中国钢铁企业转炉冶炼新流程能耗分析

中国钢铁企业转炉冶炼新流程能耗分析

0转炉钢的生产据2012年底统计，中国主要国有统计，2000米以上的大型为此毛炉的生产能力为65%，3000米以上的大型仍有34个。转炉钢占全国钢产量的90%以上，转炉钢100吨以上占全国转炉钢生产能力的63%左右。大多数公司都配备了铁水预处理和钢水二次精炼装置，精炼比例为70%。同时,国内转炉钢厂仍然致力于配套设备升级以及节能降耗技术的研究和应用,通过炼钢新流程实现洁净钢的高效率、低成本、稳定生产,高效脱磷技术、煤气干法除尘技术、少渣炼钢技术、高效挡渣技术等得到更广泛应用。1国内路桥车间技术经济指标1.12转炉钢板技术据统计,2013年上半年全国重点钢铁企业的吨钢综合能耗和各工序能耗比2012年同期均有所下降,一些钢铁企业的部分指标已达到或接近国际先进水平。转炉炼钢工序基本实现负能炼钢,能耗-6.38kg/t,比2012年同期降低1.96kg/t。2013上半年国内重点统计钢铁企业节能指标统计情况见表1。1.2主要运行指标类型为“转炉工序”2012年8月,工业和信息化部发布了“2011年度钢铁等行业16种重点用能产品(工序)能效标杆指标及企业”。转炉工序按指标类型分为120~200t转炉和200t及以上转炉,武钢180转炉工序能耗为-21.11kg/t,邯钢250t转炉工序能耗为-22.09kg/t,分别达到同类型指标的最低水平。转炉炼钢工序能效标杆参见表2。2路桥修复技术的应用现状2.1稳定生产钢中杂质的效果进入21世纪,洁净钢生产技术发展的重点转为如何用最经济的方法、最高的生产效率大批量稳定地生产洁净钢。我国已研发出洁净钢生产新流程,并成功应用到首钢京唐公司300t转炉。两年的生产实践取得了显著效果,可稳定生产钢中杂质总量Σ(S+P+T.O+N+H)≤70×10-6的洁净钢;铁水“三脱”处理比例达到80%,转炉日产炉数从30炉提高到55炉,生产效率提高近一倍,转炉洁净钢生产成本也大幅降低,和传统流程生产普通钢的成本相比,吨钢成本可降低39.6元。新流程的工艺特点是:铁水采用“一包到底”的运输方式,全量铁水采用深脱硫预处理和转炉“三脱”预处理工艺,脱硫后平均铁水[S]≤20×10-6,控制半钢[P]≤0.03%,[C]≥3.3%;采用转炉高碳出钢和RH-KTB双联精炼技术和全连铸工艺,避免钢渣过氧化,并实现高拉速条件下的恒拉速控制。2.2转炉双层法优势当今低磷钢冶炼的主要方法有铁水“三脱”预处理+转炉法、转炉双联法(即在一座转炉内脱磷后,在另一座转炉内进行脱碳升温)和双渣法(在一座转炉内2次造渣法)。首钢京唐公司是目前国内第一个按“全三脱”冶炼模式设计的炼钢厂,可稳定生产高品质钢水,为生产高端产品奠定了坚实的基础。“全三脱”即指对铁水全量进行脱硫、脱磷、脱硅预处理。宝钢从2002年开始对转炉脱磷-脱碳双联工艺技术(BRP)的自主研究。宝钢炼钢厂3座300t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、2Cr13不锈钢、S135钻杆钢之类高难度、高附加值产品。武钢炼钢厂由于没有铁水脱磷预处理工序,无法实现转炉双联法冶炼,自投产以来,一直采用传统的双渣低拉碳转炉冶炼工艺生产,转炉出钢磷含量波动大,出钢碳含量偏低,氧含量较高。通过脱磷反应机理高温实验,氧枪喷头结构改进及转炉冶炼工艺优化,在一座转炉内采用单渣高拉碳工艺,优质高碳钢出钢平均磷的质量分数由0.015%下降为0.011%,出钢平均碳的质量分数由0.097%提高到0.44%。