引言
随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。
1 国内外炉外精炼技术的发展历程和现状
随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸)所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。
日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本,提高钢的纯净度和质量,率先将炉外精炼技术应用于特殊钢生产中,随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术的行列中。据资料报道,日本早在1985年精炼率达到65.9%,1989年上升到73.4%,特殊钢的精炼率达到94%,新建电炉短流程钢厂100%采用炉外精炼技术。80年代连铸技术发展迅速,原有的炼钢炉难以满足连铸的技术要求,更加促进了炉外精炼技术的发展,到1990年为止世界各主要工业国家拥有1000多台(套)炉外精炼设备。
我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引进一批真空精炼设备。80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江省冶金研究所等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线,完善了炉外精炼技术的辅助技术。现在这项技术已经非常成熟,以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。初炼(电炉或转炉)→精炼→连铸,成了现代化典型的工艺短流程。
2 炉外精炼技术的特点与功能
炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下:
1)可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50Pa,适于对钢液脱气。
2)可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。
3)可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。
4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。
3 炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:LF法、RH法、VOD法。
3.1 LF法(钢包精炼炉法)
它是1971年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。
3.1.1 工艺优点
1)电弧加热热效率高,升温幅度大,控温准确度可达±5℃;
2)具备搅拌和合金化的功能,吹氩搅拌易于实现窄范围合金成份控制,提高产品的稳定性;
3)设备投资少,精炼成本低,适合生产超低硫钢、超低氧钢。
3.1.2 LF法的生产工艺要点
1)加热与控温LF采用电弧加热,热效率高,钢水平均升温1℃耗电0.5～0.8kW·h,LF升温速度决定于供电比功率(kVA/t),而供电的比功率又决定于钢包耐火材料的熔损指数。因采用埋弧泡沫渣技术,可减少电弧的热辐射损失,提高热效率10%～15%,终点温度的精确度≤±5℃。
2)采用白渣精炼工艺。下渣量控制在≤5kg/t,一般采用Al2O3-CaO-SiO2系炉渣,包渣碱度R≥3,以避免炉渣再氧化。吹氩搅拌时避免钢液裸露。
3)合金微调与窄成份范围控制。据试验报道,使用合金芯线技术可提高金属回收率,齿轮钢中钛的回收率平均达到87.9%,硼的回收率达64.3%,钢包喂碳线回收率高达90%,ZG30CrMnMoRE喂稀土线稀土回收率达到68%,高的回收率可实现窄成份控制。
3.1.3 LF法在生产实践中的应用
2000年6月,鞍钢第一炼钢厂新建的连铸车间正式投产,精炼设备由两座LF钢包精炼炉,年处理钢水200万t;一座VD钢水真空处理装置,年处理钢水80万t组成。LF炉最大升温速度为4℃,LF炉平均处理周期≤28min;处理效果:平均[H]≤0.0002%;最低[H]≤0.0001%。
我国现有家重轨生产厂(攀钢、包钢、鞍钢和武钢)生产典型的工艺路线如下:LD→LF→VD→WF→CC,钢包吊到LF处理线的钢包车上后,由人工接通钢包底吹氩的快速接头,根据要求的钢水成分及温度确定物料的投入量(含喂丝)重轨钢含碳量较高,因而增碳显得很重要,转炉出钢时钢水含碳量控制为0.2%～0.3%(wt),炉后增碳至0.60%～0.65%(wt),在LF炉处理时再增0.10%～0.15%(wt)个碳至标准成份的中上限,经VD处理后即可达到钢种成分要求。
3.2 RH法(真空循环脱气法)这种方法是1958年西德发明的,其基本原理是利用气泡将钢水不断的提升到真空室内进行脱气、脱碳,然后回流到钢包中。
3.2.1 RH法的优点
1)反应速度快。真空脱气周期短,一般10分钟可以完成脱气操作,5分种能完成合金化及温度均匀化,可与转炉配合使用。
