某大学本科生生产实习报告

1、北京科技大学本科生生产实习报告北 京 科 技 大 学本科生生产实习报告实习场所：_ 济南钢铁集团_学院：_ _专业：_ _姓名：_ _学号：_ _ 指导教师：_ _2012年 7 月 15 日62目 录引 言31 济南钢铁集团介绍52 钢铁生产工艺流程72.1 炼铁前主要生产工艺82.1.1烧结生产工艺82.1.2炼焦生产工艺102.2 炼钢及主要产品的生产工艺122.2.1高炉炼铁生产工艺132.2.2炼钢生产工艺202.3 连铸生产工艺242.3.1 设备介绍242.3.2 连铸工艺流程252.4 轧钢生产工艺252.4.1 轧机及轧制方法252.4.2 热轧与冷轧272.5 中厚板厂主要

2、生产工艺流程282.5.1厚度自动控制基本原理302.5.2厚度自动控制系统的组成302.5.3厚度自动控制系统的基本型式313 各生产工艺流程中电气设备和控制系统的使用情况293.1 烧结生产293.1.1 济钢烧结生产人工智能现状293.1.2 济钢烧结网络构成293.1.3 济钢第二烧结厂烧结区域配电系统313.2 炼焦生产323.2.1 SIEMENS SIMATIC产品在焦炉自动配煤控制系统中的应用323.2.2 ControlLogix 系统在济钢焦炉生产中的应用353.3 炼铁生产363.3.1 WinCC 组态软件在高炉槽下配料系统中的应用363.3.2 ControlLogi

3、x 系统在济钢高炉生产中的应用373.4 炼钢生产383.4.1交流变频器在转炉炼钢控制系统中的应用383.4.2 炼钢厂计算机控制483.4.3连铸机电气自动化503.5 轧钢生产393.5.1济钢紧凑式双机架四辊可逆冷轧机介绍393.5.2济钢2500mm中板轧机液压AGC系统394 钢厂发电机励磁控制系统PID控制应用534.1发电机励磁系统数学模型的建立534.1.1 PID在发电机励磁系统中的应用554.1.2实际应用控制设计565 实习收获及感想58参 考 文 献60指导教师意见61引 言在学院的组织领导下，我校自动化系09级学生于今年暑假在济南钢铁集团进行了为期四周的生产实习。生

4、产实习是教学过程中使学生获得生产实际知识，巩固和深化所学理论知识，贯彻理论与实际结合的教学原则，加强学生的工程实践训练，培养学生获取知识、运用知识创新能力的重要教学环节；是使学生了解社会，接触实际，进行素质教育的重要途径。根据不同阶段实习性质的不同，生产实习可分为认识实习（包括技能实习），专业生产实习。本次实习的效果和资源的调度充分说明了这种划分的科学合理性。本次实习用时四周，每周的任务大体上可以看成一个阶段，第一周集体观看生产工艺录像，进行安全教育和理论学习，为即将到来的现场实习打下一定的基础；第二周搜集相关的资料，是对前一阶段知识可能存在不足的补充，在这一阶段，我们可以在自己感兴趣的方面多

5、留心一下，以进行深入的相关学习，便于对实习报告中选择的对象有更为深刻的认识，同时也能提高专业素养；第三周去济南进行现场的实习，前三天进行理论结合具体实际情况的相关扩充，后两天到现场进行参观，虽然比较辛苦，但也获益匪浅。第四周是在地区进行相关的生产实习工作，对炼钢生产进行补充，毕竟自动化不仅仅是指炼钢，自动化融入社会的各行各业中，极大地提高了社会生产力和生产效率，这样我们的认识也不至于局部片面化。总的来说，这次实习给了我们一次和社会进行近距离接触的机会，虽然没有真正地参与到社会生产中，但是这种程度还是能够让我们意识到一些问题，知识的力量是巨大的，抱怨知识没用只是我们没有找到好的利用知识的方法。理

