中国转炉炼钢技术的发展

龙源期刊网中国转炉炼钢技术的发展作者：张书欣来源：《中国科技博览》2013年第25期[摘要]本文在分析国内转炉炼钢的技术现状的基础上，总结了国内在铁水脱硫预处理、转炉长寿工艺与长寿复吹技术、高效冶炼工艺等方面的经验，并提出今后的技术发展方向。[关键词]炼钢转炉铁水预处理中图分类号：TQ054+.2文献标识码：TQ文章编号：1009―914X（2013）25―0346―011、前言目前，转炉炼钢法仍是世界上最主要的炼钢生产方法。由于中国劳动力便宜，废钢资源紧缺，电价昂贵等资源、社会特点，进一步促进了转炉炼钢技术的发展。根据2001年的统计，转炉钢产量为1.18亿吨，占当年全国钢产量1.37亿吨的86%[1]，也说明转炉炼钢是中国目前最主要的炼钢方法。随着中国经济的迅速发展，2012年人均GDP达到6100美元，中国经济的繁荣和旺盛的市场需求促进了中国钢铁工业的迅速发展，同时也促进了转炉炼钢技术的不断进步。2、中国转炉炼钢的生产概况到2012年底，我国钢铁企业拥有大约810座转炉，其中100吨及以上转炉能力占转炉炼钢总能力的65%，200吨及以上转炉能力占总能力的15%；100吨以下的比例小于35%，50吨以下的占比已经不到15%。2012年新投产转炉均为100吨以上，最大转炉容量达300吨；新投产电炉也均为100吨以上，最大电炉容量高达220吨，也是目前我国最大的电炉。由2012年不同装备水平转炉生产能力来看，目前100～199吨转炉是转炉炼钢生产的主力炉型，并且100吨以上转炉的产能比例进一步提高，达到转炉炼钢生产能力的近2/3，转炉大型化成果明显。同时值得注意的是，转炉炼钢还有近1亿吨落后水平产能。根据2001年国内大中型钢铁企业统计：国内共有转炉223座，转炉公称吨位总计为10960吨。我国大、中、小型转炉的炉型结构基本合理，其中大型转炉19座，其公称吨位总计为4180吨，占国内转炉公称吨位总量的38.1%；中型转炉42座，其公称吨位总计为3981吨，占36.3%；小型转炉162座，公称吨位总计为2800吨，占25.6%。3、铁水脱硫预处理技术的进步采用铁水预处理工艺，是改善转炉钢水质量和提高生产效率的重要保证，也是现代化钢铁厂的基本标志之一。近几年，国内转炉厂开始大量推广采用铁水预处理技术，积累了丰富的经龙源期刊网验。1991年国内铁水预处理量仅为69万吨，铁水预处理比仅为1.82%；至2001年，铁水预处理量达到3200万吨，预处理比例为26.1%；2005年，铁水预处理量超过6886万吨，预处理比例达到50%[3]。经过多年的实践，在引进国外先进设备的基础上，结合国内特点不断改进、优化和创新，使不少钢厂铁水脱硫工艺达到国际先进水平。如武钢二炼钢KR法脱硫工艺搅拌头寿命超过500次，处理温降≤28℃，脱硫用石灰粉剂消耗仅为4.69kg/t钢，脱硫成本仅为20元/t铁[4]，上述指标均已超过国外同类钢厂水平[5]。最近几年，国内大力发展镁脱硫铁水预处理工艺，先后引进了美国、欧洲和俄罗斯的铁水脱硫于艺，比较了混合喷吹法、复合喷吹法和纯镁喷吹法三种工艺。实践证明，采用喷镁脱硫工艺优于以KR法为代表的石灰剂脱硫方法，主要的优点是：渣量小，处理温降低，铁损少。在三种镁脱硫工艺中，纯镁喷吹工艺略显优势，其主要优点是：（1）硫效率高。纯镁喷吹法脱硫效率95%，而复合喷吹法约为80%，混合喷吹法脱硫效率不稳定；（2）处理时间短。纯镁喷吹纯处理时间为5～8min，而复合喷吹法约为l0min；（3）处理温降小。纯镁喷吹处理过程温降平均为8.12℃，而复合喷吹法温降约为8.14℃；（4）铁损低。纯镁喷吹的平均铁损为7.1kg/t，而复合喷吹法为10～12kg/t。