2)反应效率高。钢水直接在真空室内反应,钢中可达到[H]≤1.0×10-6,[N]≤25×10-6,[C]≤10×10-6,的超纯净钢。
3)可进行吹氧脱碳和二次燃烧热补偿,减少精炼过程的温降。
3.2.2 RH法工艺参数
1)RH循环量。循环量是指单位时间内通过上升管或下降管的钢水量,单位是t/min。有关资料给出的计算公式为: Q=0.002×Du1.5·G0.33,式中:Q———循环流量,t/min;Du———上升管直径,cm;G———上升管内氩气流量,L/min。
2)循环因数。他是指在RH处理过程中通过真空室的钢水与处理量之比,其公式为:μ=w·t/v式中:μ———循环因数,次;w———循环量,t/min;t———循环时间,min;v———钢包容量,t。
3)供氧强度与含碳量的关系。向RH内吹氧可以提高脱碳速度,即RH-OB法。当[C]/[O]>0.66时钢包内氧的传质速度决定脱碳速度,其计算公式为:
QO2=27.3×Q·[C]式中:QO2———氧气强度,Nm3/min;Q———钢水循环量,t/min;[C]———含碳量,Nm3/t。
3.2.3 RH法在生产实践中的应用
日本的山阳钢厂将LF与RH配合生产轴承钢形成EF-LF-RH-CC轴承钢生产线,钢中总氧量达到5.8×10-6。LF-RH法首先利用LF炉将钢水升温,利用LF搅拌和渣精炼功能进行还原精炼,是钢水脱硫和预脱氧,然后将钢水送入RH中进行脱氢和二次脱氧。经过这样处理大大的提高了钢水的清洁度,同时钢水的温度达到连铸需要的温度。
宝钢炉外精炼设备有RH-OB、钢包喷粉装置、CAS精炼装置,RH-OB的冶炼效果较理想,脱氢率为50%～70%,脱氮率为20%～40%,一般情况下,经RH-OB处理后[H]≤2.5×10-6,[C]≤30×10-6,去除钢中非金属夹杂物一般能达到70%,钢中总氧量≤25×10-6,而且在RH中合金处理可以提高合金的收得率和控制的精确度,[C]、[Si]、[Mn]的控制精度能达到±0.01%,铝的精确度可达到1.5×10-3,取得了较好的炉外精炼效果。
3.3 VOD法(真空罐内钢包吹氧除气法)
3.3.1 VOD的特点VOD法是1965年西德首先开发应用的,它是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳,同时从钢包底部向上吹氩搅拌。此方法适合生产超低碳不锈钢,达到保铬去碳的目的,可与转炉配合使用。他的优点是实现了低碳不锈钢冶炼的必要的热力学和动力学的条件-高温、真空、搅拌。
3.3.2 VOD法在生产实践中的应用
20世纪90年代初,上海大隆铸锻厂从德国莱宝(leybold)公司进口1台15tVODC的关键设备和技术软件。采用电炉初炼钢水经VODC炉外精炼的工艺方法,精炼了超低碳不锈钢、中低合金钢和碳钢,取得了很好的冶金效果,钢中非金属夹杂物减少,氢含量小于3×10-6氧含量小于6.5×10-6,不锈钢中铬回收率达98%～99%,精炼后的钢具有十分优越的性能。VODC精炼工艺成熟,控制容易,适应中小型钢厂和铸钢厂的多钢种、小吨位精炼生产需要,对发展铸钢行业的精炼生产会起到很大积极作用,具有广阔的发展前景10。
抚顺特殊钢有限公司有30tVOD炉,采用EAF+VOD技术精炼不锈钢,可使[H]≤2.58×10-6,T[O]≤41.9×10-6,铬回收率达到99.5%,脱硫率64.2%,精炼高碳铬轴承钢T[O]≤12.13×10-6 。
4 发展炉外精炼技术需解决的问题及发展方向炉外精炼技术已经应用40年,对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用,使冶炼成本大幅降低,同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题,有待于解决,使这项技术更加完美。
1)实现炉外精炼工艺的智能化控制,根据来料钢水的各种技术参数,利用信息技术,制定最佳的精炼工艺方案,并通过计算机控制各精炼工序。精炼工位配备快速分析设备,实现数据网络化,减少热停等待时间。
2)炉外处理设备将实现“多功能化”。在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来,实现精炼,以满足超纯净钢生产的社会需求。
3)开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料,以适应不同精炼炉的需要,注重产品质量的稳定性。耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适应,最大限度地降低侵蚀速度。要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配套材料,研究开发保温和修补技术,提高炉衬的使用寿命。
4)减少精炼过程的污染排放,精炼过程会产生大量废气,其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等,在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等,这些污染物须经企业内部的相关处理,把污染程度降低到符合排放标准后再排放,加强环境保护意识。
