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钢铁冶炼行业


冶金工业是指开采、精选、烧结金属矿石并对其进行冶炼、加工成金属材料的工业部门。分为:(1) 黑色冶金工业,即生产铁、铬、锰及其合金的工业部门,它主要为现代工业、交通运输、基本建设和军事装备提供原材料;(2) 有色冶金工业,即生产非黑色金属的金属炼制工业部门,如炼铜工业、制铝工业、铅锌工业、镍钴工业、炼锡工业、贵金属工业、稀有金属工业等部门。

钢铁冶炼(iron and steel smelting),是钢、铁冶金工艺过程的总称。工业生产的铁根据含碳量分为生铁(含碳量2%以上)和钢(含碳量低于2%)。
 
现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁,个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料,用不同的方法炼成钢。其基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁,再以生铁为原料,用不同方法炼成钢,再铸成钢锭或连铸坯。
 
 
发展现状
1、钢铁生产工艺流程逐渐优化。
上个世纪八十年代以来,钢铁行业的发展规模明显扩大,到了九十年代国际竞争变得越发激烈,绝大多数的企业都将发展重点转向了降低消耗、减少成本、增加品种、提高生产质量以及绿色环保等方面。传统的冶金生产工艺属于在一种冷态环境下作业的,最近几年来才逐渐有所改善,钢铁行业有了明显的进步,主要体现在生产流程、优化工艺、提高质量等方面。
关于技术方面的方面主要体现在两个方面:具体如下:
(1)加大了新工艺的研发,以便可以更好的代替传统生产工艺。先后研发了待岗连铸连轧技术等,在眼下钢铁企业发展中占据着重要位置。
(2)在很大程度上完善了现有的技术装备和生产工艺。这两方面的进步相互渗透,相互促进,使得钢铁冶金工业迈出了飞跃性的一部,进一步走向了集约化发展。
2、钢铁产量不断增长。
冶金工业在发展的过程中由于自身特性的问题很容易受到来自多方面因素的影响,例如国内经济与国际经济等方面,主要体现在国内宏观经济和国际宏观经济两方面。
(1)国内方面。最近几年以来国家先后出台了相关宏观调控政策对冶金行业进行了管理和扶持,初见成效。钢铁行业由于生产规模较大,低水平检建设影响极差,这些政策的实施有效控制了低水平重复建设,严格禁止“地条钢”等劣质产品进入钢铁市场,避免市场环境受到不良冲击,在净化了钢铁市场的同时也有效提高了钢铁市场的规范化和理性化。与此同时社会各个行业的消费结构也在随着经济的发展不断升级,城市化进程不断加快,这种社会背景为钢铁企业的发展奠定了良好的基础。最近几年西部大开发和振兴东北老工业基地战略逐渐打响,受到了社会各级高度重视的同时也为钢铁冶金行业的发展带来了新的机遇。
(2)国际方面。最近几年世界经济朝着全球化方向发展,从目前的情况看来发展态势良好,使得全球钢铁需求持续增长,各大企业的钢铁产量也在不断增大。 
 
 
分类
 
铁冶炼
现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁,个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原,熔化炼成生铁,此法操作简便,能耗低,成本低廉,可大量生产。生铁除部分用于铸件外,大部分用作炼钢原料。由于适应高炉冶炼的优质焦炭煤日益短缺,相继出现了不用焦炭而用其他能源的非高炉炼铁法。直接还原炼铁法,是将矿石在固态下用气体或固体还原剂还原,在低于矿石熔化温度下,炼成含有少量杂质元素的固体或半熔融状态的海绵铁、金属化球团或粒铁,作为炼钢原料(也可作高炉炼铁或铸造的原料)。电炉炼铁法,多采用无炉身的还原电炉,可用强度较差的焦炭(或煤、木炭)作还原剂。电炉炼铁的电加热代替部分焦炭,并可用低级焦炭,但耗电量大,只能在电力充足、电价低廉的条件下使用。
 
钢冶炼
炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料,用不同的方法炼成钢。主要的炼钢方法有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法3类(见钢,转炉,平炉,电弧炉)。以上3种炼钢工艺可满足一般用户对钢质量的要求。为了满足更高质量、更多品种的高级钢,便出现了多种钢水炉外处理(又称炉外精炼)的方法。如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等,对转炉、平炉、电弧炉炼出的钢水进行附加处理之后,都可以生产高级的钢种。对某些特殊用途,要求特高质量的钢,用炉外处理仍达不到要求,则要用特殊炼钢法炼制。如电渣重熔,是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢,铸造或锻压成为电极,通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺;真空冶金,即在低于1个大气压直至超高真空条件下进行的冶金过程,包括金属及合金的冶炼、提纯、精炼、成型和处理。
钢液在炼钢炉中冶炼完成之后,必须经盛钢桶(钢包)注入铸模,凝固成一定形状的钢锭或钢坯才能进行再加工。钢锭浇铸可分为上铸法和下铸法。上铸钢锭一般内部结构较好,夹杂物较少,操作费用低;下铸钢锭表面质量良好,但因通过中注管和汤道,使钢中夹杂物增多。在铸锭方面出现了连续铸钢、压力浇铸和真空浇铸等新技术。
 
