钢铁的冶炼原理及生产工艺流程

第一篇：钢铁的冶炼原理及生产工艺流程

钢铁的冶炼原理及生产工艺流程

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。

1、高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的）

一）炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁）用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）铁（Fe）

二）炼铁的方法

（1）直接还原法（非高炉炼铁法）

（2）高炉炼铁法（主要方法）

三）高炉炼铁的原料及其作用

（1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。

冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。

（2）焦碳：

冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。

提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。

（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）使炉渣熔化为液体； 去除有害元素硫（S）。

（4）空气：为焦碳燃烧提供氧。

2、工艺流程

生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。

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（1000～1300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。生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。目前国内单一性生铁厂家，高炉容积达到500左右立方米以上，但多数仍维持在100-300立方米之间，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高炉，其产品质量参差不齐，公布分散，不具有期规模性，更不能与国际上的钢铁厂相比。国家已经命令高炉容积小于200立方米的小钢铁厂于2007年年底前关闭，使用技术过于陈旧的钢铁厂将在2010年之前逐步淘汰。

第二篇：铜冶炼的工艺流程及原理

铜冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法冶炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%。

1)火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95％，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。

2)现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。

向左转|向右转

电解铝的基本原理和工艺过程：电解铝就是通过电解得到金属铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝熔融电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃～970℃下，在电解槽内进行电化学反应。阳极主要产物是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘，该气体需经过净化处理后排空。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从电解槽内抽出，送至铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等

生产工艺流程其生产工艺流程如下图：

氧化铝 氟化盐 碳阳极 直流电↓ ↓ ↓ ↓↓

排出 阳极气体------电解槽↑ ↓ ↓废气 ← 气体净化 铝 液↓ ↓回收氟化物 净化澄清-----------------------↓ ↓ ↓返回电解槽浇注 轧

制或铸造↓ ↓铝锭 线坯或型材方程电解铝就是通过电解得到的铝.重要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al+3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3+ +3eˉ=Al

粗铜的火法精炼 ：火法精炼原理：粗铜中多数杂质对O的亲和力大于Cu对O的亲和力，而且，杂质氧化物在Cu中的溶解度非常小，因此，杂质以氧化物炉渣的形式出去。同时氧化过程的进行使铜中产生过量的氧化铜，最终需要还原得到粗铜。即粗铜的火法精炼分为氧化过程和还原过程。1.氧化过程（氧化除渣阶段）空气进入铜熔体，首先与铜反应生成Cu2O，再与其它金属杂质作用使杂质氧化，化学反应如下：4Cu+O2→2Cu2OCu2O+Me→MeO+Cu反应式中的Me代表金属杂质。2.还原过程（还原得到阳极铜）氧化除渣后铜液中的Cu2O，用还原剂进行还原：Cu2O+H2→2Cu+H2OCu2O+CO→2Cu+CO2Cu2O+C→2Cu+CO还原剂有：重油、天然气、液化石油气、木炭等。得到的阳极铜送电解车间进行电解精炼。铜的电解精炼 ：铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄片作为阳极片，相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属（硒、碲）不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽底，溶液中的铜在阳极上优先析出，

第三篇：不锈钢冶炼工艺流程的分析比较

不锈钢冶炼工艺流程的分析与比较

当前，我国作为不锈钢生产和消费大国，不锈钢种类繁多，根据钢种用途及原材料的不同形成了不同的冶炼工艺路线。近几年来，我国不锈钢冶炼技术沿着提高生产率、简化工艺、降低生产成本和提高钢水质量的方向发展，在原材料和工艺装备方面得以不断优化。

三种冶炼工艺各有优缺

目前世界上生产不锈钢的冶炼工艺主要分为一步法、二步法和三步法，其中EAF+AOD（电弧炉+氩氧精炼炉）的两步法工艺约占70%，三步法工艺约占20%。随着低磷铁水被广泛应用于不锈钢生产，新型一步法不锈钢冶炼工艺也被越来越多的不锈钢生产企业采用。为适应不锈钢市场的激烈竞争，提高产品质量同时也降低生产成本，我国各企业应根据自身的实际情况选择合适的不锈钢冶炼工艺。

