我国炼钢-连铸技术发展和XXXX 年展望

1、.：.；1 我国炼钢-连铸技术开展和2021 年展望殷瑞钰钢铁研讨总院北京10081 摘要：本文系统总结了2000 年以来国内炼钢-连铸技术的开展和主要的技术成果，分析了目前炼钢-连铸消费技术的主要问题，并对2021 年我国炼钢-连铸的技术开展方向进展了系统论述。为了进一步提高国内炼钢-连铸的消费技术程度，必需确立21 世纪新一代钢铁厂的新理念和新目的，经过对炼钢-连铸消费过程的系统优化、解析与集成，建立起高效、低成本干净钢消费平台。讨论了干净钢消费平台建立面临的主要技术问题、处理方法和详细措施。关键词：炼钢、连铸、炉外精炼、干净钢、流程工程前言进入新世纪以来，我国钢铁消费继续开展，钢产量添加

2、，许多企业的技术装备到达了国际程度，钢材种类与质量已接近或到达国际先进程度，上述现实阐明我国钢铁工业的开展曾经进入一个新的时代。今后几年，我国钢铁工业不但应在规模和质量等方面到达国际先进程度，而且在钢铁消费、工程设计、工艺与配备、节能减排、环保等方面的研讨开发、消费运转都应走向国际前沿。为实现上述战略目的，必需仔细回想总结新世纪以来我国钢铁工业特别是炼钢-连铸消费技术开展的成就，分析存在的问题，研讨今后炼钢-连铸技术的开展趋势和方向，不断创新，为完善和开展新一代炼钢工艺流程做出奉献。1炼钢-连铸消费和技术的开展2000 年以来，国内炼钢-连铸消费和技术获得明显的提高，主要表如今以下几个方面：

3、1.1 钢产量高速增长图1 给出2000 年以来国内钢铁产量增长趋势，粗钢产量从2000 年1.285 亿吨增长到2007 年4.892 亿吨，平均年增长率为18.2%。转炉是目前中国最主要的炼钢方法，转炉钢产量从2000 10 80 90 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 0 10000 20000 30000 40000 50000 比例 (%) 产量(万吨) 年份粗钢转炉钢电炉钢转炉钢比例电炉钢比例图1 2000 年以来国内粗钢产量增长与消费构造的变化2 年的1.058 亿吨增长到2007 年的4.4 亿吨，平均年增长率为19.5%，高于国内

4、粗钢产量增长速度。转炉钢比例相应从2000 年的82.4%增长到90%左右。电炉也是目前国内主要炼钢方法，随着中国钢产量迅速增长，电炉钢比例在2003 年以前缓慢增长，最高达17.6%；2004 年以后，由于转炉钢的快速增长，电炉钢比例逐年降低，但电炉钢产量继续增长，和2000 年相比电炉钢产量翻了一番。在国内钢产量迅速发展的同时，连铸比也不断增长。如图2 所示，2000 年全国连铸坯产量为1.096 亿吨， 连铸比85.3%；2007 年全国连铸坯产量为4.74 亿吨，连铸比96.95%。随着连铸比的提高，成材率也相应提高，平均到达了96.2%，阐明连铸技术的提高为我国钢铁工业增产增效、节能

5、减排做出了重要奉献。1.2 技术经济目的不断优化国内炼钢-连铸消费技术的提高主要表达在各项技术经济目的不断优化。表1 给出2003 至2007 年国内转炉、电炉和连铸的主要技术经济目的变化情况。表1 2003 年以来国内大、中型钢铁企业炼钢-连铸技术经济平均目的变化2003 2004 2005 2006 2007 钢铁料耗费，kg/t 1087.66 1091.62 1088.6 1085.9 1085 日历作业率，% 77.75 83.88 80.82 83.96 82.68 转炉平均炉龄，炉4630 5218 5785 6823 7921 电耗，kWh/t 403.29 422 385.2

6、 352.5 328 电极耗费，kg/t 2.85 3.01 2.81 2.6 2.427 电炉冶炼周期，min 107.4 97.2 87.6 103.2 76.2 连铸比，% 95.22 97.51 97.51 98.53 98.86 日历作业率，% 70.99 74.16 64.34 79.87 80.26 连铸连浇炉数，炉/ 18.64 20.01 20.45 / 国内转炉炼钢技术提高主要表达在：完善溅渣护炉工艺，提高转炉炉龄；推广强化供氧技术，提高转炉作业率；推行长寿复吹工艺，进一步降低钢铁料耗费并提高以终点控制为中心的转炉自动化控制程度。20 年来电炉消费技术发生艰苦变化：采用大型

7、高功率和超高功率电炉淘汰60 65 70 75 80 85 90 95 100 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 0 10000 20000 30000 40000 50000 连铸比,成材率 /% 产量/万吨年连铸坯产量连铸比成材率图2 2000 年后连铸坯产量、连铸比、成材率的变化3 大批30 吨以下小型电炉；建立电炉-精炼-连铸-连轧现代化短流程消费线，采用优化配料与供电制度，强化供氧提高化学能输入量和部分电炉采用热装铁水等新工艺技术，到达降低冶炼电耗，缩短冶炼周期，实现多炉连浇。在此根底上，实现电炉消费多元化，构成电炉-普钢长材、电炉-特殊

