第一篇：冶金導論論文

中國鋼鐵工業發展狀況及發展趨勢

中國鋼鐵工業現狀及發展趨勢

姓名：郭增偉 學號：2013442984 班級：冶金工程13—03班

摘要：鋼鐵冶金行業是我國國民經濟的重要基礎產業。本文基于對我國鋼鐵冶金行業的基本現狀及其存在的主要問題進行了研究,分析了我國鋼鐵冶金工業未來的發展趨勢。

關鍵詞：冶金行業 基本現狀 主要問題 發展趨勢 1.冶金工業的發展現狀

1.1.鋼鐵生產工藝流程逐步優化。20世紀90年代以來,世界鋼鐵工業在激烈的國際市場競爭中,由20世紀80年代以前的以擴大規模、增加產量為主轉向降低消耗、降低成本、提高質量、增加品種和保護環境。博士論文，高速鋼軋輥。鋼鐵工業技術進步的主流是縮短生產流程,減少工序,提高質量,降低消耗,提高效率。技術進步中有兩大主要趨向:一是尋找可以替代傳統工藝的新工藝流程的研究開發;二是現有工藝和技術裝備的完善化。兩大技術進步趨向互相競爭、相互滲透,促使鋼鐵工業不斷提高鋼材質量、減少消耗、降低成本、減輕對環境的污染,進一步走向集約化。

傳統的鋼鐵生產工藝流程是一種“冷態”下間歇式生產的工藝流程。日本在20世紀60年代建設的10多個大型鋼鐵廠都是采用這種工藝流程。20世紀80年代以后,世界鋼鐵業已逐步將上述傳統的鋼鐵生產工藝流程改造成為現代化“熱態”連續生產工藝流程。這種工藝流程具有高效、連續、緊湊、智能等特點。20世紀80年代末期,德國、法國、日本、意大利、美國等鋼鐵工業發達國家開發成功接近最終鋼材產品形狀的連鑄、連軋技術,如帶鋼、型鋼的連鑄連軋等。由于該技術具有工藝流程緊湊、生產周期短、物料消耗少、生產效率高等一系列優點,在近十多年來得到了快速發展。自從1989年世界第一條薄板坯連鑄連軋生產線在美國紐柯公司克勞福茲維爾廠投產以來, 經過10多年發展,到2002年底,世界上已有38個薄板坯

中國鋼鐵工業發展狀況及發展趨勢

連鑄連軋生產廠共56條生產線,總生產能力已超過5 500萬噸。我國現已有5個鋼鐵企業建成8條薄板坯連鑄連軋生產線,到目前為止又有5個鋼鐵企業正在建設厚板坯連鑄連軋生產線,不久的將來總生產能力將達2000萬噸,預計屆時將占全世界同類生產線能力的1/4以上。博士論文，高速鋼軋輥。2001年我國連鑄比達到89.71%,已經超過了2000年的世界平均水平。2003年達到了96.96%,目前,全國重點大中型企業中,連鑄比達到99%以上的企業已達41家。

帶鋼連鑄連軋技術是世界主要鋼鐵生產國家正在積極開發應用的一項重大鋼鐵生產前沿技術,它將是21世紀鋼鐵生產技術的一個主要發展方向。

1.2.鋼鐵產量不斷增長冶金行業的發展受到國內與國際宏觀經濟環境的共同影響。國內方面,國家采取的宏觀調控措施初見成效,鋼鐵行業投資規模過大,低水平重復建設得到遏制,有效打擊了“地條鋼”等劣質產品沖擊鋼材市場的行為,進一步凈化了市場,鋼鐵生產企業對市場更加理性化。消費結構的升級和城鎮化速度加快為鋼鐵行業發展提供了基本的保障;西部大開發和振興東北老工業基地的戰略也為鋼鐵行業提供了新的發展機會。國際方面,世界經濟仍保持總體向好的發展態勢,全球鋼鐵需求持續增長。2.我國鋼鐵行業存在的問題

2.1企業行業集中度低,生產專業化程度低，尚不能達到規模經濟。我國現有產鋼企業290家，其中只有34家企業年產鋼超過100萬噸，其中7家年產超過300萬噸的鋼鐵企業，總產量占國內鋼鐵總產量不到50%。而韓國浦項1家鋼鐵廠的鋼產量就占全國鋼產量的65%，日本五家鋼鐵企業的鋼產量占全國鋼產量的75%，歐盟15國6家鋼鐵企業鋼產量占歐盟整個鋼產量的74%。我國最大的鋼鐵企業上海寶鋼鋼鐵公司，2000年年產量為1770萬噸，僅占國內鋼鐵總量的13.9%，而在法國，尤西諾鋼鐵公司幾乎囊括了法國的鋼鐵生產。可見，我國鋼鐵生產企業集中度與發達國家相比仍存在差距。鋼鐵企業的集中度偏低，一定程度上限

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制了我國鋼鐵企業的競爭力。

我國鋼鐵企業存在的另一個問題就是鋼鐵產品生產專業化程度低。目前，國內鋼鐵聯合企業大都是“萬能型”工廠，板、管、棒、線、型材等都生產，專業分工不明確，產品生產專業化程度低。而發達國家的大型鋼鐵企業集團，雖然多數也是由多個生產廠組成，但已經基本實現產品生產的專業化分工，鋼鐵大集團之間也基本上形成大類產品的分工。由于我國鋼鐵企業的集中度和專業化分工程度低，以及技術裝備水平落后等原因，導致我國鋼鐵產品生產率低、成本高。

