钢铁冶金生产过程控制作业指导书

钢铁冶金生产过程控制作业指导书TOC\o"1-2"\h\u8002第1章前言 461771.1绪论 499061.2生产过程控制概述 412963第2章冶金原料准备与控制 5159582.1原料选择与要求 5187752.1.1选材原则 5102312.1.2原料要求 5121282.2原料处理与储存 522382.2.1原料处理 5249672.2.2原料储存 6198232.3原料配比与控制 6307502.3.1配比原则 6310482.3.2配比方法 6196712.3.3配比控制 631992第3章烧结与球团过程控制 672573.1烧结工艺与设备 6241523.1.1烧结工艺流程 6270473.1.2烧结设备 6324483.2烧结过程控制参数 7229323.2.1原料配比 7320483.2.2混合制粒 7119763.2.3烧结温度 7232103.2.4烧结速度 749173.2.5烧结气氛 7313423.3球团工艺与设备 74883.3.1球团工艺流程 794603.3.2球团设备 7318933.4球团过程控制参数 7112223.4.1原料配比 7210733.4.2造球水分 8322783.4.3干燥温度和湿度 8105843.4.4焙烧温度 8141623.4.5焙烧速度 8194123.4.6焙烧气氛 818925第4章高炉炼铁过程控制 8307144.1高炉结构与原理 890154.1.1高炉结构 8138234.1.2高炉原理 8251124.2高炉操作与控制 827314.2.1高炉操作 8153064.2.2高炉控制 8213994.3高炉热风炉控制 8183394.3.1热风炉结构 8169894.3.2热风炉控制 9291874.4高炉渣处理控制 9220824.4.1渣处理设备 961144.4.2渣处理控制 9286994.4.3末尾（不添加总结性话语）。 96033第5章转炉炼钢过程控制 9149795.1转炉结构与原理 9185925.1.1转炉概述 9124445.1.2转炉炼钢原理 971975.2转炉吹炼控制 981715.2.1吹炼过程概述 9285385.2.2吹炼控制要点 997525.3转炉温度控制 10122435.3.1温度控制的重要性 10290705.3.2温度控制要点 1062775.4转炉终点控制 1011145.4.1终点控制概述 10284475.4.2终点控制要点 1029365第6章电炉炼钢过程控制 10287276.1电炉结构与原理 1089836.1.1电炉结构 10316686.1.2电炉原理 109786.2电炉冶炼过程控制 11175406.2.1熔化期控制 1126866.2.2氧化期控制 1199396.2.3还原期控制 11132416.3电炉电气设备控制 1185196.3.1电极控制系统 11117926.3.2供电系统控制 1142986.4电炉原料与合金控制 11289406.4.1原料控制 1130446.4.2合金控制 1118866第7章连铸过程控制 12250197.1连铸机结构与原理 12286637.1.1连铸机结构 1287477.1.2连铸机工作原理 1253767.2连铸过程参数控制 12326707.2.1浇铸速度控制 1261747.2.2结晶器温度控制 1283207.2.3振动装置参数控制 12166137.3连铸机设备控制 13259937.3.1电气控制 1337967.3.2液压控制 1349217.3.3机械控制 13295447.4连铸坯质量检测与控制 13477.4.1连铸坯表面质量检测 