宝钢一钢不锈钢工程:迈向“钢铁强国”的坚实一步
迈向“钢铁强国”的坚实一步
??宝钢集团一钢公司不锈钢工程
姜步民
摘要：介绍国内外不锈钢生产的发展应用状况，认为建立不锈钢生产基地是迈向“钢铁强国”的坚实步伐，重点介绍了宝钢集团一钢公司不锈钢工程。
关键词：不锈钢 一钢公司 工程介绍
宝钢集团一钢公司不锈钢热轧板卷工程，在党中内、国务院关心下，经国务院2000年9月27日办公会议批准，已被列入国债专项资金技改项目和上海市政府2001和2002年重大项目。在国家经贸委和上海市政府领导的直接关心和指导下，在宝钢集团公司正确领导下于2001年6月26日正式开始工程打桩。在由“钢铁大国”向“钢铁强国”迈进的道路上跨出了坚实的一步。笔者有幸参加这项工程建设，特将此工程的背景和主要情况作一介绍，以慰读者。
1、不锈钢生产的发展及其在当今世界上的应用
不锈钢是20世纪初最伟大的发明之一。早在19世纪末不锈钢的雏形就已被发明。20世纪初英国、德国、美国、法国的有关研究人员相继发明了不同类型（马氏体系、奥氏体系、铁素体系）的不锈钢，先后取得了专利，并开始广泛应用于不同领域。
德国克虏伯公司在1883年设置、1909年扩大研究所时，物理学家斯特劳斯与金属学家莫拉参与了奥氏体不锈钢的研究工作。1912年莫拉开始研究镍?铬钢时发现斯特劳斯研究的高镍?铬耐热钢，在试验室恶劣的环境中仍然不锈而有光泽，因此两人共同研究更大范围的铬?镍钢的组织、性质及加工性能，发现它个具有优良的耐蚀性，于是德国克虏伯公司在1912年申请了两项奥氏体系耐蚀钢的专利。1919年两项专利被批准。随后，美国、德国、英国也开始了不锈钢研究，并陆续申请了自己的专利技术。不锈钢的不锈耐蚀性主要是由于钢的表面上有富铬氧化膜。当铬含量>12%后钢才有耐蚀性。
全世界已纳入各种标准的不锈钢牌号的百余种，但是工业先进国家大量生产和广泛应用的不锈钢牌号仅限于马氏体、铁素体和奥氏体类的十几个牌号。初期的不锈钢生产是以美国为主，1960年后日本不锈钢生产以每年10万T的速度快速增长，于1970年赶上美国达到125万T，1971年后日本成为生产不锈钢最多的国家。目前全世界三分之一的不锈钢是由日本生产的。
不锈钢虽然只有90年的历史，但是由于其性能优势已经在化工、建筑、医疗器械、餐具、电子、运输设备、装潢等领域得到了广泛应用。如美国在改造20多万座被损坏的桥梁时，以不锈钢代替碳钢，可以使桥梁寿命由45年延长到80年；英国用不锈钢钢筋代替碳钢钢筋，可以使高楼大厦的寿命达到120年。不锈钢一般分为（1）马氏体不锈钢、（2）铁素体不锈钢、（3）奥氏体不锈钢、（4）奥氏体+铁素体双相不锈钢。
全世界不锈钢年生产量1990年约1100万T，2000年达到了1900多万T。全球碳钢年平均增长0.4%，而不锈钢年平均增长6%。全球不锈钢占碳钢的比例是2.1%。1999年全球人均不锈钢消费3.7kg，德国、日本、美国人均不锈钢消费量已分别达到15.6kg，13.2kg，8.4kg。
2、我国不锈钢生产的现状及其消费情况
我国不锈钢已有40年生产历史，近年粗钢产量近40万T（不含台湾省）。不锈钢生产量占钢产量的0.3%，人均消费为1.3kg。不锈钢年消耗量占钢年产量的0.7%-0.8%。