我國鋼鐵工業的素質與不僅與世界發達國家存在較大差距，同發展中國家相比，如俄羅斯，也存在成本劣勢。目前，我國100萬人生產世界鋼鐵產量的15%，而世界鋼鐵其余的85%是由發達國家的130萬人生產。我國人均產鋼量目前只相當于世界平均水平的32%，噸鋼消耗的工時比發達國家高出六倍多，在生產成本上基本沒有競爭優勢。

2.2市場競爭日益激烈。20世紀90年代初，由于房地產熱的帶動，國內鋼材價格飛漲，受利益驅使，國內鋼鐵行業低水平重復建設非常嚴重，導致國內鋼鐵生產出現結構性過剩，鋼鐵企業普遍面臨巨大的生存壓力，競爭十分激烈。目前，國內中小型材、低檔次產品的生產能力處于相對過剩狀態，而高附加值產品的自給率較低，大部分依賴進口，隨著國內市場的不斷開放，國產鋼材面臨進口鋼材的沖擊增大。

隨著我國的進一步對外開放，我國鋼鐵市場正在與國際鋼鐵市場接軌，參與國際競爭。根據冶金行業近幾年的統計分析，在普通產品方面，如線材、螺紋鋼、型鋼和鋼坯等方面，我國的競爭對手主要是獨聯體、韓國及巴西，它們在這些產品上具有成本優勢；而對于高附加值、高性能產品方面如汽車板、涂鍍層板、合金鋼棒型材等產品，競爭對手主要是日本、韓國、德國等國家。

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2.3中國鋼鐵企業平均技術裝備水平低，結構不合理，技術改造和產業升級任務十分艱巨。據冶金工業部門的統計，我國落后工藝和裝備還占相當比例，如煉鐵高爐中約有4500萬噸的生產能力是屬于落后的，約占總能力的35%，其中屬于限期淘汰的100立方米以下的小高爐生產能力約有3000萬噸。煉鋼設備中，轉爐約有1200萬噸是屬于落后生產能力，占目前轉爐的12%；電爐約有1000萬噸屬于落后生產能力，占電爐能力的34%。軋鋼設備中，具有國際先進技術水平的設備不到50%。另外，我國用于新產品開發與投產的費用與發達國家相比偏少。國際鋼鐵企業用于企業新產品開發費用一般在年銷售收入的4%以上，而我國鋼鐵企業用于企業新產品開發年投入不足銷售收入的1%。

2.4鋼材產品結構性失衡矛盾突出。就我國的鋼鐵產品結構而言，一方面，國內鋼鐵企業的主導產品螺紋鋼、小型材、線材等普通鋼材（長線產品）生產能力嚴重過剩，另一方面，高附加值和高技術難度的品種（“雙高”產品），如不銹鋼板和冷軋、熱軋薄板、硅鋼片、鍍鋅板等，有的國內不能生產，有的雖能生產但生產能力嚴重不足。產品供不應求，國家每年需要大量進口。產品結構失衡反映在技術指標上主要是：第一，我國鋼鐵行業的鋼鐵比（生鐵總產量與鋼材總產量之比）高：世界主要產鋼國家一般水平在0.5 0.7之間，中國還在1.0以上，明顯高于其他國家。第二，我國鋼鐵行業的板管比（板材、管材總產量與鋼材總產量比）低：中國目前只有39%左右，低于世界平均水平。在鋼鐵產品中，板管類產品代表高附加值、高技術的產品，板管比低意味著我國鋼鐵產品結構還處于低檔次狀況。此外，產品結構還不能完全適應國內經濟發展的需要，部分高檔鋼材產品國內市場占有率比較低，有待進一步提高。如我國的國產熱軋薄板、冷軋薄板、鍍鋅板、硅鋼板的產量還遠不能滿足國內市場需求，國內市場占有率較低；而與此同時，國產一般建筑類鋼材產能又大于市場需求，供需結構矛盾比較突出。

中國鋼鐵工業發展狀況及發展趨勢

2.5鋼鐵產品質量有待進一步提高。中國鋼鐵產品的實物質量水平與國外相比還存在一定的差距。據冶金行業調查統計，目前，國內只有少部分企業的產品在質量上可以和國外大公司相抗衡，而多數企業產品在檔次上比較低。據冶金行業調查統計，我國目前不能生產、產量低和質量達不到用戶要求等原因，每年需從國外進口大量鋼材，而能生產的大宗鋼材品種，產品質量與國外相比也存在一定差距，如鋼制純凈度低、有害氣體和雜質含量較高、性能的均勻性差。

2.6鋼材產品銷售服務水平相對較低。鋼材產品銷售服務是提高產品競爭力的一個重要方面。由于我國鋼鐵企業對市場銷售服務的重要性還沒有充分認識，營銷網絡剛剛開始建立，同國外成熟的營銷體系和服務理念相比，存在很大差距。目前，國內鋼鐵銷售存在的主要問題是：國內市場缺乏統一協調管理，企業產品相互壓價；市場信息反饋功能弱，銷售與產品開發功能不能結合，企業產品開發缺乏市場的引導；加工服務中心是完善分銷網絡不可或缺的一部分，而我國的加工服務中心基本上處于空白；另外在對外營銷方面，一是對外營銷缺乏相應的聯合，各自為政，各設網點，成本高，收益差，二是對開拓國際市場重視不夠，尚未建立完整的國際市場營銷網絡。3.鋼鐵工業的發展趨勢

鋼鐵是國民經濟的基礎產業，受整體經濟發展的拉動，鋼鐵行業也在快速發展，因此鋼鐵行業成為目前的熱點、焦點行業。可以肯定，我國未來對鋼鐵的需求是非常旺盛的，我國的鋼鐵行業前景應該是非常好的。