5 结束语
炉外精炼技术是一项提高产品质量,降低生产成本的先进技术,是现代化炼钢工艺不可缺少的重要环节,具有化学成分及温度的精确控制、夹杂物排除、顶渣还原脱S、Ca处理、夹杂物形态控制、去除H、O、C、S等杂质、真空脱气等冶金功能。只有强化每项功能的作用,才能发挥炉外精炼的优势,生产出高品质纯净钢种。
冶金企业节能减排生产技术现状及发展趋势 摘要:主要论述了冶金企业节能减排生产技术现状及发展趋势,综述了冶金企业节能减排生产的重要 意义。对冶金企业节能减排生产,实现“十一五”发展目标,具有重要的意义。 关键词:冶金 节能 减排 技术 发展 1 前言 近10年来钢铁冶金能源消费量占全国总能源 消费量的比重一直在12% ~15%之间,钢铁工业单 位增加值能耗是全部工业平均值的3倍以上。钢铁 生产在消耗能量的同时大量排放CO2、CO、SO2、 NOX等有害气体。因此,减少钢铁生产的能耗不仅 保护自然生态,还能有效地减少对环境的污染。面 对“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20% 左右,主要污染物排放总量减少10%的约束性指 标。钢铁工业进行节能减排,是建设资源节约型、环 境友好型社会的必然选择。 2 冶金企业节能生产技术的现状 随着我国钢产量的增加,钢铁业技水装备水平 也在不断的提升,重点大中型钢铁企业的主体装备 已达到或接近国际先进水平。干熄焦、高炉喷煤、炉 外精炼、薄板坯连铸—连轧等环境友好型工艺技术 也得到推广和应用。但在能源有效利用方面,国内 和国外先进的冶金企业还存在着较大的差距,这种 作者简介:李艳青(1969-),女,山东平原县人, 1992年毕业于山东 工业大学。现主要从事技术信息研究与管理工作,高级工程师。 差距主要体现在钢铁各个生产工序上(表1)。 表1 各工序消耗的标准煤kg标煤/t 指标烧结焦化炼铁转炉电炉热轧冷轧综合 中国66 142 466 27 210 93 100 761 国际 先进59 128 438 -9 199 48 80 655 差距/% 11 19 5 133 5 48 20 14 从表1中可以看出综合能耗差距虽然只有 14%,但个别工序能耗指标差距较大,存在一定的挖 潜降耗潜力。目前钢铁行业主要通过新技术的应 用、工艺改进、设备改造等技术措施,以及对原来废 弃资源的综合利用等措施,来降低能耗,保护环境。 2. 1 焦化方面 2. 1. 1 干熄焦技术的应用 该技术可回收80%的红焦显热,采用该技术每 熄红焦1 ,t可回收3. 9MPa、450℃的蒸汽0. 45~ 0. 6 ,t比湿法熄焦节水0. 5 ,t使焦化工序能耗降低 60 kg标煤/t左右。干熄焦技术不仅节能效果明显, 还能改善焦化厂生态环境,减少原来湿法熄焦时大 量酚、氰化物、硫化物和粉尘的排放。 2. 1. 2 炼焦配煤优化系统的研究利用 配煤是将两种以上的单种煤料,按适当的比例 均匀配合,以求制得各种用途所要求的焦炭,采用 配煤炼焦既可保证焦炭质量符合要求,又可合理利 用煤炭资源,同时增加炼焦化学产品产量。炼焦配 煤优化系统将多年来的经验配煤方法提升为数值化、 精确化配煤方法,为数值化生产、精细化生产和科学 化生产提供了条件,合理的配煤方案既能节约煤炭资 源,保证焦炭质量,又要达到配合煤成本最低。 2. 2 烧结方面 2. 2. 1 烧结烟气的综合利用 低温烟气余热发电需要三项核心技术:一是废 气温度的梯次科学利用;二是低能耗、高效率的余热 回收系统的技术和设备;三是生产和余热发电系统的 协调控制和管理。应用这些核心技术建设低温烟气 余热发电项目,吨烧结矿的发电量可达23. 6 kWh左 右,机组发电可满足烧结生产用电量的35% ~40%。 2. 2. 2 催化燃烧烧结助剂的应用 在烧结过程中,除了电以外,需要的最多能源主 要是煤或焦粉,在煤中或焦粉中添加催化燃烧烧结助 剂,提高煤的燃烧效率和热值释放,并且可以提高烧 结矿厚度和强度,从而提高烧结效率,节约能源。按 煤或焦粉量添加不含碱金属的烧结助剂0. 3%左右, 吨烧结矿节约标准煤3~5 kg,提高烧结效率10%左 右。 2. 3 炼铁方面 2. 3. 1 提高高炉喷煤比 高炉喷吹煤粉,强化冶炼是优化炼铁工序燃料 结构,以价格低廉的煤炭代替价格较昂贵的焦炭,从 而实现降低生铁成本、降低炼铁能耗的有效技术措 施之一。合理搭配使用煤种,控制好混合煤成分,实 现煤焦置换比达到1. 0。 2. 3. 2 高炉喷煤助燃剂的利用 高炉在喷煤时,喷吹的煤粉能否燃烧完全是关 键所在,从除尘灰中可以检测到煤含量,有时除尘灰 中高达50% ~60%的碳粉,说明喷吹的煤粉在高炉中 没有充分燃烧。在煤粉中添加助燃剂,可以有效地提 高喷吹煤粉的燃烧效率,提高喷吹煤粉的利用率。 2. 3. 3 TRT及CCPP发电技术的应用 TRT是高炉煤气余压回收透平发电装置的简 称,是回收和利用高炉炉顶煤气的余压和余热,将热 能和压力能转化为机械能,驱动发电机发电的一种 装置。流量180000m3/h的TRT装置每天可以发电 10万度左右,这种装置既回收了高炉煤气余压的能 量,又净化了煤气,降低了噪音,改善了高炉炉顶压 力的控制品质。