8、钢长材、电炉-无缝钢管、电炉-中厚板和电炉-薄板坯连铸连轧等多种消费线，完善了电炉钢产品构造，扩展了消费种类。20 世纪90 年代，国内连铸根本以小方坯连铸为主，至2007 年已建成板坯连铸机宽度700mm 以上175 台，237 流；薄中板坯连铸机17 台，18 流； 方坯和矩形坯连铸机150.150mm437 台，1323 流；小方坯连铸机305 台， 1027 流；圆坯连铸机48 台，173 流。全国总计连铸机996 台，2806 流，年消费才干到达4.743 亿吨。应该看到新世纪以来，我国连铸呈继续快速开展的态势， 而且自主开发的才干进一步提高。随着国内炼钢-连铸技术的提高和技术经济目

9、的的优化，获得明显经济效益： 据2007 年国内93 家大中型企业的统计，年利润达1479.82 亿元，比上年同期增长49.78%。1.3 建立现代化炼钢消费流程 2000 年以后国内钢铁企业重点开展钢铁消费流程与工艺构造的优化，根本建立起现代化炼钢消费工艺流程： 转炉流程：铁水脱硫预处置转炉复合吹炼二次精炼全连铸； 电炉流程：大型超高功率电炉兑铁水冶炼二次精炼全连铸。近几年铁水脱硫预处置技术在国内广泛运用，主要采用KR 法石灰脱硫和喷吹法脱硫包括CaO、CaC2 喷吹，纯Mg 喷吹和Mg+CaO 喷吹等方法。铁水预处置的配备才干逐年提高，至2007 年铁水脱硫比已接近50%，宝钢、武钢、鞍钢

10、等大型钢铁公司已根本实现100%铁水预处置。表2 给出目前国内常用的几种铁水脱硫工艺技术的比较，阐明国内铁水脱硫预处置工艺曾经积累了比较丰富的阅历，为钢厂合理选择铁水脱硫预处置工艺提供了广泛的空间。表2 各种脱硫方法的技术比较脱硫工艺石灰、CaC2 脱硫Mg 脱硫脱硫方法KR 脱硫喷粉脱硫纯Mg 混合脱硫剂CaO 粉CaO+CaC2 Mg Mg+CaO4 终点S(%) 0.0010.002 0.0040.008 0.0030.006 0.0030.008 处置时间(min) 815 2328 1015 1015 处置温降() 2530 3035 812 1015 脱硫剂耗费(kg/t) 68

11、4(CaC2)12(CaO) 0.51.0 1.52.0 综合处置本钱(元/t)1 17.21 65.03(CaC2) 19.34 25.18 为提高转炉消费效率和扩展干净钢消费比例，国内大多数转炉炼钢厂综合采用铁水预处置、复合吹炼、强化供氧、终点动态控制和溅渣护炉等成套先进工艺技术，较大幅度提高转炉的消费效率，降低消费本钱，提高钢水的干净度。2000 年以前国内电炉技术提高的重点是采用大型超高功率电炉淘汰小型电炉，如2000 年我国电炉座数已从1600 多座减少到179 座，其中50 吨以上的大、中型电炉占全国电炉钢产量61%。2000 年以后国内电炉厂综合采用铁水热装、废钢预热、优化配料供

12、电和供氧等先进技术，获得明显的效果。如表3 所示，电炉采用铁水热装工艺冶炼电耗平均降低约67kwh/t 钢，减少电极耗费35%，缩短冶炼周期10min。国内已有16 座60150 吨电炉采用铁水热装工艺，其单位公称吨的消费率超越了8000 吨/吨年。表3 国内大型电炉全废钢与兑铁水冶炼工艺的技术经济目的比较统计工厂数/个吨位/MVA 消费工艺铁水比% 电耗kwh/t 氧耗M3/t 电极消耗kg/t 冶炼周期min 4 50120 全废钢+预热0 334.25 36.59 2.57 57.00 10 50150 废钢+铁水20-30 267.32 43.24 1.67 47.39 1.4 钢材干

13、净度与种类质量的提高表4 2007 年国内二次精炼设备才干总汇不包括吹Ar 为了满足市场对干净钢消费的需求，国内钢厂普遍注重二次精炼工艺，完善二次精炼设备。国内大、中型骨干企业钢水二次精炼的比例从2000 年缺乏20%迅速增长到2007 年64%。表4 给出2007 年国内各种二次精炼设备的台数和公称吨位总计不包括吹Ar 在内。随着精炼设备的增长，二次精炼工艺技术也获得明显的提高，构成了以挡渣精炼种类台数/台总公称吨位/吨RH 61 9040 AOD 43 1712 VOD 27 1475 LF 295 23440 VD 32 2510 CAS-OB 16 2190 合计474 403675