13126867.4.2连铸坯内部质量检测 13141527.4.3连铸坯尺寸测量 1313769第8章轧制过程控制 13132248.1轧制工艺与设备 1352718.1.1轧制工艺概述 13199948.1.2轧制设备组成 1422538.2轧制参数控制 14282728.2.1轧制速度控制 14230458.2.2轧制温度控制 14268158.2.3轧制变形程度控制 1449508.3轧制力能参数控制 14280818.3.1轧制力控制 14299318.3.2轧制能量控制 14282348.3.3轧制力能参数优化 1479908.4轧制产品质量控制 1458298.4.1表面质量控制 14114728.4.2尺寸精度控制 14249558.4.3组织功能控制 14225978.4.4成品质量检测与判定 152550第9章热处理过程控制 15300489.1热处理工艺与设备 15106519.1.1热处理工艺概述 154349.1.2热处理设备 15211299.2热处理过程控制参数 15282589.2.1加热温度 15252569.2.2加热速率 1555269.2.3保温时间 15225249.2.4冷却速率 1581709.3热处理质量控制 16308989.3.1工艺参数控制 167199.3.2设备维护与保养 16298359.3.3质量检测 16181289.4热处理节能控制 1647419.4.1优化热处理工艺 16320119.4.2采用节能设备 16217539.4.3余热回收利用 1617760第10章环保与安全控制 16397610.1冶金企业环保要求 16489910.1.1环保法规遵守 16142010.1.2环保设施建设 16315510.1.3污染物排放控制 16739710.2废气处理与控制 163268310.2.1废气来源与成分分析 162057010.2.2废气处理技术 17409510.2.3废气排放监测 17970610.3废水处理与控制 172656710.3.1废水来源与成分分析 172067510.3.2废水处理技术 17762610.3.3废水排放监测 17913610.4安全生产与预防控制 173180710.4.1安全生产责任制 172463910.4.2安全生产培训 17970010.4.3安全生产措施 17409010.4.4预防与控制 171250210.4.5应急救援与处理 17第1章前言1.1绪论钢铁冶金生产作为我国工业的重要组成部分，对于国家经济发展具有举足轻重的地位。科技的不断进步，钢铁冶金生产过程控制技术也在不断提高，这对于提高生产效率、降低成本、保障生产安全具有重要意义。本章旨在对钢铁冶金生产过程控制的相关内容进行概述，为后续章节的深入讨论奠定基础。1.2生产过程控制概述钢铁冶金生产过程控制是指通过采用现代自动化、信息化技术，对生产过程中各个关键环节进行实时监测、分析与调整，以保证生产过程的稳定、高效和安全。钢铁冶金生产过程控制主要包括以下几个方面：（1）原料准备：对铁矿石、焦炭、石灰石等原料进行精选、破碎、配料等处理，保证原料质量满足生产要求。（2）高炉炼铁：通过控制高炉内部的温度、压力、煤气成分等参数，实现铁水的优质、高效生产。（3）转炉炼钢：采用自动化技术对转炉吹氧、造渣、温度等过程进行精确控制，提高炼钢效率和钢水质量。（4）连铸连轧：对连铸机、轧机等设备进行自动化控制，实现钢坯、钢材的连续生产。（5）热处理：对钢材进行热处理，改善其功能，满足不同用途的需求。（6）环保与能源：通过控制生产过程中的废气、废水、废渣等污染物排放，实现清洁生产；同时对能源消耗进行优化，提高能源利用率。