该装置运行过程中不产生污染,发 电成本低,回收能源效果显著。 CCPP是燃气—蒸汽联合循环发电装置的简 称,是以炼铁高炉低热值(3100~3500 kJ)高炉煤气 为燃料的联合循环发电机组。利用富余放散的高炉 煤气发电,既可实现高炉煤气零排放,减轻大气环境 污染,又能获得大量的电能,是节能减排的绿色环保 工程。CCPP如果燃烧1亿标准立方米高炉煤气,年 发电6000万kWh以上,可节约标煤2. 1万,t减少 温室气体CO2排放5. 75万,t减少CO排放3000万 标准立方米。 2. 4 炼钢方面 2. 4. 1 转炉煤气回收利用 在冶炼过程中转炉内处于高温,碳氧反应形成 的CO气体称为转炉煤气,温度约在1600℃。此时 高温转炉煤气的能量约为1 GJ/,t其中煤气显热能 约占1/5,其余4/5为潜能。转炉炼钢过程中释放 出的能量是以高温煤气为载体,要做到负能炼钢必 须回收煤气,而且应尽可能提高回收煤气的数量和 质量。转炉煤气回收中等水平,一般能达到每吨钢 回收70m3,煤气热值为1800×4. 18 kJ/m3,转炉煤 气回收是转炉负能炼钢的关键,是炼钢节能降耗的 重要途径。 2. 4. 2 干法除尘技术 氧气转炉炼钢的净化回收主要有两种方法,一 种是煤气湿法(OG法)净化回收系统,一种是煤气 干法(LT法)净化回收系统。干法除尘技术的主要 优点是:除尘净化效率高,通过电除尘器可直接将粉 尘浓度降至10mg/Nm3以下,不存在二次污染和污 水处理;系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直 接利用,节约了能源;因此,干法除尘技术比湿法除 尘技术有更高的经济效益和环境效益。 2. 4. 3 连铸坯热装热送技术 钢水经过连铸后,形成的连铸坯表面红热,温度 较高,在冷却达到一定强度后,直接进入加热炉进行 加热后轧制,从生产工序上实现了转炉—精炼—连 铸—连轧短流程新工艺。采用该工艺后,加热炉热 装比达90%以上,轧钢的吨钢煤气消耗明显降低。 每提高热送率1个百分点,吨钢大约降低1 m3煤 气,同时,提高加热炉的加热能力,减少了烧损,提高 成材率0. 08%,吨钢效益在2. 80元/t左右。 2. 5 轧钢方面 高效蓄热式加热炉和煤气、空气预热技术在轧 工序中的应用。高效蓄热式燃烧技术,可以实现 降低加热炉能耗35%,目前我国已有270多个蓄热 式加热炉。采用蓄热式高效高温空气燃烧技术可使 炉窑节能15%。热风炉采用煤气、空气双预热技 术,可实现燃烧低热值煤气产出1200℃以上的高风 温。轧钢加热炉采用此技术可使用低热值煤气代替 燃油,提高热效率(废气出口的温度可低于150 ℃),使轧钢工序能耗降低19 kg标煤/t。采用低空 气过剩系数(1. 02~1. 05)的燃烧技术,还可以减少 燃烧过程中NOx物的产生,有良好的环保效应。 3 节能减排生产技术的发展趋势 3. 1 焦炉大型化及非回收型炼焦技术 目前国内焦化系统是最先进的7. 63m超大型 焦炉,利用干熄焦技术回收热能用于发电,装煤系统 采用了负压抑尘无烟装煤等技术,实现焦化系统的 节能减排。 另外,为了减少焦炭生产对环境的污染,美国 Sesa炼焦公司建起了非回收型焦炉[1]。这种炼焦 工艺不回收化工副产品,而是将其燃烧回收热能。 生产时看不到明显的污染物排放,而且产量提高 30%,焦炭质量改善。非回收型焦炉的投资少于传 统焦炉,操作也比较容易。 3. 2 COREX熔融还原炼铁技术[2] 目前,煤气回收、高炉炉顶余压发电、双预热高 风温热炉、富氧喷煤等技术已在炼铁系统普遍应用 实现节能减排,并取得了显著的效果。COREX熔融 还原炼铁技术是目前唯一成熟的炉外炼铁技术。该 工艺的概念就是在熔融状态下铁氧化物的全部还原 都依靠C转变成CO2反应的热量来完成,从而在理 论上达到最低碳的消耗,从而降低能源的消耗。虽 然,COREX流程CO2排放量比高炉流程多,但是, 酚、氰化物、硫化物、氨等的排放量比高炉少得多,还 可处理烟尘、泥渣、轧钢皮等钢铁厂内部的废料,以 及含油铁鳞、废塑料、破碎轮胎、有机残余物等社会 废弃物,为环境友好型炼铁工艺。 目前,我国还没有自主产权的熔融还原技术,宝 钢引进的COREX 3000项目(设计能力为150 万吨/年,预计今年10月份投产),将推动我国非高 炉炼铁技术的发展。 3. 3 氢冶金技术 目前,炼钢系统也普遍采用了煤气回收、气化冷 却、全连铸等技术,并同步建设冶金固废综合处理及 循环再生利用工程,进一步实现炼钢工序的节能减 排。这一系列高新技术的运用,有效地减少污染物 的排放。但由于炼焦煤和焦炭资源的日益短缺,限 制了传统炼铁工业的进一步发展,发展氢冶金工艺, 替代碳还原剂的炼铁工艺,不仅可行,而且有许多传 统炼铁工艺不可比拟的优势。如果用氢气进行铁氧 化物的还原,就意味着CO2零排放,问题的关键是 如何得到丰富而廉价的氢气。 3. 4 冶金渣的显热利用技术 冶金渣是钢铁生产过程产生的最大量的副产 物,冶金渣温度较高,显热温度都在1400℃以上,是 一种非常有利用价值的二次资源。通常情况下冶金 渣主要用于水泥厂或建材厂作原料使用,或直接做 成微晶玻璃、矿渣棉等建筑装饰材料等。