14、出钢、合成渣洗、炉渣改质、白渣精炼和喂线与钢中夹杂物形状控制、钢水温度、成分准确控制以及真空脱碳、脱气、夹杂物上浮分别等中心技术为根底的二次精炼工艺技术，能满足不同类型产品的批量消费，到达超低氧、超低碳和超低硫等高质量干净钢的质量要求。二次精炼技术的开展使国内钢材的干净度得到显著的提高：15 年前国内绝大多数转炉厂消费的钢水干净度.(S+P+T. O+N+H)动摇在300350.10-6，目前国内多数钢厂已可以大批量消费钢水干净度250.10-6 的干净钢，宝钢、武钢、鞍钢和首钢等大型钢铁企业消费的部分钢种干净度可以到达100.10-6。从表5 可以看出，国内消费的典型高附加值产品的干净度已到

15、达国际先进程度。表5 国内某些高质量要求干净钢到达的程度(.10-6) 钢种C N S P TO H 夹杂物其它IF 钢20 20 30 100 20 2 d20.m 高强度汽车板50 50 100 30 2 d20.m 管线钢(X80) 50 10 80 20 1 轴承钢(GCr15) 50 100 10 1.5 d10.m Ti30 帘线钢40 30 100 30 2 d10.m 无Al2O3 夹杂高速铁路钢轨40 30 100 15 1.5 d20.m Al40 电工钢(35W230) 24 20 10 100 15 2 d20.m 不锈钢(409L) 50 70 10 150 30 2

16、 d20.m 钢材干净度的大幅度提高导致我国钢铁工业产品构造发生了艰苦改动。如表6 所示，近几年国内典型高质量钢种的消费比例迅速增长，不仅给钢铁企业带来更大的经济效益，而且有力的支持了国家经济建立。表6 20002006 年典型高质量钢种增长率钢种铁道用钢大型型钢特厚板中厚板冷轧薄板镀层板冷轧电工钢板无缝管2000 年产量/万吨158 360 76 1668 495 328 64 415 2006 年产量/万吨334 917 328 8214 2605 1625 330 1484 增长率/% 111.4 154.7 331.6 392.4 426.3 395.4 415.6 257.6 1.5

17、 节能环保技术的开展年份综合能耗转炉电炉2000 920 28.88 265.59 2001 876 28.03 230.09 2002 815 24.01 228.94 2003 780 23.56 213.73 表7 国内炼钢工序能耗变化(kgce/t 钢)6 近年来，国内钢铁企业高度注重节能减排任务，研讨开发和运用各种先进的节能环保技术。如表7 所示， 2000 年以来随着国内节能环保技术的开展，吨钢综合能耗和电炉工序能耗逐年降低。和国际先进程度日本转炉工序能耗为-6kgce/t相比仍有较大差距，阐明国内转炉工序尚有较大的节能空间。实现负能炼钢的中心是要处理转炉煤气、蒸汽的回收和有效利用

18、问题。转炉煤气含硫低、热值高，适用于消费高质量石灰；而采用大型转炉蒸汽用于RH 或VD 炉等真空处置设备也具有较大的经济效益。这些应是今后技术改造中应提倡的节能环保技术。目前国内转炉绝大多数采用OG 法除尘工艺，根本处理了转炉烟尘对环境的严重污染。今后要进一步开展半干法或干法转炉除尘工艺，到达节水、节能和保护环境的目的。近几年，太钢、包钢等钢厂推行采用转炉干法除尘新工艺替代OG 法获得了明显的效益，如表8 所示。表8 国内投产的转炉干法除尘技术经济目的工厂投产时间除尘水耗t/t 除尘电耗kWh/t 煤气回收Nm3/t 蒸汽回收kg/t 作业率% 太钢2006.8 0.01 1.6 103 83

19、 100 包钢2006.9 0.05 3.54 85 21 100 宝钢2006.9 0.01 1.25 100.27 70.23 100 莱芜2004.7 0.01 2.95 76.17 27.72 96 炼钢渣和烟尘的回收与循环利用技术近几年在国内钢厂也得到充分注重，自主研讨开发的转炉渣闷渣处置和滚筒法或轮淬法炉渣延续处置等新工艺，在消费实际中获得较好的运用效果。转炉烟尘含铁高，根本全部利用，作为烧结矿料或冷却剂供转炉运用。马钢、包钢等企业实验采用1520kg/t 钢的转炉渣作为石灰的替代品前往转炉运用也获得一定效果。为实现炼钢厂固体废弃物“零排放， 提高资源利用率，今后应加强对炼钢渣和烟

20、尘回收利用技术的研发与推行任务。连铸坯热送热装工艺可以大幅度降低加热炉燃料耗费，已被多数炼钢厂采用。今后的任务应进一步提高铸坯的热送温度和装入温度，处理无缺陷铸坯消费的关键技术和热装相关的冶金质量问题，进一步提高连铸坯热送热装比例。2004 761 26.57 209.89 2005 747 36.34 201.02 2006* 645 10.11 108.91 注：*按新公布的电折算系数统计。7 1.6 配备大型化与设备国产化率近几年，炼钢-连铸消费配备的大型化与设备国产化率日益提高。2003 年以后国内钢铁企业大力建立100 吨以上的大、中型冶炼设备。至2007 年底，国内200 吨以上的