（7）生产调度与优化：采用信息化技术，对生产计划、物料流动、设备运行等进行调度与优化，提高生产效率。通过对钢铁冶金生产过程进行精细化、智能化控制，可以显著提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量，为我国钢铁行业的可持续发展提供有力保障。本章以下内容将对钢铁冶金生产过程控制的各个环节进行详细论述。第2章冶金原料准备与控制2.1原料选择与要求2.1.1选材原则在选择冶金原料时，应根据钢铁冶金生产工艺要求，遵循以下原则：（1）原料成分稳定，质量可靠；（2）含有对钢铁产品质量有益的元素；（3）不含或含量较低的有害元素；（4）原料供应充足，价格合理；（5）原料适应性强，便于处理和储存。2.1.2原料要求具体要求如下：（1）铁矿石：含铁量高，有害元素少，粒度适宜；（2）焦炭：固定碳含量高，硫分低，强度好，粒度适中；（3）烧结矿：成分稳定，碱度适中，还原性好，粒度均匀；（4）球团矿：含铁量高，碱度适中，强度高，还原性好；（5）石灰石：氧化钙含量高，杂质少，活性好；（6）萤石：氟化钙含量高，杂质少，粒度适中。2.2原料处理与储存2.2.1原料处理（1）破碎：将原料进行破碎，达到所需的粒度要求；（2）筛分：对破碎后的原料进行筛分，保证原料粒度均匀；（3）混合：将不同原料按一定比例混合，以保证成分稳定；（4）加湿：对干燥原料进行加湿，以满足生产工艺要求。2.2.2原料储存（1）储存原则：分类存放，避免混合污染；（2）储存设施：采用合适的仓储设施，如料场、料仓等；（3）储存管理：定期检查原料质量，防止受潮、结块、生锈等。2.3原料配比与控制2.3.1配比原则（1）满足钢铁产品质量要求；（2）优化原料结构，降低成本；（3）考虑原料功能，提高生产效率；（4）符合环保要求，减少污染物排放。2.3.2配比方法（1）实验室试验：通过实验室试验，确定原料配比的初步方案；（2）生产实践：根据生产实践，调整原料配比；（3）数据分析：运用数据分析方法，优化原料配比。2.3.3配比控制（1）配比控制系统：采用自动化控制系统，实现精确配比；（2）配比监控：对配比过程进行实时监控，保证配比准确；（3）配比调整：根据生产需求，及时调整原料配比。第3章烧结与球团过程控制3.1烧结工艺与设备烧结是钢铁冶金过程中的重要环节，主要目的是将粉末状铁矿原料通过高温加热，使其形成具有较好物理、化学性质的烧结矿。本节将介绍烧结工艺流程及其关键设备。3.1.1烧结工艺流程烧结工艺流程主要包括原料准备、混合制粒、烧结、冷却和成品处理等环节。3.1.2烧结设备烧结设备主要包括：原料破碎机、配料系统、混合机、制粒机、烧结机、冷却机、破碎筛分系统等。3.2烧结过程控制参数烧结过程控制参数对烧结矿的质量和产量具有重要影响。以下为烧结过程中需要重点控制的参数。3.2.1原料配比合理控制原料配比，以保证烧结矿的化学成分和物理功能满足要求。3.2.2混合制粒控制混合制粒过程中的水分、粒度等参数，以提高烧结矿的强度和透气性。3.2.3烧结温度控制烧结温度，以保证烧结矿的成熟度和质量。3.2.4烧结速度控制烧结速度，以实现高效烧结。3.2.5烧结气氛控制烧结气氛，防止烧结矿出现氧化或还原过度现象。3.3球团工艺与设备球团是钢铁冶金过程中的另一种重要原料加工方法，主要用于处理细粒度的铁精矿。本节将介绍球团工艺流程及其关键设备。3.3.1球团工艺流程球团工艺流程主要包括原料准备、造球、干燥、焙烧、冷却和成品处理等环节。3.3.2球团设备球团设备主要包括：原料破碎机、配料系统、造球机、干燥机、焙烧机、冷却机、破碎筛分系统等。3.4球团过程控制参数球团过程控制参数对球团矿的质量和产量具有关键作用。以下为球团过程中需要重点控制的参数。