但是,对于 冶金渣所含的丰富热量却还没有充分的利用。 (1)钢渣滚筒法热能回收的新设想 钢渣经渣罐进入滚筒,在滚筒内生成的蒸汽混 合气体温度为90~170℃,可直接用于生活设施或 将其加热至600℃用于发电,经测试,热利用系数可 达到50%。 (2)钢渣风淬法热能回收新工艺 俄罗斯乌拉尔钢铁研究院曾研制了一套附有热 能回收的风淬钢渣处理工艺。将液态钢渣倾倒过程 中与空气流接触产生的辐射热通过专用设置收集后 作为热水、蒸汽和热空气回收利用。 4 结论 目前,冶金行业的资源利用方式已由单纯的 “资源—产品—废弃物”的单项式直线过程,转向了 “资源—产品—废弃物—再生资源”的循环再利用 方式。在炼铁系统、炼钢、轧钢系统的能耗、高性能 钢铁材料研究、废弃处理利用等方面,节能工艺新技 术和装备也得到了大力的推广和应用,在节能减排 生产方面已取得了可喜的成绩,但与国际先进水平 仍然有很大差距。今后,要进一步提高对生态冶金 技术重要性的认识,加强对节能减排生产新技术的 跟踪和研究,把莱钢建设成生态型、环境友好型的钢 铁企业。 参考文献 [1]毕学工.生态钢铁冶金的发展.河南冶金, 2006(2): 3-6. [2]王琳等.COREX熔融还原工艺的发展状况.沈阳工程学 院学报(自然科学版), 2006(4): 373-376. 165
海宝钢钢铁厂实习报告
实习目的：
通过这次对钢铁厂的认识实习，是我们对钢铁生产的主要设计和工艺流程，运输联系、工厂布局，钢铁冶金企业的车间组成和总图布置，铁路线路及站场，机车车辆、厂矿道路及汽车运输，机械化运输及装卸设备等，有一较全面的感性认识。并对总图设计专业所涉及的范围和主要内容能有所了解，以便为以后课程的学习打下基础。
实习日期：
2005年9月22日星期四
实习地点：
上海宝山钢铁公司总厂
宝钢概况
上海宝山钢铁集团公司（以下简称：宝钢）位于上海市宝山区北部，北临长江入海口南支河段，与崇明岛隔江相望。宝钢是以宝山钢铁集团公司为主体，联合重组上海冶金控股公司和上海梅山钢铁公司，于1998年11月17日成立的特大型钢铁联合企业，注册资本达458亿元，年产钢能力2000万吨左右，盈利水平居世界领先地位，产品畅销国内外市场。截止2003年底，拥有全资子公司22家（其中境外子公司9家），控股子公司14家（其中境外2家），参股子公司24家，包括钢铁、化工、金融、贸易等众多领域。将成为中国汽车用钢、油气开采和输送用钢、不锈钢、家电用钢、交通运输器材用钢、电工器材用钢、锅炉和压力器用钢、食品饮料包装、金属制品用钢以及高等级建筑用钢等钢铁精品基地，中国钢铁工业新技术、新工艺、新材料的研发基地。宝钢注重环保，打造绿色宝钢，厂区绿化率答42.71%，空气质量达到国家风景区标准，是中国第一个国家级工业旅游景区。建厂20年至今，累计产钢2.07亿吨，利润912.55亿元，利税1480.29亿元，科技成果转化率达95%以上，目前位居世界500强企业309位，钢铁企业世界第3位。
原料码头及原料堆场
宝钢原料码头位于厂区的北方，长江入海口南支河段南侧，由主原料码头、副原料码头、重油码头和工作码头组成，呈反写的“下”型。如图示：
在码头的一侧停泊着巨型货轮“河北奔腾”号，码头上巨大的机械臂正从轮船上卸下由山西大同煤矿运来的煤。然后通过码头一侧的机械传送带送到煤堆场去，供宝钢使用。具介绍，铁矿石也是如此，全部由此码头的传送带运至矿石料场。
煤堆场紧靠矿石料场，二者占地都很大，但这也是宝钢的重要部位，对宝钢的连续生产有着“生命线”和“血库”的意义。料场中平时都贮有相当部分的煤和铁矿石，以备在紧急状态下利用，可保证宝钢40多天的连续生产。宝钢使用的煤主要来自山西大同和海南，铁矿石主要靠进口，来自巴西和澳大利亚品位高的铁矿石以及国内部分铁矿。这样布局主要是考虑到上海特殊的区位优势，濒临长江和东海，便利的航运及发达的沪宁杭三角洲地带，更有利于产品销售和出口，属于典型的临海型钢铁企业布局。从原料码头到堆场，全部由机械化作业。封闭的皮带运输，减少原料的流失，还利于环保，这样就大大的降低了劳动成本，为企业赢得了竞争的资本。
炼铁厂
炼铁厂是以高炉为核心的一个较为复杂的部位。我们主要看了高炉和粉煤楼。宝钢炼铁厂位于堆场的下位，主要由四座高炉构成，其中4号BF是新近投产的，国产化程度较高，由于含有多项技术秘密，未对外开放。我们通过对比宝钢4座高炉的指标：成本：1BF 1264.05元/t-p；2BF 1242.38元/t-p；3BF 1254.62元/t-p；4BF 1341.97元/t-p。产量：1BF 329万吨；2BF 328万吨；3BF 378万吨；4BF 235万吨。可见，我国的技术和国外还是有一定差距的。
我们在2号高炉参观实习。该厂采用半岛式布置，有独立的铁水罐车停放线，这对于具有多个出铁口铁场的大型高炉车间提高运输能力是有益的。每个出铁口均有两条独立的配车线路，并且在停放线上有摆动流嘴，出一次铁可以放几个铁水罐，提高了生产效率。我们看到有标着编号的300吨鱼雷罐车将高炉中的铁水运往炼钢车间。2号高炉的生产工艺流程如图所示：
