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1、目 录21.炼铁工艺 21.1 高炉炼铁工艺 51.2 非高炉炼铁工艺 51.2.1 直接还原炼铁工艺 101.2.2 熔融还原工艺 122 炼钢工艺 122.1 电弧炉炼钢 162.2 转炉炼钢 202.3 感应炉炼钢 232.4 平炉炼钢 253 铸造工艺 253.1 铸造工艺概述 253.2 砂型铸造 293.3 熔模铸造 333.4 连续铸造 353.5 离心铸造 373.6 压力铸造 414 轧钢工艺 414.1 热轧 444.2 冷轧 464.3 热?湓盏谋冉? 485. 炼铁生产危害与预防措施 536. 炼钢生产危害与预防措施 567. 轧钢生产危害与预防措施 598. 铸造生产
2、危害与预防措施 钢铁产品生产工艺过程及危险性分析汇总钢铁产品的生产需要经过多步工艺过程，主要包括：炼铁、炼钢、铸造及轧钢流程。（1）炼铁：把烧结矿和块矿中的铁还原出来的过程。焦炭、烧结矿、块矿连同少量的石灰石、一起送入高炉中冶炼成液态生铁（铁水），然后送往炼钢厂作为炼钢的原料。（2）炼钢：是把原料（铁水和废钢等）里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量的合金成分。（3）铸造：是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。（4）轧钢：连铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成各类钢材，形成产品。以某炼铁炼钢连铸轧钢过程为例
3、，其工艺流程图如下图所示：图1 钢铁产品工艺流程图1.炼铁工艺1.1 高炉炼铁工艺高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。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。目前国内外成熟、常规高炉炼铁系统项目冶金高炉炼铁系统主要由：原料、上料、高炉、出铁场、除尘设施（粗煤气、布袋、重力除尘等）、热风炉、渣处理、喷煤、TRT（可选择使用）、鼓风机站（或空压站）、高炉给排水、高低压供配电设施以
4、及区域管线管网等相对独立又互为一体的系统共同构成，其功能就是完成一个原料矿石到高炉产出铁水的生产过程。高炉冶炼目的是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、瓦斯灰和高炉煤气等。1、高炉冶炼原理简介（1）高炉冶炼用的原料炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。冶炼原理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
5、流程也不同。下面分别简单予以介绍。（2）高炉炼铁简要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
6、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。2、高炉生产工艺流程包括以下几个系统：（1）高炉本体高炉本体是炼铁生产的核心部分，它是一个近似于竖直的圆筒形设备。它包括高炉的基础、炉壳（钢板焊接而成）、炉衬（耐火砖砌筑而成）、炉型（内形）、冷却设备、立柱和炉体框架等。高炉的内部空间叫炉型。如图所示，它从上到下分为5段，即炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。整个冶炼过程是在高炉内完成的。（2）上料系统其任务是将高炉所需原燃料，按比例通过上料设备运送到炉顶的受料漏斗中。（3）装料系统它的任务是将上料系统运来的炉料，均匀地装入炉内，并使其在炉内合
7、理分布，同时又起密封炉顶、回收煤气的作用。（4）送风系统其任务是将鼓风机送来的冷风经热风炉预热之后送入高炉。 （5）煤气净化系统其任务是将高炉冶炼产生的含尘量很高的荒煤气进行净化处理，以获得合格的气体燃料。（6）渣铁处理系统其任务是将炉内放出的渣、铁，按要求进行处理。（7） 喷吹燃料系统其任务是将煤进行磨制、收集和计量后从风口均匀稳定地喷入高炉内。3、高炉冶炼主要工艺设备简介（1）高炉横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹 、炉缸5部分。由于高炉炼铁技 术经济指标良好，工艺 简单 ，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生
8、产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁 ，还有副产高炉渣和高炉煤气。（2）高炉热风炉热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。提高风温可以通过提高煤气
