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1、钢冶炼现状及发展动向以钢铁企业为例摘要：以国内三大钢铁厂（宝钢、武钢、鞍钢）为对象，整理了各厂的钢冶炼工艺现状，包 括各厂家工艺流程，设备情况，能耗情况以及技术创新等;并结合现今流行的工业先进理念 分析未来动向。关键词：炼钢工艺现状发展动向据2014年最新数据显示，中国的钢铁 产量目前已占据全球产量的45%。但是，我 国钢铁企业的存在传统产品过剩、高附加值 产品供不应求以及钢铁产品竞争力不足的 问题。钢企技术装备水平低，结构不合理。炼 钢设备中，转炉落后产能占目前转炉 的 12%；电炉约有1000万吨属于落后生产能 力，占电炉能力的34%。然而，与此同时， 钢铁行业的整合治理效果并不明显，最终
2、导 致了钢铁行业一边在淘汰产能，另一边却在 加速扩大产能的现象。因此，对国内几家较大钢铁企业进行工 艺研究，有利于深入分析钢铁企业的现有问 题，对其它相对落后企业有借鉴意义。 一.宝钢技术宝钢股份炼钢厂一炼钢分厂目前有 300 t转炉3座，LF炉2座，RH炉3座， CAS位1座，1机2流的铸机3台。生产的 工艺流程如下:高炉高水一兑铁车一转炉一 二次精炼一连铸。1工艺流程之铁水预处理采用炉外脱硫工艺可以使铁水硫含量 降到超低含量，减轻高炉的脱硫负担，且能 保证炼钢吃精料，降低转炉炼钢的生产成 本，有效地提咼铁、钢、材系统的综合经济 效益。1宝钢一炼钢铁水预处理目前有混铁车 脱硫工位和铁水包脱硫
3、工位，其工艺流程如 图2所示。宝钢从日本新日铁引进混铁车直 插顶喷（倒T型双孔直插枪）脱硫工艺技 术，简称 TDS（ Torpedo Car Desulphurization） 脱硫法，脱硫粉剂为钙基系，目前脱硫处理比 约为99%，宝钢一炼钢鱼雷罐车脱硫站内 有两条线（S1线和S2线），其中S1线的 A、B枪喷吹CaC2基复合 脱硫剂，S2线的 A枪喷吹CaO基复合脱硫剂,B枪喷吹CaC2 粉脱硫剂，载气均为N2。图1.1宝钢炼钢厂生产流程畑处却M轉伊Loo dP jMi能 if图1 一炼钢铁水预处理生产匸艺流程图图1.2铁水预处理工艺流程图由于TDS脱硫无法满足超低硫钢种 的要求，为了开发出
4、高质量、高附加值的钢 种，保证在激烈的市场 竞争中立于不败之 地，必须将入炉硫降到更低。2004年根据 宝钢股份公司发展需要，为适应品种拓展、 品质提高的要求，炼钢厂再次从ESM公司 引进铁水坑双枪混喷（Mg+钝化CaO ）粉 技术。宝钢从2002年开始对转炉脱磷一脱碳 双联 工艺技术（BRP）的自主研究。宝钢炼 钢厂3座300 t复吹转炉的双联法设备配置 和工艺布置与传统转炉炼钢车间基本一致。 每座转炉均具有脱磷和脱碳功能，可采用双 联法冶炼，亦可进行常规冶炼，切换灵活， 目前采用BRP工艺已经开发了帘线钢、抗 HIC的管线钢、IF钢、2Crl3不锈钢、S135 钻杆钢之类高难度、高附加值产
5、品。2工艺流程之转炉相关技术宝钢一炼钢于1990年6月改为顶底 复吹转炉，采用弱搅拌型式，底部吹入N2 和Ar，N2、Ar在吹炼过程中进行切换.采 用顶底复吹后Mn回收率约增加5%, 脱P、S率提咼2%5%；出钢后回P比 顶吹转炉低10X 10-420 X 104。2.1转炉负能炼钢在转炉冶炼过程中，把转炉冶炼中产 生的炉气净化处理后回收利用，回收的能量 （煤气和蒸汽）大于消耗的能量，使转炉工 序能耗（kg标煤/t钢）成为负值，即为负能 炼钢。能源回收转炉吹炼一OG法或LT法回收与净 化一煤气柜一煤气加压机一管网一（煤气混 合站）一用户。转炉在吹炼时会产生大量的高温和高 浓度的一氧化碳烟气，但