6、论和实际存在着差距，理论很大程度上依赖于模型的理想化，而这在现实中是行不通的，但是现实中的各种控制和操作的趋势和依据可以用理论的结果作为参考，但真正的精确控制还是以生产产品的质量要求和用户的满意程度作为评价标准。本次实习过程中，我们深入企业，了解各生产过程的工艺及与自动化专业相关的控制系统、电气传动技术和控制设备的使用情况。同时，在生产实践中拓宽视野，了解本专业在社会经济发展中的地位和发展前景，使我们的知识体系结构得以完善，达到培养能力、理性认识专业知识的目的。本次实习的主要地点是在济南钢铁集团，参观的现场包括济钢炼焦工艺及其自动控制系统、烧结生产工艺及其智能控制系统、炼铁工艺及在线监控系统、

7、炼钢工艺及在线监控系统、中厚板材轧制工艺及AGC控制系统、能源利用及管理系统。1 济南钢铁集团介绍济南钢铁集团总公司始建于1958年，位于泉城济南。现有在职职工3.8万人，专业技术人员7300人。现已形成了集工业、贸易、科研、开发、服务于一体，跨地区、跨行业、跨国家，在国内外具有较强竞争实力的特大型钢铁联合企业。济钢是国家重点企业和山东省建立现代企业制度试点企业。2002年预计销售收入118亿元，职工年人均收入达到2.3万元，在全国钢铁企业中钢产量排名第11位、销售利润率排名第5位、出口中厚板排名第1位，出口金额在行业中排名第2位。济钢建有国家级企业技术中心和国家级中心实验室，设立了企业博士后

8、科研工作站。通过了ISO9001质量体系、ISO14001环境管理标准和OSHMS职业安全健康认证，现有中厚板、圆钢、螺纹钢、角钢、槽钢、球墨铸管、化产品等140个品种、2480个规格，70以上产品达到国际先进水平。济钢将按照“精品强国、满意世界”的企业理念，坚持以发展为主题，以市场为导向，以结构调整为主线，以建设节能清洁型工厂为目标，积极采用高新技术和先进实用技术加快传统工业改造步伐，实现工艺装备的大型化、连续化、自动化，建成国内一流、国际先进的板材基地。济钢资产总额500亿元。产品以中板、中厚板、热轧薄板、冷轧薄板为主，是全国最大的中厚板出口基地。2008年，生产钢1121万吨、钢材108

9、5万吨；出口钢铁产品116万吨，创汇11.3亿美元，进出口贸易总额24.6亿美元。获得了“国家环境友好企业”、“全国绿化模范单位”、“中国钢铁工业清洁生产环境友好企业”荣誉称号。济钢股份公司获得了中国蓝筹公司百强、蓝筹钢铁企业十强、中国上市公司金牛奖百强称号。济钢认真落实科学发展观，坚持走新型工业化道路，以结构调整为主线，积极推进工艺装备的大型化、紧凑化、现代化，形成了中板、中厚板、热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、彩涂板等现代化生产线，为顾客和社会创造价值的能力明显提升。以信息化加快企业现代化的进程，建设了ERP、MES、SPC、OA、能源管控中心等管理信息系统。坚持以市场为导向，不断优化产品结构

10、，开发满足顾客个性化需求的新产品，高技术含量、高附加值的品种板比例超过了90%，锅炉容器钢板、高强度建筑结构用中厚钢板被评为中国名牌产品，造船用钢板、碳结中板、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋、锅炉容器钢板和球墨铸铁管等主导产品获得冶金产品“金杯奖”，差异化竞争优势明显增强。大力发展循环经济，积极推进节能减排，探索形成了以“以价值创新为核心，以观念创新为先导、技术创新为支撑、管理创新为保证，实施资源化治理、分布式治理、系统化治理，实现资源高效利用、能源高效转化、代谢物高效再生，追求企业效益、环境效益、社会效益和谐统一，建设资源节约型、环境友好型企业”的钢铁企业发展循环经济模式，努力构建与城市和谐共生、

