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有觀點認為,由于標準比較高,不排除一些企業(yè)知難而退,如果企業(yè)的規(guī)模效益不足以覆蓋改造的投入,可能退出市場,這在一定程度上意味著鋼鐵行業(yè)的重新洗牌。我國煉鋼技術的巨大變革離不開技術創(chuàng)新。幾十年來,我國鋼鐵工業(yè)始終遵循引進、消化、再創(chuàng)新的科技發(fā)展方針大力開展煉鋼工藝技術創(chuàng)新,通過引進國外先進生產設備,消化吸收國外先進生產經驗,逐步建立起新的技術理念,并結合國內實際情況和各鋼廠的具體實踐進行再創(chuàng)新。一是濺渣護爐與長壽復吹工藝。濺渣護爐是美國發(fā)明的一項重大工藝技術,將轉爐爐齡從2000爐提高到10000爐以上。我國是全世界最早引進該項先進技術的國家,并在全國范圍內大量推廣。國內學者首先研究證明不同煉鋼產品和生產工藝所形成的濺渣層及與爐襯相結合的機理完全不同,由此提出低碳高FeO高MgO爐渣(美國發(fā)明)和高碳低FeO高堿度爐渣兩種濺渣工藝,分別適合于低碳鋼和中高碳鋼冶煉,完善并發(fā)展了濺渣護爐工藝;進一步優(yōu)化大中小各類轉爐的濺渣操作,解決了爐膛變形和爐口大量粘渣的技術難題。我國自主研發(fā)了利用濺渣護爐形成透氣性蘑菇頭保護復吹轉爐底部噴嘴的工藝技術,解決了復吹轉爐底部噴嘴壽命無法與濺渣后轉爐壽命同步的世界性難題。通過這些技術創(chuàng)新,我國轉爐爐齡普遍超過10000爐,最高達到30000爐,底吹噴嘴壽命基本與濺渣后轉爐壽命同步,整個爐役期內終點鋼水[C]·[O]在0.0023%~0.0027%波動。
煉鋼是指控制碳含量(一般小于2%),消除P、S、O、N等有害元素,保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并調整元素之間的比例,獲得最佳性能。把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉,即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼,一般是指軋制成各種鋼材的鋼。鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。煉鋼過程編輯加料加料:向電爐或轉爐內加入鐵水或廢鋼等原材料的操作,是煉鋼操作的第一步。造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、堿度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過鋼鐵高爐出渣:電弧爐煉鋼時根據(jù)不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所采取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助于氣體、機械、電磁感應等方法來實現(xiàn)。渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和堿度的熔渣,能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,并使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小脫磷減少鋼液中含磷量的化學反應。磷是鋼中有害雜質之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時,容易脆裂,稱為“冷脆”。鋼中含碳越高,磷引起的脆性越嚴重。一般普通鋼中規(guī)定含磷量不超過 0.045%,優(yōu)質鋼要求含磷更少。生鐵中的磷,主要來自鐵礦石中的磷酸鹽。氧化磷和氧化鐵的熱力學穩(wěn)定性相近。在高爐的還原條件下,爐料中的磷幾乎全部被還原并溶入鐵水。如選礦不能除去磷的化合物,脫磷就只能在(高)爐外或堿性煉鋼爐中進行。