主要辅料
钢铁冶炼过程中,为了除去磷、硫等杂质,造成反应性好、数量适当的炉渣,需要加入冶金熔剂如石灰石、石灰或萤石等;为了控制出炉钢水温度不致过高,需要加入冷却剂如氧化铁皮、铁矿石、烧结矿或石灰石等;为了除去钢水中的氧,需要加入脱氧剂如锰铁、硅铁等铁合金等。上述材料统称为辅助原料。
石灰石
主要由方解石组成,化学成分为CaCO3。纯方解石含CaO56%、CO244%。开采出的石灰石因有杂质,CaO的含量一般为50~55%。在钢铁冶炼中,石灰石是造渣用的碱性熔剂,要求:①CaO含量高。②SiO2、Al2O3、S、P含量低。SiO2和Al2O3能降低石灰石作为熔剂的有效性能。在高炉冶炼中,石灰石里的SiO2和Al2O3含量每增加1%,其有效熔剂性能约降低2.8%。③大中型高炉用的石灰石,粒度为20~50毫米,小高炉为10~30毫米。
白云石
纯白云石 【CaMg(CO3)2】 含MgO21.9%、CaO30.4%、CO247.7%。天然白云石还含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等杂质,颜色通常呈灰白色或淡黄色。白云石在钢铁工业中大量用作碱性耐火材料,焦油白云石用作炼钢炉炉衬。白云石还用作碱性熔剂,以提高炉渣中 MgO的含量,改善流动性,利于脱硫,减少炉衬熔损。对作为熔剂的白云石的要求是含MgO高,含Al2O3、Fe2O3和SiO2低。中国白云石的化学成分一般为:CaO26~31%,MgO17~21%,SiO21~5%,Al2O30.5~3%,Fe2O30.1~3%,CO243~46%。
石灰
由石灰石煅烧而成,是炼钢最重要的熔剂。煅烧石灰必须用优质的石灰石原料,合适的煅烧设备,控制得当的煅烧过程和使用低硫低灰分燃料。采用缓慢加热高温煅烧所得的粗晶粒石灰(称为硬烧或死烧石灰),在炼钢炉中熔化慢,不易成渣。采用快速加热迅速通过高温区所得的晶粒细、活度大的石灰(称为活性石灰或软烧活性石灰),在炼钢炉中可防止钢液表面散热过多,熔化快,容易成渣,从而提高了脱硫、脱磷效率。炼钢用活性石灰的质量要求是:CaO>92%;P<0.008%;S厘米;活性度>360毫升(滴定法);粒度10~30毫米。石灰还用于铁水的炉外脱硫(见铁水炉外脱硫)。
萤石
又名氟石,主要化学成分为CaF2,有黄、淡紫、玫瑰、绿黑等各种颜色的结晶,比重 3.2,熔化温度约935℃。在高炉中,萤石作洗炉用(通过降低熔点,清除炉墙结瘤);在炼钢中,用作助熔剂,可降低石灰的熔点,改善炉渣流动性,提高脱硫效率。萤石分解后有强腐蚀性,对设备和炉衬不利,使用量应适当控制。钢铁冶炼用萤石的成分:CaF275~95%,SiO25~20%,S0.10~1.5%。
氧化铁皮
又称铁鳞,是钢锭和钢坯在加热和轧制过程中产生的。它含铁约70~75%,在炼钢中可用作氧化剂;炼钢精炼期使用它能加速石灰溶解,且不降低熔渣碱度,又有利于熔池沸腾,对去磷有一定效果。此外氧化铁皮可配加入烧结料,以及在铁合金冶炼中用以代替钢屑。
锰矿
用于冶炼锰铁,有时用于高炉炼铁以调整生铁含锰量,或用于高炉洗炉。
 
 
冶金工业存在问题
1、存在周期性。
冶金工业相较于其他行业来说存在很大差异,同时也存在着一定的产业关联性以及一定的周期性。随着社会经济的不断发展,各行各业对钢铁需求量旺盛,但是由于存在一定的经济周期性,导致钢铁行业需求明显减弱,发展不是十分稳定。通常情况下,钢铁冶金工业在发展的过程中是具有一定的规模经济特性的,但是由于我国冶金行业在投资和建设规模上存在一定问题,因此在规模经济特性方面上表现不是十分明显,因此弊端并未充分显现,但是所带来的好处也并没有享受到。
2、产能过剩。
目前钢铁冶金行业存在的最普遍的问题就是产能过剩,这也是很多行业都存在的问题。严重的产能过剩不利于我国钢铁行业的发展,有极大的可能会导致钢铁市场持续“冷态”,价格直线下降,从目前的情况来看,我国钢铁产能仍处于逐年增长的状态,这是十分恐怖的现状。
3、技术能力与创新能力存在问题。
虽然我国相关部门加大了对冶金工艺的研发,但是一些比较先进的技术仍然是靠引进国外技术,很多高档钢材和设备都不能自给自足,还是要通过进口,技术能力和创新能力都存在一定的问题。
 
 
节能降耗措施
冶金企业做好节能降耗工作应从以下几方面人手:
(1)冶金企业应深刻认识到生产过程中采用先进节能降耗技术的重要意义。应将积极引进先进成熟的节能降耗技术,带动原料、燃料和材料节约,是实现冶金企业降低生产投入成本,提升市场竞争力的战略思想和手段。
(2)冶金企业应积极掌握世界科技前沿,引进当前先进生产工艺和技术。全面考虑企业的工艺配套问题,保证企业新开发项目不管是技术方面还是节能降耗方面都在高起点;对于那些落后的工艺和陈旧设备应进行技术改造或者直接更新。逐步实现冶金企业单体设备节能降耗向系统节能降耗转变。
(3)冶金企业应将引进先进技术和本企业的具体情况结合起来。根据生产和设备能力状况,在应用先进节能降耗技术时,有选择地配套采用先进设备和工艺,避免盲目投资造成新的设备闲置或资源浪费。
(4)加大科技投入,不断研究新企业生产节能降耗问题。将技术引进和二次创新有机地结合起来,形成有本企业特色的自主节能降耗技术体系。


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