中国炼钢生产的优化与展望
2002-10-24 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
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2001年――进入新世纪中的第一年，中国钢铁工业继20世纪90年代飞速发展，取得举世瞩目成就之后，又一次创下了优化发展的新纪录。炼钢作为钢铁生产的中间环节和中心环节，成绩最为突出。2001年，钢产量达到15266万t，连铸坯产量达到13360万t，分别比2000年增加2417万t和2838万t，创造了世界钢、连铸坯产量年增长量的新纪录。这是近10年来，中国炼钢生产不断优化结构，大力推进科技进步，节能降耗，提高质量，降低成本的必然结果。 1.1.1 高效连铸生产水平进一步提高 从20世纪90年代中期开始，为了加快连铸生产的发展，中国钢铁企业与高等学校、研究院所合作，开发了以生产优质铸坯为基础，以大幅度提高连铸浇铸速度为中心，实现高连浇率、高作业率的高效连铸技术。高冷却强度均匀冷却结品器，半板簧振动；二次冷却动态自动控制；连续矫直；全数字结品器钢水液面检测与控制；带有神经元网络技术的拉漏预报警与控制系统；全镁钙质耐材中间包；全连铸生产计算机调度管理等系统技术和装备相继研究成功并用于生产，使中国连铸生产在20世纪90年代高速发展。 2000年与1995年相比，连铸增坯产量年平均增加1218万t。2001年更达到了年增2 838万t的新纪录。 2001年高效连铸技术又有下列新进展 ――全数字控制液压非正弦振动技术和装备开发成功，并用于生产，振动波形过渡平滑，在高铸速条件下，高振动频率时，对设备冲击小。由于是全数字控制，振动参数的调整迅速准确，操作十分简便，与同类设备相比具有明显的优势。 ――国产Cr-Zr-Cu材质的板坯、方坯结品器一次性寿命大大提高。板坯结品器通钢量超过17万 t／次(＞80000m)。 ――石家庄，莱芜钢铁公司中间包一次性寿命分别超过50h和70h。 ――本钢2#板坯连铸机创16个月不漏钢的新纪录。 ――重钢板坯连铸采用中国独创的孕育形核技术生产容器钢等低、中碳钢，试验1400t，铸坯平均等轴品率达87％，碳、磷、硫偏析系数均小于1.03。 表1 90年代以来中国钢产量和连铸主要技术指标
――继2000年济钢120mm小方坯单流年产20万t以后，重钢等一批铸机也达到、了15-17万t／(a?流)的水平。 ――上海五钢集团、江苏无锡钢厂、兴澄钢铁集团连铸轴承钢批量生产，质量水平大大提高。 ――连铸坯轻压下技术，在西宁钢厂等企业的试验有了初步成果。 ――首钢关闭了初轧厂，成为继武钢、鞍钢之后第三个年产700万t钢以上的特大型全连铸钢铁联合企业。 1.1.2 近终形连铸连轧的紧凑流程生产 近终形连铸连轧的紧凑流程生产又有新发展。中国将成为这一新流程薄带材生产的主要国家。 ――2001年包头钢铁集团CSP试车成功，这是中国第四条紧凑流程生产线，也是第一条双流薄板坯连铸连轧衔接的生产线。生产情况良好，2002年5月份产量达到11万t。最薄厚度1.9mm。 ――珠江钢产CSP生产线批量生产包品钢系列。δS>400MPa的集装箱板用钢；厚度≤2mm的铸坯月最高比例占80％；劳动生产率>2 100t／(人?a)。 ――鞍钢CSP中厚度(135mm)板坯连铸连轧生产线，单流年产已超过100万t。 ――唐钢FTSR和马钢、涟源CSP生产线正抓紧建设，到2005年，这7条紧凑流程生产线的生产能力将达到1200-1300万t／a。 ――批中型的长材生产厂向板材生产厂转型的过程中，不再考虑常规连铸连轧工艺，都是积极考虑薄板坯连铸连轧工艺。更有一些企业，已开始研究薄带坯连铸连轧最新流程生产带材的可行性。中国早在20世纪80年代就开始研究薄带坯连铸技术，在投资强度极低的条件下，取得了最宽600mm薄带连铸试验成果，并已有2台宽度为200―350mm的不锈钢薄带铸机投入试生产。2001年，对这一技术的研究开发又取得了新的进展。 