6、是烟气中还含有大 量高浓度金属粉尘，因此必须对高温的烟气 进行冷却以便除尘及回收煤气，与此同时在 烟气冷却过程中还可以利用余热回收系统 回收烟气余热生成的蒸汽，供生产和生活使 用。3宝钢股份一炼钢厂和二炼钢厂分别采 用了湿法除尘（OG）和干法除尘（LT）进行烟 气回收，其中一炼钢厂的300吨转炉湿法装 置由日本NSC承担设计并提供成套设备，二 炼钢厂的250吨转炉干法系统先后分别引进 鲁奇和澳钢联的干法电除尘装置。根据炼钢产能规模，宝钢转炉煤气系统 目前共有4座8万m3威金斯型煤气柜。1992 年,在没有国内外经验可借鉴的情况下，宝钢 开发了转炉煤气柜双柜并列运行技术。能源节约经过了技术改造以
7、后，宝钢将风机的速 度运行模式进行了转变（改造后二次除尘的 参数运行参数较为合理）实施此项技术改造 以后，吨钢能耗节约了 0.7kg标煤。2.2转炉长寿技术溅渣护炉溅渣护炉的基本原理，是在转炉出完钢 后加入调渣剂，使其中的MgO与炉渣产生化 学反应，生成一系列高熔点物质，被通过氧枪 系统喷出的高压氮气喷溅到炉衬的大部分 区域或指定区域，粘附于炉衬内壁逐渐冷凝 成固态的坚固保护渣层，并成为可消耗的耐 材李小明等:转炉溅渣护炉技术的发展及现 状层。转炉冶炼时，保护层可减轻高温气流及 炉渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷，以维护 炉衬、提高炉龄并降低耐材包括喷补料等消 耗。溅渣护炉是美国LTV钢公司于19
8、91年 开发出的一项转炉炉衬维护新技术。宝钢于 1997年2月在炼钢厂1号转炉上开始溅渣护 炉试验。宝钢在开发溅渣护炉技术过程中， 对于溅渣材料的种类与配比、合理的炉渣 MgO含量、溅渣用喷头的设计和喷吹参数 的控制、溅渣操作对吹炼过程冶金反应的影 响、溅渣层与炉衬的结合及侵蚀机理等都进 行了研究。图2.2 LT法的工艺流程2.3转炉自动控制转炉炼钢过程控制模型是全自动炼钢 的关键技术,是集自动控制、冶金机理、生产 工艺、数学建模、人工智能、数字仿真、计 算机等多种技术于一体的高难度复杂技术。宝钢根据炼钢生产特点，运用冶金机理、 统计回归、神经元网络、人工智能等多种方 法,结合宝钢生产实践经验
9、,研发了常规炉 用兑磷炉脱碳炉三套过程控制模型。4在转炉吹炼后期，转炉动态模型根据转炉 总装人量、吹炼过程中副枪测定的温度和结 晶碳浓度等信息计算出达到吹止钢水目标 温度和目标碳浓度所需追加的吹氧量及冷 却材投人量,并预报吹炼终点碳温信息。 2.4钢渣处理宝钢是以钢铁为主业的大型现代化钢 铁联合企业，在生产过程中涉及大量的二次 资源的回收利用，其中，钢渣的综合利用一直 是宝钢研究的命题之一。5处理工艺热闷法钢渣热闷罐法处理工艺为：大块钢渣倒 入闷罐内，盖上罐盖。间断地向热渣喷水，使 罐内产生大量蒸汽，与钢渣产生复杂的物理 化学反应，使钢渣产生淬裂。钢渣由于含有游 离氧化钙,遇水后会消解成氢氧化
10、钙,发生体 积膨胀，使钢渣崩解粉碎。钢渣在罐内经闷解 后，一般粉化效果都能达到60%80%.浅盘法ISC工艺为日本新日铁公司开发。宝钢的浅盘工 艺引自新日铁。流动性较好的A、B、C渣 通过渣罐运送至渣处理间，把渣倒入渣盘中, 静置35mi n,喷水2min ,停3min, 如此重复4次,钢渣表面温度下降至500 C左 右。然后将浅盘中凝固并破碎的钢渣倾倒在 排渣车上，运送到二次冷却站进行第二次喷 水冷却，喷水4min,耗水量为0.08m3/ t , 钢渣温度下降至200C左右。再将钢渣倒入 水池内进行第三次冷却，冷却时间约30mi n ,耗水量0.04m3/ t ,钢渣至此温度降至 5070C
11、，随后输送至粒铁回收线。滚筒法滚筒法处理工艺是宝钢在购买俄罗斯专 利技术的基础上，经过消化吸收和创新后，于 1998年首次进行了工业化应用。生产实践表 明,该装置具有流程短、投资少、环保、处理 成本低以及钢渣稳定性好等优点。用途钢渣二次利用最便捷的途径是作为高 炉、转炉原料，在钢铁厂自行循环使用。此外， 钢渣还可用于道路工程、建材原料、钢渣肥 料及填坑造地等。宝钢股份厂区滩涂围堰地钢铁余料资源 化综合加工中心项目结合国内外先进技术 和成熟工艺，产品定位为返钢铁生产为主的 冶金原辅料和社会化利用的建材产品二大 产品系列，实现宝钢固废综合利用产业全面 升级。实现了钢渣、含铁尘泥的100%综合利 用