一步法不锈钢冶炼工艺。早期的一步法不锈钢冶炼工艺，是指在一座电炉内完成废铁熔化、脱碳、还原和精炼等工序，将炉料一步冶炼成不锈钢。随着炉外精炼工艺的不断发展以及AOD炉在不锈钢生产领域的广泛应用，这种仅用电炉冶炼不锈钢的一步法冶炼生产工艺由于冶炼周期长、作业率低、生产成本高，被逐步淘汰。

目前很多不锈钢生产企业采用部分低磷或脱磷铁水代替废钢，将铁水和合金作为原料进入AOD炉进行不锈钢的冶炼，由此形成了新型一步法冶炼工艺。新型一步法冶炼工艺与早期一步法相比在生产流程上取消了电炉这一冶炼环节，其优点包括：一是降低投资；二是降低生产成本；三是高炉铁水冶炼降低了配料成本，降低了能耗，提高了钢水纯净度；四是废钢比低，适应现有的废钢市场；五是对于冶炼400系列不锈钢尤为经济。

但新型一步法对原料条件和产品方案具有一定要求：一是要求AOD入炉铁水磷含量低于0.03%以下，因此冶炼流程中须增加铁水脱磷处理环节；二是不适用于成分复杂、合金含量高的不锈钢品种。

新型一步法不锈钢生产工艺目前被广泛应用于生产400系列不锈钢。作为发展中国家，我国废钢资源缺乏，又是极度贫镍的国家，加之400系列不锈钢在日常生活和工业生产领域的应用范围越来越广，这些客观条件都使得新型一步法不锈钢冶炼被越来越多的生产企业采用。

二步法不锈钢冶炼工艺。二步法不锈钢代表工艺路线为EAF→AOD、EAF→VOD（电弧炉→VOD真空精炼炉）。EAF→AOD工艺的产能目前占世界不锈钢产能的70%左右，其中EAF炉主要用于熔化废钢和合金原料，生产不锈钢预熔体，不锈钢预熔体再进入到AOD炉中冶炼成合格的不锈钢钢水。

二步法不锈钢冶炼工艺被广泛应用于生产各系列不锈钢，其优点包括：电炉对原材料要求不高，生产周期相对于一步法工艺稍短，灵活性好，可生产除了超低碳、氮不锈钢外95%的不锈钢品种。

但二步法在介质消耗、品种方案等方面仍须注意以下三点：一是近年来随着冶炼工艺的进步和操作水平的提高，两步法冶炼工艺的氩气等介质消耗量明显减少，但相比一步法和三步法其氩气等介质消耗仍稍大；二是AOD炉脱碳到终点时，钢水中氧含量较高，须加入硅铁还原钢水中的氧，因此硅铁耗量高；三是目前还不能用于生产超低碳、氮不锈钢，且钢中含气量较高。

三步法不锈钢冶炼工艺。三步法的基本工艺流程为：初炼炉→复吹转炉/AOD炉→真空精炼装置。三步法是冶炼不锈钢的先进方法，产品质量好，适用于专业化的生产厂家，也适用于联合钢铁企业的不锈钢生产。

不锈钢三步法是在二步法的基础上增加了深脱碳的环节，其冶炼工艺优点为：一是各环节分工明确，生产节奏快，操作优化；二是产品质量高，氮、氢、氧和夹杂物含量低，可生产的品种范围广；三是可采用铁水冶炼，对原料的要求也不高，原料选择灵活。

不过，三步法不锈钢冶炼工艺将冶金功能分步实现，对生产投资会产生以下影响：一是增加了工艺环节，投资和生产成本较高；二是真空装备系统复杂，维护量大。

联合型钢企工艺选择较灵活

不锈钢生产企业的原材料条件、生产规模、产品方案、操作成本和工人的操作**惯等因素都会影响不锈钢冶炼生产工艺的选择。由于原材料、操作成本和产品方案等因素受市场波动影响较大，现代化的不锈钢冶炼车间生产工艺的选择应具有一定的灵活性，能根据市场条件调整生产工艺和产品方案。