當然，隨著我國產業結構調整步伐的加快，我國鋼材需求將發生變化，消費結構將繼續保持多層次、多樣性，并逐步向高層次演化。板帶材的消費量及比例將保持較強的增長勢頭，長材的消費比例將逐步下降，但消費量仍保持一定的增長。

中國鋼鐵工業發展狀況及發展趨勢

從技術方面分析，我國鋼鐵行業的主要技術經濟指標，如連鑄比、噸鋼綜合能耗、成材率、板管比雖有明顯改善，但與發達國家相比仍有較大差距，還有廣闊的技術改造與創新空間。總體看來，鋼鐵行業在我國不但不是夕陽工業，而且還將在相當長的一段時間內保持快速發展勢頭。

我國鋼鐵工業將以市場需求為導向，以結構調整為重點，以經濟效益為中心，以科技進步為動力，轉變增長方式，建立科技創新體系，加速提高自主技術創新能力和國際競爭力，全面提高鋼鐵工業的質量和效益；在產量滿足需要的前提下，優化流程，降低成本，在繼續提高連鑄比的同時，努力提高鐵水預處理比與精煉比，使鋼質純凈度有較大的提高；調整鋼材品種結構，開發新的超細晶粒、高純潔度、高均勻性的新一代鋼鐵材料，提高國產鋼材市場占有率；擴大先進裝備的比重，使大型鋼鐵企業的技術裝備達到國際水平，在國內建成幾個精品生產基地；加強環保，治理污染，保持與環境協調發展。4.結束語

冶金專業是一門研究從礦石提取鋼鐵或有色金屬材料并進行加工的應用性學科，是國民經濟建設的基礎，是國家實力和工業發展水平的標志，它為機械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工業、國防軍工等各行各業提供所需的材料產品。現代工業、農業、國防及科技的發展對冶金工業不斷提出新的要求并推動著冶金工程學科和工程技術的發展，反過來，冶金，冶金工程的發展又不斷為人類文明進步提供新的物質基礎。5.參考文獻

【1】薛正良，鋼鐵冶金概論，冶金工業出版社 2008 【2】黃希鈷, 鋼鐵冶金原理(第三版), 冶金工業出版社, 2002 【3】沈時英，冶金概論，冶金工業出版社，1988

第二篇：冶金導論論文

二次能源(廢棄物)的綜合利用

如今，能源問題日益嚴峻，鋼鐵冶煉耗能逐漸加大，面對鋼鐵企業的可持續發展，國內外鋼鐵企業不斷開發應用新技術新工藝，推行鋼鐵冶金行業的清潔生產，在能源結構調整、冶金工藝優化以及廢棄物綜合利用方面收到了良好的效果，實現了經濟效益、社會效益和環境效益協調統一。高爐余壓利用一高爐煤氣余壓透平發電技術(TRT技術)現代鋼鐵廠煉鐵高爐大都采用高壓爐頂操作來提高冶金強度和產量，從爐頂排放出的高爐煤氣具有較高的壓力和溫度，為促進這些可燃廢氣的綜合利用，通常采用目前國內外公認的先進的高爐煤氣余壓透平發電冶金節能裝置．TRT技術是利用一臺透平膨脹機在減壓閥前作功，將煤氣的壓力能和熱能轉化為機械能并驅動發電機發電的一種能量回收裝置．TRT在運行中不需要燃燒，不改變原高爐煤氣的品質和正常使用，卻回收了相當可觀的能量(約占高爐煤氣鼓風機所需能量的30％)[3]，同時又具有凈化煤氣，減少噪音，改善煤氣爐頂壓力控制品質的作用．更為可貴的是它本身不產生新的污染，發電成本極低．因此，TRT是典型的高效：諦能環保裝置．目前，隨著高爐向大型化和高壓爐頂方向發展以及干式除塵裝置的應用，TRT也正朝著干式和干濕兩用型軸流反動式的方向發展．在國內，寶鋼應用TRT技術較為成熟，平均噸鐵回收電力34kw〃h，處于世界先進水平． 2 焦碳余熱利用一干熄焦技術

鋼鐵生產中余熱利用主要放在余熱資源率較高、余熱回收技術成熟的干熄焦余熱、燒結礦顯熱、熱風爐煙氣余熱回收等幾方面，在這里介紹一下成熟而先進的干熄焦技術．

干熄焦(CDQ)是通過循環風機將冷的惰性氣體(通常為氮氣)鼓人干熄爐內與熾熱紅焦換熱后將焦碳冷卻，而吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給鍋爐產生蒸汽，最終冷卻后的惰性氣體經風機鼓人干熄爐循環使用．其主要流程包括焦碳流程、惰性氣體流程、鍋爐汽水流程、除塵流程等．與水熄焦相比，干熄焦具有明顯的節能、環保和改善焦碳質量的作用．干熄每噸紅焦所回收的顯熱可產生0．4～0.5 t中壓蒸汽[4]，且減少了濕熄焦所需的熄焦水量，又可以改善周圍環境，清除水汽及有害氣體對設備和建筑物的腐蝕，清除和控制有毒、有害物的排放，提高焦碳質量．使其機械強度提高、真密度增大、耐磨性改善，反應性降低． 3 爐渣的處理

鋼鐵冶金生產離不開爐渣，包括高爐渣、轉爐渣、電爐渣和鐵合金渣等．傳統思想認為，冶金渣是廢棄物，但隨著鋼鐵技術的發展和環境保護意識的提高，人們轉變了對渣的認識，渣實質上是冶金生產過程中的一個中問產品．因此，人們不斷地研究開發出各種新技術工藝綜合利用備種冶金渣．