鐵中脫磷問題的認識和解決,在鋼鐵生產發(fā)展史上具有特殊的重要意義。鋼的大規(guī)模工業(yè)生產開始于1856年貝塞麥(H.Bessemer)發(fā)明的酸性轉爐煉鋼法。但酸性轉爐煉鋼不能脫磷;而含磷低的鐵礦石又很少,嚴重地阻礙了鋼生產的發(fā)展。1879年托馬斯(S.Thomas)發(fā)明了能處理高磷鐵水的堿性轉爐煉鋼法,堿性爐渣的脫磷原理接著被推廣到平爐煉鋼中去,使大量含磷鐵礦石得以用于生產鋼鐵,對現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展作出了重大的貢獻。堿性渣的脫磷作用 脫磷反應是在爐渣與含磷鐵水的界面上進行的。鋼液中的磷 和氧結合成氣態(tài)P2O5的反應 。電爐底吹:通過置于爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據(jù)工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。采用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。并能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐鋼花伴我煉鋼忙料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,并造好熔化期的爐渣。
鋼鐵行業(yè)的生產有三個流程,即高爐轉爐流程、電爐流程、特種熔煉。高爐、轉爐流程稱為長流程,生產的鋼稱為轉爐鋼,它是以鐵礦(590, -14.50, -2.40%)石和焦炭(1872, -37.50, -1.96%)為主要原料冶煉成鐵水,再由轉爐冶煉成鋼;電爐流程稱為短流程,生產的鋼稱為電爐鋼,它以廢鋼為主要原料冶煉成鋼。1工藝技術的比較分析轉爐流程和電爐流程是鋼鐵冶金行業(yè)兩個主要流程,其在煉鋼方面的主要差別在于:1) 所用主要鋼鐵料不同。轉爐煉鋼主要以鐵水為主要原料,還有一般15%左右的廢鋼,近一年多時間,由于廢鋼價格低,噸鋼利潤較高為轉爐煉鋼用高比例的廢鋼消耗提供了條件,廢鋼消耗比例大幅提高,有的甚至高達40%,但存在轉爐內熱量不足的問題,解決轉爐內熱量問題是提高廢鋼比的關鍵;電爐煉鋼主要以廢鋼為主要原料,還有鐵水(生鐵)、直接還原鐵,脫碳粒鐵、碳化鐵及復合金屬料等廢鋼替代品。2) 主要能源不同。轉爐煉鋼主要是鐵水的物理熱和化學熱;電弧爐煉主要是電弧的物理熱,廢鋼預熱的物理熱、加鐵水帶來的部分物理熱和化學熱。3) 主要操作目標不同。轉爐煉鋼是在給定的時間內完成脫碳、脫磷及溫度控制的冶金操作,實現(xiàn)成份(碳、磷)及溫度的命中;電爐煉鋼是在全廢鋼的條件下,在給定的時間內完成廢鋼的升溫、熔化和過熱等,加鐵水等廢鋼替代品的情況下,也有部分脫碳的要求。另外電弧爐煉鋼可分別控制成分和溫度。4) 工藝技術進步的方向不同。轉爐煉鋼主要是通過包括提高供氧強度的高效吹煉技術、碳及溫度中率的全自動化吹煉技術、不倒爐出鋼的快速出鋼技術、采用爐外處理和鐵水預處理減輕轉爐冶金負荷等措施,實現(xiàn)轉爐生產高效化;通過接近平衡的冶煉工藝、高效脫磷工藝、出鋼擋渣技術,實現(xiàn)產品的潔凈化,通過少渣冶煉與爐渣返回、使用合金元素熔融還原(Cr、Mn)礦、干法除塵用水減量化,煤氣余熱回收等技術,實現(xiàn)低成本及負能煉鋼。電爐煉鋼主要是通過強化供能(包括強化供電和輔助能源),采用“環(huán)境友好型” 廢鋼預熱系統(tǒng)預熱廢鋼和加鐵水工藝,增加物理熱和化學熱;采用不開爐蓋及出鋼時仍能通電的連續(xù)冶煉技術,有效地減少非通電時間;50%左右或更高的大留鋼量平熔池冶煉技術,減少冶煉過程電弧輻射對耐火材料的損害;降低電極消耗。以上技術的應用,縮短冶煉周期,實現(xiàn)高效化生產,降低噸鋼能耗。5) 冶金質量方面的差異。鋼中的殘余元素(Cu、Ni、Mo、As、Sb、Bi、Sn)不同,電弧爐煉鋼由于廢鋼多次循環(huán)使用,造成鋼中殘余元素含量高;鋼中氮含量不同,電弧爐煉鋼由于電弧區(qū)空氣電離增氮及原料中氮含量高,造成鋼中氮含量高。