11、友好共赢的“都市型钢厂”。充分开发利用工艺中的余热余能，先后建成了干法熄焦发电、燃气蒸汽联合循环发电、高炉TRT发电、炼钢蒸汽余热发电、烧结机余热发电等项目，初步形成了分布式发电的格局。积极承担社会责任，向社会延伸循环经济链条，对济南裕兴化工厂铬渣进行无害化处理，对电解铝厂赤泥进行资源化开发，解决长期困扰社会的环保难题。济钢被确定为全国第一批循环经济试点单位和国家“十一五”规划重点建设的循环经济示范企业。坚持管理与国际接轨，引入卓越绩效管理模式，2003年荣获全国质量管理奖。先后通过了质量、计量、安全、环境管理和营销服务体系国际认证。建成了国家级技术中心、国家级实验室和博士后科研工作站，技术中

12、心获得国家认定企业技术中心成就奖。造船板获得中、英、法、日、德、美、挪、韩、意、荷10个国家船级社认证。产品出口到50多个国家和地区。高度重视企业文化建设，经过长期经营实践，以“三个代表”重要思想和科学发展观为指导，培育形成了以“可尊，可信，共创，共赢”为核心价值观、突出“人和，物和，利和，心和”和谐主题的企业文化。深入实施顾客满意工程、供应商满意工程、凝聚力工程，探索建设“都市型钢厂”，不断拓宽与所有相关方共创共赢的平台。全公司上下同欲、政通人和，风正、气顺、心齐、劲足，为济钢又好又快发展提供了强大合力。面对新形势新任务，济钢将全力推进精准、高效、和谐发展战略，努力建设决策更加科学，管理更加

13、精准，运营更加高效，资源利用更加充分，内外关系更加和谐，职工生活更加富足，发展后劲更加强大，中国一流、世界知名的现代化钢铁企业。2 钢铁生产工艺流程日常生活中，人们印象中的钢铁生产通常是指得到以钢为主要组成材质的产品的生产过程，这种认识并没用严重的错误，但在实际生产中，钢的生产却是包括了很多较为复杂的工艺技术，通常可以分为五个部分，用图2.1.1进行说明。图 2.1 钢铁生产工艺流程图说明：钢铁生产工艺包括多种工艺技术，烧结、炼铁、炼钢、中厚板、热连轧、能源管理等，各种技术都和产品的质量有较大的关联关系，各种技术相互依赖并相互影响，前一技术的处理结果作为后一技术的输入作用对象，一般而言，各种按

14、时间顺序可以分为烧结炼铁炼钢中厚板轧制等，而能源管理则贯穿整个生产工艺，各种技术相辅相成，并不是说在某个过程只需要单独特定的生产工艺技术，这种思想在实际生活的应用中是比较普遍的。2.1 炼铁前主要生产工艺在炼铁之前，有一系列的准备工作需要完成，一般的铁矿属于贫铁矿，不能直接放入高炉进行炼铁，需要进行打磨成铁矿粉，而后进行烧结成团，这就需要烧结生产工艺，为提高所用燃料的利用率，一般需要用到炼焦生产工艺，下面分别加以详述。2.1.1烧结生产工艺“烧结”就是指粉状物料加热到熔点以下而粘结成固体的现象。现在，国外有了取消烧结工序的成功先例。但是结合国内铁矿资源以及多少年的烧结技术发展和经验，取消烧结工