由于纯镁喷吹工艺具有上述优点，可使吨铁处理成本降低到15元以下。今后几年，国内铁水脱硫技术将会进一步普及，主要的技术发展方向是：（1）为了扩大铁水预处理能力，实现100%铁水脱硫预处理，需要进一步提高脱硫速度，缩短处理周期。（2）改进扒渣工艺。目前，国内采用脱硫预处理铁水炼钢的转炉厂回硫现象十分严重，通常达到200～300%，回硫的主要原因是铁水带渣、辅料含硫过高和废钢造成的。因此，改进扒渣工艺，在保证扒渣效果的前提下，进一步降低铁损是至关重要的。（3）努力降低铁水脱硫预处理成本，使脱硫成本4、转炉炼钢技术的进步近几年国内转炉炼钢技术进步很快，主要是推广采用了以下先进技术。4.1长寿转炉技术龙源期刊网年以来，国内大力开展溅渣护炉技术的研究开发和推广应用工作，使转炉炉龄大幅度提高。至2002年国内95.2%的转炉采用了溅渣护炉技术，大型转炉平均炉龄达到10181.5炉，中型转炉平均炉龄达到15298.2炉，部份小型转炉钢厂的平均炉龄也已达到10316炉。由于炉龄的提高，给工厂带来巨大的经济效益，武钢、莱钢、三明钢厂在炉龄超过万炉以后，随着炉龄的增长，技术经济指标的变化情况[7]。随着炉龄延长到3万炉以上，炉役期产钢量同步增长，耐火材料消耗和吨钢成本也相应逐年降低。4.2长寿复吹工艺转炉溅渣后炉龄大幅度提高，如何实现全程复吹，提高底吹喷嘴的寿命是全世界钢铁厂急待解决的重大技术难题。为了解决这一问题，国内转炉厂发明了炉渣蘑菇头保护底吹透气砖的先进技术，使底吹喷嘴的一次寿命与炉龄同步，并保证复吹比100%。炉渣透气蘑菇头与金属蘑菇头的技术比较，炉渣蘑菇头以氧化物为主，体积大，透气性良好。经水模实验证明，在相同的气量下，由炉渣蘑菇头喷射出来的细小气泡搅拌熔池，可使熔池混匀时间缩短40～50%[9]。武钢二炼钢炉龄达到30368炉时，出钢后的炉底照片。此时炉底厚约400mm，四支底吹喷嘴清晰可见，完好无缺，说明炉渣蘑菇头对底吹喷嘴的保护效果极佳。4.3复吹转炉强化冶炼技术国内小型转炉强化冶炼的基本经验归纳为：提高供氧强度，缩短吹氧时间；加快生产节奏，提高转炉作业率；适当扩大装入量，提高转炉利用系数。借鉴小转炉强化冶炼的成功经验，在大、中型转炉上推广转炉高效冶炼技术，可以获得显著的经济效益。制约转炉强化冶炼的因素主要包括炉容比、成渣速度、吹炼平稳性和终点控制水平。提高供氧强度，使吹炼过程渣液面高度上涨，严重时溢出炉口，成为高效供氧的限制环节。为了解决这一问题，应当进一步减少渣量，改进化渣工艺，实现提前化渣。采用复吹工艺提高吹炼前期熔池的搅拌强度，可以加快石灰的熔解，提高前期成渣速度，达到减少喷溅的目的，实现平稳吹炼。采用复吹技术后，终点碳氧反应趋于平衡，终点碳、温波动较小，有利于实现计算机终点动态控制，进一步缩短后期操作时间。4.4今后转炉炼钢技术的发展为了满足国内市场的需求，要求国内转炉生产技术进一步发展，重点解决以下问题：（1）全面推广铁水脱硫预处理工艺，基本实现100%铁水脱硫；（2）尽快解决目前转炉回硫较严重的问题，充分发挥铁水预处理的效果；（3）在大、中型转炉上推广高效复吹转炉冶炼技术，进一步提高转炉的生产能力；（4）开发和推广转炉全自动吹炼技术。龙源期刊网、结论（1）转炉炼钢是目前中国最主要的炼钢方法，转炉炼钢技术的进步对我国炼钢生产技术的发展起到巨大的推动作用；（2）近五年来，铁水脱硫预处理工艺和以长寿复吹转炉高效复吹工艺为代表的转炉炼钢技术得到迅速的发展，取得了明显的经济效益；（3）今后要进一步发展完善铁水脱硫和转炉炼钢技术，促进我国钢铁工业的繁荣。参考文献[1]中国钢铁协会，冶金工业信息标准院，2001年中国钢铁统计，2001.[2]刘浏，复吹转炉强化冶炼工艺研究，钢铁，2004