下面著重介紹一種處理高爐渣的新技術——干式成粒法[5].干式成粒法是建立在熔渣經變速旋轉杯或盤霧化成粒的基礎上，熔渣從流渣道送至旋轉杯的中心，借助離心力將其拋至邊緣，同時被冷卻．為防止顆粒與室壁粘連，渣顆粒在飛向水冷墻壁之前必須完全固化，水玲爐壁的作用是增強冷卻和固化效果，提高成粒質量和數量．

固化顆粒落入渣粒運動床并確保不結塊．空氣冷卻分配器可使床層保持運動并使渣粒作圓周運動．然后一部分已冷卻渣粒落入料槽，一部分渣粒等待飛落的新渣粒以助其冷卻．在出料口渣料進一步被空氣冷卻，減少固化渣粒在旋轉杯飛出過程中粘附墻壁的可能性．最后冷卻空氣被加熱，并經煙道排出，這些攜帶著余熱的熱空氣再經熱風爐加熱后送入高爐，充分利用其顯熱；出的高爐渣可以用于生產水泥和耐火材料.這種思路也值得推廣到其他冶金渣的處理上.經濟的高速發展和人類社會的不斷進步，使人們的生活水平不斷提高，各種基礎設施不斷完善，但面對日趨惡化的環境、日趨短缺的資源，我們不得不對過去的經濟發展過程進行反思，徹底改變長期沿用的大量消耗資源和能源的粗放式發展模式，推行行業的清潔生產，才能實現可持續發展.鋼鐵冶金企業是高能耗、高污染的企業，推行清潔生產是實現環境保護和可持續發展的必由之路．在眾多清潔生產的措施中，新技術和新工藝的開發應用是實現這種目的關鍵因素和有效途徑．近年來，許多國家圍繞著清潔生產不斷地開發出了許多新技術和新工藝，帶來的結果是能源結構的調整、工藝的優化革新和廢棄物的綜合利用，收到了可觀的經濟效益、社會效益和環境效益． 參考文獻：[ 3] 葉長青.高爐煤氣余壓透平發電裝置（TRT）的發展與創新[J].節能.2000,8:13-15 [4] 趙沛,蔣汶華.鋼鐵節能技術分析[J].北京：冶金出版社，1997，71-76 [5] 謝鍇.處理高爐渣的先進方法—干式成粒法[J].冶金能源.2002.21(1):49-51

第三篇：冶金工程設計導論

冶金專業是一門什么樣的學科呢？它是一門研究從礦石提取鋼鐵或有色金屬材料并進行加工的應用性學科，培養的是冶金工程領域科學研究與開發應用、工程設計與實施、技術攻關與技術改造、新技術推廣與應用、工程規劃與冶金企業管理等方面的高層次專門人才。高新技術和學科發展相結合是本專業的一大特點。

主要體現在以下兩個方面：

一是通過冶金過程的優化和新技術開發最大限度地滿足相關產業對高品質冶金材料的要求。二是最大限度地減少冶金生產的資源和能源消耗，減少對環境的污染。這也是本專業的前沿主攻方向。考慮到我國冶金行業清潔化生產水平低和特有的復合礦資源多樣化的特點等因素，該專業不僅要致力于研究流程中廢棄物的“四化”（即減量化、再資源化、再能源化和害化）處理綜合技術，而且還要對復合礦冶煉技術進行環保和經濟意義上的評價和指導，并在此原則下開發復合礦的綜合利用技術，最終實現我國高品質冶金材料的生態化生產。根據以上特點，冶金專業主要有三大研究方向。一是冶金物理化學方向：學習內容包 括冶金新理論與新方法、冶金與材料物理化學、材料制備物理化學、冶金和能源電化學等。二是冶金工程方向：學習內容包括鋼鐵和有色金屬冶金新工藝、新技術和新裝備的研究、現 代冶金基礎理論和冶金工程軟科學、冶金資源的綜合利用、優質高附加值冶金產品的制造和 特殊材料的制備技術等。三是能源與環境工程方向：學習內容包括冶金工程環境控制、燃燒的清潔燃燒與能源極限利用、工藝節能與余能回收、工業固體廢棄物、城市垃圾處理、大氣污染控制、技術及新產品的開發與試驗工作等。這些廣泛的分支領域構成了冶金工程的重要 組成部分，極大地推進了冶金材料行業的發展與國家的工業建設。

隨著現代科技的迅猛發展，該專業對從業人員的綜合素質也提出了較高的要求，如計算 機技術在冶金工程領域的廣泛應用，也就使得學生在大學里就要逐步接觸并掌握到豐富而實 用的計算機知識。另外，該領域在國內的發展與國外先進技術的交流也日益頻繁，對學生外 語的使用也提出了相當高的要求。

冶金專業與許多學科密切相關，相互促進發展。冶金工程包括鋼鐵冶金、有色金屬冶兩大類。冶金物理化學是冶金工程的應用理論基礎。該工程領域與材料工程、環境工程、礦物工程、控制工程、計算機技術等工程領域及物理、化學、工程熱物理等基礎學科密切聯 系，相互促進，共同發展。

第四篇：冶金論文

重慶科技學院 冶金工程概論課程論文

計算機技術在冶金企業中的應用于發展趨勢

摘要：主要介紹了仿真技術，三維空間計算機輔助技術，計算機輔助工程（CAE）等概況及應用。

關鍵詞：計算機仿真 三維空間 計算機輔助工程

1仿真技術

1.1仿真技術的概述

仿真技術亦稱為模擬技術。仿真技術是以相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。仿真技術集成了當代科學技術中多種現代化頂尖手段，極大地擴展了人類的視野和時限能力，在科學技術領域產生著日益重要的作用。