近10年来，我国不锈钢材的消费量增加相当迅速，1999年消费量达到155万T，是1990年22万T的7.2倍。1991年至1995年，不锈钢材年消费量波动在53-73万T之间。此间总消费量为280.4万T，年平均消费量为56万T，较1988年至1990年平均消费量26万T增加了30万T，年平均增长11.5%。1996年至2000年，消费量增加的幅度更大。年消费量波动在73-155万T之间，特别是1999年155万T的消费量较1998年猛增了70万T，“九五”期间，不锈钢材的总消费量达到了542万T，年平均消费量108万T，同“八五”相比增加了52万T，几乎翻了一番，年平均增长率约14%。不锈钢材消费量的迅猛增加，反映了我国经济的发展和新时期对技术含量高的品种需求走势，已成为钢铁工业调整钢材品种重要取向之一。由于国产不锈钢不能满足消费需求，而只有依靠大量进口来解决供需矛盾。1999年不锈钢板带材进口量109.1万T，占同年钢材总进口量1486.3万T的7.3%，但是不锈钢板带材的用汇额却占钢材总用汇额的18.7%，占包括普通板带材的内的全部板带材用汇额的23.52%。2000年不锈钢板带材进口量102.88万T，其中热轧不锈钢48万T，用汇额比例与1999年相似。
既然产品有这么大的市场需求，为何国产不锈钢却步履维艰呢？究其原因，我国不锈钢生产现状令人担忧：一是产量低，规模小。二是品种规格、结构不合理，而且生产工艺技术、产品质量和成本与国外相比差距甚大，另外，我国生产的不锈钢主要品种已有相当一部分在国外属淘汰产品。面对如此严峻的形势，钢铁业内人士早就指出，不锈钢作为一种重要的战略资源，其生产能力反映了一个国家的综合国力。中国要由“钢铁大国”变为“钢铁强国”，必须要化大力气培育自己的不锈钢生产竞争能力和创新能力，建设自己的不锈钢基地。
3、选择宝钢集团一钢公司建设不锈钢生产基地是一项重大的决策
早在世纪交替之际，国家经贸委组织有关专家学者在综合分析国际、国内不锈钢生产现状后提出，我国必须在3至5年内尽快形成具有国际竞争力的不锈钢冶炼热轧基地，提出以宝钢和太钢为基础，集中优势，进行不锈钢冶炼和热轧的改造，一方面向不锈钢冷轧厂提供热轧板卷，另一方面提供热轧不锈钢商品，形成“南沪北太”的不锈钢生产布局。此举得到党中央和国务院的高度重视。
宝钢就解决不锈钢问题和一钢公司的技术改造问题进行了近两年的规划、论证工作。经过反复比选，认为在宝钢一钢实施不锈钢冶炼热轧技术改造条件基本具备。一钢是1998年宝钢与上海钢铁联合后并入宝钢集团的最大钢铁企业，现有生产能力铁260万T、钢225万T、钢材240万T。由于多年来未进行重大技术改造，除2500m3高炉系统比较先进外，其余3个炼钢厂、4个轧钢分厂等主要设备多为50年代末的装备，工艺落后、设备陈旧、生产成本高、质量差，环境污染严重，主要污染物排放严重超标，已成为上海市吴淞工业区环境综合整治的主要对象。由于缺乏竞争力，从1997年起一直亏损，1999年亏损达2.93亿元，一钢公司急需加快技术改造步伐。
将一钢公司改造为生产不锈钢为主的企业有以下有利条件：一是上海各钢厂一直是国内生产不锈钢的主要厂家，技术经验丰富，具有人才优势；二是宝钢集团内部有宝新冷轧薄板、浦钢不锈钢中板和即将建成的上海克虏伯不锈钢公司冷轧薄板，均需解决原料问题；三是不锈钢工程投资大，非一般企业所能承受，宝钢自有资金有保证，项目建成后仍为低负债；四是一钢公司拥有现代化的高炉，又邻近上海申佳铁合金厂，将铁水和铬铁水直接热装冶炼不锈钢，可大幅度节约能源、降低生产成本；五是上海处于长江三角洲地区，不锈钢用量较大，具有市场地域优势；据此，选择一钢建设不锈钢基地是重大而正确的决策。
4、不锈钢工程建设的主要内容