我国大型不锈钢生产企业大部分都是联合型钢铁企业，例如太钢、酒钢和宝钢等企业，均是既生产不锈钢同时也生产碳钢。对于这些联合型钢铁企业，原材料范围比较广，既有充足的铁水供应，也有能满足需要的废钢，这些企业在不锈钢冶炼工艺路线的选择上具有较大的灵活性。

太钢不锈钢冶炼工艺。太钢设有3个不锈钢冶炼车间，即第三炼钢厂、第二炼钢厂南区和第二炼钢厂北区。

第三炼钢厂采用的冶炼工艺流程为：EAF→AOD，主要生产双相不锈钢、耐热钢、高合金不锈钢和高附加值不锈钢种。第二炼钢厂南区采用的冶炼工艺流程为：铁水预处理→K-OBM-S炉→VOD→LF炉，主要用于生产铁素体和马氏体不锈钢。第二炼钢厂北区采用的冶炼工艺流程为：脱磷转炉→AOD→LF炉/VOD和电炉→AOD→LF/VOD。第二炼钢厂北区工艺路径灵活，既可以采用新型一步法，也可以采用两步法和三步法生产不锈钢。

酒钢不锈钢冶炼工艺。酒钢不锈钢炼钢车间冶炼生产工艺配置为：1座铁水罐顶喷脱磷站、1座脱磷转炉、1座EAF、2座AOD、2座LF精炼炉。其产品覆盖范围广，包括200系、300系和400系不锈钢。

酒钢不锈钢炼钢车间主要采用以下两种流程进行不锈钢冶炼：流程一是铁水罐顶喷脱磷→EAF→AOD→LF，为两步法生产工艺，主要用于生产200系和300系不锈钢；流程二是脱磷转炉→AOD→LF，为新型一步法生产工艺，主要用于生产400系列的部分钢种。

宝钢股份不锈钢分公司冶炼工艺。宝钢股份不锈钢分公司不锈钢生产工艺配置为：2座铁水罐顶喷脱磷站、2座120tEAF、2座135tAOD、1座LTS处理站和1座120tVOD。宝钢股份不锈钢分公司采用的工艺流程比较多样化。流程一：铁水罐顶喷脱磷→EAF→AOD→LTS处理站/VOD，生产200系、300系和400系不锈钢；流程二：铁水罐顶喷脱磷→AOD→VOD，生产200系和400系的部分钢种；流程三：电炉→AOD→LTS处理站/VOD，生产200系、300系和400系不锈钢。

从上述对比分析来看，我国大型不锈钢生产企业均以新型一步法和二步法作为不锈钢生产的主要工艺流程，只有在生产超低碳、氮等高品质不锈钢时才使用三步法工艺流程。

因地制宜选择工艺路线

不锈钢冶炼工艺路线的确定，首先应以产品大纲为出发点，以不锈钢冶炼的原料组成和不锈钢精炼机理为依据，选择合适的不锈钢冶炼工艺路线。对于大型不锈钢生产企业，车间工艺设备的配置应能满足多样化工艺路线的选择要求，从而满足原料价格大幅波动的需要，适时更新和选择最佳的原料配比方案，同时冶炼设备应能满足不同原料配比的冶炼工艺。

由于我国不锈钢废钢资源缺乏，以废钢为主原料的不锈钢冶炼过程配料成本高，加上全废钢冶炼能耗高，以及废钢品质不好带入钢水有害元素多等原因，我国越来越多的不锈钢生产企业倾向于利用经脱磷的高炉铁水冶炼不锈钢。特别是钢铁联合型企业，利用碳钢系统的高炉供部分铁水给不锈钢冶炼系统，可有效降低吨钢原材料成本。与此同时，脱磷处理设施被普遍应用于不锈钢生产工艺。脱磷处理设施的应用既可降低不锈钢生产对原材料的要求，也可降低生产成本，从而使高炉铁水、普通废钢、高磷生铁和高磷合金能被大量用于不锈钢的生产。

