钢铁行业特点.docx

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1、KINGDEF钢铁行业特点钢铁行业特点1 钢铁工业钢铁工业指从事铁、锰、铬及其合金的金属矿的采掘、洗选、烧结、冶炼并加工成材的工业。又称黑色金属工业，是冶金工业的一部分。钢铁工业属于资金、劳动力密集型工业，也属于基础工业，它是为国民经济各部门提供原材料的重要工业部门。随着科技的进步，钢铁材料向高、精、轻、薄耐用方向发展。随着一些非金属材料和新型化学材料的广泛使用，主要产钢国家从70 年代后，钢产量有所下降，而发展中国家的产量不断增长。2000 年，中国钢铁行业主要产品，钢、铁、成品钢材产量再创历史新记录，分别达到12723 61 万吨，13103 42 万吨和 13146 万吨；比上年同期净增

2、388 90 万吨，1115 56万吨和1320 04万吨，同比增长3 15，9 31和 11 16；增长幅度比1993 一 1999年年均增长5 8有一定回落。扣除增加出口和以产顶进的产量后，基本实现了把钢产量控制在 1 1 亿吨的总量控制目标。其中，13 家特大型钢铁企业全部按计划实现了总量控制目标。2 钢铁联合企业钢铁工业的基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁, 用生铁水炼成钢, 再铸成钢锭或连铸坯, 经轧钢等方法加工成各种用途的钢材。拥有上述全过程生产设备的企业就是钢铁联合企业。以下简称联合企业。目前 , 世界上90%以上的生铁和70%以上的钢是联合企业生产的。2.1 钢铁联合企业

3、组成钢铁联合企业的组成, 因具体条件而异。靠近矿山的企业可与矿山合成一个单位; 炼焦设施一般设在联合企业内, 但也可单独经营; 热电、耐火材料、备件制造, 可设在联合企业内部 , 也可单独设置, 向联合企业提供产品和服务。联合企业一般由以下几个部分组成: 原料处理选矿厂一般与矿山构成一个采选联合企业。粉矿经球团或烧结造块。球团厂可在矿山, 也可在钢铁厂内。烧结厂一般均设在钢铁厂内。钢铁厂内都设原料场, 贮存铁矿、钢铁冶炼辅料和焦煤、燃料, 并将原料分级、混匀。近年, 普遍重视精料问题, 原料处理已是钢铁联合企业的重要组成部分。炼铁目前世界上95 以上的生铁是用高炉冶炼的。2.1.1 炼钢60

4、年代以前, 在联合企业中一直是以平炉炼钢为主,50 年代氧气顶吹转炉炼钢兴起, 逐渐取代了平炉。最大的氧气顶吹转炉容量达400吨。新建的大型转炉车间年产能力达500700 万吨钢。这两种车间均以高炉铁水为主要原料, 废钢供应较多以及有直接还原铁作原料的联合企业也采用电弧炉炼钢。2.1.2 轧钢过去 , 钢锭首先经初轧机轧成钢坯, 再经大、中、 小型轧钢机组轧制成各种钢材。初轧机的能力决定了联合企业的规模。大型板坯初轧机的年产能力达500 万吨钢。自70 年代起 ,连续铸钢工艺大规模发展后, 新建的初轧机减少了。现代大型联合企业的主要加工设备为宽带钢轧机。这种轧机发展很快, 产品应用范围广。世界

5、热轧宽带钢轧机约有230 台 , 新建的这种轧机每座的年产能力可达400500万吨钢材。为进一步进行宽带钢的加工，多数配有冷轧宽带钢轧机。联合企业根据产品结构配备其他轧机, 这些轧机的共同特点是生产能力大, 适于大批量生产。2.1.3 能源联合企业是大量消耗能源的工业，每吨钢综合消耗的能源为0.71. 6吨标准煤。 钢铁厂能源品种为炼焦煤、动力煤、燃料油、天然气和电能等。联合企业每吨钢消耗电能400600千瓦时，一般均由地区电网供电，并可利用企业的剩余高炉煤气设置热电站作为补充。 热电站除供电外, 还可向钢铁厂供热能。联合企业用氧数量很大, 一般设有大型制氧站。每吨钢消耗的新水量，采用循环供水