隨著計算機軟硬件的高速發展,使得計算機模擬仿真技術也得到了長足的發展,目前計算機模擬仿真技術已經在國內外廣泛應用。計算機模擬與仿真技術在冶煉、精煉、連鑄、軋制過程的流場、溫度場、應力場以及金屬組織性能的預測與控制,鋼鐵制造過程的成分與板形精確控制、工藝技術優化、新產品開發的預先模擬試驗,都需要模擬與仿真。它不但可以節約新產品、工藝開發時間和費用,提高試驗成功率,而且,容易形成企業自主知識產權的工藝與產品,從國內外鋼鐵企業的發展來看,企業的核心技術部分來自于計算機模擬與仿真技術以及數據積累而形成的精確控制模型。

1.2仿真技術的應用

我國在這一領域起步較晚,但是隨著科學技術的發展,以及市場競爭的日益激烈,很多企業都在工藝方面加強力度,目前很多研究機構及高校利用有限元分析對于冶煉過程和軋制過程進行了相關研究。國內各大鋼鐵公司利用模擬仿真技術,針對型鋼的軋制過程進行了相關理論研究工作,在新規格、新產品的開發方面取得突破,同時對汽車用鋼進行了模擬分析,直接對其客戶進行仿真分析及模具設計的理論支持。有限元軟件中的Multiphysics模塊主要用于結構和溫度場分析,屬于多物理耦合場分析模塊:LS-DYNA模塊主要用于大變形分析,例如軋制、沖壓等;CFX模塊主要用于流場分析,例如在冶金界的高爐、轉爐、電爐、大包、中間包、結晶器等方面的流場分析:DYNAFORM模塊主要用于沖壓成形,例如汽車板的沖壓。

2三維空間計算機輔助技術

2.1三維空間計算機輔助設計技術的概述

三維空間計算機輔助設計技術的最大特點是：所見即所得。就是說設計人員通過各種三維空間軟件在計算機上進行建立模型操作，通過軟件的渲染，功能就能真實表現出實際需要的各種實體模型。而且三維空間軟件都有巡視功能，操作者可以通過移動鼠標調整視線的不同位置來觀察，甚至把自己置身一個煉鋼廠房中查看整個冶金工藝流線的各種設備和管道的布置。

2.2三維空間計算機輔助技術的應用

根據工藝專業所提設計資料通過CAD軟件（CAD、3D CAD、PKP Mcad等平面及三維設計軟件）作圖繪制。而后進行確認，同時進行實體模型的建立和渲染。大型冶金工業設計牽扯工藝、設備、建筑、結構、通風、給排水等多個專業，各專業之間需要協調工作才能完成設計任務。隨著計算機網絡技術的日臻成熟，現已可以實現不同專業、多工作站共同工作的網絡平臺三維空間計算機輔助設計技術的應用。各專業設計工作通過網絡平臺的三維空間計算機輔助設計技術互相對設計方案進行調整，直至符合要求。

三維空間技術的載體是計算機系統。系統組成分硬件和軟件。硬件主要有性能優良的計算機，大屏幕顯示器，彩色噴墨打印機；軟件主要有Windows操作系統，CAD、3DCAD、PKPMcad等平面及三維設計軟件。大型冶金企業設計牽扯工藝、設備、建筑、結構、通風、給排水等多個專業，各專業之間需要協調工作才能完成設計任務。隨著計算機網絡技術的快速發展，現已實現不同專業、多工作站共同工作的網絡平臺三維空間計算機輔助設計技術的應用。

3計算機輔助工程

3.1計算機輔助工程的概述

計算機輔助工程(CAE),包括工程和制造業信息化的所有方面,但是傳統的CAE主要指用計算機對工程和產品的功能、性能與安全可靠性進行計算和優化設計,對未來的工作狀態和運行行為進行模擬仿真,及早發現設計缺損,改進和優化設計方案, 證實未來工程或產品的可用性和可靠性。

CAE技術主要體現在有限元分析、虛擬仿真技術和優化設計三個方面。有限元分析的主要對象是零件級,包括結構剛度、強度分析、非線性和熱場計算等內容;虛擬仿真技術的主要對象是分系統或系統,包括虛擬樣機、流場計算和電磁場計算等內容;優化設計的主要對象是結構設計參數。

從運用有限元法對已設計工程或產品的性能進行簡單校核,逐步發展到對工程或產品性能的準確預測,再到對工程或產品工作過程的精確模擬仿真,有限元法和仿真技術發揮了重要作用,提高了工程或產品的性能、質量。而最優化技術的采用又降低了工程或產品的成本,縮短了開發周期,減輕了人的勞動,并大大增

強了產品的競爭力。

在工程中應用CAE技術,需要一個載體,而 CAE技術的載體就是CAE軟件。CAE軟件是結合計算力學、計算數學、相關的工程科學、工程管理學和現代計算技術,而形成的綜合性、知識密集型信息產品,是實現工程或產品的計算分析、模擬仿真與優化設計的工程軟件,是支持工程科學家進行創新研究和工程師進行創新設計最重要的工具和手段。