12、，年回收金属料56.4万吨以上，回收铁 素量超过56万吨以上，固废返生产利用率 由2012年的28.8%提高到30%以上，改变了 原滩涂固废处置场简单堆放状况，实现了直 接产品化处置及产业功能升级，最终完成资 源利用和环境保护同步提升。3精炼3.1RH精炼通过RH装备引进、自主技术改造、 自主新建工程实践，宝钢不但提高了 R H 装备技术集成和自主创新能力而且完全掌 握了 RH成套关键设备的设计和制造技 术，目前已形成具有自主知识产权的装备 系列化设计和制造能力。6RH系统设备是一种用于生产优质钢的 钢水二次精炼工艺装备。整个钢水冶金反应 是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。真空槽 的下部是两个带
13、耐火衬的浸渍管，上部装有 热弯管。被抽气体由热弯管经气体冷却器至 真空泵系统排到厂房外。经RH处理的钢水优点明显:合金基本 不与炉渣反应，合金直接加入钢水之中，收 得率高;钢水能快速均匀混合;合金成分可控 制在狭窄的范围之内；气体含量低，夹杂物 少，钢水纯净度高;还可以用顶枪进行化学 升温的温度调整，为连铸机提供流动性好、 纯净度高、符合浇铸温度的钢水，以利于连 铸生产的多炉连浇。3.2 LF精炼LF作为最简便、有效的二次精炼设施 之一，广泛应用于各转炉和电炉钢厂。在宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司第二炼钢厂 (以下简称宝钢二炼钢)挖潜改造工程中,新 建一座300t的LF。该300t LF整套工
14、艺和 设备由中冶京诚工程技术有限公司(北京钢 铁设计研究总院)总集成。由于其主电系统 目前国内尚缺乏设计和制造经验，特别是容 量为45MVA的冶炼变压器等需从国外引进, 其余工艺设备均由国内设计和制造。7该300t LF的主要冶金及设备功能如下：(1) 具有对钢液升温和保温的功能；(2) 具有对钢液脱氧、脱硫的功能；(3 )具有合金化和微调钢液成分的功能；(4) 具有较咼的生产率，能有效调节转炉、 RH和连铸机之间的生产节奏，保证连铸机 实现多炉连浇的功能；(5) 具有吹氩搅拌、均匀成分和温度的功 能;具有对钢水进行喂丝，深脱氧、深脱硫、 改变夹杂物形态的功能；(7 )具有防止钢水增N的功能；
15、(8)具有自动测温、取样的功能；3.3 CAS精炼宝钢在原CAS装置上开发钢包(加铝) 吹氧升温技术，确立了 C A S 一 O B工艺。此工艺在钢包开发实施是必要的，它减 轻RHO B的负担，减少了回炉钢液，效 果良好并具有一定的经济效益。8进行CAS处理时，首先用氩气喷吹， 在钢水表面形成一个无渣的区域，然后将隔 离罩插人钢水罩住该无渣区，以使加人的合 金与炉渣隔离，也使钢液与大气隔离，从而 减小合金损失，稳定合金收得率。CAS法 的基本功能有:均匀钢水成分和温度;调整钢 水成分和温度(废钢降温);提高合金收得率 (特别是铝);净化钢水、去除夹杂物。1指标名称单位20092010201120122013 I吨期综合無%10096.6498.55102.62103.42余能回收总量%10099.93113.8193.9276.42吨砌朗水%10097.4698.38101.6296.24吨钢二氯化硫排放%10061.7150.8645.9538.39吨钢CODI非放%10088.8483.7490.3285.79吨钢烟粉尘%10091.6588.7592.3189.95固废资源综合利