6、方式为 520米3 ,采用直流供水时高达 200米3以 上 , 一般要有专用的水源和给排水设施。2.1.4 运输联合企业的运输量是巨大的，厂外运输量约为钢产量的58倍，内部 运输量为钢产量的1220倍。沿海的联合企业外部运输以海运为主，内地的以铁 路和内河航运为主。厂内运输 , 原、 燃料以带式运输为主; 铁水、 钢锭和坯材以铁路运输为主; 也有相当数量的公路运输。 此外 , 联合企业中一般设有工厂管理机构、研究机构、检验机构、维修设施和环境保护设施等。2.2 钢铁联合企业特点联合企业的大规模生产的一个重要条件, 就是把大量铁水能直接变成钢。目前 , 独立的炼铁厂已经为数不多，有的炼铁厂虽距钢

7、厂较远 （如20200公里），也设法把铁水运到钢厂来炼钢 ; 独立的钢厂除以废钢为原料的电炉钢厂外 , 大多已并入联合企业。生产的集中化使企业的设备逐步大型化、连续化。2.2.1 能源利用联合企业的优越性, 突出地表现在能源利用方面。高炉铁水在1 300 时 , 理论上含物理热每吨为27 万千卡 , 联合企业中的转炉炼钢, 就是利用这部分热能和各组分的氧化生成热来进行的。在联合企业中, 炼钢所生产的钢锭一般以高温状态进入初轧车间的均热炉中,这样既可节省热能, 又可缩短均热时间, 提高 均热炉的生产能力。以平均入炉温度为800计 , 每吨热锭比冷锭可多带入22 万千 卡的热量。采用连续铸锭的企业

8、, 也在采取将热坯装入加热炉的工艺，以节省能源。高炉冶炼过程产生大量的高炉煤气。除4050用于高 炉热风炉外 , 其余可作他用。炼焦炉产生焦炉煤气自用只约需一半; 还可用高炉煤气把全部焦炉煤气置换出来供其他用途。此外还有转炉煤气。这些二次能源占联合企业总能源消耗的30。这部分能源, 约一半可用于炼铁、炼焦, 另一半在联合企业中用于炼钢和轧钢。2.2.2 物料周转联合企业各工序所用的原料、材料和燃料, 能够集中供应, 减少中间周转 , 简化运输过程许多物质可以采用连续运输方式（ 如皮带机、管道等） 。生铁 以铁水方式就近直接运入炼钢车间冶炼成钢。炼钢所生产的钢锭及连铸坯, 可以 就近直接供给轧钢

9、车间加工成材。生产过程中所产生的废渣、废水、 废气和工业垃圾 , 可以就近集中处理和综合利用。基于上述运输上的优势, 大量生产钢铁的企业 , 需要大量物料周转, 必须采取联合企业的方式。2.2.3 经营管理联合企业中各工序之间关系密切, 不但在静态上需要平衡, 而且要从动态上加以控制。近年 , 对钢材质量的要求日益严格, 各企业均在强调全面质量管理和质量一贯制。联合企业中装备、技术水平较高, 合理利用各项物料, 容易收到产品质量好、成本低的效果。联合企业过去以生产普通钢材为主, 现已大量生产优质钢 , 如硅钢、不锈钢、高强度钢。有的国家,半数以上的特殊钢是联合企业生产的。2.2.4 可行性研究