常規的通用CAE軟件一般均由前處理、有限元分析、后處理三部分組成,每部分的組成及功能如表 1所示。

表1 通用CAE軟件的組成及功能

名稱 組成及功能

前處理 三維實體建模與參數化建模，構建的布爾運算，有限元剖分與節點編號，節點參

數生成，載荷與材料數據輸入，節點載荷生成，有限元模型信息的生成等

有限元

分析 有限單元庫，材料庫及相關算法庫，約束處理算法，靜力、動力、振動、線性與非線性解法庫及相應的有限元系統組裝模塊庫等

后處理 有限元分析結果的數據平滑，各種物理量的加工與顯示，根據設計要求對產品按

工程規范進行設計數據檢驗，優化設計，繪制設計圖等

3.2 計算機輔助工程的應用

鋼鐵工業是世界工業化過程中最具成長性的產業之一,長期成為各個工業化國家的重要產業。在我國,雖然整個現代化建設以傳統原材料為基礎的狀況已在發生改變,但鋼鐵仍是基本的結構材料和產量最大的功能材料。鋼鐵工業具有很強的產業關聯性,上游影響交通運輸、采礦、耐火材料等產業,下游影響建筑、汽車、造船、金屬制品、機械電子等行業。鋼鐵工業依然是工業化國家最重要的產業部門之一,其發展狀況也是衡量其工業水平和綜合國力的重要指標。世界范圍內鋼鐵工業正面臨著新技術蓬勃發展、結構變革的局面。用高新技術改造傳統鋼鐵工業,加速結構優化,提高市場競爭力,是發展鋼鐵工業的主流趨勢。計算機輔助工程(CAE)技術以其高效率、低成本的優勢在鋼鐵工業中得到了廣泛的應用。通過CAE技術,可以對鋼鐵工業中從冶煉到加工的各個工藝過程進行計算機過程模擬、系統優化、自動控制,采用計算機對生產過程、工藝參數及生產結果進行模擬和對整個系統進行優化,以實現生產的超前規劃和設計。

冶金設備作為冶金技術的載體,本身具有大型、重載、高速、連續、自動化、精密化等特點,而且往往工作在高溫、重載、高粉塵、大沖擊等惡劣條件下,許多性能無法采用實物試驗的方法獲得。近年來,國內外冶金生產中,不斷出現重大設備事故,也都涉及到設備的力學行為。同時,冶金工業的發展對機械設備的性能和

使用條件提出了許多新的要求。如近年出現的短流程技術及連鑄連軋技術,這些關鍵技術集中表現為要解決的關鍵結構設計及力學問題,包括強度問題、運動學及動力學問題和傳熱及熱應力問題,也對冶金機械設計研究和開發提出了更高的要求。因此CAE技術在冶金設備的設計研究上也得到了廣泛的應用。

目前CAE技術在煉鐵生產中取得的主要成果有:采用有限元法建立高爐復雜料面及中心裝焦條件下的煤氣流場和壓力場解析模型、高爐固態爐料流場和勢函數解析模型，分析高爐中心裝焦條件下的高爐狀況。利用CAE技術計算分析高爐冷卻水的穩定性、流速、冷卻水管與冷卻壁本體的間隙及冷卻的高度對長壽高效高爐冷卻壁壽命的影響。采用有限元法對高爐爐體結構進行應力分析等。在煉鐵機械設計優化方面，CAE主要發揮作用在于針對上料系統、燒結機、球團造球機、回轉窯等一系列相關設備的力學分析和優化設計，提高了機械設備的效率和壽命，降低了機械的制造成本，在改善噪音和震動方面也發揮了重要作用。

結束語：隨著計算機技術的快速發展，冶金企業中許多以前無法解決的復雜計算和過程控制，如今借助計算機技術都可實現或者有望解決。現代冶金企業領域將越來越多地使用和依靠計算機技術來處理難以用常規手段解決的問題。仿真技術在冶金企業中冶煉、精煉、連鑄、軋制過程的流場、溫度場、應力場以及金屬組織性能的預測與控制,鋼鐵制造過程的成分與板形精確控制、工藝技術優化、新產品開發的預先模擬試驗,都得到了快速發展，且不可缺少的技術手段。三維空間計算機輔助設計技術的在冶金設計中的應用極大的提高了設計效率和設計質量。在冶金工業設計和施工中再也不會出現設備、管道、主體結構打架的情況了。三維空間計算機輔助設計技術的發展將會在國家實現技術現代化的復興中起到關鍵性的作用。CAE技術已成為鋼鐵工業中新工藝和新產品的開發研制、生產工藝優化、設備能力考察和優化設計過程中不可缺少的重要手段，其應用前景也越來越廣。

參考文獻

孫會朝 劉超，萊鋼模擬仿真新技術應用，萊鋼科技，第5期

朱苗勇 樊俊飛，計算機模擬仿真在過程冶金中的地位和應用，寶鋼技術，1997,4

李瑜 張雪馳，三維空間計算機輔助設計技術在冶金設計中的應用，河南冶金，2009,8于宏林 方慶館，計算機輔助工程在鋼鐵工業中的應用，現代冶金，2009,2

第五篇：冶金論文

鋼鐵冶金企業防火對策

摘要：針對于鋼鐵冶金企業規模擴大的同時，我們有必要考慮到在鋼鐵冶金生產中的消防安全問題，以保證安全生產和在生產過程中生產人員以及生產設備的安全。從而以保證鋼鐵生產對國民經濟的促進和保證，使鋼鐵冶金生產達到穩定，不會因消防安全問題帶來巨大的損失。

關鍵詞：鋼鐵冶金 ；消防安全 ；防火措施

引言：隨著科技進步和經濟發展, 鋼鐵冶金企業規模越來越大, 鋼鐵產量逐年提高, 對國民經濟起到了重要的影響作用。但鋼鐵冶金企業的消防安全形勢卻不容樂觀,近十年來發生了多起重特大火災, 損失巨大。

