(一)生产工艺流程
(二)技术路线分析
对于钢铁行业的技术路线,各钢铁企业主要有两大类选择方向,即短流程和长流程钢铁生产工艺。
1.短流程工艺
炼钢“短流程”指电弧炉与连铸-连轧相结合的紧凑型生产流程,主要工艺流程为原料准备一电弧炉冶炼-LF炉精炼-连铸-轧制,形成“三位一体”或“四位一体”的紧凑式流程。电弧炉短流程炼钢方法因其在投资、效率、环保等方面的优势,已成为世界钢铁生产的两大主要流程之一。
电炉短流程工艺近年来发展迅速,在全球范围内电炉炼钢产量占总钢产量比例已从20世纪50年代初的7.3%,提高到近年来的32%~35%,特别是美国和欧盟电炉钢比例已达50%以上。但该工艺技术在世界范围内发展水平不平衡,如我国虽然近年新建了一批电炉短流程钢厂,但因产钢总量提高快,高炉-转炉流程增产钢能力占比重大,且因短流程电弧炉当前受成本因素制约,电炉钢所占比例持续下降。
近年来,我国新建了一批电炉短流程钢厂,纵观我国电炉短流程工艺和装备,具备如下特点:
设备方面。我国短流程中的电炉座数逐年减少,炉容向大型化发展。50吨及以上电炉产能约占我国电炉钢总产能的85%,成为我国电炉钢生产的主体设备,但100吨及以上大电炉产能所占比例仅为42%,比例偏低,且国内大部分电弧炉主体设备技术主要依靠进口。从电炉技术领域专利量分析,国内电炉装备的自主研发明显不足。
工艺方面。近10年来,我国短流程电炉炼钢技术得到了持续发展,围绕如何缩短冶炼周期、降低操作成本和生产高附加值钢冶炼,开发了诸如超高功率合理供电、富氧及燃料喷吹、偏心炉底出钢、热兑铁水等技术。但与国外同行相比,我国电炉炼钢的综合能耗偏高,尚未达到国际先进水平。
炼钢短流程工艺柔性强,在生产高碳、高合金钢等特殊钢方面具有优势,并且随着短流程工艺技术的进步和完善,通过优化品种结构、提高技术含量和高附加值钢种的生产比例,可使短流程钢材的成本逐步降低。同时,未来随着铁矿石资源的逐步减少,废钢资源的逐步增多,其吨钢盈利率有望远远大于传统长流程。
2.长流程工艺
目前钢铁生产中,高炉-转炉-轧钢的长流程由于企业的规模大、生产率高、产品种类也较广,因此在我国仍是主要流程。一般长流程钢铁公司所采用主要生产工艺流程为:焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等主要生产工序。
二、钢铁工艺方向:新一代钢铁流程
用最经济的方法大批量、快节奏地生产洁净钢是当今世界钢铁流程发展的一大重要特征。
新一代钢铁流程的基本特征就是优化单元操作,采取KR铁水脱硫,然后在第一座转炉对低温铁水进行快速、有效的脱硅、脱磷,在第二座转炉进行少渣快速脱碳,并保持钢液中较低的含氧量,实现铁水“全三脱”处理,从而形成大批量、低成本、快节奏的洁净钢生产流程。与常规工艺相比,采用新工艺的总渣料和钢铁料消耗明显降低,且能大大提高转炉作业率。
从钢厂的结构-功能-效率的角度观察,新一代钢铁流程具有以下特征:
第一,新一代钢铁生产流程是面对时代命题的挑战,经过理论思考而提出的、对钢铁工业有现实意义的战略性对策。从钢铁生产流程动态运行的本质出发,钢厂应具有3项功能,即钢铁产品制造功能(构建高效率、低成本洁净钢生产体系)、能源转换功能(能量流网络体系的构建、能源效率的提高和充分利用)、大宗废弃物消纳-处理和再资源化。
第二,新一代钢铁生产流程重在注意动态运行,即动态-有序、连续-紧凑地生产。特别是重视液态过程的连续与高效(从高炉至连铸等工序的解析-集成、动态-有序、连续-紧凑),同时重视炼铁-炼钢界面技术(“一罐到底”)、连铸-热轧界面技术(直接热装炉)和形变/相变结合的控轧-控冷技术。
第三,新一代钢铁企业的设计、建设和运行源于动态-精准设计理论研究和方法创新(包括三类动态运行甘特图研究与设计,界面技术研究与设计,物质流、能量流、信息流网络研究与设计)。
第四,新一代钢铁生产流程的研发、运行要落实到高效率、低成本洁净钢生产和制造体系的构建、运行,能量流网络优化和能源调控中心的建构和持续运行,以及在上述基础上设计、构建全厂信息调控中心。
第五,新一代钢铁生产流程不仅对高级薄板类大型联合企业是必要的,而且对大批量生产的建筑用长材厂、中厚板厂、无缝管厂、合金钢长材厂等也是普适的。
第六,新一代钢铁生产流程的理论与实践将推动钢厂走向资源节约、环境友好的方向,并通过物质流、能量流、信息流、资金流的延伸、互动构建起工业生态园区,推动循环经济,实现绿色、低碳发展。
绿色、清洁、低成本、高效率的新一代钢铁流程将作为未来钢铁工艺的发展方向。
建设大型钢铁企业,采用大型高炉,可节省基建投资,提高劳动生产率,降低各项消耗和生产成本
精料
是高炉高产、低耗、优质的物质基础
高压操作
提高炉内煤气压力的操作
综合鼓风
高炉鼓风不单纯鼓入热风,有时还在鼓风中添加氧气、蒸汽和辅助燃料,以求增产节焦、操作稳定
炼钢
就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质,再根据对钢性能的要求加入适量的合金元素,使其成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢
炉外精炼
为了提高钢的质量,需要精确控制钢中的碳、磷、硫、氮、氢、氧含量,因为这些元素单个或综合的作用均可大大影响钢的性能。这便需要将冶金操作移到精炼炉中去进行
钢的浇铸
就是把在炼钢炉中熔炼和炉外精炼所得到的合格钢水,经过盛钢桶及中间钢包等浇铸设备,注入到一定形状和尺寸的钢锭模或结晶器中,使之凝固成为钢锭或钢坯
辊
机器上圆柱形能旋转的东西
轧
用两个转动的辊子把钢块压成板或带
冷轧
在金属处于冷态(常温)把较厚带压成较薄带
热轧
把块锭加热到1000度以上或者铸造出来后直接轧,可以轧很厚的坯
锻
使用重物锤击钢锭、棒、板等,对其进行直接形变加工