3.4.1原料配比合理控制原料配比，以保证球团矿的化学成分和物理功能。3.4.2造球水分控制造球过程中的水分，以实现球团矿的成型。3.4.3干燥温度和湿度控制干燥过程中的温度和湿度，以保证球团矿的干燥效果。3.4.4焙烧温度控制焙烧温度，以保证球团矿的强度和还原性。3.4.5焙烧速度控制焙烧速度，以提高球团矿的质量和产量。3.4.6焙烧气氛控制焙烧气氛，防止球团矿出现氧化或还原过度现象。第4章高炉炼铁过程控制4.1高炉结构与原理4.1.1高炉结构高炉是炼铁过程中的关键设备，主要由炉体、炉喉、炉腰、炉缸和炉底等部分组成。炉体由冷却壁、炉壳、耐火材料等构成，以保证炼铁过程在高温环境下稳定进行。4.1.2高炉原理高炉炼铁过程是在高温、高压、还原性气氛条件下，以焦炭、矿石、石灰石为主要原料，通过物理、化学反应将铁从矿石中提取出来。主要反应包括：焦炭燃烧产生热能，CO还原铁矿石中的氧化铁，铁和炉渣。4.2高炉操作与控制4.2.1高炉操作高炉操作主要包括：布料、送风、加料、排渣和出铁等环节。合理操作对提高高炉生产效率、降低能耗具有重要意义。4.2.2高炉控制高炉控制主要包括：炉温、炉压、风量、风温、料速、煤气成分等参数的调控。通过对这些参数的优化调整，实现高炉炼铁过程的稳定、高效运行。4.3高炉热风炉控制4.3.1热风炉结构热风炉是高炉炼铁过程中的热源，主要由燃烧器、炉膛、换热器等组成。热风炉的作用是提供高温热风，促进炉料中的还原反应。4.3.2热风炉控制热风炉控制主要包括：燃烧控制、风温控制、换热器控制等。通过调节燃烧器火焰长度、风量、风温等参数，保证热风炉提供稳定、高温的热风。4.4高炉渣处理控制4.4.1渣处理设备高炉渣处理设备主要包括：渣罐、冲渣泵、渣浆管道、渣处理系统等。这些设备用于将高炉产生的炉渣进行处理，实现炉渣的回收和利用。4.4.2渣处理控制高炉渣处理控制主要包括：渣流量控制、渣温控制、渣成分控制等。通过优化调整这些参数，保证炉渣处理过程的顺利进行，降低对环境的影响。4.4.3末尾（不添加总结性话语）。第5章转炉炼钢过程控制5.1转炉结构与原理5.1.1转炉概述转炉炼钢过程是钢铁冶金生产中的关键环节，具有高效、节能、环保等优点。转炉主要由炉体、炉帽、炉底、转动机构、供氧系统和排渣系统等部分组成。5.1.2转炉炼钢原理转炉炼钢原理基于氧化还原反应，通过吹氧、造渣、控制温度等手段，将铁水中的杂质转化为易于去除的形态，实现钢水脱碳、脱硫、脱磷等目的。5.2转炉吹炼控制5.2.1吹炼过程概述转炉吹炼过程是利用氧气流与铁水中的杂质发生化学反应，达到净化钢水的目的。5.2.2吹炼控制要点（1）合理控制氧气流量，保证氧气与铁水充分接触，提高反应效率；（2）调整吹炼角度，使氧气流覆盖整个炉内，避免局部过热；（3）根据炉内反应情况，及时调整吹炼强度，保证吹炼过程的顺利进行。5.3转炉温度控制5.3.1温度控制的重要性转炉温度控制对炼钢过程的顺利进行和钢水质量具有决定性影响。合理的温度控制有利于提高炼钢效率，减少能源消耗。5.3.2温度控制要点（1）根据炼钢原料和目标钢种，制定合适的温度控制策略；（2）通过调整吹氧强度、供氧量和冷却剂加入量等方法，实现炉内温度的精确控制；（3）实时监测炉内温度，根据炉况变化及时调整温度控制策略。5.4转炉终点控制5.4.1终点控制概述转炉终点控制是炼钢过程中的关键环节，主要目的是保证钢水成分和温度达到目标要求。5.4.2终点控制要点（1）合理制定终点目标，包括碳、硫、磷等元素含量和温度；（2）通过调整吹炼强度、供氧量和冷却剂加入量等手段，实现终点成分和温度的精确控制；（3）加强炉内反应监测，保证终点控制的准确性。第6章电炉炼钢过程控制6.1电炉结构与原理6.1.1电炉结构电炉炼钢主要包括炉体、电极、炉盖、倾动机构、供电系统及辅助设备等部分。