第四篇：电解铅的冶炼工艺流程

电解铅的冶炼工艺流程

铅冶金是白银生产的最佳载体：一般铅对金银的捕集回收率都在95%以上，因此金银的回收是与铅的生产状况直接相关的。现在世界上约有80%的原生粗铅是采用传统的烧结一鼓风炉熔炼工艺方法生产的。传统法技术成熟，较完善可靠，其不足之处在于脱硫造块的烧结过程中，烧结烟气的SO2浓度较低，硫的回收利用尚有一定难度，鼓风炉熔炼需要较昂贵的冶金焦炭。为了解决上述问题，冶金工作者进行了炼铅新工艺的研究。八十年代以来，相继出现了QSL法、闪速熔炼法、TBRC转炉顶吹法、基夫赛特汉和艾萨熔炼法等新的炼铅方法。其中，QSL法是德国鲁奇公司七十年代开发的直接炼铅新工艺，加拿大、韩国和我国虽然先后购买了此专利建厂，但生产效果不甚理想；闪速熔炼法尚未实现工业化生产；TBRC法是瑞典波里顿公司所创，但此法作业为间断性的，且炉衬腐蚀严重；基夫赛特法由原苏联有色金属研究院研究成功，现已有多个厂家实现了工业化生产，是一种各项指标先进、技术成熟可靠的炼铅新工艺，但采用该法单位投资大，只有用于较大生产规模的工厂时，才能充分发挥其效益。

艾萨炼铅技术基于由上方插入的赛罗浸没喷枪将氧气喷射入熔体。产生涡动熔池，让强烈的氧化反应或者还原反应迅速发生。在第一段，熔炼炉产出的高铅渣经过流槽送还原炉，氧化脱硫所产的烟气经除尘后送制酸系统。在第二段还原炉中，所产粗铅和弃渣从排放口连续放出，并在传统的前床中分离，所产烟气进行除尘处理后经烟囱排放。

艾萨法熔炼流程。该工艺流程先进，对原料适应性广、生产规模可大可小，比较灵活、指标先进、SO2烟气浓度高，可解决生产过程中烟气污染问题；同时冶炼过程得到强化，金银捕集率高，余热利用好，能耗低。它不仅适应308厂铅银冶炼的改建要求，而且能够对我国的银铅冶金生产和技术进步起到推动作用，故推荐引进艾萨法作为本项目粗铅冶炼生产工艺的第一方案。

传统的鼓风烧结——鼓风炉法虽然在烟气制酸方面尚有一定困难，但近年来，我国株洲冶炼厂、沈阳冶炼厂、济源冶炼厂等大型铅厂的改扩建工程仍然采用此法，是因为它具有建设快、投产、达产快的优点。

粗铅精炼工艺有火法和电解法两种。一般来说，电解法对银、金、铋和锑的分离效果好，铅、银等金属的回收率高，劳动条件好，机械化自动化程度高。电解法的缺点是基建投资较火法高。采用火法需要处理大量中间产物，能耗较高，致使其生产成本较电解法高。鉴于本项目粗铅含银、铋等金属较多。

常规方法处理铅阳极泥是采用火法——电解法流程获得金、银，渣进行还原熔炼，精炼得精铋等，流程简单、技术成熟，工人易操作，但有价金属回收率不高，锑、铅呈氧化物形态挥发进入烟尘，不但不便于综合回收，而且造成第二次污染。

第五篇：压力容器生产工艺流程

压力容器制作工艺流程

生产指令→审图→材料计划→封头、法兰外委→铆工工艺焊接工艺编制→材料检验→封头验收→计算封头实际中性层→按中性层、管口方位、支座板布置情况排版→下料前标记移植→下料→刨边→试板制作→筒节卷圆→纵缝焊接→试板机械性能试验→人孔制作→法兰验收→法兰与管焊接→对大于φ250的管着色检查→下锥体制作→整体组装→焊接→超声波检查和拍片→对缺陷进行返修→人孔及各管孔划线→停点检查→割制各管孔→管与筒体组装→焊接→超声波探伤及拍片→水压试验→停点检查→需热处理的进行热处理→→工程质量记录由技术监督科保管,交工后由档案室保管, 保存期为7年