1.鋼鐵聯合企業的生產

1.1鐵礦石的開采要求

鐵礦石開采技術要求:一般來說，必須有工業價值的礦床，然后才能考慮開采問題。

因為我國富鐵礦石不多，品味越高，質量越好，我國的工業品味定在大于45%,含磷越低，鐵礦石的冶煉和分選的成本越低，是冶煉廠青睞的，價格越較高。

1.2開采設備

開采設備分兩種：

1.露天開采：成本低，利潤高，主要是利用挖掘機，裝載機，汽車，風鉆機，炸藥等。

露天開采的采礦工藝，長期采用全境推進，寬臺階緩幫作業的采剝工藝，現在已開始轉向陡幫開采，橫向推進新工藝。在爆破器材和技術方面也有所發展，陸續采用了巖石炸藥，銨油炸藥，硝銨炸藥乳化油炸藥等等，在生產中應用了大區多排孔微差爆破技術。

2.地下開采：成本較高，還需要坑道支架和通風設備，鋪設礦山軌道，利用專門設備小火車運到地表。

目前，地下采礦的開采方法主要是無底柱采礦法，大約占72%，其次是淺孔流礦法，占9%，房柱式和壁式采礦法占8%，空場法占7%，有底柱分段崩落采礦法占3%，充填法占1%，地下開采的礦山巷道支護由50年代的木支護發展到了現在木支護，混凝土支護和噴錨支護三種方法并存的局面，鑿巖裝運也逐步向機械化方向發展，現在已普遍采用鑿巖臺車鑿巖，裝運機鏟裝，電機車運輸。由于采礦方法，技術裝備，支護方法等方面的不斷改進，地下礦山的全員勞動生產率有了很大提高。

如果是向冶煉廠提供礦石，聯系到火車車皮就行，如果是提供半成品，還需要一套設備，把礦石磨細，進行初步分選然后提供給冶煉廠。

1.3選礦

在礦山要對鐵礦石和煤炭進行采選，將精選煉焦煤和品位達到要求的鐵礦石，通過陸路運送到鋼鐵企業的原料廠進行配煤和配礦、混勻，在分別在焦化廠和燒結廠煉

焦和燒結，獲得符合高爐煉鐵質量要求的焦炭和燒結礦。

1.4冶煉

高爐是煉鐵的主要設備，使用的原料有鐵礦石、焦炭和少量溶劑，產品為鐵水、高爐煤氣和高爐渣。鐵水送煉鋼廠煉鋼;高爐煤氣主要用來燒熱風爐，同時供煉鋼廠和軋鋼廠使用；高爐渣經水淬后送水泥廠生產水泥。煉鋼主要有轉爐煉鋼和電爐煉鋼流程。通常將“高爐—鐵水預處理—轉爐—精煉—連鑄”稱為長流程，而將“廢鋼—電爐—精煉—連鑄”稱為短流程。目前，大多數短流程鋼鐵生產企業也開始建高爐和相應的鐵前系統，電爐采用廢鋼+鐵水熱裝技術吹氧熔煉鋼水，降低了電耗，縮短了冶煉周期，提高了鋼水質量，擴大了品種，降低了生產成本。

2.冶金與消防的聯系

2.1火災案例的統計與分析

鋼鐵冶金企業規模龐大、工藝復雜、流程性強, 在冶煉和熱加工過程中需要耗用大量的煤、焦炭、燃油和電能, 鋼鐵冶煉的生產過程屬于高溫、高壓的生產過程。雖然生產鋼鐵的原料和其成品本身都是不燃燒物,但是在生產和加工過程中需要大量使用燃料和易燃、易爆氣體, 如純氧、氫氣、乙炔等, 而且, 鋼鐵冶煉過程中要產生大量易燃易爆氣體, 如高爐煤氣、轉爐煤氣等。正是由于鋼鐵冶金企業的這些行業特點決定了鋼鐵冶金企業火災事故具有多發性和高損失的特點。

表1 是對近十年來鋼鐵冶金企業在生產過程中發生的74起火災實例及其起火部位和火災類型的統計和分析。雖然有限的火災次數統計不能完全代表鋼鐵冶金企業的實際情況, 但還是可以看出火災易發部位和重點防火區域。

2.2火災危險性分析

2.2.1火災重點防火區域

鋼鐵冶金企業的重點防火區域可分為以下8 類:

(1)電纜夾層、電氣地下室、電纜隧道、電纜豎井等電纜火災危險場所;(2)液壓站、潤滑油站(庫)、儲油間、油管廊等以中、高閃點油類為主的可燃液體火災危險場所;(3)變壓器、電氣控制室等電氣火災危險場所;(4)生產、儲存、使用可燃氣體或其它粉料的爆炸性火災危險場所;(5)苯、涂料等低閃點可燃液體火災危險場所;(6)煤、炭等物料運輸皮帶系統火災危險場所;(7)不銹鋼冷軋機、修磨機及熱軋機等生產設施;(8)辦公樓、化驗樓等中、輕危險等級場所。