【5月唐山鋼企高爐、轉爐限產達50%】轉爐煙道廠家4月29日,唐山市政府發(fā)布《5月份全市大氣污染防治強化管控方案》。對工業(yè)企業(yè)采取限產減排措施,其中,曹妃甸區(qū)首鋼京唐公司、文豐鋼鐵,樂亭縣唐鋼中厚板、德龍鋼鐵,定制轉爐煙道廠家豐南區(qū)縱橫鋼鐵停20%以上的燒結機豎爐、石灰窯、高爐、轉爐生產裝備。禁止將已經拆除、淘汰、長期停產的生產裝備作為減排停產基數(shù)。各縣(市)區(qū)政府郴州定制轉爐煙道廠家要于4月30日12時前將5月份鋼鐵企業(yè)生產裝備生產計劃報市生態(tài)辦審核備案,備案后嚴禁擅自調整。(我的鋼鐵網)
我國“負能煉鋼”技術的迅速發(fā)展得益于以下三方面: 一是煉鋼工藝結構的優(yōu)化。隨著國內新建100噸以上大、中型轉爐的增多,配備了煤氣、蒸汽回收與余熱發(fā)電等設施,為“負能煉鋼”打下設備基礎;二是“負能煉鋼”工藝不斷完善,多數(shù)鋼廠已掌握“負能煉鋼”的基本工藝;三是2005年,國家統(tǒng)計局將電力折算系數(shù)調整為電熱當量值(即1kWh=0.1229kg)替換原來沿用的電煤耗等價值(即1kWh=0.404kg)。煉鋼能耗統(tǒng)計值降低,利于實現(xiàn)“負能煉鋼”。重點企業(yè)轉爐煤氣噸鋼回收量由2010年的平均81m3/t提高到2014年的106m3/t。近幾年,我國轉爐蒸汽回收量有很大提高,但蒸汽回收量和壓力差別較大;先進的回收量已達到100kg/t以上、壓力可達2.5-4MPa,用于鋼水真空處理、發(fā)電或并入蒸汽管網。 1.5、轉爐使用壽命進一步提高 爐齡是轉爐煉鋼的重要技術指標,提高爐齡在降低生產成本的同時,也提高了轉爐生產效率。濺渣護爐的基本原理是利用高速氮氣將成分調整后的剩余爐渣噴濺在爐襯表面,形成濺渣層。濺渣層抑制了爐襯表層的氧化,減輕了高溫爐渣對磚表面的沖刷侵蝕。采用濺渣護爐工藝后,當爐襯殘磚厚度侵蝕至500mm左右時,爐壁冷卻與爐內鋼渣對爐襯的導熱基本實現(xiàn)了動態(tài)平衡。此時,爐襯與濺渣層的結合層很難被進一步熔損。在濺渣條件下爐襯基本為“零熔損”,即隨爐齡增加,爐襯厚度基本保持不變。國內鋼廠據(jù)此研發(fā)出了長壽轉爐生產工藝,進而使轉爐爐齡達到30000爐以上,爐役期和產鋼量同步增長,耐火材料消耗和噸鋼成本也相應降低。
為消除對大氣環(huán)境的污染,必須進一步做好煙塵處理,積極采用干法除塵技術,節(jié)約水資源。回收能源介質的高效利用都有許多項目需要認真研發(fā)。努力將煉鋼廠建設成為無污染、零排放的綠色工廠3.2、吹煉終點動態(tài)控制技術終點控制是煉鋼操作的技術關鍵。國內鋼鐵企業(yè)多采用人工經驗控制,無法滿足潔凈鋼和高品質鋼種生產的質量要求。因此,盡快采取措施提高煉鋼終點的控制精度和命中率已成為當前國內煉鋼生產中迫切需要解決的技術問題。提高轉爐煉鋼終點控制水平的關鍵技術主要有以下兩點。1)優(yōu)化復吹工藝,促進鋼渣平衡,穩(wěn)定終點操作; 2)采用計算機終點動態(tài)控制技術,實現(xiàn)不倒爐出鋼及提高出鋼口壽命,縮短出鋼時間,進而縮短轉爐輔助作業(yè)時間,也是提高轉爐生產效率的重要技術措施。3.3轉爐高效吹煉工藝 近年來,國內各大鋼企陸續(xù)開展了提高轉爐生產效率,加大供氧強度,實現(xiàn)平穩(wěn)吹煉的技術研究,并開發(fā)出一整套轉爐高效冶煉技術,使轉爐生產效率大幅提高。采用以下技術有利于進一步提高供氧強度,從而使轉爐生產效率得到提高。1)提高我國轉爐底吹攪拌強度,優(yōu)化底吹攪拌工藝,保證全爐役內底吹效果,并結合該工藝進行轉爐長壽技術研究;2)大幅減少渣量,對于少渣冶煉轉爐,由于渣量減少可大幅提高供氧強度;3)優(yōu)化改進氧槍結構,加快研發(fā)集束氧槍在轉爐中應用、CO2和高比例CaCO3在轉爐生產中的應用等全新工藝與裝備,提高噴槍化渣速度,減少熔池噴濺和避免產生大量FeO粉塵是大幅提高供氧強度的關鍵。1)我國小型轉爐目前還有相當大的比例,與精煉、連鑄的匹配關系還有待優(yōu)化。