额。转炉有着铁源来自矿石、钢质纯净等优势优势, ,目前世界上每年约有目前世界上每年约有6060的钢是用转炉的钢是用转炉生产的生产的。氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉 氧气转炉的主要形式是氧气顶吹转炉，氧气转炉的主要形式是氧气顶吹转炉，冶炼时炉子保持不动，从上部吹氧，但在装料冶炼时炉子保持不动，从上部吹氧，但在装料和出钢时可以前后转动。氧气顶吹转炉的形状和出钢时可以前后转动。

9、氧气顶吹转炉的形状如圆筒，外部是用钢板制成的炉壳，里面砌有如圆筒，外部是用钢板制成的炉壳，里面砌有耐火砖。炼钢的原料主要是铁水、废钢和造渣耐火砖。炼钢的原料主要是铁水、废钢和造渣剂（石灰石等）。剂（石灰石等）。 冶炼过程及方法冶炼过程及方法 冶炼时，用一支水冷喷枪将压力冶炼时，用一支水冷喷枪将压力0.80.81.21.2兆帕、纯度兆帕、纯度99.5%99.5%以上的氧气通过炉口喷入炉以上的氧气通过炉口喷入炉内。氧气将铁水中的硅、锰、碳、磷等元素内。氧气将铁水中的硅、锰、碳、磷等元素迅速氧化到一定的含量范围，并发出大量的迅速氧化到一定的含量范围，并发出大量的热，使加入的废钢（热，使加入的废钢（1

10、0102020）熔化和使）熔化和使钢水温度提高到规定值。杂质氧化物与造渣钢水温度提高到规定值。杂质氧化物与造渣剂反应生成炉渣上浮，覆盖在钢水表面，去剂反应生成炉渣上浮，覆盖在钢水表面，去除炉渣，即得到钢水。除炉渣，即得到钢水。 炼钢的主要反应过程炼钢的主要反应过程产生氧化剂：产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO 2Fe+O2=2FeO （氧气）（氧气）除硅，锰，碳等杂质除硅，锰，碳等杂质 Si+2FeO=SiO2+2FeSi+2FeO=SiO2+2Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe造渣：造渣： CaO+SiO2=CaSiO

11、3 CaO+SiO2=CaSiO3 （生石灰（生石灰) )硫、硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。脱氧脱氧 Si+2FeO=SiO2+2FeSi+2FeO=SiO2+2Fe（脱氧剂：硅铁，（脱氧剂：硅铁，锰铁）锰铁） 调节合金元素调节合金元素氧气顶吹转炉主要的优点是：氧气顶吹转炉主要的优点是： （l l）生产效率高、生产能力大。一座）生产效率高、生产能力大。一座300300吨的炉子吹炼时间不到吨的炉子吹炼时间不到 2020分钟，包括辅助时分钟，包括辅助时间的冶炼时间不超过一小时。一座间的冶炼时间不超过一小时。一座 3030吨氧气吨氧气顶吹转炉的年产能力超过一

12、座顶吹转炉的年产能力超过一座500500吨平炉。吨平炉。 （2 2）基建投资相当于同样生产能力的平）基建投资相当于同样生产能力的平炉车间的炉车间的7070，冶炼生产费用相当于平炉的，冶炼生产费用相当于平炉的5050。 二次冶金二次冶金 二次冶金（即炉外精炼）是指为了提高二次冶金（即炉外精炼）是指为了提高钢的质量或提高生产效率，把在转炉、电炉钢的质量或提高生产效率，把在转炉、电炉中经过初炼的钢液移到另一容器中进行精炼中经过初炼的钢液移到另一容器中进行精炼的过程。精炼的过程。精炼将初炼的钢液送入真空、将初炼的钢液送入真空、惰性气体或还原气氛的容器中进行脱气、脱惰性气体或还原气氛的容器中进行脱气、脱