21、大型转炉已到达24 座，公称总吨位为6400 吨，和2003 年相比大型转炉的产能添加1 倍。最近23 年，为提高钢材干净度，扩展高附加值钢材产品的消费规模，大多数钢厂在配备LF 炉、CAS 和吹氩搅拌等常压二次精炼设备的根底上，针对板带材的消费特别是冷轧薄板的消费，又新建了RH 和VD 等真空精炼设备。随着国内薄板特别是冷轧薄板消费比例的增长，RH 真空精炼设备的增长尤为迅速。如图3 所示，2003 年以后国内已投产的RH 由20 台迅速增长到59 台，总吨位到达9070 吨，比目前整个欧洲RH 的消费才干总吨位5790 吨大56%。二次精炼的开展促进了精炼设备国产化率的提高。国内曾经掌握了

22、自主设计、制造、安装、调试大型二次精炼设备如300tRH的才干，在精炼设备工艺规划、工序衔接以及不同产品的精炼工艺等方面不仅积累了丰富的阅历，而且加强了技术创新。如武钢新二炼钢厂采用RH 在线布置工艺，将RH 布置在转炉出钢线上，并采用RH 钢水罐卷扬提升安装、双室平移交替和真空室整体吊装等新技术，获得了良好的效果：可节约行车运转时间10min 左右，减少吊运过程温降10，缩短RH 设备空置时间5min，使新二炼钢的RH 精炼处置比例到达80%。国内连铸技术的开展促进了连铸机设计和制造才干的提高，已能自主设计和制造小方坯、方坯和板坯连铸机，并实现快速达产。从20 世纪90 年代初国产连铸机以小

23、方坯为主要机型的格局，逐渐扩展到自主设计制造顺应各种种类和规格的方坯、圆坯及板坯和中薄板坯等多种机型。我国自主设计和建造的曹妃甸京唐钢厂是国内大型钢铁结合企业建立的范例，初次采用5500m3 超大型高炉、300 吨铁水包直装、全量铁水“三脱预处理与转炉高速冶炼、高拉速连铸和海水淡化等先进技术，标志着国内大型钢铁联合企业设计与设备制造的综合程度到达国际先进。0 10 20 30 40 50 60 2021 已投产RH台 数/台年份1997 1967 1999 2001 2003 2005 2007 图3 历年来国内投产RH 的增长8 国内炼钢-连铸消费设备大型化与国产化率的提高促使钢铁厂的建立投

24、资明显降低：大型结合企业含冷轧、涂镀层、码头、电厂在内的吨钢投资已降至65006800 元；棒线材钢厂由于工序理顺和全面国产化，吨钢投资降低幅度更大。1.7 艰苦技术创新工程获得好成果科技提高是我国钢铁工业迅速开展的主要推进力。近几年，国内钢铁企业日益注重企业技术提高和广泛开展科技创新活动，获得了大量的科技成果。表9 给出近几年国内冶金科技奖中炼钢-连铸成果获奖情况。表9 20052007 年冶金科技提高奖炼钢-连铸成果获奖情况年度特等奖一等奖二等奖三等奖合计2005 2 5 6 13 2006 2 3 9 14 2007 1 5 7 13 最近35 年国内钢铁企业积极研讨开发和推行以下艰苦技

25、术创新成果，获得良好的成果。1转炉溅渣护炉与长寿复吹技术近10 年来，转炉溅渣护炉技术在国内大、中、小型转炉上广泛推行，获得了良好的成果。全国转炉平均炉龄已接近8000 炉，最高炉龄已超越30,000 炉， 使我国转炉炉龄到达国际领先程度。国内自主研讨开发的长寿复吹转炉技术， 利用溅渣过程中构成的透气性炉渣蘑菇头维护底吹喷嘴，使底吹喷嘴的寿命和溅渣后转炉的炉龄同步，底吹喷嘴最高寿命超越30,000 炉武钢。目前，钢铁研讨总院已在国内近200 座转炉上推行采用该项新工艺技术，到达炉龄超越10000 炉，复吹比100%和终点CO0.0027 的良好效果，如图4 所示2。2转炉高效吹炼工艺为了提高转

26、炉的消费效率，不少转炉将供氧强度从传统的3.23.5Nm3/t.min 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 重钢 CO=0.00241 本钢 CO=0.00258 武钢 CO=0.00262 首钢 CO=0.00272 %O %C 图4 长寿复吹转炉终点C-O 平衡9 提高到3.64.4Nm3/t.min，缩短了冶炼周期，加快转炉消费节拍，提高转炉消费效率。如表10 所示，采用高效供氧技术的大型转炉供氧强度平均到达3.65Nm3/t.min ， 冶炼周期缩短到36min ； 中

27、型转炉供氧强度平均到达3.5Nm3/t.min，冶炼周期缩短到34.5min；小型转炉供氧强度可到达4.0Nm3/t.min， 冶炼周期缩短到24.7min。随供氧强度的提高转炉作业率大幅度提高，氧气与钢铁料耗费略有降低，具有较明显的经济效益。表10 国内大、中、小型转炉高效吹炼工艺的技术经济目的炉型炉容量吨统计炉数炉容比M3/t 供氧强度Nm3/t.min 底吹强度Nm3/t.min 钢铁料耗费kg/t 氧耗Nm3/t 冶炼周期min 炉龄炉日历作业率% 大型转炉200300 14 0.86 3.65 0.030.15 1086.86 56.71 36.14 8199.00 60.61 中型