15、艺在国内外任何一个钢铁厂都是不可能的。而单纯对于烧结工艺来说，还有许多的尖端技术需要进一步开发；相应的，如何在有限的条件下合理利用资源，进行更好的控制，实现利益的最大化，保护环境，都还远达不到说完美的程度。总之，烧结及相应工作，大有可为。图2.2给出了典型的烧结作业流程图。图2.2 烧结作业流程图造块与传统钢铁生产：造块是将粉状物料聚结成块状,并实现其物理化学性能优化的过程。现代冶金造块不仅为冶炼提供优质炉料，而且也逐渐成为由冶金原料及二次资源直接提取分离有价元素、制备新材料的过程，是实现高效优质低耗冶金生产与资源循环再生的重要途径。此外，造块技术在煤炭、化工、建材、医药等领域也获得广泛应用。

16、图2.3给出了典型的造块工艺流程。我国的铁矿石大部分都是贫矿，贫矿直接入炉炼铁是很不合算的，因此必须将贫矿进行破碎、选出高品位的精矿后，再将精矿粉造块成为人造富矿才能入高炉冶炼。所以，粉矿造块是充分合理利用贫矿的不可缺少的关键环节。 富矿的开采过程中要产生粉矿，为了满足高炉的粒度要求，在整个过程中也会产生粉矿，粉矿直接入炉会引起高炉不顺。恶化高炉技术经济指标，因此粉矿也必须经过造块才能入炉。 图2.4给出了造块工艺与钢铁生产工艺之间的包含关系。图2.3 造块工艺流程粉矿造块方法很多，主要是烧结矿和球团矿。此外，还有压制方团矿、辊压团矿、蒸养球团、碳酸化球团，其成球方式和固结方法与球团矿不同，还

17、有小球烧结，国外称为HPs球团化烧结矿，介于球团和烧结之间；还有铁焦生产，是炼焦和粉矿造块相结合。 铁矿石石灰粘结剂煤空气造球/制粒炼焦热空气球团/烧结空气氧气高炉炼铁脱硫转炉炼钢钢图2.4 造块与传统钢铁生产流程烧结方法主要有吹风烧结法和抽风烧结法两大类。吹风烧结有平地堆挠、挠结识、挠结盘，抽风烧结有路式侥结、艰面步进式烧结机、带式烧结机、环形烧结机（即日本矢作式)。 国内外普遍采用的是常式抽风烧结机，在我国地方小铁矿还有相当一部分用平地吹风堆烧和箱式抽风烧结。此外，还有回转窑烧结法、悬浮烧结法。2.1.2炼焦生产工艺（1） 炼焦工艺主要设备焦炉: 现代焦炉炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主

18、要部分构成。一般，炭化室宽0.40.5m、长1017m、高47.5m,顶部设有加煤孔和煤气上升管(在机侧或焦侧)，两端用炉门封闭。燃烧室在炭化室两侧，由许多立火道构成。蓄热室位于炉体下部，分空气蓄热室和贫煤气蓄热室。焦炉系统中常用的控制设备：PLC、变频器、组态软件、电动机、断路器、接触器、按钮、温度仪表等等。捣固焦炉:捣固焦泛指采用捣固炼焦技术在捣固焦专用炉型内生产出的焦炭，这种专用炉型即捣固焦炉。捣固炼焦技术是一种可根据焦炭的不同用途，配入较多的高挥发分煤及弱粘结性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣实后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术。熄焦车:又称干法熄焦装置，

19、接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水（或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽），将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦台上冷却。配煤槽：炼焦煤准备的工序之一。炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来。粉碎机:粉碎机是将大尺寸的固体原料粉碎至要求尺寸的机械。 根据被碎料或碎制料的尺寸可将粉碎机区分为粗碎机、中碎机、细磨机、超细磨机。（2） 炼焦工艺现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序。图2.5 炼焦生产工艺流程洗煤:原煤在炼焦之前，先进行洗选。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。配煤: 将各种结焦性

20、能不同的煤按一定比例配合炼焦。目的是在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围，合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品。炼焦:将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干馏，经过一定时间，最后形成焦炭。图2.6 焦炭形成过程炼焦的产品处理:将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结等用户。熄焦方法有干法和湿法两种。湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋6090s。干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为24h。在炼焦过程中还会产生炼焦煤气及多种化学产品。