13、硫、深脱碳、去除夹杂物和成分微调等二次硫、深脱碳、去除夹杂物和成分微调等二次冶金操作。这样冶炼出的钢称为炉外精炼钢。冶金操作。这样冶炼出的钢称为炉外精炼钢。 炉外精炼的冶金功能炉外精炼的冶金功能 （1）进一步净化钢水，去除夹杂物）进一步净化钢水，去除夹杂物（2）进一步去除杂质，精炼脱硫和真空脱气、）进一步去除杂质，精炼脱硫和真空脱气、脱碳；脱碳；（3）均匀钢水成分、温度）均匀钢水成分、温度（4）精确控制钢水温度和实现）精确控制钢水温度和实现“微合金微合金化化”(生产生产IF钢钢（5）调节炼钢与连铸间的生产节奏）调节炼钢与连铸间的生产节奏 连铸 钢水连续浇铸是钢水连续浇铸是2020世纪世纪606

14、0年代开始大规模年代开始大规模工业生产的一项新技术。浇铸时把盛钢桶内工业生产的一项新技术。浇铸时把盛钢桶内的钢水通过中间包连续地注入结晶器中，钢的钢水通过中间包连续地注入结晶器中，钢液的热量被流经结晶器液的热量被流经结晶器, ,器壁的冷却介质迅速器壁的冷却介质迅速带走，形成具有一定厚度的坯壳，接着通过带走，形成具有一定厚度的坯壳，接着通过拉坯机拉出结晶器拉坯机拉出结晶器. . 然后进入二次冷却区直接喷水快速冷却，然后进入二次冷却区直接喷水快速冷却，使坯壳内的钢液全部凝固而成钢坯，经矫直使坯壳内的钢液全部凝固而成钢坯，经矫直后由切割机切成一定的长度，最后由输送辊后由切割机切成一定的长度，最后由输

15、送辊道将其输送到下道工序或铸坯场地。这种工道将其输送到下道工序或铸坯场地。这种工艺方法有成材率和机械化程度高、铸坯质量艺方法有成材率和机械化程度高、铸坯质量好、操作方便、劳动强度低、生产率高等优好、操作方便、劳动强度低、生产率高等优点。点。 连铸机 连铸机机型主要有立式、立弯式、弧形、连铸机机型主要有立式、立弯式、弧形、直弧形、超低头弧形（椭圆形）和水平式等。直弧形、超低头弧形（椭圆形）和水平式等。弧形连铸机具有弧形结晶器和弧形二冷段，弧形连铸机具有弧形结晶器和弧形二冷段，它具有高度低、拉速快的优点，这种机型目它具有高度低、拉速快的优点，这种机型目前发展很快，并保持了领先的地位。从铸坯前发展很

16、快，并保持了领先的地位。从铸坯形状分，有板坯连铸机、薄板坯连铸机、方形状分，有板坯连铸机、薄板坯连铸机、方坯一板坯连铸机、大方坯连铸机、小方坯连坯一板坯连铸机、大方坯连铸机、小方坯连铸机、圆坯连铸机和异形坯连铸机等。铸机、圆坯连铸机和异形坯连铸机等。 正在生产的连铸机热轧卷板 热轧卷板，是以板坯（主要为连铸坯）热轧卷板，是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，由于

17、热连轧钢板产带卷，冷却后的钢带卷，由于热连轧钢板产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而被广泛应用。好的可焊接性等优良性能，因而被广泛应用。热轧工艺 从炼钢厂送过来的连铸坯，首先是进入加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，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，与推进，面就越擀越薄。在热轧生产线上，轧坯

18、加热变软，被辊道送入轧机，最后轧成轧坯加热变软，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，设备自动化业，钢带在辊道上运行速度快，设备自动化程度高，效率也高。程度高，效率也高。 热轧连轧线流程图 1.1.板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辊道直板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辊道直接送到热轧车间板坯库接送到热轧车间板坯库 一一. .直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道装炉加热，装炉加热， 二二. .不能直接热装的钢坯由吊车吊入保温坑不能直接热装的钢坯由吊车吊入保温坑保温后由吊车吊运至上

