沙钢新工艺流程短流程钢厂运转良好
1．概述
现代钢厂，基本上可分为两种。一种是由高炉—转炉—连铸—轧制构成的长流程钢厂(亦称钢铁联合企业)，它一直是钢铁生产的主力。但存在着投资大、建设周期长和环保等问题。另一种是由超高功率电弧炉—炉外精炼—连铸—轧制构成的短流程电弧炉钢厂，它由于电弧炉的技术进步，诸如复合供热、强化吹氧、造泡沫渣等技术的开发，明显地增强了其生命力和竞争力。然而短流程电弧炉钢厂的发展，所遇到的最大问题就是废钢资源短缺，特别是含有害元素低的优质废钢的短缺问题。
近几年在电弧炉生产中，热装铁水替代部分废钢技术的开发成功，给人以新的启示。铁水替代部分废钢，可稀释电弧炉炉料中的有害元素，并有利于去除钢水中的氮含量。实践证明铁水的脱碳效果，优于海绵铁和热压铁块。铁水带有大量的物理显热和化学潜热。这些热量进入电弧炉，具有节约电能、降低电极消耗、缩短冶炼周期等优点。如用铁水替代30％废钢，电弧炉吨钢电耗可降低100kWh/t以上，电弧炉生产率提高20％。对一些国家的电弧炉炼钢生产，铁水是最好的废钢替代品。
中国300—500m3级小高炉在利用系数、焦比、富氧喷煤等各方面的技经指标都处于较高的水平上，操作工艺很成熟，每座炉产量与一台90—100t的电弧炉对热装3％-40％铁水量的要求正相匹配。基于此，沙钢与北京科技大学共同探讨提出了小高炉—电炉—精炼—连铸—连轧的新型短流程工艺思路，并于1998年开始在沙钢实践这一新型短流程工艺路线，即在已有的90t电弧炉短流程钢厂，增建一座380m3级小高炉，用于向电弧炉提供铁水，同时对电弧炉及配套系统进行了热装铁水的改造。
2．小高炉在沙钢的应用
沙钢所建的380m3级小高炉，采用了先进的高炉生产技术，如高炉长寿技术、高风温、高喷煤量、无钟炉顶、炉前机械化、煤气干法除尘、水冲渣等，各系统均采用自动控制技术。高炉投产后，迅速达到较高的利用系数，主要技经指标如下如表1所示。
表1
| 利用系数 | 焦比，kg/t | 煤比，kg/t | 富氧率 | 风温，℃ | 入炉品位 | 渣铁比，kg/t |
| 3.8 | 429 | 107 | 2.21 | 1032 | 61.06 | 279 |
电弧炉热装铁水后，各项技经指标也有了大幅提高。同时，由于钢水纯净度提高，给产品的开发奠定了基础。沙钢润忠90t电弧炉在2000年热装铁水后的指标对比，见表2。
表2
| 年产量万t | 冶炼周期min/炉 | 氧耗Nm3/t | 冶炼电耗kWh/t | 电极消耗 kg/t | 优质钢比例% | |
| 1999 | 65 | 60 | 36 | 380 | 2.3 | 20 |
| 2000 | 71 | 53 | 35 | 330 | 2.3 | 69.5 |
| 2001 | 82 | 47 | 42 | 305 | 2.2 | 73.0 |
| 2002 | 94 | 46 | 42 | 289 | 1.8 | 97.3 |
| 备注：冶炼电耗、电极消耗均含精炼工序。 | ||||||
3．应用小高炉必须面对的问题
短流程钢厂前增设小高炉一方面缓解了废钢资源短缺的矛盾，另一方面提高了生产节奏、降低了生产成本，并为生产优质钢提供了质量保障。沙钢在2000年和2001年又分别建设了两条mini—BF一100tEAF一100tLF—CCM—CR新型短流程生产线，并在中国国内得到了迅速推广，如江阴兴澄钢厂于2002年在其短流程生产线前增设厂一座小高炉及其配套设施。
小高炉在短流程钢厂的应用虽然投资效益十分明显，但涉及到的改造项目与配套工程多，必须全面考虑。
3.1 高炉及其配套工程
新建一座高炉必须综合考虑到原料的运输、码头、原料场、混匀料场、烧结、喷煤系统、水渣的去向、煤气的利用、铁水的运输与调度等。
3.1.1原料场与烧结
炼铁用原燃料铁矿石与焦炭皆需外购，必须有原料场用于堆存，保证一个月左右的用量。为降低运输成本，沙钢高炉皆建在长江边，有可停靠5万t级货船的码头，原料场即是码头的腹地。
为了降低生产成本，并回收钢铁厂中的除尘灰、氧化铁皮等，沙钢还配套建设了一条24m2环烧机生产线。为保证烧结矿成分稳定，矿粉在进入配料库前，在混匀料场进行了充分的混匀。
3.1.2喷煤系统
喷煤系统是降低高炉生产成本中最重要的配套工程之一。沙钢在喷煤系统配置了制粉能力是18t/h的中速磨，采用浓相输送、单支管喷吹技术。
3.1.3高炉副产品的应用
高炉副产品炉渣经水淬而成的水渣可外销水泥厂，而低热值的高炉煤气的应用是建设者必须考虑的。沙钢的高炉煤气除高炉与烧结使用之外，多余的煤气烧煤气锅炉，用于发电和供热。
3.1.4铁水的运输与调度
铁水的运输与调度是整个流程中的关键点。铁水的调度与电炉生产节奏必须很好的衔接，这意味着高炉出铁的次数、出铁量与电炉冶炼周期、铁水装入量的吻合。沙钢高炉每天出铁15次，每次出铁3包，每包铁水30t左右，用公路运输铁水，且有5个电炉厂，故铁水的调度有很强的灵活性。
3.2 电弧炉改造
(1)铁水加入
为了减少非通电时间，对电炉炉壳进行改造，在电炉炉后壳体加一固定铁水槽，并设置一专用兑铁水装置，液压系统控制，并配有称重装置，确保铁水以规定的速度装人电炉。
(2)增设侧壁氧枪
铁水的兑人使配碳量上升，因此在铁水加入部位增设侧壁氧枪，提高脱碳速率，并提高了炉门氧枪的供氧强度。
3.3 精炼炉改造
电弧炉热装铁水后，生产效率提高了20％—30％，精炼炉必须做相应的改造，以满足生产节奏的要求。沙钢采用了回转大包台架，双炉壳精炼的方式解决了这个问题。
3.4 连铸机改造
沙钢对原有五机五流连铸机增设了一机一流，改为六机六流，以满足需求的增长。
3.5 除尘系统改造
由于生产率提高及用氧量的增大，烟尘量增加了50％，因此除尘系统也进行了相应的改造。
3.6 扩大制氧能力
由于电炉脱碳速度提高，以及高炉富氧喷煤，每条生产线需增加6000Nm3/h的用氧量，必须扩大现有制氧能力。
4．结束语
小高炉在电炉钢厂的应用，产生了一条新的、具有更强竞争能力的短流程工艺路线。目前这一工艺流程不仅在国内许多钢厂得到应用，同时得到国外冶金界的关注。但在实施中要看到，这一工艺流程虽然有一些优势，但也增大了传统意义的短流程路线的投资成本，对物流的管理提出了更高的要求。