21、焦炉煤气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料。2.2 炼钢及主要产品的生产工艺炼钢是一系列生产工艺流程的集合，包括炼钢前的准备、炼钢的原材料和炼钢生产工艺。炼钢前的准备工作包括烧结团块、炼焦，炼钢的原料主要是铁水，这又涉及到炼铁生产工艺，然后才是隐含的炼钢生产工艺。一系列的过程还是相互关联的，其中必然涉及到两者之间的技术和操作，例如，炼铁的产物铁水，需要经过鱼雷罐车运送到转炉进行钢材的冶炼，涉及到了两种技术的过渡和转换，利用最小的代价得到最好的产品。2.2.1高炉炼铁生产工艺 图2.7 高炉炼铁结构图 (1) 高炉的基本结构高炉: 炼铁一般是在高炉里连续进行的。高炉又叫鼓风炉，这是因为

22、要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。这些原料是铁矿石、石灰石及焦炭。因为碳比铁的性质活泼，所以它能从铁矿石中把氧夺走，而把金属铁留下高炉炉壳：现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。炉壳除承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。 炉喉： 高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控

23、制和调节作用。炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。炉身： 高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。炉腰： 高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变

24、动。 炉腹： 高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3036m。炉腹角一般为 7982 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行。 炉缸： 高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。 炉底： 高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到14

25、004600的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前，我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力。炉基： 它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的1018倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于0.105。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形，以减少

26、热应力的不均匀分布。 炉衬： 高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100150mm厚的铸钢做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护

27、板还起着调节炉料和煤气流分布的作用(2) 高炉的相关技术和常用的设备高炉解体: 为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值。高炉灰: 也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多，带出的炉尘量就大。目前，每炼一吨铁约有 10100kg的高炉灰。高炉灰通常含铁40左右，并含有较多的碳和

28、碱性氧化物；其主要成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃料消耗。 高炉冷却装置：高炉炉衬内部温度高达1400，一般耐火砖都要 软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷 却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。 高炉除尘器: 用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（6090um），可用重力除尘器、离心除尘器及旋风除尘器等除

29、尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备。高炉鼓风机: 高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.12.5m3min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例。从高炉里放出来的铁水可以直接用来炼钢或铸成铁锭或铸件。

30、炉渣可以作为水泥、渣砖等的原料。从高炉顶放出的一氧化碳、二氧化碳和氮气混合气体叫高炉煤气。高炉煤气里含有大量灰尘和有害气体，必须经过净化处理，以防止污染环境。(3) 高炉冶炼原理及过程高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。副产品有水渣、矿渣棉和高炉煤气等。高炉冶炼原理:高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（10001300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化

31、合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生 成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。高炉冶炼过程：如图2.8所示。图2.8 高炉冶炼工艺流程简图 高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降

32、过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。常见的高炉炉前操作：a、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行。b.完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作。c、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。d、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。2.2.2炼钢生产工艺(1) 转炉炼钢主要工艺设备转炉:炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是

33、最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，即转炉煤气。转炉煤

34、气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户。炼钢转炉:早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓入钢水进行吹炼。侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气。炼钢转炉按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。直立式圆筒形的炉体，通过托圈、耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动（见图2.9顶吹转炉示意图）。图2.9 顶吹转炉炼钢示意50年代发展起来的氧气转炉仍保持直立式圆筒形，随着技术改进，发展成顶吹喷氧枪供氧，因而得名氧气顶吹转炉，即L-D转炉（见氧气顶吹转炉炼钢）;用带吹冷

35、却剂的炉底喷嘴的，称为氧气底吹转炉（见氧气底吹转炉炼钢）。在应用氧气炼钢的初期还使用过卡尔多转炉和罗托转炉，通过炉体回转改善炉内反应，但由于设备复杂，炉衬寿命短未能获得推广。炼铜转炉:一般为卧式转炉用于处理铜锍，通过鼓入空气把冰铜氧化吹炼成粗铜，也用于吹炼冰镍。AOD精炼炉:AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。VOD精炼炉:VOD精炼炉（vacuum oxygen decarburization),是在真空状态下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬

36、镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装 入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。LF精炼炉:LF（ladle furnace) 炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。氧枪: 氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦 尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头是收缩扩张收缩型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比p出 /p0<0.528时形成超音速射流。转炉倾炉

37、系统倾炉系统: 变频调速(变频器+电机+减速机+大齿轮) 倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座 等组成。(2) 铁水预处理铁水在进入炼钢炉进行冶炼前，为除去某种有害成分或回收某种有益成分的处理过程。最常用的铁水预处理工艺为铁水炉外脱硫。 近年有利用预处理工艺进行铁水炉外脱磷和炉外脱硅的方法,以简化炼钢工艺过程,提高钢的质量。铁水中含有钒、铌等有用金属元素，可运用选择性氧化的原理进行预处理，把钒、铌等金属成分氧化进入渣中予以富集，再把这些渣作为原料提炼出有用金属。入炉铁水硫的高低，是衡量炼钢工序产品总体质量水平的重要标志之一，为了使入炉铁水的硫控制在合理的较低的水平上

38、，第三炼钢厂配备了武汉科学院设计的3座KR铁水预处理设备，开发了适合我们工艺条件的CaO基复合脱硫剂，掌握了一套KR脱硫的生产工艺。铁水脱硫预处理的意义:1、 满足用户对超低硫钢的要求；2 、减轻高炉脱硫的负担，使碱度降低，炉况顺行，产量提高；3、 炼钢采用低硫铁水冶炼，可以获得巨大的经济效益，石灰加入量减少，冶 炼周期缩短，喷溅减少，金属收得率提高，铸坯质量提高等。铁水预处理流程如图2.10所示：图2.10 铁水预处理流程图 铁水预处理的方法铁水炉外脱硫通过近30年的迅速发展，现已有数十种处理方法，目前主要采用的方法有：铺撒法、铁水容器转动搅拌法、吹气搅拌法、喷吹法和机械搅拌法等。铺撒法铺撒

39、法又称投入法，是在高炉出铁前或出铁过程中往铁水沟或铁水罐内投放苏打粉进行脱硫。这种脱硫方法，脱硫效率低，且不稳定，脱硫反应产生的烟尘大，脱硫渣对铁水罐内衬侵蚀严重。因此，现在，钢厂一般不采用此方法。 铁水容器转动搅拌脱硫法此方法有直筒形炉体绕水平轴线旋转的转鼓法和铁水罐以一定的转速作偏心圆角运动的摇包法。此方法虽然脱硫效率较高，但转动笨重，动力消耗高，炉衬寿命低。故现在钢厂也很少使用此方法。吹气搅拌法吹气搅拌法主要有顶吹法和底吹法。此方法是预先将脱硫剂加到铁水表面，然后通过顶枪或罐底的透气砖往铁水中喷吹气体进行搅拌脱硫。此法具有设备费用低，操作简便的优点，但脱硫效果不及机械搅拌法。喷吹法喷吹法

40、是利用载气将反应物料的固体粉粒通过喷枪吹入熔池深处，既可加快物料的熔化和溶解，而且也大大加快了反应界面，同时，还强烈搅拌熔池，从而加速了传输过程和反应速率。此法的优点是设备投资小，脱硫效率较高，但脱硫剂的利用率低，喷吹工艺参数的选择对喷吹效果影响较大，需要专门的设备和气源。机械搅拌法此法有Y形空心搅拌器的DO法、有倒T形的RS法和十字形叶轮的KR法。此法是搅拌器在铁水中旋转，产生旋涡，将脱硫剂卷入铁水内部进行脱硫。机械搅拌法脱硫效率高，但设备复杂，投资大，但运行费用较喷吹法低。 铁水脱硫站的主要设备脱硫过程中涉及得设备包括铁水包车、渣罐车、扒渣机、轨道衡、除尘罩、搅拌器、升降小车、升降导轨及框