10、一般说来, 联合企业规模愈大, 愈需要有庞大的原料、燃料基地和工业水源、外部运输、能源和城市的支持, 需要集中大量技术力量, 在新建或大规模扩建联合企业时, 对这些条件需作详尽考虑。其次 , 大型联合企业投资巨大, 建 设周期长, 能否取得良好的经济效益, 除考虑企业本身组织的合理性外, 还应考虑国家或地区的实际经济情况、发展远景以及市场的长期需求。 一般开始建设计划时 , 要先进行市场调查、综合研究, 在取得初步结果后, 再进行详尽的可行性研究。在确认了可行性研究后才进入建设实施阶段。建设大型钢铁联合企业,计划阶 段需要较长时间（ 一般在 5 年以上 ）, 而施工时间要尽量缩短（ 一般一个生

11、产系列的工期为23年）。由于生产的集中，联合企业产生大量有害气体、有毒废水和工业 残渣垃圾，对环境有严重污染, 而治理这些污染源和综合利用废料需要大量投资。近年新建的联合企业对环境保护、综合利用的投资，占建设总投资的1520。而且各国对环境保护要求日益严格 , 所需投资有上升趋势。2.3 中国的钢铁联合企业中国的钢铁联合企业中国地域广大, 自然资源丰富, 在社会主义建设进程中 , 钢铁联合企业得到迅速发展。旧有的鞍山钢铁公司经过大规模地扩建和技术改造, 已拥有年产700万吨钢的能力。本溪钢铁公司、太原钢铁公司、首都钢 铁公司和马鞍山钢铁公司, 经过技术改造，已成为年产100300万吨钢的联合企

12、业。自50年代以来，中国新建了几个大型钢铁联合企业, 主要的有武汉钢铁公司、包 头钢铁公司和攀枝花钢铁公司。武汉钢铁公司的生产能力目前已达400 万吨钢。中国在建设钢铁联合企业中主要利用本国的资源和技术, 同时也引进了一些国际上的先进技术和装备。近年, 利用国外先进技术建设了上海宝山钢铁总厂,规模为年产600 万吨钢 , 第一期 工程建设正在进行中。中国为了均衡地发展各地区的经济 ,利用当地较分散的资源, 适应各地区对钢材的需要, 建设了一些中小型钢铁联合企业, 其规模大致在2060万吨钢。这些企业经过不断的技术革新，已为国民经济作出重要贡献，是中国钢铁工业中不可忽视的力量。3 钢铁行业产品与

13、生产特点3.1 产品钢铁产品一般是标准化和系列化的产品，对于钢铁材料其化学成分、机械性能、材型的规格尺寸有相应的国家标准和行业标准（原冶金部标准）。 钢铁工业主要产品包括各种板材、管材、线材、型材等钢材，以及生铁、铁合金、炭素制品、耐火材料、焦炭等。在钢铁工业中还包括与钢铁冶炼加工有关的辅助材料的生产，标准和非标准钢铁设备、备品、 备件的生产等。3.2 生产特点钢铁工业的基本生产过程包括采矿、选矿、烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢，及焦化、制氧、制造耐火材料。钢铁企业的原材料品种少，但最终成品品种规格多达数万种。在生产过程中，一般都有联产品和副产品，如炼焦生产的主要产品为焦炭和煤气，此外还有多达上

14、百种化学产品；在高炉炼铁生产中有高炉粗煤气、高炉煤气灰和水渣等副产品。 钢铁企业除了轧制工序可以有多种选择，其它一个特定产品的生产、所需的加工能力和工装设备是专门设定的；工艺路线是固定的；生产加工时间短，产品排队等候加工的队伍短。钢铁产品成本主要由原材料和燃料动力消耗构成，因此生产过程主要专注于物料的数量、质量和工艺参数的控制；钢铁生产的质量控制严格，需要对产品的质量从半成品到产成品进行跟踪，对批次管理要求较高。生产计划控制比较简单，一般通过制造单元的日计划组织计划任务的生产。4 钢铁企业信息化建设随着钢铁工业生产的不断发展，对自动化的控制水平和规模均提出了越来越高的要求，从而加速了自动化技术