僅針對鋼鐵冶金企業中火災發生次數最多的電纜火災危險場所及電氣火災危險場所進行分析。

2.2.2火災危險性分析

2.2.2.1電纜火災危險場所

鋼鐵冶金企業存在著大量的電纜隧道、電纜夾層、電氣地下室及電纜溝等, 在這些區域內, 電纜布置密集, 數量巨大, 環境惡劣, 相互貫通, 遇到電纜本身故障和外界火源, 很容易引起電纜著火, 造成巨大損失。電纜火災事故不論是由外界火源引起的, 還是由于電纜本身故障引起, 在著火后, 都具有下列特點: 一是火勢兇猛, 蔓延迅速。電纜本身是可燃的物質, 尤其是聚氯乙炔等塑料電纜和充油電纜, 更易著火蔓延, 而且電纜隧道內的電纜為大量密集交叉或架空敷設, 一旦著火, 會沿著電纜群束迅速延燃擴大。試驗研究表明, 電纜著火后最快傳播速度可達20 m ?m in。而多起重大火災案例分析也表明, 約10～ 20 m in 后, 大火便順著電纜延燃到主控制室、繼電室等場所燒毀控制盤、繼電盤、儀表盤等, 損失十分嚴重。二是撲救困難, 易引發二次危害。電纜隧道一般都縱深距離長, 寬度窄, 火災時極易堵塞;同時由于電纜隧道中散熱困難, 熱煙無法順利排出。試驗表明, 起火隧道的溫度可由400 ℃很快上升到800～ 900 ℃, 易較快發生轟燃。同時, 由于隧道處于地下, 撲救時無法觀察火災狀況和具體位置,選擇火災撲救路線困難, 只能通過隧道出入口進入, 且地下照明條件差, 不易迅速接近起火位置。地下建筑物結構對于通信設備的干擾等等因素都造成了火災撲救的困難。三是火災損傷嚴重, 修復時間長。電纜火災事故造成損傷嚴重, 不僅直接燒毀大量的電纜和其他設備, 同時還有其他特殊危害, 如控制回路失靈等而造成事故擴大。據統計, 1960～ 1984 年電力行業的62 次電纜火災, 修復超過1 個月的占有35 次, 占總數的56% , 達半年以上的有16 次, 占總數的16% , 間接損失巨大。

電纜火災事故發生原因歸納起來有兩個, 一是由于電纜過熱、短路、絕緣老化或絕緣性變壞等內因引起的火災事故;二是由于外界火源等可燃物著火波及下的外因引起的火災事故。據本次調查的統計, 在26 例各種原因、不同區域電纜火災中, 因電纜本身故障引發的火災占16 起, 占到了總數的62% , 外因導致的火災事故共10起, 約占38%。

2.2.2.2電氣火災危險場所

鋼鐵企業存在著大量的、繁簡不一的電氣室、控制室、操作室、儀表室、計算機室等, 其內部存有大量的電纜和用電設備, 在設備故障或線路短路時極易發生火災, 而且一旦發生火災, 將會影響全局, 造成大面積的停產, 損失巨大。

2.3防火對策

鋼鐵冶金企業防火設計應充分考慮鋼鐵冶金企業各系統的特點和火災危險性, 并從防火目標的提出、工藝生產系統的特點、明確鋼鐵冶金企業的重點防火區域以及如何采取確實有效的防火措施等方面, 制定一套完整有效的消防安全管理體系化標準, 以確保真正的生產安全。

2.3.1防火設計目標

對于鋼鐵冶金企業中的重要防火區域, 應從“防止發生火災;快速探測并撲滅已發生的火災;防止尚未撲滅的火災蔓延而減輕火災”的角度來形成設計目標。“防止發生火災”, 是要求將鋼鐵冶金企業運行中發生火災的概率降至最低, 需要將防火設計結合工藝和生產管理統一考慮。“快速探測并撲滅已發生的火災”, 是要求采用自動、半自動等主動的消防技術, 實現火災的早期探測和早期撲滅, 從而減少火災的損害。“防止尚未撲滅的火災蔓延而減輕火災”, 是要求采用被動防火分隔, 延緩或阻止火災的發展, 贏得救援時間。

2.3.2防火設計要素

一是建筑防火部分。要緊密結合鋼鐵冶金企業的實際情況, 對各建(構)筑物及工藝設施的火災危險性進行全面、詳盡而科學的分類, 從安全疏散、建筑構造等方面

加以考慮。二是工藝系統的防火設計, 這是工業消防中應重點關注的問題。首先, 確定工藝系統中的重點防火區域和區域內的主要建(構)筑物及設施, 根據火災危險性分類, 采取相應的防火保護措施, 避免引發火災, 降低燃燒幾率, 控制火災的蔓延燃燒。其次, 確定在發生火災的情況下, 人員施救的必備措施和設施, 確保消防人員可以進入場所進行撲救。最后, 便是確定在發生火災的情況下, 是否啟動自動滅火系統的工藝要求。自動滅火系統應結合工藝安全因素, 確定合適的啟動、退出時機。三是火災報警、防排煙、消防電氣等系統部分。從主動防火、消防系統工作保障等方面予以考慮。

2.3.3統一規劃

鋼鐵冶金企業由于企業內部發展的需要, 每年都有大量的新建、改建及擴建項目, 這些項目由于建造時間不一, 所遵循的建造標準也不統一, 導致各工藝系統的防火安全保證能力不一致。而鋼鐵冶金企業由于其流程性生產性質的要求, 生產工藝中每一環節的不安全都可能導致其它系統不能正常生產, 因此, 不論從技術層面、資源共享、維護管理、可持續發展等方面都應統一進行消防規劃。

2.3.4消防安全評估

鋼鐵冶金企業的消防安全是一個比較寬泛的概念,涉及的方面較多, 最重要的便是生產工藝與火災的發生息息相關。一方面火災會造成工業企業重要物項或工藝過程的損害和直、間接損失;另一方面工藝安全的因素也會造成火災, 而進一步致損。因此, 消防安全和生產安全是不可分割的, 需要結合工藝生產安全因素進行綜合的消防安全評估。

參考文獻：

[1] 郭軍英.淺析火災自動報警系統設備運行狀況及對策[J].價值工程,(05):109-110

[2] 吳學華.特殊的軍禮[J].新安全 東方消防, 2009,(02):42-43

[3] 開封指導漯河[J].工友, 2009,(04):36

[4] 吳學華.馬元江“尋親”[J].新安全 東方消防, 2009,(01):40-41 2009,