19、料台架，然后经加热保温后由吊车吊运至上料台架，然后经加热炉装炉辊道装炉加热。炉装炉辊道装炉加热。 2.2.板坯经加热炉的上料辊道送到加热炉后由板坯经加热炉的上料辊道送到加热炉后由托入机装到加热炉内，加热到设定温度托入机装到加热炉内，加热到设定温度（1100110011501150）后，按轧制节奏要求由出后，按轧制节奏要求由出钢机托出，放在加热炉出炉辊道上。钢机托出，放在加热炉出炉辊道上。3.3.加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，加热好的板坯出炉后通过输送辊道输送，经过高压水除鳞装置除鳞后，将板坯送入定经过高压水除鳞装置除鳞后，将板坯送入定宽压力机根据需要进行侧压定宽。宽压力机根据需要进行侧压

20、定宽。 4. 4.然后由辊道运送进入四辊可逆粗轧机进行然后由辊道运送进入四辊可逆粗轧机进行轧制，根据工艺要求将板坯轧制成厚度约为轧制，根据工艺要求将板坯轧制成厚度约为30-60mm30-60mm的中间坯。的中间坯。 5.5.中间坯由带保温罩的中间辊道输送到切头中间坯由带保温罩的中间辊道输送到切头飞剪处切头、切尾，保温罩有利于减少中间飞剪处切头、切尾，保温罩有利于减少中间坯的热量损失和带坯头尾温差。坯的热量损失和带坯头尾温差。 6. 6.切头后的带坯经精轧前高压水除鳞装置清切头后的带坯经精轧前高压水除鳞装置清除二次氧化铁皮，由精轧前立辊导向进入精除二次氧化铁皮，由精轧前立辊导向进入精轧机组。中间

21、坯经过轧机组。中间坯经过F1F7F1F7四辊精轧机组四辊精轧机组, ,轧轧制成带钢。制成带钢。 7 7. .精轧机轧出的带钢在输出辊道上由带钢层精轧机轧出的带钢在输出辊道上由带钢层流冷却系统采用相应的冷却制度，将热轧带流冷却系统采用相应的冷却制度，将热轧带钢由终轧温度钢由终轧温度( (大约大约820910 820910 ) )冷却到规定冷却到规定的卷取温度的卷取温度( (大约大约520740 520740 ) )。带钢的冷却。带钢的冷却方式，冷却水量都由计算机根据不同钢种、方式，冷却水量都由计算机根据不同钢种、规格、终轧温度、卷取温度进行计算设定和规格、终轧温度、卷取温度进行计算设定和控制。控

22、制。 8 8. .卷取完成后，由卸卷小车把钢卷托出至打卷取完成后，由卸卷小车把钢卷托出至打捆机打捆。再由钢卷运输系统将钢卷继续向捆机打捆。再由钢卷运输系统将钢卷继续向后运送，经打捆、称重、标记后，分别运送后运送，经打捆、称重、标记后，分别运送到热轧钢卷成品库。到热轧钢卷成品库。热轧带钢在冷却时的转变 以日标以日标SPHCSPHC为例，含碳量为为例，含碳量为0.15%0.15%，则其属，则其属于亚共析钢（于亚共析钢（0.0218%-0.77%0.0218%-0.77%） 当温度冷却至当温度冷却至14951495合金开始包晶转变形成合金开始包晶转变形成奥氏体，随着温度的降低，奥氏体中会先析奥氏体，

23、随着温度的降低，奥氏体中会先析出一部分的铁素体，因为铁素体的含碳量比出一部分的铁素体，因为铁素体的含碳量比奥氏体低，随着铁素体的析出，奥氏体中的奥氏体低，随着铁素体的析出，奥氏体中的含碳量增加。含碳量增加。 当温度降至当温度降至727 727 左右时左右时(GP(GP线线) )，奥氏体，奥氏体中的含碳量达到了最大值中的含碳量达到了最大值0.77%0.77%，即共析点，即共析点( (线线) )。于是发生共析转变形成珠光体，故在。于是发生共析转变形成珠光体，故在室温下室温下, ,组织由先共析铁素体与珠光体组成。组织由先共析铁素体与珠光体组成。共析钢中碳含量越多，组织中珠光体数量越共析钢中碳含量越多

