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基于安全系统思想论钢铁冶金生产
【摘要】：钢铁冶金产业在一个国家的地位是不可动摇的，冶金科学应该受到极度的重视，结合安全系统思想本文主要从钢铁冶金联合企业的生产环节以及每个环节中的主要生产过程、主要设备、生产方法和特点等方面进行探讨。
【关键词】：冶金生产环节；过程；设备；安全
Based on the theory of safety system thought ferrous
metallurgical production
（Chongqing institute of technologySafety engineering college）
Abstract：Steel metallurgical industry in a country's position is unshakeable, metallurgical science should by extreme value, combining safety systems thought this paper mainly from steel metallurgical joint enterprise production links and each link of the main production proce, the main equipment, production method and characteristics are studied.Key words：Metallurgical production links, Proce: equipment;safety
1.冶金科学
冶金是一门多学科的综合应用科学，一方面，冶金不断吸收其他学科特别是物理
学、化学、力学、物理化学、流体力学等方面的新成就，指导着冶金生产技术向新的广度和深度发展；另一方面，冶金生产又以丰富的实践经验充实冶金学的内容，也为其他学科提供新的金属材料和新的研究课题。
11.1冶金的基本概念
冶金是一门研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各
种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
用于提取各种金属的矿石具有不同的特性，故提取金属要根据不同的原理，采用
不同的生产工艺过程和设备，从而形成了冶金的专门学科——冶金学。
1.2 冶金方法
（1）火法冶金。在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属过程。整个过程分为原料准备、冶金和精炼三个工序。
（2）湿法冶金。在常温或低于100℃下，用溶剂处理矿石，使所提取的金属溶解于溶液中，其他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
（3）电冶金。按电能形式分为2类：
1）电热冶金：利用电能转化为热能，在高温下提炼金属，本质上与火法冶金相同。
2）电化学冶金：用化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出。
1.3 主要冶金过程简介
（1）干燥：除去原料中的水分。干燥温度一般为400~600℃。
（2）焙烧：将矿石置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程。
（3）煅烧：将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳和水分变
成氧化物的过程，也称焙解。
（4）烧结和球团：将粉矿经加热焙烧，固结成多孔块状或球状的物料，是粉矿造块的主要方法。
（5）熔炼：是将处理好的矿石或其他原料在高温下通过氧化还原反应，使矿石中金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣的过程，也叫冶炼。
（6）精炼：进一步处理熔炼所得含有少量杂质的粗金属，从而提高纯度。
2.钢铁冶金生产
钢铁冶金的任务是把铁矿石冶炼成合格的钢。钢铁工业是国家的基础工业之一，机械、交通运输、建筑、国防和民用等所有工业部门，都离不开钢铁材料。钢铁产量往往衡量一个国家工业水平和生产能力的主要标志，钢铁的质量和品种对国民经济其他工业部门产品的质量，都有极大的影响。
2.1 钢铁冶金生产环节
一个现代化的钢铁联合企业，一般有以下生产环节组成：原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等，是一个复杂而庞大的生产体系。2其工艺流程如图：
2.2 原料的处理过程
原料是高炉冶炼的物质基础，精料是使高炉操作稳定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的保证，因此为高炉提供精料是原料处理的重要目标。
从矿山开采的矿石，其含铁量和化学成分波动大，有的大至几百毫米，有的成粉末。因此大部分矿石都不能满足高炉冶炼的要求，入炉前须经过加工处理，处理工艺流程如下图：
3破碎与筛分的目的是满足高炉冶炼的要求，提供适宜粒度以及满足贫矿选分处理对粒度的需要，矿石混合均匀的目的是稳定入炉矿石的化学成分，处理过程主要的设备是破碎机和筛分机。
2.3 高炉炼铁
高炉炼铁是钢铁联合企业极重要的一环。高炉炼铁具有庞大的主体和辅助系统，包括高炉本体、原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统和煤气清洗处理系统。