其设计年限为10年，有效容量为4063立方米，年产量为320万吨。在每个出铁口，都有一个滤渣器，将铁水和铁渣分开。两条铁水沟和两条出渣沟，沿着出铁渣沟走，这里温度还很高，到最下边是水渣系统。高压水枪朝刚刚出炉不久的铁渣喷水成渣，铁渣用等候在下边的卡车拉走，送往水泥厂或渣砖厂作原料用。而用过的水收集后再冷却，重新利用，这样既节约了用水，又减少了渣水排到河海中造成环境污染严重，环境保护和经济效益一举两得，实现可持续发展的目标。
A、B制粉作业区位于高炉的一侧，卡车把原煤从堆煤场拉过来，然后倒入粉煤楼下面的煤仓中，再由抽风机把煤吸入煤楼进行制粉作业。经过一系列处理加工，用吹风机吹入高炉座炼铁用的燃料。在13层高的粉煤楼上可以看到宝钢的大部分厂区，可以对宝钢的大体布置有一个全面的认识，以及宝钢炼铁厂的铁路线路和铁水罐车的运输有一个全面了解，这对我们以后做总图设计时是有极大好处的。但由于当日受台风影响未能在上面多看，而失去了一个很好的机会。
炼钢厂及铸造车间
炼钢厂位于宝钢的中部，其上部是炼铁厂，下部是无缝钢管厂。其基本流程为（混铁车）铁水——转炉——钢包——连铸车间，进入庞大的生产车间，迎面扑来的是由火红的铁水发出的阵阵热浪，参加走道上沾满了铁粉。一个起重能力为40吨的吊车正吊着一桶铁水，缓缓移向2号转炉，然后将铁水倒到转炉中炼钢。该厂有转炉3座，具体参数如下：
类型：顶底复吹。
公称容量：300吨。
最大供氧流量：80000Nm3/h。
烟气处理型式：OG系统。设计能力：年产铁671万吨。
投产日期：1985年9月。
可用于产品：汽车板、船板、管线、耐候钢、结构钢、模具钢等。可见，其适用的是世界当今容量较大较先进的转炉。
我们看到，1号转炉刚出完钢水，正在检修。长长的检修杆深入转炉内部，将粘挂在壁炉上的钢水渣用高压空气吹下，然后喷上耐火材料用于对炉壁的修复。从走道到达转炉的操作处，刚刚倒入钢水的2号转炉正在冶炼钢铁，几个工人师傅在操作着设备，通过火镜观察炉中的温度及变化，以便准确及时地加入原料。当炉中温度达到一定的程度，转炉旁吊门打开，接着是长长的钢包探头伸进炉中喷入氧化剂，除去P、S等有害杂质，提高钢质量。
接着我们进入了连铸车间。这里是宝钢3号连铸机建有一台垂直弯曲型二机二流宽厚板坯连铸机，年产设计能力230万吨，可生产厚度220、250、300mm宽为1200——2300mm连铸坯，3号连铸机汇集了大包倾动、F渣检测、结晶器液压振动、结晶热成像、扇形轻压、冷幅切控制、分节辊离排等技术。其平面布置如图：
我们实习在3号浇钢作业区上部，当钢水从大包操作室位置由连铸机铸成具有一定宽度和厚度的板坯，经切割打磨送进热轧厂或板坯场。火红的板坯到一定的长度时，由乙炔焰进行切割，然后喷水冷却，表面处理防止氧化，再经毛面打磨，后送到冷坯厂进行冷却。
热轧车间：（1050mm、1580mm）
我们主要在1050厂和1580厂实习，两个厂的工艺流程差不多，只是在具体设备上有区别，生产钢卷宽度不一样。其工艺流程图如下：加热炉——高压水枪除表面氧化层——粗轧——压轧机组（SMS）水冷却——侧宽仪——打卷机——标号——出厂。
在1050厂我们看到，当钢坯加热后，首先除去氧化层，粗轧，经过往返5次压轧、测宽，再经过七组压轧机（SMS）轧制成型，然后15×6水幕带进行冷却，测宽，然后打卷。据介绍此厂生产钢板厚3mm。在压轧过程中，测得不合格的将推至一侧作废品。有3组打卷机，平时两个工作一个备用，保证连续作业。
在1580厂不同的是加热后先使其变窄，热轧时只需3次，然后检测，再进行精整，冷却打卷。这一系列工艺过程中，全部由机器完成，从生产到运输流水自动化作业，这里温度达40多度，工人很少，高度的自动化是有利的，这也是现代化工厂企业的标志。
冷轧车间（1420、1550）
1420冷轧厂位于宝钢工业区南部，在热轧1580厂的下位。其基您正在浏览的实习报告是上海宝钢钢铁厂实习报告 本工艺流程为：热轧后钢卷——酸洗——轧机——镀锡厚板连续退火——准备机组——电镀锡——精整——电镀锡板卷。进入宽大的厂房，热浪迎面扑来，刚刚从热轧厂送来的钢卷放在厂房中冷却，其为青紫色。顺着流程走，这里是1550mm冷轧车间。我们看到开始有机组用高压水枪对热轧的钢卷进行酸处理，以除去其表面的氧化层，保证钢片的质量。然后是切头，保证接口的平整紧密，下面就是焊接，将切头后的两块钢板接起来，增加长度然后再经过几组轧机的压轧、定宽、检测，最后变成很薄的钢片，呈银白色。每个轧机上一般有两个轧辊，交替使用，更有利于生产。经过一系列的机组后，检测为合格产品，送入清洁工厂进行处理。生产好的带钢钢卷送到产品库中。
在清洁工厂中，我们看到一台台清洁机正在工作，将钢卷表面进行处理，除去氧化层，并涂抹上专用油，保护钢材不被氧化，保证产品质量。再朝里面走是钢产品展。据介绍，该厂生产的钢材用于各种汽车板，如一汽奥迪A6、上海大众帕萨特B5、上海通用别克等，还出口意大利Fiat等。在展厅里边，一辆奥迪A6的车体及红旗、通用别克等汽车模型。还有家电用钢，广泛应用于电视、洗衣机、电脑、可口可乐易拉罐、VCD、冰箱等用品。产品已进入了生活中的方方面面，正如它上面所说的“钢铁融入生活，共享丰富人生”。
高线厂和无缝钢管厂