生产指令→审图(压力容器章、材料表尺寸与图纸是否相符，图中尺寸是否全是否正确、管口方位是否全、材料工程师看采用的材料是否能买到相应的材料)→材料计划（材料按排版情况选择宽度和长度,主要考虑管口方位和接缝情况）→封头外委(比图纸尺寸厚2mm，坡口方向)、法兰(按国家标准画图,清楚要做的是哪个面，注意画水线)外委→铆工工艺(有编制好的工艺，每一受压元件一份工艺卡，上、下封头各份，每一筒节各一份，工人在制作过程中要按工艺流程按时进行填写)、→焊缝布置图（根据焊缝分类和排版图将每一条焊缝在图中进行编号，以便拍片，焊接记录，焊接工艺使用）→焊接工艺编制(一种焊接形式一份工艺，根据焊缝布置图，每一条焊缝都对应有焊接工艺，并对应有焊接工艺评定)→材料检验（核对化学含量、机械性能、炉号、批号、钢号、出厂日期，厚度公差，外观，容器板为正公差）→封头验收（资质、合格证、探伤、拍片报告、直径公差；封头总深度；表面形状公差）→计算封头实际中性层（封头厚度比筒体厚度厚2mm，对接处以内壁对齐，计算中性层时以筒体的中性层为准）→按中性层、管口方位、支座板布置、相邻节焊缝情况排版（筒体的最短筒节长度≥300m，不锈钢＞200mm相邻筒节的纵焊缝距离或封头焊缝的端点与相邻筒节纵焊缝的距离应＞δn（δn为名义厚度）且＞100mm。支座焊缝与筒体焊缝边缘距离应＞3δn、管孔距焊缝，以开孔中心为圆心1.5倍开孔直径为半径的圆中所包包容的焊接接头，被补强圈、支座垫板，内件）→下料前标记移植（钢号、炉批号、复验号、产品编号、规格）→下料（筒体号料按排版图下料，对筒节周长一般按封头成型后的实际中径展开并加焊缝收缩量，如需在卷板机上压头[三滚卷板机要压头量，我厂的是三滚的，四滚卷板机不需压头量]的还需加压头量，压头长度据卷板机的压滚直径定{大于1/2滚直径}，下料时要注意留出刨边加工量及火焰切割量，图纸或工艺文件规定带试板的部件,应在号料时将试板号出并进行标记移植，打上相应的产品编号。）→刨边机刨坡口（按焊接工艺确定）→试板制作（一种焊接形式一组试板，如自动焊、手把焊、手把焊打底自动焊盖面等，试板标上产品编号，试板尺寸为125*300两块，要热处理的要多带一组热处理试板随炉热处理后再试验，下料后刨坡口）→筒节卷圆（卷圆后切割压头量，卷制成的筒节其最小厚度不得小于名义厚度减去钢板厚度负偏差Ｃ）→纵缝焊接（带试板，停点待机械性能试验合格后再进行其余节的焊接）→试板机械性能试验（由技术人员提供试件图纸，火焰切割试件时除考虑加工量外还要单边考虑5-8mm火焰切割的淬硬层，避免机械实验不合格，试板按图纸进行机加工后由理化实验室进行机械性能试验，对机械设备受限的外委试验）→人孔制作（注意焊接形式否则要多一组试板）→法兰验收（按图纸尤其是外委加工的法兰容易出现错误）→法兰与管组对并焊接（焊接有B类焊缝，有C类焊缝）→对小于φ250的管着色检查大于φ250的管对接B类缝拍片检查→下锥体制作（有下锥体时有，没有就无此项）→整体组装先筒节组装（组对时封头与筒体内对齐，组对时0、90、270、360分四个点组对，避免出现从一点往前赶到最后两节误差很大的现象，）→焊接（要及时作焊接记录）→拍片→对缺陷进行返修（返修前要对缺陷进行分析，针对缺陷采取相应的措施进行返修，清除缺陷时一定要对照片子将缺陷清除干净，返修次数不能超过二次，超过两次的要写出方法要经质保工程师批准）→人孔及各管孔划线→停点检查（通知质保人员参与检查）→检查合格后割制各管孔→管与筒体组装（组装时法兰的螺栓通孔应与壳体主轴跨线或铅垂线跨中布置，避免安装时法兰螺栓孔对不上）→焊接→对小于φ

250的管着色检查→水压试验（法兰封板，压力表的选取）→停点检查（通知锅检所参与检查）→需热处理的进行热处理→→工程质量记录由技术监督科保管,交工后由档案室保管, 保存期为7年

常压容器小于0.1MP