中国钢铁企业在2001年中，在薄板坯连铸连轧紧凑流程思想认识、生产实践上取得突破和进展，对今后的发展具有重大的意义。 1.1.3 转炉高效化生产技术世界领先 ――转炉利用系数进一步提高，大中型转炉达到38t／(t?d)，小型转炉超过53t／(t?d)； ――转炉炉龄大幅度提高，至少有10个钢厂炉龄超过1万炉／炉役，武钢二炼钢80t转炉溅渣条件下，复吹炉龄达22 726炉；不更换底吹透气原件，保证全炉役100％复吹，[C]?[O]≤0.003。莱钢、三明小转炉溅渣炉龄都超过2万炉／炉役，并能配合设备维修，做到开炉、停炉自如操作。2001年，不少钢厂全年只更换1个炉衬。 1.1.4 一批电炉生产技术经济指标进入国际先进行列 2001年有4个钢厂，冶炼电耗<300kWh／t；9个钢厂电级消耗<1.5kg／t。宝钢150tDc炉最低0.96kg／t；淮阴钢厂70t电炉创日产量33炉的国内最高记录。 1.1.5 铁水预处理和钢水精炼技术发展迅速 2001，中国转炉钢产量占86.2％；铁水预处理比为26.1％，处理铁水量达3 200万t。而且镁剂铁水脱硫，尤其是纯镁脱硫技术推广应用迅速，一般均可在初始流0.03％―0.06％的条件下，脱至≤0.01％，最低0.002％，武钢一炼钢纯镁脱硫，镁消耗已降到0.26 kg／t([S]由0.26％降至0.008％)。 2001年，中国钢水精炼比(除单纯吹氩喂丝外)达到25.6％，并具备了包括RH、VD在内的所有钢水精炼技术和装备工程总承包的能力，为下一步加速发展钢水精炼技术创造了条件。 1.1.6 适应炼钢、连铸生产优化的需要，计算机自动控制和高精度检测分析技术取得了新进展 除前面已经提到的全数字连铸结品器液面检测与自动控制、全数字液压非正弦振动、带有神经元网络控制技术的结品器拉漏与报警和控制外，还有如下高新技术得到应用。 ――武钢三炼钢厂转炉终点计算机动态自控技术，在未进行铁水“三脱”处理和没有炉气气象质谱分析系统的条件下，目标温度，碳控制(△T±12℃，△[C]±0.015％[C]≤0.1％时，△[C]≤0.01％)双命中率达到93％以上。基本上实现了计算机自动炼钢。这一成果还很快推广到没有付枪的80t，25t，转炉上，取得良好效果。 ――中国独创的连铸中间包黑体空腔辐射连续测温装置迅速在20个以上的钢厂中推广应用，连续使用寿命超过30h，对稳定连铸工艺有重大作用： ――痕量元素高精度分析(26元素、分析精度达±2ppm)成功用于高温合金及纯净钢生产。在国际分析技术评比中，居领先地位。 ――中国独创的新型光谱原位分析系统OPA以线扫描、面扫描的方法对200mm×300mm的最大铸坯，钢材试样、焊缝进行定位、定量的夹杂(种类，数量，大小，分析)、偏析(成分、夹杂)、疏松进行快速分析，并提供平面，三维立体的分布图形。可向生产现场的任何地点进行画面传输，为操作工艺的动态调整提供了方便。此项技术对机械制造行业，焊接加工也有很好的应用价值。 1.1.7 炼钢清洁生产水平又有了提高 ――各类节能措施取得了显著效果。 ≥30t转炉厂大多数实现了转炉煤气回收，平均回收量由过去的50Nm3／t提高到70Nm3／t，宝钢、武钢、唐钢一炼均≥100Nm3／t；继宝钢一炼钢之后，2001年武钢三炼钢、宝钢二炼钢也先后实现了炼钢工序的负能生产；首钢三炼钢80t转炉汽化冷却锅炉稳定地向VD精炼的蒸汽喷射泵提供蒸汽；电炉废钢预热措施正加快推广；连铸坯热送正朝着提高热装比的方向发展，尤其是生产长材的一些中型钢厂，铸坯直接热装比甚至超过80％。 ――各类排放物资资源化，无害处理程度有了提高。 2001年一些钢厂将回收的转炉煤气用于改造和新建的活性石灰窑，替代了传统的焦炭做燃料，不仅提高了石灰质量，也减少了对环境的污染；钢渣回收已新开发了滚筒、罐闷、溅渣护炉后留渣操作等无污染的回收利用方法；电炉烟尘回收锌、转炉尘泥冷固结、分析回收利用的技术开发也取得了新成果；济钢等企业还提出了与化工、石化等行业合作，建立排放物变为资源，进行无害化处理的工业生态园设想。 