这一新工艺的采用使转炉炼钢成本大幅下降。2.3干法除尘技术的应用和推广情况目前我国约90%的转炉仍采用湿法除尘,但随着国家节能减排政策要求的提高,越来越多的钢铁企业意识到采用和推广干法除尘技术的重要性。从1994年宝钢第一次全套引进国外转炉煤气干法除尘系统开始,至今已有40多座转炉采用了干法除尘,并且除少量关键技术和部件引进外,大量的设备、系统设计已实现了国产化。采用干法除尘的部分转炉见表3。2.4转炉少渣混凝土技术首钢技术研究院、迁钢公司和首秦公司共同开发的“转炉少渣炼钢工艺技术”得到全面应用,2012年的转炉吨钢白灰消耗量22~24kg,达到国际领先水平。转炉少渣炼钢工艺技术的核心思路是循环利用脱碳炉渣,即将上一炉脱碳阶段的炉渣留在炉内供下一炉冶炼使用,改变了传统的转炉冶炼过程在脱碳结束后排出高碱度炉渣的操作;同时,为了确保转炉炉内合理的渣量,在转炉吹炼脱磷结束后排出低碱度炉渣。通过研究,解决了转炉留渣情况下安全兑铁以及高效脱磷、大渣量溅渣护炉等技术难题,并且成功开发了转炉少渣炼钢工艺转炉脱磷、脱碳阶段工艺控制模型,实现了自动控制。2012年,首钢210t转炉应用少渣炼钢工艺技术生产的比例达到60%以上,100t转炉的应用比例达到70%。与传统转炉炼钢工艺相比,采用该技术后,吨钢石灰消耗量降低40%,吨钢白灰消耗量降低至22~24kg;轻烧白云石消耗量降低42%,维持在吨钢7~9kg;转炉总渣量由吨钢110kg降低至65kg。实践证明,此项技术的成功应用不仅大大降低了炼钢工序成本,而且具有显著的社会效益,对节能减排和环境保护将发挥重要的作用。2.5降低钢铁成本转炉高效挡渣技术可以减少转炉出钢到钢包的下渣量,降低精炼过程中钢水的回磷及氧化物夹杂数量,提高钢水清洁度,同时提高合金收得率,减少脱氧剂、合金消耗,降低炼钢成本。转炉高效挡渣技术是在转炉出钢口安装液压滑动水口,配备远红外下渣监测装置,实现精确自动控制滑板出钢。不仅操作方便、控制精确、自动化程度高,还降低了劳动强度。国内的滑板挡渣效率≥95%,合金收得率提高1%~2%,钢包下渣厚度<30mm。三明钢铁、宝钢、京唐、莱钢等十几个钢厂在超过40座60~300t转炉上先后采用此挡渣技术,应用前景良好。3未来联合路桥制造技术的发展趋势2012年全国炼钢-连铸生产技术会议将转炉炼钢技术发展总结为以下四个主要方面。3.1铁水预处理技术该技术已成为体现新一代钢铁生产流程优越性的重要特征之一,并对推动诸多炼钢厂的科技进步具有引导作用。近年来,我国一些转炉炼钢厂在现有工厂布置条件下,大力推行铁水包多功能化的“一包到底”技术和高温高活度脱硫技术,并研发铁水不同形式的“三脱”预处理工艺和少渣炼钢新工艺,取得了大幅度减少渣料消耗、降低生产成本的效果,钢水质量全面提高;恒速高效连铸技术已被认为是钢厂确保生产稳定、铸坯质量优良的关键。3.2余热利用技术铁水包多功能化,直接或间接节能减排效果明显;转炉“负能炼钢”,近5年来重点统计企业转炉煤气和蒸汽回收水平提高了50%以上,转炉干法除尘装备和技术基本立足于国内。3.3提高转炉全自动控制技术进入新世纪以来,重点钢铁企业转炉冶炼过程和终点控制技术水平得到大幅度提高,转炉全自动控制炼钢(俗称“一键式炼钢”)技术获得全面优化和推广应用。3.4试验技术钢铁企业不断进行技术创新的研究,例如转炉滑动水口挡渣出钢技术,CO2在氧枪、底吹、精炼、连铸中的应用,超高