高速线材厂和无缝钢管厂相邻，同位于钢轧的工作下位。有时初轧厂检修，我们就去高速线材厂实习。高线轧制工艺流程如下：加热炉区——粗轧机组——中轧机组——预精轧机组——经轧机组——减定径机——水箱——测径仪——夹送辊——吐丝机——冷却线——集卷机——P&F线——打捆机——成品进入厂房，首先是加热炉对钢坯进行加热，然后是除P等有害杂质，然后经过竖向（H）与横向轧制（V）交替12组，飞剪，13、14号轧机，然后是预精轧机（15H—18V），S18剪，再到精轧机组轧制，测径，加送辊，到吐丝机时，把火红的钢线卷成像弹簧一样。后面就是较长的冷却线，检测、打捆、标号、运输。其方式是钩式运输线，全长560米，有60个吊钩组成。V=0.25m/s。据介绍，打捆机的工作周期是34秒，这和钩式运输线相配合，保证连续生产。
无缝钢管厂位于粗轧车间的下位。其原材料是粗轧后的钢锭，这样布置是有利的，减少了场内的运输。1400mm连轧管机旧工艺流程图：
管坯——环形炉加热——穿孔——空心坯减径——连轧——再加热——张力减径——冷却——分段锯——中间库——切头——精整检测——成品库。这里的温度很高，40多度，加热后的钢锭被切断后，再朝前送，在高温下用芯棒对钢坯进行穿孔。先定心，第一次钻头不动，钢坯推进，然后再用芯棒推进、钻头旋转打磨，抽出芯棒。钢管冷却，再送进精整车间，进行深一步的加工精整到成品。在此，我们注意到厂房全部用钢板做地板，据介绍，这样做有两方面的好处：一是好多设备在地下便于检修；二是由于这需要消耗大量的油，废油流到地下便于回收利用，防止废油流入地下污染土地和地下水资源。这可谓是环保和节约一举两得。
心得体会
通过这次实习使我对宝钢有了大体的认识，进一步了解了钢铁生产的主要设计及工艺流程、运输和车间布置、厂区路网及绿化程度。这次认识实习使我了解了工艺流程对厂址选择及车间布置的决定作用，认识宝钢是我们人生的一大财富。宝钢的科学选址和合理布局、先进的生产线、人性化的设计与管理、花园式的厂区，都给我们留下深刻的印象，这将对我们今后的工作产生重大的影响。我归结为以下几点：
1、 科学选址和合理布局
上海资源缺乏，既没有铁矿石也缺少煤，为什么会选址在上海宝山区呢？就是因为上海有着发达的交通运输系统，廉价的水运是重要因素。上海地区属于亚热带季风气候区，盛行东南风。宝山区位于上海市的西北部，选址在宝山区，即位于盛行风向的下风向，减少了工业气体、粉尘对市区的污染。选址在上海，充分考虑了厂区的区位优势。有长江、东海的水运，还有便利的京沪、陇海、沪杭线等铁路运输；又位于沪宁杭经济带、东部沿海经济带和沿长江流域经济带的交汇处，有着广阔的腹地，发达的科技和巨大的钢铁销售市场，并且也便于出口国外。从巴西、澳大利亚进口铁矿石，用山西大同的煤，借助廉价的河运、海运，是典型的临海型布局。
从厂区的布置来说是很合理的。像炼铁、炼钢等污染大的都在离生活区较远的老厂区，而像冷轧等污染小的车间距生活区相对较近。由原料码头——料场——炼铁厂——炼钢厂——连铸车间——初轧厂——热轧厂——冷轧厂等合理布置，从原料到成品流水作业线，根据生产的连续性布局，如炼钢上位是炼铁厂，下位是连铸车间等，并且厂区还留有相当的发展余地。减少了厂内的运输，提高了生产效益。
2、 高效的创新机制
强势的企业离不开强势的技术创新。宝钢坚持“引进、消化、吸收、创新”的企业技术进步方针，引进最新技术，注重自主开发，不断企业的核心竞争力。“掌握新技术，要善于学习，更要善于创新”，邓小平同志的勉励和要求，“严格苛求的精神，学习创新的道路，争创一流的目标”，构成了宝钢创新文化理念的主线，成为宝钢25年来前进的不竭动力。每个分工厂都有自己的学习创新活动，大家参加创新竞赛，促进了宝钢的科技进步。我们在每个行政楼大厅里就能看到工人们创新的成果。在这种机制下，宝钢科研成果达1300多项，专利授权1199件，已拥有企业技术秘密3339项。国内外技术贸易也迅速发展，成为技术加管理输出的先进企业集团。
3、 花园式的工厂
宝钢的另一大优势就是厂区的绿化，绿化率达到42.71%。在宝钢里面，你觉得是风景区而不是钢铁厂。每个厂房周围都有着近10米的绿化带，能吸烟止尘、净化空气、降低噪声、美化环境，给人良好的心情，提高工人的劳动积极性。从这几张照片上你可以看到宝钢的厂区的美化水平：青草、绿叶、红花，给人一种心旷神怡的感觉。另外，宝钢有很好的人文素质，人性化的公共设施。比如一个小小的警示牌，把棱角都折起来或者打磨平滑，防止伤人，在这一方面，许多城市或公园都自叹不如。因此，宝钢股份分公司成为中国冶金系统第一家通过ISO—14001环境认证的企业。在资源循环利用等方面，宝钢坚持走可持续发展的道路，为众多的企业树立了很好的榜样。
4、先进的工业生产线
宝钢自动化程度很高，企业员工较少，但产量却很高，一个大的厂房平时只需十几个甚至几个工人就可以安全生产了。从原料码头的抓斗卸料机开始，传送带、吊车等一系列大型的自动化设备，工人只需在操作间按键就行了。一个1.2公里长的一个高线厂房，只有几个工人检察员、几个机器操作员就可以了。从原料到成品，几乎全部由机器完成，包括加热、控温、添料、轧铁、制品、检测、运输等。机械化、自动化，这是现代化工业的标志，宝钢在这一方面一直走在前列。并不断地改进生产线，使其更加完善，更加安全和高效，积极自助研究开发新的项目，提高企业的自主创新能力和竞争力。
吴进朴
2005年9月25日
冶金工程毕业论文题目
冶金工程毕业论文题目大家了解了吗，有哪些题目可以供大家选择呢?下面我为大家介绍冶金工程毕业论文题目，希望能帮到大家!