41、架、定位夹紧装置、升降小车卷扬装置、烟罩提升装置、脱硫剂输送装置（包括旋转给料器、电动溜槽、锥形阀、给料泵）、液压系统以及烟道翻板阀等。常见铁水预处理设备介绍：脱硫铁水罐车：脱硫铁水罐车用于承载脱硫铁水罐，实现脱硫铁水在吊罐位和脱硫位之间的转移。型式： 电动自行式，车上带铁水罐液压推杆倾翻装置电动渣罐车：电动渣罐车用于承载脱硫渣，实现脱硫渣在转炉渣跨和脱硫位之间的转移。型式：电动自行式扒渣机：扒渣机用于把铁水罐的初始渣和脱硫渣扒至渣盆中。其动作有前进、后退、左右摆动、上升和下降。型式： 气动走行式中国有丰富的多金属共生矿资源，为提取铁矿中的共生金属发展了适用的工艺技术。内蒙古产的含铌和稀土金属

42、铁矿，除先在选矿过程中提取稀土精矿并炼成稀土合金、氯化稀土等副产品外，含铌铁水预处理后得到铌渣,再冶炼成铌铁。攀枝花等地的钒钛磁铁矿,在选取钛精矿并进一步加工成钛合金或钛白外，在高炉中成功地以高氧化钛渣冶炼成含钒铁水，然后用雾化法或转炉法从铁水中提取钒渣，再把钒渣冶炼成钒铁。这样不但有效地提取多种共生金属，而且还发展了具有中国特色的低合金钢的特殊系列。 (3) 转炉炼钢工艺流程转炉冶炼目的： 将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。转炉冶炼原理：这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量

43、 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈 沸腾。炉口由于溢出的一氧化

44、碳的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉 （也有侧吹转炉）。这种转炉吹的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。转炉炼钢的基本冶炼过程:顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成。a.上炉出

45、钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；b.倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；c.降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；35min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；d.35min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；e:倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；f:出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。上炉钢出完钢后，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼。在送氧开吹的同时，加入第一批渣

46、料，加入量相当于全炉总渣量的三分之二，开吹3-5分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果炉内化渣不好，则许加入第三批萤石渣料。 图2.10 电炉、转炉系统炼钢生产工艺流程2.3 连铸生产工艺2.3.1 设备介绍钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成。中间包：是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。 结晶器：在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶器是连铸机的核

47、心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。 拉矫机：在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。 电磁搅拌器：（Electromagnetic stirring: EMS） 的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。2.3.2 连铸工艺流程连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。图2.12 连铸工艺生产流程将装有精炼好钢

48、水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。 连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。2.4 轧钢生产工艺2.4.1 轧机及轧制方法因为性能参数相同的轧钢机，采用不同的布置形式时，轧钢车间产品产量和轧制工艺就不同，所以根据中厚板的生产特点，中厚板轧机的布置形式可分为：单机架式、双机架式、半连续式及连续式。 中厚板轧机的形式：从机架结构上来

49、看有2辊可逆式、3辊劳特式4辊可逆式、万能式和复合式之分。半连续式中厚板轧机：指粗轧机组各机架主要或全部为可逆式轧制的轧机，而精轧机组为连续式。轧制中厚板的半连续式轧机的粗轧机组是由立式或水平式破鳞机、可逆式粗轧机座和一台或两台普通粗轧机座组成。精轧机组是由一台除鳞装置和46架4辊机架组成。在这样的轧机上大都装有卷取机，可卷取厚度达20mm的带钢。半连续式轧机的优点是：兼能生产中厚板和薄板，产品规格广，对于钢板用量不大但品种要求齐全的地区尤其有发展的必要。轧制中厚板常用的轧制方法包括：a.全纵轧法，指板坯的长度方向与轧制方向一致的轧制方法；b.全横轧法，指板坯的长度方向与轧制方向相互垂直的轧制