炉体采用水冷结构，以承受高温及熔渣的侵蚀。电极通常采用石墨电极或铜电极，是电流传导和热量产生的核心部件。炉盖用于封闭炉体，保证炼钢过程的封闭性。倾动机构用于炉体的倾倒，便于出钢和清理炉渣。6.1.2电炉原理电炉炼钢是利用电能转化为热能，通过电极与炉料之间的电弧加热作用，使炉料熔化并进行化学反应，达到炼钢的目的。电炉炼钢主要包括熔化期、氧化期和还原期三个阶段。6.2电炉冶炼过程控制6.2.1熔化期控制熔化期是电炉炼钢的第一阶段，主要通过控制电极下降速度、电流强度和电压等参数，实现炉料的快速熔化。此阶段需注意电极与炉料的匹配，防止电极过热和炉料烧损。6.2.2氧化期控制氧化期是炼钢过程的关键阶段，主要进行脱碳、去磷、去硫等反应。此阶段需控制好氧气流量、电极位置、电流强度等参数，保证氧化反应的顺利进行。同时要密切关注炉渣状况，及时调整渣料，保证炉渣的流动性和脱硫效果。6.2.3还原期控制还原期主要是对钢水中的元素进行调整，以达到所需的钢种成分。此阶段需控制好电极位置、电流强度、炉内气氛等参数，保证钢水成分的稳定和均匀。同时要控制好炉渣成分，防止钢水二次氧化。6.3电炉电气设备控制6.3.1电极控制系统电极控制系统主要包括电极升降、电极倾斜和电极电流控制。电极升降和倾斜控制需保证电极与炉料的匹配，避免电极过热和炉料烧损。电极电流控制需根据炼钢阶段的不同，调整电流强度，实现炼钢过程的优化。6.3.2供电系统控制供电系统控制主要包括变压器、整流器、滤波器等设备的控制。其主要任务是为电极提供稳定、可控的电能，以满足炼钢过程对电弧加热的需求。6.4电炉原料与合金控制6.4.1原料控制原料控制主要包括炉料的选择、配比和加入顺序。要根据炼钢钢种的要求，合理选用炉料，并按照一定的比例和顺序加入，以保证炼钢过程的顺利进行。6.4.2合金控制合金控制是保证炼钢钢种成分的关键环节。要根据钢种成分要求，选用合适的合金材料，并通过精确的计量和加入方式，实现钢水成分的精确控制。同时要关注合金的熔化和反应情况，保证钢水成分的均匀性。第7章连铸过程控制7.1连铸机结构与原理连铸机是钢铁冶金生产过程中的关键设备，主要用于将高温熔融钢水连续浇铸成具有一定断面形状和尺寸的铸坯。本章主要介绍连铸机的结构及其工作原理。7.1.1连铸机结构连铸机主要由以下几部分组成：（1）钢水供应系统：包括钢包、中间包、滑动水口等；（2）浇铸系统：包括浇铸机、结晶器、振动装置等；（3）牵引系统：包括牵引机、输送辊道等；（4）切割系统：包括切割机、切割小车等；（5）控制系统：包括电气控制、液压控制等。7.1.2连铸机工作原理连铸机工作原理主要包括以下几个阶段：（1）钢水从钢包流入中间包，通过滑动水口控制流量；（2）钢水从中间包流入结晶器，在结晶器内形成一定厚度的凝固坯壳；（3）凝固坯壳浇铸速度逐渐增长，经过振动装置的作用，减少坯壳与结晶器之间的摩擦；（4）凝固坯壳被牵引机牵引，经过输送辊道，逐渐拉出结晶器；（5）凝固坯继续在连铸机内冷却，到达切割位置时，通过切割系统进行定尺切割。7.2连铸过程参数控制连铸过程的参数控制是保证连铸坯质量的关键，主要包括以下方面：7.2.1浇铸速度控制浇铸速度是影响连铸坯质量的重要因素。应根据钢种、断面形状和尺寸、结晶器类型等因素，合理选择浇铸速度。7.2.2结晶器温度控制结晶器温度对坯壳的生长速度和坯壳质量具有重要影响。应通过调节冷却水量、冷却强度等参数，使结晶器温度保持在合适范围内。7.2.3振动装置参数控制振动装置的作用是减少坯壳与结晶器之间的摩擦，防止坯壳产生裂纹。应根据连铸机类型、钢种等因素，合理设定振动频率和振幅。7.3连铸机设备控制连铸机设备控制主要包括电气控制、液压控制、机械控制等方面。