41、摆线转子数控加工程序的研究
42、球团烟气氨法脱硫控制系统及仪表检测
43、PDCA循环在高炉本体安装项目中的应用
44、山西文水炼钢连铸EPC项目风险管理研究
45、冶金建设工程质量监督重点
46、试论机电自动化在工程机械制造中的应用分析
47、冶金建设项目计划管理模式优化
48、基于逆向工程的激光熔覆搭接率的确定
49、冶金机械设备安装研究
50、机电自动化在工程机械制造中的应用
51、冶金流程工业机械装备智能化与在役再制造工程战略研究
52、微波技术在冶金工程中的运用与实践探索
53、再制造工程技术在冶金工业中的应用探微
54、冶金防腐工程的浅析
55、冶金工程中可回收式锚索施工工艺探讨
56、多点驱动带式输送机的设计研究
1、润滑系统在冶金设备中的应用与分析
2、冶金电气设备安装工程安装调试要点
3、浅谈微波技术在冶金工程中的运用
4、起重机械检验过程中的设备问题和管理研究
5、HTR-PM余热排出系统水冷壁制造方案
6、中国钢铁企业固体废弃物资源化处理模式和发展方向
7、沈阳有色冶金设计研究院
8、镍基合金在激光熔覆再制造中的应用研究综述
9、新型水泥基复合注浆材料的配比实验
10、大型冶金工程项目机电安装BIM应用研究
11、冶金工程实验室安全管理实践与思考
12、深竖井支洞在水工隧洞中的应用
13、氧化亚铁硫杆菌及其应用研究进展
14、冶金工程质量管理与改进
15、浅谈铁路信号工程技术施工管理
16、基于X射线实时成像技术的产品缺陷检测
17、BIM技术在大型冶金工程中的实际应用
18、工业含铬废水处理技术研究进展
19、冶金工程设计的发展现状和展望
20、H公司电石冶炼厂建设项目的`采购风险管控研究
21、钙镁诱导低合金高强度钢针状铁素体强韧化机制研究
22、链箅机-回转窑制备全赤铁矿氧化球团的关键技术研究
23、基于透明计算技术的智能手表设计与实现
24、箱型钢柱加固的非线性有限元分析
25、浅析海外冶金与矿山工程的设计管理
26、端曲面齿联轴器的创成原理及设计
27、膜技术在含金属离子废水中的应用进展与发展趋势
28、反渗透技术在冶金行业的应用
29、选择性激光烧结在3D打印中的应用
30、冶金工业高压供配电系统施工与运营关键技术
31、冶金外墙装饰施工中的问题及应对策略探析
32、多铁性颗粒复合材料内部的平行多裂纹问题
33、高铬型钒钛磁铁矿中铬氧化物还原热力学影响因素分析
34、中碳钢中的氧化物冶金行为及脉冲磁场对其的影响
35、冶金机械设备安装的关键问题探讨
36、现代钢铁冶金工程设计方法研究
37、加载环境对合金超高周疲劳行为的影响
38、电气安装与调试成套技术在炼铁及轧钢工程快速改造大修中的应用
39、盾构刀盘驱动无级变速离合器摩擦副烧损失效机理的研究
40、绿色可循环钢铁厂工程设计研究与实践
57、Cu基金属粉末的特种微成形工艺及性能评估
58、创建面向冶金生产过程的开放型自动化专业人才培养模式
59、汽轮发电机组设备安装施工技术
60、冶金设备安装调试要点分析
61、酸性环境用低温无缝钢管(-50℃)的研制
62、微型流化床反应分析的方法基础与应用研究
63、新型滤筒除尘器的性能实验研究及工业应用
64、高强度贝氏体精轧钢筋性能优化及断裂行为研究
65、激光增材制造镍基高温合金数值模拟与试验研究
66、冶金自动化工程项目风险管理研究
67、多热源作用下侧吸罩流场及捕集效率特性的研究
68、典型冶金原辅料的微波吸收特性及其应用研究
69、基于光场成像理论的弥散介质光热特性重构
70、铁合金等离子体的时空特性研究
71、活塞式发动机故障诊断方法研究与工程应用
72、铜冶炼项目管理工作中遇到的问题探究
73、概算包干模式下冶金工程的造价管理初探
74、基于METSIM的钨冶炼工艺过程仿真研究
75、基于直觉模糊层次分析法的大型高炉工程施工阶段风险评价研究
76、磷矿浆脱除燃煤锅炉烟气中SO_2的研究
学院拥有设备先进，配套齐全的专业实验室及实训基地，占地面积达8400m2，设备总值2400余万元。学院自主开发并建成了国内独有的“冶金技术与装备综合实践教学平台”，先后共建了“冶金与材料工程实验实训基地”和“冶金与材料工程研究所”、“航空航天功能材料与元件研究中心”、“国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心冶金实验室”、“生物材料与活细胞影像技术研究所” 。其中，航空航天功能材料与元件研究中心是获得《航天产品合格证书》的定点研发基地，已为“神舟”系列飞船、“嫦娥一号”探月飞船的运载火箭提供性能可靠的磁性功能元件；国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心冶金实验室为国内为数不多的拥有完整冶炼装备技术研究平台；生物材料与活细胞影像技术研究所填补了国内相关研究领域的空白。学院涵盖冶金、材料两大学科专业领域，其中钢铁冶金、材料学是学校重点建设学科。近年来，学院承担国家自然科学基金14余项（面上基金2项），省部级项目100余项，年均科研经费800余万元；获国家发明专利30余项，省部级科技奖励10余项；获重庆市教学成果奖5项；发表论文1000余篇，其中SCI、EI收录250余篇。3本教材获冶金院校优秀教材奖；学生科技创新连续11年获“挑战杯”全国、重庆竞赛奖励，多项大学生训练创新计划项目获国家级、省部级立项。 学院高度重视产学研合作，长期与武钢集团、重钢集团、中冶赛迪公司、攀钢集团、四川德胜集团、四川金广集团、信阳钢铁公司、鄂钢公司等具有冶金行业背景的大中型企业开展产学研及人才培养合作。 2015年2月11日，学院大四冶金工程专业学生韦勇平和王永旭获得了钢铁冶金行业的“诺贝尔奖”,成为了第九届炼钢挑战赛学生组的世界冠军，这也是中国高校首次摘得该项桂冠。
