冶金机械,钢铁和有色金属材料生产所需机械和设备的总称。又称冶金设备或冶金装备。金属材料生产工艺过程复杂(图1),连续化、机械化、自动化程度要求高;所需的机械重而庞大,设备成套性强、能耗高;工况恶劣,多处于高温、重载、多尘和有腐蚀的环境中。
分类
冶金机械按生产工艺主要分为:冶炼设备、连铸设备、轧制(压延)设备和后步精整设备四大类。
①冶炼设备主要包括高炉、转炉、电炉,以及为高炉提供人造富矿、冶金焦炭的烧结、球团和焦炉机械,纯净钢生产用的铁液预处理和钢液炉外精炼设备等。
②连铸设备主要包括板坯、方坯、管坯、异型坯连铸成套设备等(图2)。
③轧制(压延)设备主要包括板材、管材、型材和线材各类冷轧机、热轧机成套设备等。
④后步精整设备主要包括各种轧材的后步处理和深加工成套设备,如纵、横剪切线成套设备、连续酸洗机组、连续退火机组、热镀锌、电镀锌、电镀锡、有机涂层等涂镀层和复合材料生产成套设备,以及拉丝制绳设备等。
历史
20世纪80年代以来,由于以轧机主传动为基础的电气控制系统,以仪表、传感器为主的电气检测系统和以工业控制计算机、可编程序控制器或微型计算机为核心的电子计算机系统的技术进步,冶金机械在向大型、高速、高效、节能、连续化和操作运行自动化方向发展中,取得了重大进展。如在实现连续化方面有直接轧制、无头轧制、酸洗–冷轧联合机组、酸洗–冷轧–连续退火联合机组、机械除鳞–冷轧联合机组、薄带铸轧–冷轧联合机组等。冶金生产为了最大限度地增效降耗,减少投资和生产成本,提高劳动生产率,致力于缩短生产流程,减少和革新传统流程某些环节和工艺的方法,从而出现了短流程技术。
其典型工艺是:无焦非高炉炼铁→超高功率电弧炉炼钢→钢液炉外精炼→薄板坯连铸连轧。由于冶金焦煤供应日趋紧张,以及世界对环境保护的要求不断提高,高炉炼铁工艺已面临无焦非高炉炼铁的挑战。许多国家都在积极开发各种无焦钢铁生产工艺和装备技术,并已取得相当进展。
到20世纪末,多种铁矿石直接还原炼铁(DRI)技术和少数铁矿石熔融还原炼铁技术已用于工业生产。铁矿石直接还原采用以天然气、人造煤气为还原剂的气基竖炉法和以煤为能源的煤基回转窑法,将铁矿石在低于熔化温度下还原成多气孔固体海绵铁,为电炉等提供优质废钢代用品。
气基法以米德雷克斯法和希尔法为主,大型设备年产规模在百万吨级。铁矿石熔融还原是借助于喷煤燃烧将铁矿石或精矿在熔融状态下还原成铁液,熔融还原法以Corex法为主。C−3000型Corex生产设备的产铁能力在每年90万~120万吨,其生产能力可以匹配具有经济规模的短流程工艺。
以薄板坯连铸连轧为代表的连铸连轧成套设备,实现了连铸与连轧的连续化,缩短了传统流程,设备布置和设备本身更加紧凑,是冶金技术的发展趋势。除高温火法冶金外,对于难选、难熔的贫矿石和某些有色、稀有金属的提炼,多采用湿法冶金工艺。湿法冶金所采用的机械设备有萃取器、电解设备、高压釜、过滤机、离心分离机等。