7.3.1电气控制电气控制系统主要包括程序控制、过程控制、设备控制等。通过PLC、工控机等设备，实现连铸过程的自动化控制。7.3.2液压控制液压控制系统主要用于控制浇铸机、振动装置、切割机等设备的动作。通过调节液压泵、液压阀等设备，实现设备的精确控制。7.3.3机械控制机械控制系统主要包括牵引机、输送辊道等设备的控制。通过调整设备的速度、位置等参数，保证连铸过程的顺利进行。7.4连铸坯质量检测与控制连铸坯质量检测与控制是保证连铸坯质量满足后续工序要求的重要环节。7.4.1连铸坯表面质量检测通过表面检测设备（如激光检测、涡流检测等）对连铸坯表面缺陷进行实时检测，及时调整工艺参数，提高表面质量。7.4.2连铸坯内部质量检测采用超声波检测、射线检测等技术对连铸坯内部质量进行检测，保证坯料内部无裂纹、缩孔等缺陷。7.4.3连铸坯尺寸测量通过激光测距、光电编码器等设备，实时测量连铸坯的长度、宽度、厚度等尺寸，为切割系统提供准确数据。通过以上措施，对连铸过程进行严格控制和检测，以保证连铸坯质量，满足钢铁冶金生产的高质量要求。第8章轧制过程控制8.1轧制工艺与设备8.1.1轧制工艺概述本节主要介绍轧制工艺的基本概念、分类及特点。包括热轧、冷轧等不同工艺的适用范围及其在钢铁冶金生产中的应用。8.1.2轧制设备组成本节详细描述轧制设备的主要组成部分，包括轧机、辅助设备、控制系统等，并对各类设备的功能及功能进行阐述。8.2轧制参数控制8.2.1轧制速度控制介绍轧制过程中速度控制的重要性，分析影响轧制速度的因素，阐述速度控制策略及方法。8.2.2轧制温度控制探讨轧制温度对产品质量的影响，描述温度控制的方法及设备，包括加热炉、冷却系统等。8.2.3轧制变形程度控制阐述轧制变形程度对产品功能的影响，分析控制变形程度的方法及措施。8.3轧制力能参数控制8.3.1轧制力控制介绍轧制力的计算方法，分析影响轧制力的因素，阐述轧制力控制策略及设备。8.3.2轧制能量控制描述轧制过程中能量的分布与传递，探讨能量控制的方法及措施。8.3.3轧制力能参数优化分析轧制力能参数对产品质量和生产效率的影响，提出优化策略及方法。8.4轧制产品质量控制8.4.1表面质量控制介绍表面质量对产品功能的影响，分析表面缺陷的产生原因，提出控制措施。8.4.2尺寸精度控制阐述尺寸精度对产品应用的重要性，探讨尺寸精度控制的方法及设备。8.4.3组织功能控制分析轧制工艺对产品组织功能的影响，描述组织功能控制策略及措施。8.4.4成品质量检测与判定介绍成品质量检测的方法和设备，包括无损检测、力学功能检测等，并阐述质量判定标准及流程。通过以上章节的论述，为钢铁冶金生产过程中轧制过程控制提供了一套完整的作业指导。在实际生产中，应根据具体情况进行调整和优化，以保证产品质量和生产效率。第9章热处理过程控制9.1热处理工艺与设备9.1.1热处理工艺概述热处理是钢铁冶金生产过程中的重要环节，其目的在于改善和调整钢材的组织功能，以满足不同使用要求。热处理工艺主要包括退火、正火、淬火、回火等几种基本类型。9.1.2热处理设备热处理设备主要包括加热设备、冷却设备、控制设备等。其中，加热设备有电阻炉、感应炉、燃烧炉等；冷却设备有水冷、油冷、空气冷等；控制设备包括温控仪、程序控制器等。9.2热处理过程控制参数9.2.1加热温度加热温度是热处理过程的关键参数，应根据钢材的成分、组织功能要求及工艺类型来确定。控制加热温度的精度对热处理质量。9.2.2加热速率加热速率影响钢材的组织转变，应根据钢材的尺寸、形状及工艺要求来确定。过快的加热速率可能导致组织应力过大，影响热处理效果。9.2.3保温时间保温时间是指钢材在加热温度下保持的时间，应保证组织转变充