1.1.8 平炉炼钢工艺在中国已彻底被淘汰 2001年中国平炉钢比降到0.5％，并随着12月 26日，包钢最后一座600t平炉的关闭，彻底结束了中国平炉炼钢的历史。中国是从连铸比超过50％的 1995年，由重钢率先关闭平炉开始，历时6年，终于淘汰了1300万t／a的平炉生产能力。 1.2 中国炼钢生产发展存在的主要问题 虽然2001年进入新世纪后，中国炼钢生产取得了显著的成绩，显示了蓬勃发展的良好态势，但也仍然存在着明显的问题。 ――尚有一半以上的连铸机还未进行高效化改造，生产水平低。 ――铁水预处理比和钢水精炼比均不足30％，已成为稳定生产工艺，提高生产效率和铸坯质量的限制性环节。 ――虽然连铸比增长迅速，但中国特钢企业(不计碳素结构钢)的合金钢连铸比<42％，已成为影响合金钢厂竞争力与继续提高全行业连铸比的“瓶颈”。 ――在节能措施推广程度上，各钢厂发展很不平衡，差距很大。如转炉煤气回收差的厂，回收量仅为宝钢的1／3。有的钢厂还未实施连铸坯的热送热装。 ――中小型钢厂在自动控制技术与装备的应用上，与大型钢厂存在着明显的差距。 ――中小钢厂清洁生产水平(包括除尘和烟尘处理，水循环利用，煤气回收利用，能耗等)与先进企业比还相差很多。尤其是化铁炼钢尚有300多万t／a的能力还未淘汰，一批明令淘汰的污染严重、能耗高、质量差的小钢厂还未能完全关闭。 2 中国炼钢生产的发展前景与优化重点 2.1 中国炼钢生产的发展前景 2002年上半年，炼钢生产继续高速增长。1~4月份产钢5563万t，相当全年16 690万t水平，比去年同期增长20.44％。连铸坯5147万t，相当全年15440万t的水平。连铸比达92.52％，比去年同期增加2.83个百分点。 有一点可以肯定，即中国炼钢生产在2001年优化结构的坚实基础上，必然适应中国经济持续增长，拥有巨大市场潜力的客观需求，继续快速增长。有人预测2005年和2010年中国钢材的市场表观消费量分别达到1.8亿t和2.2亿t。如果炼钢厂能坚持从钢铁厂生产流程连续化，紧凑化，高效化，智能化的主流发展方向思考问题，坚持炉外处理(包括铁水预处理，钢水精炼直至中间包冶金)―炼钢―连铸组合化，加快淘汰落后工艺与装备，必定会达到满足市场需求量的相应水平。 2.2 中国炼钢生产科技进步的优化重点 1)继续坚持高效连铸和近终形连铸连轧的发展方向，大力提高连铸比。着重抓好： ――高效连铸结品器技术，电磁连铸技术、稳定的全厂各工序低过热度系统优化生产技术、连铸数字化、智能化自动控制技术的深入研究和开发应用。 ――现有薄板坯连铸连轧生产线继续提高生产效率和完善以薄规格产品为主体的系统优化技术。借鉴已投产的企业经验，高水平建设3―5条新生产线。 ――加快薄带坯连铸工艺装备，生产优质铸坯及与轧钢衔接等全面技术的开发和产业化的工作。 ――抓紧开发管、线、异形坯近终形连铸技术与装备。 ――迅速提高合金钢连铸比。 2005年全行业连铸比达到95％以上。 2)像过去十年抓连铸一样，全力解决炉外处理对发展连铸，优化炼钢，生产洁净钢和纯净钢的瓶劲作用问题。 ――逐步推进镁基铁水脱硫，转炉铁水预处理技术的应用，明确全量铁水脱硫，部分铁水“三脱”的目的。 ――优化吹氩。喂丝，合成渣洗三项基础精炼工艺；大力提高板材和合金钢厂钢水真空精炼的比例；开发高效，经济的钢水精炼新技术。 3)继续开发高效转炉，高效电炉的系统技术。 ――优化转炉溅渣护炉，重点是复吹溅渣长寿，开展永久炉衬技术研究。 ――开发、推广转炉电炉自动炼技术。 ――抓好中小企业转炉大型化改造。 ――强化电炉化学能输入，改善电炉炉料结构，转炉氧枪、电炉碳―氧喷枪结构优化。 4)深入研究炼钢清洁生产技术 ――全面提高转炉煤气回收量，拓宽煤气应用领域(如为化工提供原料等)。 ――推广转炉、电炉气化冷却向真空精炼供气的技术与装备，节能节水方向发展。 ――提高连铸坯热装比例，衔接好与炼铁轧钢工序的一体化计算机控制。 5)配套发展耐火材料、冶金石灰、保护渣、铁合金、电极生产和自动控制等相关技术。加强数字技术的推广应用。 6)加快特钢生产以大力发展连铸、产品专业化为主要目标的结构调整，解决“瓶颈”问题。 |