15、的发展和进步，而采用新的自动化技术装备的企业，能够获得更加显著的技术、经济和社会效益，这是一个循环促进不断发展的过程。钢铁工业自动化系统经过多年发展，已日趋复杂和完善。参照国际标准化组织ISO 对企业自动化系统模型的建议，钢铁企业自动化系统的结构按功能划分可分解为6 级， 首先， 基础自动化和过程控制，包括生产工艺参数检测与控制装置驱动，生产机组设备控制，生产过程控制。这 3 级自动化对提高企业产品质量和产量，优化生产过程，提高生产效率，起着最直接的保证作用。上面 3 级为管理自动化，包括总厂经营管理，分厂管理和车间在线作业管理等。80 年代以来，国际上着力发展综合自动化。这种综合自动化是从企

16、业的全局出发，通过对生产所需的各种信息，如控制、调度、管理、经营和决策等功能综合在一起，实现整个企业的生产和管理层层优化和全局优化。综合自动化被认为是现代工业生产的一种先进科学的组织方法和自动化模式。人工智能技术主要包括专家系统、模糊控制和人工神经网络等。它已被世界钢铁工业列为本世纪末下世纪初的关键技术，是90 年代国际钢铁行业的前沿课题。人工智能技术应用于钢铁企业的产品设计、生产计划、生产控制、过程控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉操作专家系统（ALIS） ， 电炉和连铸神经网络系统，轧钢模糊控制系统，炼钢连铸轧钢综合调度专家系统，冷连轧带材厚度精度诊断专家系统，产品发货配车专家系统

17、等。钢铁CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制和基础自动化连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局自动化和过程自动化。钢铁工业已基本实现了基础自动化和过程自动化，但这种 “自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种小批量生产，质优价廉，准时交货。为了提高生产率，节能降耗，减少人员，压缩库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，其技术支持之一就是加强管理，因此必须对现有计算机控制系统进行改造，实现CIMS化。CIMS的建立给钢铁企业带来了巨大的经济效益，提高了企业的竞争力。

18、我国钢铁工业为适应市场经济的激烈竞争，将加快发展自动化技术，加强基础自动化和过程自动化，发展计算机综合的自动化系统和人工智能技术，并带动其他自动化技术，如新装备、检测技术、设备诊断等的发展。5 钢铁企业CIMS 特点钢铁企业是较为典型的混合型企业，混合型企业是指其生产活动中既有流程型特征, 又有离散型特征, 。 在这里 , 高炉炼铁或转（ 电 ） 炉炼钢、连续铸造、热带连轧或冷带连轧等每道工序本身都可以看作是一个连续生产过程, 但在各个工序间的衔接是靠分离的铁（ 钢 ）水罐、铸坯、 铸锭、 钢卷等实现的。作为企业的宏观运行不仅存在物流平衡和资源（ 设备等 ） 平衡问题,而且由于是高温作业, 还

19、存在温度平衡和时间平衡（ 列车时刻表） 问题。因此, 这类企业实现CIMS时，不仅要解决好每道工序的自动化问题，而且要解决好各工序间的所有平衡问题。钢铁生产的产品一般是规范化的。根据用户的订货规格, 只需从已有的工艺档案中找出其加工工艺方案即可，一般不需要CAD系统。如果各工序自动化系统稳定可靠 ，产品质量可以保证 , 那在系统功能集成中遇到的最大难题便是如何面向多品种小批量的大量订货合同而组织生产。这里包括按钢种、规格和交货期的聚类组批; 轧制计划、连铸计划与炼钢计划的各种平衡 ; 如何将几个不同的工序视为一个整体, 实现一体化管理, 做到前后工序计划同步化,物流运行准时化; 充分运用高温坯的潜热, 取消或减少再加热过程, 降低能耗, 减少烧损, 缩短生产周期, 增加企业效益和市场竞争力。由此可见, 工序的过程控制是系统功能集成的基础与前提。而系统功能集成的技术难点与关键是如何取代或基本取代人的计划与调度功能, 这一点已经引起世界各国钢铁行业的关注。鉴于此,可以称此类 CIMS为计划调度型 CIMS