28、转炉80180 26 0.83 3.49 0.030.15 1093.95 56.67 34.52 15488.80 75.43 小型转炉90m3/t 钢煤气热值按7524kJ/m3 计算，蒸汽回收量60kg/t 钢是实现转炉工序负能炼钢的根本条件，在此根底上进一步降低吨钢氧、氮、电和燃料的消耗，可进一步降低转炉工序能耗。8全自动转炉炼钢与终点控制技术随着国内炼钢-连铸消费设备大型化和现代化的开展，不少钢厂积极研讨开发和推行转炉自动化炼钢工艺技术，以各消费环节准确计量为根底，经过终点副枪动态控制或吹炼过程炉气分析实现炼钢过程计算机自动控制，进一步提高转炉终点碳和温度的控制精度与命中率。宝钢、武

29、钢、首钢迁安等大、中型转炉采用副枪终点动态控制技术获得良好的运用效果：转炉全自动吹炼控制胜利率到达90%，碳控制精度为0.02%，温度控制精度为12时，碳温双命中率到达93%， 补吹率降到5%以下，不倒炉直接出钢比例到达95%以上，到达国际先进程度5。马钢、本钢、攀钢等钢厂采用炉气分析技术实现转炉自动吹炼也获得较好的效果。马钢120t 转炉在目的碳含量0.030.07%范围内，碳的控制精度可以到达 0.015%，温度控制精度为16，碳温双命中率达88.6%，不倒炉出钢率提高到92.9%，同时冶炼周期可缩短3min，喷溅率降低到7.7%6。1.8 炼钢-连铸消费中存在的主要问题在仔细总结近几年国

30、内炼钢-连铸过程技术提高的同时，还必需充分留意到目前尚存在的主要消费技术问题： 1炼钢厂能耗与国际先进程度相比仍有较大差距； 2炼钢厂环境治理和废弃物回收利用与国外先进程度相比有较大差距； 3企业管理不够精细，应加强对废钢、石灰等辅料、耐材和铁合金的分类管理，实现炼钢精料，进一步减少渣量，减轻转炉回硫，降低消费本钱； 4钢水成分控制准确度偏低，产质量量稳定性存在差距； 5设计实际与设计方法创新不多，炼钢厂平面布置研讨不够，主要消费设备的差别化选型研讨不够，特别要留意防止精炼工艺配备选型和位置的失误所呵斥炼钢-连铸的混乱运转，应该深化研讨专线化消费种类钢和动态-有序的运转方式。22021 年炼钢

31、-连铸技术开展展望进入21 世纪后，社会对钢铁厂的要求发生了艰苦转变，从过去单纯要求钢13 铁厂为社会提高不断提供低本钱、高质量的钢材外，还要求充分发扬能源转换功能节能减排，根本消除本身对社会环境呵斥的污染，同时要求钢铁厂具有大量处理社会废弃物并融入循环经济社会的功能。由于社会根本要求的改动，新一代炼钢工艺流程的兴起将成为历史的必然。2.1 21 世纪新一代钢铁厂的新理念、新目的21 世纪先进钢铁厂是在20 世纪现代化钢铁厂开展的根底上，为满足市场对钢铁产品的需求和钢铁企业与社会调和开展的要求而建立的新型钢铁厂，其根本特点是：消费高效化、产品干净化和对环境的无害化。新一代钢铁流程将具有高效、低

32、本钱、稳定消费高质量钢材的钢铁产品制造功能；提高资源能源利用效率、显著降低污染物排放的能源、资源转换功能和大量消纳社会废弃物的再资源化功能，这是应该树立的新理念。钢铁消费是典型的流程制造业，因此树立新理念还必需结合流程工业的根本特点：系统复杂性、消费延续性、管理协调性和开展整体性，在有限的时间和空间内将复杂的钢铁消费工艺过程有机地融为一体，实现炼钢-连铸消费过程动态有序、延续紧凑和高效稳定的消费。在新理念的指点下，研讨开发顺应21 世纪社会要求的新一代炼钢-连铸流程应实现以下开展目的： . 新流程应具备高效化的消费特点，可以大批量、低本钱、稳定地消费各类不同质量的钢材； . 新流程应具备资源能

33、源减量化、可循环和再利用的根本功能，建立环境友好型清洁消费的新流程； . 新流程应具备社会大宗废弃物无害化、资源化处置的功能，实现钢铁工业的可继续开展； . 新流程的工艺程序、流程网络平面图等易于实现企业内部消费自动化、控制智能化和管理信息化。总之，21 世纪新型钢铁厂要实现钢铁厂功能的转变，将钢铁消费与能源转换、消纳社会废弃物三大功能有机地融为一体。我们应该想象，能否经过35 年努力使中国炼钢工艺和配备程度走到世界前列。2.2 炼钢厂的解析与集成14 炼钢-连铸消费过程中各单元消费工序冶金功能的解析与集成是实现炼钢- 连铸工艺流程优化的重要方法。如图7 所示，现代转炉炼钢技术的开展主要得益于