不锈钢工程有炼钢、连铸和热轧及公铺四个单元组成，工程总投资概算为110亿元人民币。由宝钢设计院和重钢设计院及宝信公司分别担任总体设计和热轧设计及三电设计。工程建设规模利用一钢公司现有750m3和2500m3高炉262万t/a的铁水生产能力为基础考虑。
炼钢：不锈钢钢水75万t/a，板坯72万t/a；碳钢钢水223.3万t/a，板坯216.6万t/a。热轧：不锈钢板卷69.8万t/a；碳钢板卷212.4万t/a。
钢种有304、304L、316、316L、409、409L、410、420、430、430Ti、201、超马氏体、双相钢、超低碳氮铁素体不锈钢。碳钢有优质碳素钢，耐大气腐蚀钢，低微合金高强度钢，焊接结构金刚，还能生产管线钢、IF钢。
不锈钢主要规格。铸坯：厚150-200mm*宽750-1600mm*长8000-13600mm；板卷：厚2.0-10.0mm*宽750-1600mm；碳钢：铸坯：厚150-200mm*宽750-1650mm*长8000-13600mm；板卷：厚1.2-12.7mm*宽750-1630mm；
产品实物质量。不锈钢达到世界先进水平（如克虏伯??蒂森、日新、川崎）；碳钢达到国内外先进水平（如宝钢集团）。
4.1 项目主生产工艺和主要设备
4.1.1 不锈钢炼钢工艺
铁水经出铁场全量脱硅处理后，运至炼钢车间倒罐经脱磷处理后，与热铬铁水一起兑入100T电炉，并加入不锈钢返回料、铁合金等固体料，熔炼成不锈钢母液，再经120T复吹转炉（K.OBM或AOD）脱碳冶炼后，送至120tVOD精炼。采用该工艺冶炼占不锈钢冶炼量的95%，其余的在电炉修炉时用复吹转炉直接兑脱磷铁水、铬铁水冶炼400系不锈钢。
4.1.2 碳钢炼钢工艺
铁水经铁水罐搅拌脱硫处理后，兑入2*150T脱磷脱碳双联复吹转炉进行快速少渣冶炼（类似住友和歌山、NKK福山和新日铁君津厂），然后进RH或LF、CAS精炼。LF炉对不锈钢、碳钢均可进行精炼，以配合连铸作业。
连铸工程3台1机1流板坯连铸机，不锈钢和碳钢板坯连铸机的机型和铸坯规格统一，板坯规格厚150-200mm*宽750-1650mm*长8000-13600mm。
在轧制不锈钢板坯时碳钢板坯下线，在轧制430等铁素体不锈钢时可与碳钢板坯混合轧制。不锈钢板坯除少部分需下线修磨外，其余不锈钢板坯直送热轧板坯库。
4.1.3 1780mm热轧
板坯经步进梁式加热炉加热后，通过高压水除鳞（水压17-19MPa）经四辊可逆式粗轧机轧制3-7道次，中间坯由无芯轴热卷箱卷取保温后通过输送辊道至飞剪切头，经高压水除鳞进入7组精轧机组。带钢经层流冷却后由2台地下卷取机成卷，由运输链送至钢卷库。
4.2 三电自动化控制与计算机管理系统
三电自动化控制与计算机管理系统，包括控制级和管理级。控制级由多套过程控制计算机（简称L2）与相应的基础自动化设备或系统（简称L1）组成。L2负责各生产线或生产机组的过程控制和物流跟踪，包括数据采集、数学模型计算、优化控制以及板坯库/钢卷库管理。L2分成炼钢、连铸、热轧三个区，L1负责现场设备的运转和状态控制。管理级由全厂生产控制/管理计算机集群组成，简称L3，负责全厂的生产经营管理。
L3与L2计算机系统与全厂通讯系统、能源管理系统等采用多网合一方式。新建光纤高速主干网实现网络通讯，提供数据、声音与视频的共同传输，实施多媒体信息的处理功能。
主要配套工程。全厂供电、给排水、燃气及动力、检验分析、炉渣处理、废钢处理等。