高炉冶炼的全过程可以概括为：在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品。
高炉炼铁的特点：
（1）在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化,炉内主要是还原性气体
(2)高炉是密封的容器，除去投入（装料）及产出（铁、渣及煤气）外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察。
（3）高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。
2.4 氧气转炉炼钢
2.4.1 氧气顶吹转炉炼钢主要设备：炉壳、托圈、耳轴及倾动机构。
2.4.2 氧气顶吹特点：
（1）吹炼周期短，生产率高。
（2）运输复杂，数量大。
（3）温度高，烟尘大。
(4)吹炼速度快。
2.4.3 氧气顶吹过程：把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度，因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。5
43.冶金科学与安全科学
安全系统思想是从全面的角度和以安全整体为着眼点研究安全问题。6那么基于安全系统思想来讨论钢铁冶金生产中的安全问题，从总体上，其工作人员应对冶金工厂安全生产基本专业知识熟悉程度须高；对冶金工厂安全生产及主要安全技术的掌握程度要高。可见，冶金工业与安全科学的重要关系。
3.1 冶金安全基础知识
作为冶金生产的全体人员，必须了解冶金工厂主要危险源、主要事故类别、事故的原因；
了解烧结、焦化、耐火材料生产的主要危险源及主要事故类别和原因；熟悉炼铁、炼钢、轧钢生产的主要危险源及主要事故类别和原因；熟悉冶金事故主要分析技术及方法。
3.1.1 冶金工厂主要危险源
（1）冶金工艺
（2）化工生产
（3）机具、车辆和高处坠落
3.1.2 炼铁生产的安全因素
（1）危险源：烟尘、噪声、高温辐射、铁水和熔渣喷溅与爆炸、高炉煤气中毒、高炉煤气燃烧爆炸、煤粉爆炸、机具及车辆伤害、高处作业危险等。
（2）事故类别：灼烫、机具伤害、车辆伤害、物体打击、煤气中毒、各类爆炸事故等6类主要伤害。
（3）事故原因：人为因素（误操作和身体疲劳）、管理原因（不懂和不熟悉操作技术、劳动组织不合理）和物质原因（设备设施工具缺陷、个体防护用品缺乏或有缺陷）。
3.1.3 炼钢生产安全因素
（1）危险源：高温辐射、钢水和熔渣喷溅与爆炸、氧枪回火燃烧爆炸、煤气中毒、车辆伤害、起重伤害、机具伤害、高处坠落。
（2）事故类别：氧气回火、钢水和熔渣喷溅引起的灼烫与爆炸、起重伤害、车辆伤害、机具伤害、物体打击、高处坠落、触电和煤气中毒等。
（3）事故原因：人为的违章作业和操作失误、作业环境条件不良、设备缺陷、操作技术不熟练、现场缺乏检查指导、安全规程不健全或执行不严格、个体防护用品缺乏或有缺陷等。
3.2 冶金安全生产主要的安全技术
3.2.1 高炉停炉安全技术
停炉前，高炉与煤气系统必须严密可靠地分隔开。采用打水法停炉时，应取下炉顶放散阀或放散管上的锥形帽。打水停炉降料面期间，应不断测量料面高度。避免休风，必须休风时，先停止打水，并点燃炉顶煤气.8
3.2.2 炼钢安全生产主要安全技术
（1）熔融物遇水的爆炸防护技术：各种水管道不允许漏水、渗水。
（2）化学反应引起的喷溅防护技术：禁止使用留渣操作法；必须用密闭容器储运电石粉，并装有自动报警装置。
（3）氧枪系统安全技术：弯头或变径管燃爆事故；回火燃烧事故（氧枪中压力过低）；汽阻爆炸事故。
（4）废钢与拆炉爆破安全技术：爆破工应有2年以上的爆破实践，经考试合格，发给爆破工作证后，才可独立操作。温度高于200℃的物块，必须冷却至80℃以下才可进行爆破。
（5）钢、铁、渣灼伤安全技术：定期检查，加强个体防护等。
（6）炼钢厂起重运输作业安全技术。9
3.3 冶金安全生产事故主要分析技术及方法
3.3.1 评分法（指数法）
（1）美国道化学公司的火灾、爆炸指数法
（2）英国帝国化学公司的ICI蒙德法
（3）日本化工厂六阶段法
（4）化工部化工厂危险程度分级法
3.3.2 概率法
（1）FTA7
（2）ETA
3.3.3检查表法
经常同评分法结合使用，如“石油化工企业安全评价实施方法”。
3.3.4综合评价法（风险评价法）
（1）危险确定
（2）危险的检测与分析
（3）危险的定量化
（4）危险的处理
10（5）综合评价结论
随着现代社会经济的飞速发展，科技的不断进步，钢铁冶金生产对一个国家经济的影响力越来越大，本文就钢铁冶金联合企业在冶炼生产过程的主要环节以及每个环节的主要生产过程、特点等进行了分析探讨，从而发掘在其生产过程中的不安全因素。钢铁企业潜在的重大安全事故主要有火灾事故、爆炸事故、煤气中毒事故等几大类。事故的发生有管理方面的原因，也有装备水平低、人员素质不高、安全意识不强等各方面的原因。因此，加强安全管理、强化安全教育、增进安全意识、消除安全隐患、提高技术素质、完善安全制度、建立健全事故应急机制、采用先进技术科学管理来避免钢铁企业事故发生成为必然。
[参考文献]
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【5】 冯捷，张红文，转炉炼钢生产【M】，冶金工业出版社，2006
【6】 刘潜，安全科学【J】，工业安全卫生月刊，1995.2
【7】 那宝魁，钢铁企业安全生产管理【M】，冶金工业出版社，2009.6
【8】 李慧，钢铁冶金概论【M】，冶金工业出版社，1993.11
【9】 武文，危险作业安全技术与管理【M】，气象出版社，2007
【10】 宋大成，王洪海，李兴隆，职业安全健康管理体系【M】，化学工业出版社，2006.5
