钢铁炼制过程简述.docx
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钢铁炼制过程简述
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钢铁炼制过程简述
钢铁炼制过程简述
初中课本里就已介绍,铁是一种性质活拨的金属元素,以化合物的状态存在
于自然界中,尤其是以氧化铁的状态存在量特别多。
在理论上来说,凡是含有铁元素的矿石都可以叫做铁矿石;高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原,熔化炼成生
铁。
但是,在工业上或者商业上来说,铁矿石不但是要含有铁的成份,而且必须有利用的价值才行。
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。
铁根据含碳量分为生铁(含碳量2%以上)和钢(含碳量低于2%)。
一、采矿
从铁矿山开采铁矿石的过程就是采矿
下面红色是赤铁矿是一种氧化铁的矿石,主要成份为Fe2O3,呈暗红色,比重大约为5.26,含铁70%,
氧30%,是最主要的铁矿石。
磁铁矿是一种氧化铁的矿石,主要成份为Fe3O4,是Fe2O3和FeO的复合物,呈黑灰色,比重大约5
15左右,含Fe72.4%,O27.6%,具有磁性,一般需要地下开采。
二、选矿
采矿过程采下来的铁矿石,由于含有其它杂质,含铁量(也称铁品位)较低,
一般不能直接入高炉冶炼(澳大利亚走狗屎运,沙漠底下埋着可与中东石油相媲美的高品味赤铁矿,可直接入高炉冶炼,因此也造就了力拓、必和必拓等铁矿石供应商巨头)。
为了提高矿石的品位,需要通过选矿这道工序去除部分杂质来达到要求。
三、烧结、球团
由于选矿选出来的铁精粉呈粉状,颗粒细小,极易被热风吹走,无法在咼炉
(F
中长期停留,因此必须将其加工厂块状或球状。
同时铁精粉中还有少量黄铁矿eS),这种物质含有对钢材性能有害的硫元素,必须予以去除。
处理铁精粉的方法通常采用烧结和球团这两方式。
烧结是将铁精粉等含铁原料、熔剂、燃料混合在一起,利用燃料和煤气燃烧释放出的热量,使部分烧结料熔融,在冷空气作用下,生成的熔融液相冷却再结晶,使散装料粘结在一起,形成多孔块状结构的烧结矿。
同时黄铁矿也被氧化成磁铁矿,释放出二氧化硫。
3FeS+5O2二Fe3O4+3SO2
球团是将铁精粉等原料与适量的膨润土均匀混合后,通过造球机造出生球,
然后经过高温焙烧,使铁精粉氧化固结形成球团矿。
烧结矿
球团矿
四、炼铁
烧结矿、球团矿中的铁元素,仍以氧化态的形式存在,需要通过还原法,将
其中的氧去除。
去除氧兀素一般米用高炉还原。
从高炉上部装入烧结矿或球团矿、焦炭向下运动,下部鼓入不足量的高温空
气使焦炭不完全燃烧,产生大量的高温还原性气体一一煤气(即一氧化碳CO,
煤气向上运动,炉料经过加热、还原、熔化、造渣、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学,最后生成液态炉渣和生铁水。
主要反应如下:
O2+2C=2CO
4CO+Fe3O4=3Fe+4CO2
高炉
高炉
铁水出来就顺着这个沟渠流淌
铁水注入到铁水包内,便于运输
五、炼钢
生铁中含碳量较高,质地较脆,一般不能直接使用,需要通过炼钢这道工序降低生铁中的碳含量。
炼钢一般采用转炉或电炉。
以转炉为例。
将铁水倒入转炉,添加造渣剂、改质剂等原料,向铁水中喷吹氧气,脱除铁水中的碳和其它杂质,最终生成液态钢水。
将合格的液态钢水倒入连铸机,钢水就能凝固结晶形成具有特定要求的固态钢坯。
转炉
钢坯新鲜出炉
六、轧钢
固态钢坯就像和好的面团,不能直接吃,还得用“擀面杖”、“菜刀”将它
继续加工,这就是轧钢。
轧钢就是采用外力挤压,使钢坯发生一系列的塑性变形,最终形成具有一定形状尺寸、表面整洁的钢材,轧钢分热轧和冷轧。
以螺纹钢的轧制为例
1、切割好的钢坯再进行加热然后送入锻轧机在轧机的作用下,钢坯变得越来越细
2、降温并送入棒材床进行进一步整理
3、最终产品一一螺纹钢
七、成本
生铁吨制造成本=(1.6X铁矿石+0.45X焦炭)/0.9。
(根据高炉冶炼原理,生产1吨生铁,需要1.5-2.0吨铁矿石、0.4-0.6吨焦炭以及0.2-0.4吨熔剂,炼铁工艺中影响总成本的主要因素是原料(铁矿石、焦炭)成本,而包括辅料、燃料、人工费用在内的其他费用与副产品回收进行冲抵后仅占总成本的10%左
右)。
粗钢吨制造成本=(0.96X生铁+0.15X废钢)/0.82。
(以2008年中国钢铁行业的平均铁钢比(0.96)和废钢单耗(0.15吨)作为测算依据,炼钢工艺中因为电费的增加、合金价格的上涨以及维检费用的上升,使得除主要原料外的其他费用占到炼钢总成本的18%左右)。
废钢、钢铁冶金焦价格参数假定不变(截至4月7日,全国废钢平均报价2800元/吨,全国钢铁冶金焦平均采购价格1900
元/吨)。
以日本与三大矿山初步协议价110美元/吨计算
生铁吨生产成本=(1.6*1045+0.45*1900)/0.9=2808元/吨
粗钢吨生产成本二(0.96*2687+0.15*2800)/0.82=3800元/吨
螺纹钢吨生产成本=3800+150=3950元/吨(螺纹钢轧制成本:
约150元)
目前海运费为25.5美元(4月7日巴西图巴朗-青岛),2010年长协矿CVRD-南部粉矿(63.5%)进口到岸价格为(110+25.5)=135.5美元/吨,换算到国内矿石价格为135.5*6.8265(汇率)*1.13(增值税)=1045元/吨