同步建设的项目。全厂管理控制中心、全厂污水处理、全厂办公生活设施、总图运输、码头改造等。
4.3 不锈钢工程的技术先进性
不锈钢生产规模、产品、实物质量与国外一流不锈钢厂同等水平，而且可以生产世界上只有少数工厂能生产的超纯铁素体不锈钢新品种。不锈钢炼钢工艺路线既能适应以铁水、铬铁水为主的原料结构，又能适应今后大量使用返回不锈钢废钢以降低生产成本。不锈钢炼钢既能三步法冶炼又能二步法冶炼。技术装备水平和国外新建不锈钢厂相当，不锈钢炼钢的主要技术经济指标达到世界一流水平。
碳钢炼钢，采用国外近年开发成功的铁水全量预处理（脱硅、脱硫）、脱磷脱碳双联转炉少渣冶炼纯净钢的新工艺，使用该技术可以降低炼钢成本，有利于生产高纯净钢种，特别是在一钢仅有一座炼钢厂条件下的铁钢平衡。碳钢精炼设施齐全，有利于实现炉机匹配。各项主要技术经济指标与国内先进水平相当。
3台1机1流板坯连铸机规格统一，均采用了当今先进的不锈钢和碳钢板坯连铸技术，尤其是通过采用无缺陷铸坯生产技术，使不锈钢铸坯的修磨率达到世界一流不锈钢厂水平，碳钢铸坯基本不需清理，热装比达62%，生产成本低，成材率高。
1780mm热轧机组布置为紧凑式，可轧不锈钢也可轧碳钢。轧机装备水平和国内新建的热连轧机组相当。为保证产品表面质量，采用CVC或PC轧机（设第三代在线磨辊装置，能自由轧制），设离线（预留在线）表面质量检查系统。轧机以薄规格产品为主，碳钢热卷厚度<3mm，代表规格厚1.5mm，并可生产管线钢。轧机的各项指标与国内新建轧机相当。
5、不锈钢工程建设目标
不锈钢工程的建设，是一钢公司一次脱胎换骨的改造，是一钢公司可持续发展的新起点，“发扬一钢精神，实现二次创业，建设精品基地，达到一流水平”是全体一钢人的希望所在。为了实现一钢不锈钢项目“工艺先进、装备可靠、产品一流、环境优美、投资科学、确保三高（高速度、高质量、高效益）”的目标，一钢公司于2000年8月成立了不锈钢工程指挥部，并积极组织各参与单位开展项目的各项前期工作。
由于不锈钢工程投资大、工期紧、要求高，一钢公司没有组织过这样大的规模的系统工程建设，因而无论是管理体系、管理力量、管理经验都有不适应之处，虽然成立了工程指挥部但在诸多方面仍需寻求合作单位及聘请有经验的专家、顾问参与工程的管理。因此，一钢公司已经邀请宝钢股份公司固定资产投资管理处参与一钢公司不锈钢工程的计划和投资的全过程管理。已经委托宝钢监理公司和中国国际咨询公司负责工程的施工质量监理。宝钢工程技术公司和中国冶金设备公司已组成联合体参与工程的设备管理。宝钢国贸公司参与国内外设备招标工作及对外引进合同商务代理。已初步建立了不锈钢工程管理体系和管理制度，运转良好。
由于各建设单位的共同努力工作，目前工程前期的各项工作已全面展开并已取得阶段性成果。建址上原有的平炉、横列式轧机等需淘汰的生产设施全部拆毕。炼钢、连铸、1780mm热轧，三个主体单元经过和数家外商的技术交流、技术谈判，已于2001年8月13日完成主合同签约。主体单元施工单位在市招标办指导下，已完成招标工作。2001年5月15日在不锈钢工程现场，国家经贸委和上海市府主要领导亲临现场参加了工程奠基仪式。6月26日，标志工程开工的热轧系统已开始正式打桩。
不锈钢工程建设工程目标是，在2003年底热轧系统具备热负荷试车能力，2004年上半年，炼钢，连铸系统具备热负荷试车能力。工程建设者们相信，在国家经贸委和市府各有关部门的直接支持下，在宝钢集团公司领导下，不锈钢工程的建设目标一定能够实现。