24、，组织中珠光体数量越多。多。热轧对于酸洗的影响 一一. 热轧带钢宽度偏差是指带钢全长内偏离热轧带钢宽度偏差是指带钢全长内偏离公称宽度的数值，实际生产中带钢宽度往往公称宽度的数值，实际生产中带钢宽度往往是中间窄两头宽是中间窄两头宽. 影响：影响：1.剪边过宽，入碎边剪后不易被剪断剪边过宽，入碎边剪后不易被剪断 2.当带钢宽度过窄时，剪边过窄，在带钢中当带钢宽度过窄时，剪边过窄，在带钢中心出现偏离时，可能出现空过圆盘剪而造成心出现偏离时，可能出现空过圆盘剪而造成空剪窄尺。空剪窄尺。 二.热轧带钢的厚度。由于轧制过程中轧件温热轧带钢的厚度。由于轧制过程中轧件温度不均匀和张力波动，通常头部较尾部厚度不

25、均匀和张力波动，通常头部较尾部厚015020mm。或一边厚一边薄，或一。或一边厚一边薄，或一段厚一段薄的现象段厚一段薄的现象 影响：影响：这些都会给冷轧及镀锌并卷焊接造成这些都会给冷轧及镀锌并卷焊接造成困难。困难。 三三.表面夹杂和氧化铁皮压入表面夹杂和氧化铁皮压入 氧化铁皮压入，从外观看较容易发现，夹杂氧化铁皮压入，从外观看较容易发现，夹杂和氧化铁皮压入采用酸洗的方法多数是不易和氧化铁皮压入采用酸洗的方法多数是不易清除掉的；轻微的夹杂和氧化铁皮压入，即清除掉的；轻微的夹杂和氧化铁皮压入，即使能够酸洗掉，但会造成其他部位板面过酸使能够酸洗掉，但会造成其他部位板面过酸洗，个别情况将会使板面留下坑

26、痕，冷轧后洗，个别情况将会使板面留下坑痕，冷轧后因坑痕扩大而造成废品。因坑痕扩大而造成废品。 四四.过长舌头板过长舌头板 长舌头多出现在热轧带钢的尾部，它是因为长舌头多出现在热轧带钢的尾部，它是因为带钢在轧制过程中尾端失去控制，使其延伸带钢在轧制过程中尾端失去控制，使其延伸自由所造成的。有长舌头的钢卷不利于开卷，自由所造成的。有长舌头的钢卷不利于开卷，往往需要多次反复才能拆开。同时，由于增往往需要多次反复才能拆开。同时，由于增加了切头质量，使金属成材率降低。加了切头质量，使金属成材率降低。 五五.镰刀弯和镰刀弯和 S弯弯 镰刀弯和镰刀弯和 S弯是指带钢中心线沿带钢长度方弯是指带钢中心线沿带钢长

27、度方向出现的镰刀形和向出现的镰刀形和S形的变化。形的变化。 影响：影响：有镰刀弯和有镰刀弯和S弯的原料在连续机组和弯的原料在连续机组和在冷轧机组轧制时，必然引起带钢跑偏，严在冷轧机组轧制时，必然引起带钢跑偏，严重时造成断带事故。同时它们在圆盘剪上剪重时造成断带事故。同时它们在圆盘剪上剪切时，往往不能保证带边均匀和取值。切时，往往不能保证带边均匀和取值。 六六.氧化铁皮对酸洗影响氧化铁皮对酸洗影响 一般常见碳钢的氧化铁皮在一般常见碳钢的氧化铁皮在575 575 则生成三则生成三层：最外层是层：最外层是Fe2O3Fe2O3约占约占2%2%，中间层是，中间层是Fe3O4Fe3O4约约18%18%，内层是，内层是Feo+Fe3O4(Feo+Fe3O4(富氏体富氏体)80%)80%其中主其中主要是要是FeOFeO, ,最适宜的酸洗条件，是在氧化铁皮最适宜的酸洗条件，是在氧化铁皮含富氏体的数量最多，而且没有含富氏体的数量最多，而且没有Fe2O3Fe2O3的时候。的时候。对于热轧板来说，当终轧温度比较低（约对于热轧板来说，当终轧温度比较低（约850850）时，这个条件可以保证得到氧化铁皮）时，这个条件可以保证得到氧化铁皮层最薄，同时出现层最薄，同时出现Fe2O3Fe2O3的危险性最小。的危险性最小。( (氧氧化铁皮和收卷温度有很大的关系化铁皮和收卷温度有