34、转炉冶炼功能的合了解析。传统转炉炼钢工艺包括脱硅、脱碳、脱磷、脱硫和控制铁的氧化以及去除有害气体、非金属夹杂物等根本功能，由于脱硫、脱碳、脱磷、脱硅反响的热力学、动力学要求的不同，在同一反响容器内一同进展反响往往呵斥顾此失彼、相互影响甚至相互制约，为此有必要按照不同产品性能的要求，对转炉冶炼功能进展必要的解析和集成。构成了绝大多数国家采用的炼钢流程：铁水脱硫-转炉脱硅、脱磷、脱碳。图7 现代转炉炼钢的功能解析日本为了进一步提高转炉消费效率和冶炼钢水的干净度，提出“分阶段冶炼 的工艺思想，将出铁槽脱硅、铁水脱硫、脱磷与转炉脱碳相分别，到达显著提高钢水干净度和消费效率及减少渣量等优点。我国在吸收日

35、本技术根底上，提出了先脱硫-再脱硅、脱磷-后脱碳、升温、回收煤气的新工艺，并将之集成为一个炼钢厂消费900 万吨/年左右规模的高效率、低本钱、高端薄板产品的干净钢消费平台，构成了如图7 所示的炼钢新工艺流程。流程解析集成是优化工艺流程的重要手段，其特点是进一步提高冶金反响效率，到达提高消费效率、降低消费本钱和稳定质量的目的。在研讨开发新一代炼钢流程中必需强调树立新理念，明确新目的，对炼钢流程的功能进展深化解析与集成研讨。2.3 建立高效、低本钱干净钢消费平台建立高效、低本钱干净钢消费平台是今后几年国内各类钢铁厂都应努力实现高炉混铁车转炉连铸脱硫脱硅脱磷脱碳脱氧高炉铁水包连铸R H 炉渣前往传统

36、流程新流程15 的根本目的之一。为了建立高效、低本钱干净钢平台必需改动传统的质量概念， 深化研讨以延续运转为根本特点的炼钢厂，实现高效、低本钱、稳定运转的消费方式。传统观念以为：质量问题主要包括产品合格率和产品性能两个要求。而广义的质量概念以为：效率、本钱和性能是产质量量的根本要素。效率应包括产品的消费效率、资源和能源利用效率以及系统的技术优化；本钱主要包括消费本钱、管理本钱、销售本钱和资本本钱等多种经济要素；性能应包括产品的加工性能、运用性能和可循环利用等要素。根据广义的质量概念，钢铁厂在思索种类开发和质量优化的过程中应综合思索效率、本钱和性能等要素，到达高效、优质和低成本的目的。产品干净度

37、是保证钢铁产品性能的根本要素，也是炼钢-连铸消费过程中控制产品性能的根本功能。干净钢是指对钢中夹杂物和杂质元素含量的控制到达能够满足用户在钢材加工过程和运用过程的性能要求。因此，建立干净钢消费平台的根本目的是保证钢厂消费的全部钢材干净度能到达干净钢的根本要求，表13 给出典型钢种的干净度控制要求。建立干净钢消费平台还应统筹思索不同种类钢材消费的技术难度和市场份额。通常可把钢铁产品分为普通、中档、高档和尖端商品四个级别，消费技术难度可对应分为IIV 级，随着产品档次的提高技术难度增大，而对应的市场份额减小：普通商品约占5060%，中档商品约占3035%，高档商品约占10%左右， 尖端商品约为24

38、%。这阐明尖端产品虽然反响出企业的产品开发才干和质量控制程度，但在整个企业的运营活动中所占比重并不大。因此，建立干净钢消费平台不能仅着眼于高端产品的研制，更要努力改善量大面广的中、低档商品的质量、消费效率和本钱。表13 典型钢种干净度的建议控制程度杂质元素控制钢材类型S/% P/% N/% H/.10-6 TO/% 夹杂物控制普通建筑用0.035 0.040 / / 0.004 齿轮、轴件等* 0.0020.025 0.012 0.008 / 0.0012 B、D 类棒材轴承* 0.0050.010 0.012 0.007 2 0.0008 B、D 类和TiN 普通建筑用0.030 0.040

39、 / / 0.004 硬线* 0.008 0.015 0.008 / 0.0025 尺寸25.m 线材弹簧* 0.012 0.012 0.008 2 0.0012 B、D 类16 超低碳钢(C25ppm) 0.012 0.015 0.003 / 0.0025 尺寸100.m 低碳铝镇静钢0.012 0.015 0.004 / 0.0025 尺寸100.m 冷轧板无取向电工钢板0.003 0.04 0.002 / 0.0025 / 普通碳钢0.008 0.02 0.008 / 0.003 / 低合金钢0.005 0.015 0.008 / 0.003 A、B 类高强度管* 0.002 0.015