9、热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。（3）铁水罐车铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。图2 高炉炼铁生产工艺流程图高炉煤气高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢
10、或铸锭。 这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。 这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为：CO，C02，N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%、55%，热值仅为3500KJ/m3左右。高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、
11、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。高炉煤气中的CO2，N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。 燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应
12、的分子间发生的碰撞，大量的CO2，N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。 高炉煤气中存在大量的CO2， N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。 高炉煤气洗涤废水的处理技术高炉炼铁过程产生的大量炉气中含有一定量的一氧化碳气体(CO>20%)，故称高炉煤气。高炉煤气中含有大量的可燃性成分并夹杂有大量的灰尘，温度通常为150400。从炉顶排出的废气一般先经重力除尘器后，再进行洗涤处理和深度除尘。洗涤处理是通过在洗涤塔或文氏管中的气、水对流接触实现煤气的洗涤和冷却。洗涤冷却后的水就是高炉煤气
13、洗涤废水。这种废水水温高达60以上，主要杂质是固体悬浮物、尘泥(瓦斯泥)、氧化物、焦炭粉等。除此之外，还含有一部分无机盐及酚、氰、重金属等有毒物质，由于该废水水量大、污染重，必须进行处理，并尽可能循环使用。1.2 非高炉炼铁工艺传统的高炉具有生产效率高、能耗低、使用寿命长、脱硫性能好等一系列优点。发展到今天巳成为非常完善的炼铁设备，可以说，在今后相当长的时期内，高炉炼铁法仍是生产合格炼钢铁水的主要工艺但是，传统的高炉炼铁法也存在着一些问题，如基建投资太、灵活性差、人炉炉辩要求严格等。尤其是需要优质的焦炭，而冶金焦又必须使用价格昂贵的炼焦煤。同时，焦化生产又是钢铁工业的主要污染源，而环境保护要求
14、则日趋严格，这就迫使炼铁业要寻求新的生产工艺 非高炉炼铁工艺。非高炉炼铁工艺分为直接还原炼铁工艺和熔融还原炼铁工艺。1.2.1 直接还原炼铁工艺1、气基直接还原气基直接还原工艺在直接还原铁的生产中占主导地位。目前，气基直接还原法以其能耗低、效率高、质量好、易操作以及作业温度低、产品不需要再分选等优点，被各新老厂家广泛采用。现已开发并投入工业生产的气基直接还原工艺主要有：Midrex法、HYL法和cbkle(碳化铁)法等。（1）Midrex工艺Midrex工艺属于直接还原炼铁法，是成熟的气基工业生产方法，它主要应用于盛产石油或天然气的国家，把石油或天然气通过转化器变成还原气体，用此气体还原矿石。
15、Midrex工艺还原气是用天然气经催化裂化制取的，裂化剂采用炉顶煤气，炉顶煤气含CO与H2约70%，加压后送入混合室与当量天然气混合均匀。混合气首先进入一个换热器进行预热，换热器热源是转化炉尾气。预热后的混合气送入转化炉中的镍质催化反应管组，进行催化裂化反应，转化成还原气。还原气含CO及H2共95 %左右，温度为850900。剩余的炉顶煤气作为燃料与适量的天然气在混合室混合后，送入转化炉反应管外的燃烧空间。助燃用的空气也要在换热器中预热，以提高燃烧温度。转化炉燃烧尾气含O2小于1%。高温尾气首先排入一个换热器，依次对助燃空气和混合原料气进行预热。烟气排出换热器后，一部分经洗涤加压作为密封气送入
16、炉顶和炉底的气封装置，其余部分通过一个排烟机排入大气。还原过程在一个竖炉中完成。Midrex竖炉属于对流移动床反应器，分为预热段、还原段和冷却段，预热段和还原段之间没有明确的界限，一般统称还原段。矿石装入竖炉后，在下降运动中首先进入还原段。还原段大部分区域温度在800以上，接近炉顶的小段区域（预热段），床层温度迅速降低在还原段内，矿石被上升的还原气加热，迅速升温，完成预热过程。随着温度的升高，矿石的还原反应逐渐加速，形成海绵铁后进入冷却段。冷却段内，由煤气洗涤器（完成煤气的清洗和冷却过程）和煤气加压机（提供循环动力）造成一股自下而上的冷却气流。海绵铁进入冷却段后，在冷却气流中冷却至接近环境温度排出炉外。图3 Midrex工艺流程图（2）HYL工艺由于竖炉工