50、方法；c.横轧纵轧法，指坯料转过90°，使坯料的长度方向与轧制方向垂直轧制若干道，然后再转90°，使原坯料的长度方向再与轧制方向一致进行轧制；d.角轧纵轧法，指将坯料在被轧辊咬入时，坯料的长度轴线与轧辊轴线成一角度，而下一道次再轧制时则沿另一对角轧制，并使钢板轧成矩形，轧制若干道次后，再采用纵轧法。 中厚板的轧制过程中的几个阶段:  a.除鳞。坯料在加热炉中加热要形成氧化铁皮，为保证钢板的表面质量，在轧制之前要将氧化铁皮除掉，否则氧化铁皮压入钢板表面，会形成麻点或凹坑。中厚板轧机目前广泛采用的除鳞方法是高压水除鳞。b.整形轧制。除鳞后的坯料进入粗轧机，沿

51、其纵向进行14道次的整形轧制，其目的是消除坯料表面清理产生的凹坑以及剪切造成的头部压扁，使之规整及后部轧制时形状正确。c.展宽轧制。展宽轧制是将整形后的坯料转90°，使其纵向轴线与轧辊轴线平行轧制。由于坯料的宽度和成品的宽度相差较大，而且在轧制中厚板时一般展宽量很小，为了使一个宽度的坯料可以生产多种宽度的钢板，通常都采用展宽轧制，其目的是得到所要求的板宽。d.伸长轧制。当经过展宽轧制后，将板坯再转90°回到原来的位置，即坯料纵向轴线与轧辊轴线垂直，再进行轧制。其主要目的是使板坯延伸，同时控制板形性能和尺寸精度，以便最终得到尺寸精度高、板形好、性能好的中厚板材。2.4.2 热

52、轧与冷轧热轧是相对于冷轧而言的，冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制，而热轧就是在再结晶温度以上进行的轧制。优点: 可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢材组织密实，力学性能得到改善。这种改善主要体现在沿轧制方向上，从而使钢材在一定程度上不再是各向同性体；浇注时形成的气泡、裂纹和疏松，也可在高温和压力作用下被焊合。 缺点:1.经过热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，出现分层（夹层）现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应

53、变大得多； 2.不均匀冷却造成的残余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。3.热轧的钢材产品，对于厚度和边宽这方面不好控制。我们熟知热胀冷缩，由于开始的时候热轧出来即使是长度、厚度都达标，最后冷却后还是会出现一定的负差，这种负差边宽越宽，厚度越厚表现的越明显。所以对于大号的钢材，对于钢材的边宽、厚度、长度，角度，以及边线都没法要求太精确。冷连轧是用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮。其成品

54、为轧硬卷，由于连续冷变形的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线。 一般冷连轧板、卷均应经过连续退火（CAPL机组）或罩式炉退火消除冷轧硬化及轧年应力，达到相应标准规定的力学性能指标。 冷轧钢板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板，且其产品厚度可薄至0.18MM左右。 以轧钢卷为基板进行产品的深加工，成为高附加值产品。如电镀锌、热镀锌、而指纹电镀锌、彩涂钢板卷及减振复合钢板、PVC复膜钢等，使这些产品具有美观、高抗腐蚀等优良品质。 冷轧钢卷经退火后必须进行精整，包括切头、尾、切边、矫平、平整、重卷或纵剪切板等。冷轧产品广泛应用于汽车制造、家电产品，仪表开关、建筑、办公家具等行业。2.5 中厚板厂主要生产工艺流程中厚板厂的生产工艺流程如图2.13所示。流程步骤可列述为：原料加热高压水除鳞机架辊除鳞四辊粗轧机四辊精轧机矫直2#冷床、3#冷床冷却翻板上下表检查激光对线、划