40、 0.005 / 0.002 A、B 类热轧板管线抗HIC 管* 0.001 0.007 0.005 / 0.002 A、B 类造船板、桥梁板等* 0.005 0.015 0.007 / 0.0025 A、B 类高强度厚壁管* 0.002 0.012 0.005 2 0.002 A、B 类低温管线* 0.002 0.012 0.005 2.5 0.002 A、B 类管线抗HIC 管线* 0.001 0.007 0.005 2 0.002 A、B 类普通碳钢海洋平台* 0.002 0.005 0.005 2 0.002 A、B 类注：*表示要求严厉控制连铸坯的中心偏析，/表示不做要求。引自：日本

41、铁钢协会高温部会，日本学术振兴会制钢第 19 委员会反响研讨会， 大量消费规模不纯物元素精炼限界 ， 1996 年 3 月， p.2 按照广义的质量概念建立干净钢消费平台不是简单的脱硫、脱磷、脱氧等工艺技术问题或种类质量问题，而应该包括工艺、设备、技术管理和消费运转等诸多要素，实现高效、优质和低本钱的目的。因此， 如图8 所示，在炼钢厂内建立干净钢消费平台必须建立起与产质量量亲密相关的消费技术系统、信息软件系统和管理运转系统。干净钢消费平台必需采用高效、稳定的运转方式。通常炼钢-连铸制造流程中系统的产能不仅仅决议于各单元工序的产能，还决议于工序间物流的流通才干和效率。延续运转的制造流程中，物流

42、的运转动力学决议于上游工序的“推力、下游工序的“拉力。对于某道工序如转炉假设前道工序推力大于本道工序相应的“拉力那么会发生物质流的拥堵，假设后道工序拉力过强也会引起本工序物质流供应缺乏，影响流程整体才干的发扬。为了平衡工序间的“推力和“拉力，需求在工序间建立一定才干的缓冲工序以保证各工序间平衡稳定的消费。通常在工厂设计中大多采用钢铁制造流程中物质流的均值静态运转方式，假定各工序间的物流是稳定和平衡的。但在实践消费中物流往往是随机的和不稳定的，呵斥各工序间物流的不稳定匹配-对应的紊流运转动力学方式，其结果是物流输入、输出动摇，随机匹配， 可受控性差，物流的流通才干和效率降低，如图9 所示。图8

43、干净钢消费平台涉及的系统17 例如：工序1工序2 ) 3 ) 1 2 1 1 1 1 t . . t 、 t . . t 、 t . . t( ) 3 ) 2 2 2 12 2 t . . t . . t 、t 、 t . . t ( ) ( ) 3 3 2 3 1 3 3 t . . t . . t 、t . . t 、t .:经过系数1 或0.7 图9 钢铁制造流程物质流随机不稳定匹配-对应的紊流运转方式为了实现高效化、稳定消费必需建立起铁水预处置-炼钢-二次精炼-连铸流程中物质流的动态-有序、匹配-对应的运转动力学方式，特别是要尽能够防止随机的无序“紊流运转，实现有序“层流运转的动力学机

44、制，使输入物流和输出物流根本稳定，整个流程根本可控，如图10 所示。图10 钢铁制造流程物质流动态-有序、匹配-对应的层流运转方式2.4 界面技术与共性技术2.4.1 界面技术研讨高效化快节拍消费流程中各工序间的衔接和稳定运转规律，合理确定炼铁-炼钢工艺界面和连铸-轧钢工艺界面中各工序间的时间节点、质量要求与温度控制精度，减少或尽量防止各工序环节因消费延误、设备缺点、平安事故等干扰要素对全流程正常消费节拍和平稳运转的影响。图11 给出现代炼钢消费流程中18 最主要的界面技术，其中包括外部界面又称流程界面和内部运转界面。假设以炼钢-连铸作为一个整体的消费工序，其外部界面主要是“高炉-转炉界面和“

45、连铸-热轧界面；内部运转界面是“炼钢-连铸界面。单元工艺炼铁炼钢- 连铸连轧烧结焦炉高炉转炉连铸热连轧冷连轧“ 一包究竟 加热炉内部界面流程界面R H 系统运转技术以大型化为根底的高效化消费运转技术以快节拍为根底的高效化消费运转技术以延续化为根底的高效化消费运转技术方案调度采购供应储运销售消费指挥系统图11 现代炼钢消费流程中的界面技术界面技术是保证全流程动态-有序、延续-紧凑和高效-稳定消费的关键技术。在炼铁-炼钢界面应重点研讨高炉-转炉之间各种物质流、能量流动态-有序运转的界面技术。提倡采用以铁水包多功能化为特点的“一包究竟先进工艺，优化铁水运输环节，防止反复倒运和不用要的转兑，缩短转运周

46、期，减少铁水温降，提高铁水预处置的效率。在连铸-热轧工艺界面重点开发高效铸机高拉速条件下高温无缺陷坯消费技术、热送与热装工艺，提高热坯保送速度，完善热送保温措施， 提高铸坯入炉温度。同时，要仔细研讨高温铸坯热装与直轧过程中的冶金学-材料学问题，研讨不同钢种高温热装-轧制过程中轧件的相变、组织变化、微细夹杂物及第二相粒子析出规律和对废品材组织与性能的遗传特性，提出不同钢种的最正确热送工艺。探求以“一钢多级为目的，研讨与不同级别钢材性能相顺应的控轧-控冷工艺和炼钢-二次精炼-连铸技术，实现炼钢-轧钢工艺过程的系统耦合。二次精炼是炼钢-连铸工艺区段内最重要的工序界面，具有保证炼钢与连铸两大消费单元才

47、干匹配与物流衔接，发扬时间节拍缓冲和钢水温度、成分调理等重要作用，是实现动态-有序、延续-紧凑运转的重要工序。今后，随着铁水“三脱和转炉高速吹炼与高速连铸技术的开展，炼钢与连铸的消费节拍加快，消费周期缩短，二次精炼工序将成为炼钢-连铸消费过程中的“时间瓶颈。因此，研究开发快速精炼技术特别是RH 快速精炼技术，大幅度缩短精炼时间是非常必要的。同时，对炼钢厂内物流保送道路，特别是RH 等精炼安装在平面图中的合理19 位置也必需给予高度注重和科学安排。这些都对今后的炼钢-连铸消费时间节拍匹配、提高钢水质量和实现连铸机恒温、恒拉速的稳定化消费工艺具有重要意义。对加速钢水包周转和提高车间调度的有效性和消

48、费才干的充分发扬具有重要作用。2.4.2 共性技术从流程优化的角度思索，炼钢-连铸区段内的主要共性技术是：炉机匹配技术、钢水二次精炼的优化匹配技术、连铸高效化技术、精料技术、节能减排和环保技术、过程信息化控制技术。1炉机匹配技术新一代炼钢工艺流程应在采用先进成熟的工艺与配备技术的根底上，结合假设干新开发的工艺技术和匹配技术，经过界面技术的匹配、协调，构成优化组合的消费流程。在新流程中转炉的容量并非越大越好，而应该根据产品大纲的定位和合理规划的工厂构造，追求最正确的经济效益、环境效益和社会效益。炼钢炉的合理容量不仅要和连铸机相匹配，而且还应顺应轧机及其消费产品的需求，保证轧机的消费高效化。对于两

49、套传统热带连轧机协同消费，其消费钢材的规模应在800 万吨/年以上，适宜采用三座280300 吨大型转炉。同样规模的企业假设采用铁水全“三脱 和转炉高速吹炼新工艺，由于炼钢节拍加快、冶炼周期缩短，应采用230250 吨的脱碳转炉和相应的脱硅、脱磷预处置转炉。对于中板消费规模在180 万吨/年左右的转炉厂普通应选择两座150180 吨转炉。对于消费规模在140180 万吨/年以上的长型材钢厂普通可配置两座5080 吨的转炉或两座80100 吨的电炉。对于薄板坯连铸-连轧消费线为充分发扬连轧机的消费才干，选择两座120150 吨转炉或1 座230250 吨转炉也可以选择两台150180 吨电炉与两

50、流薄板坯铸机匹配是合理的。合理选择炼钢炉的吨位，稳定和规范操作程序，提高设备自动化和智能化的运转程度是实现消费高效、稳定的根底条件。2钢水二次精炼的优化匹配技术目前国内绝大多数钢铁厂均已配备了钢液二次精炼设备，过去配置二次精炼安装往往单纯从精炼配备的冶金功能出发进展选择，而新一代钢铁流程要求根据20 产品和消费流程动态-有序运转的特点合理选择精炼安装。也就是说选择二次精炼安装不仅要注重冶金功能，而且还要留意其运转节拍和平面布置的合理安排。对于普通以消费普碳钢、低合金钢长材为主的钢厂，二次精炼安装应选择本钱低、效率高的炉后吹氩/喂丝安装或CAS。对于以中、厚板材为主要产品的钢厂，二次精炼设备主要

51、应采用LF 精炼炉；如需消费部分高端产品，要求脱氢、深脱氧和控制夹杂物，可同时匹配VD 真空精炼炉。对于以消费冷轧薄板为主体的炼钢厂，由于要大量消费低碳或超低碳钢材，普通应选择RH 真空精炼设备，并合理配备CAS 普通精炼设备。对于电炉厂普通应以LF 炉作为主要精炼设备，但为了保证高质量钢材消费的需求，可同时配置VD 或RH 真空精炼设备。3连铸高效化技术目前连铸高效化技术的主要目的是：根据不同钢种的特点合理提高拉速、确定典型拉速并稳定拉速，实现恒拉速，保证铸坯的内部和外表质量，促进连铸高效化。要根据轧机配置的要求选择优化和固定的连铸坯断面尺寸，确定合理的拉速和连浇周期，相应确定精炼炉、炼钢炉的运转节拍和消费才干。进一步优化炼钢-连铸的平面布置，保证物流通畅，缩短调运时间，减小温度动摇，为实现连铸机定时、定温、定速的稳定消费发明条件。铸机断面的合理选择是实现全流程高效化消费的根底。通常对于消费薄板的传统板坯铸机，连铸坯厚度以210230mm 为宜，消费中厚板坯普通可选择连铸坯厚度250300mm，薄板坯连铸-连轧机组消费的薄铸坯厚度普通为7090mm。对于小方坯连铸机消费普碳钢坯包括低合金钢断面为150mm.150mm 为宜