冶金新技术讲座1

4.中国钢铁工业优势和面临问题
优势:国内市场相对旺盛；充足的资金；具有投资后发优势，易于采 用先进的市场定位，使采用新技术、新装备的余地反而较大，实 现技术的跨越的可能性也较大。 问题： 资源短缺； 交通运输制约； 环境－生态制约，节能减排任务更加艰巨，法律法规要求更加严 格，钢铁生产绿色制造和低碳化趋势不可逆转，钢铁生产的环保 成本将进一步加大。 淘汰落后产能与优化产业布局任务艰巨，产品同质化竞争加剧， 竞争范围不断拓宽。 我国装备制造业进入产品优化升级阶段，要求优特钢材品种质升 级，如果跟不上用户要求，进口钢材将有可能增加。
最大连铸坯断面：320毫米＊2300毫米。
b.高炉喷煤粉：
目前我国重点钢铁企业入炉焦比为396公斤 (1990年 577.44kg/t) 减少焦炉投资； 降低成本100元左右； 提高利用系数。 c.高炉一代炉役寿命的提高： 80～90年代，2～3年、3～4年。 现为 8年～12年。
大量利用国外资源
铁矿、铬矿、锰矿资源，不可再生。 2011年进口的矿产品：
铁矿（亿t） 锰矿（万t） 铬矿（万t）
国产原矿量
进口富矿量
8.00
约900
1000.8
——
802.4
7.18
围绕几项关键－共性技术的资金约为 1400亿元左右（其中在技术改造项目中 约为1250亿元），占钢铁工业同期总投 资的35％左右。有力的推动了上述几项 关键共性技术的改造发展，并取得了良 好的技术经济效果，大批钢厂结构得到 调整，规模效益、成本效益十分的明显。
冶金新技术讲座
材料与冶金学院
董方
主要内容

中国钢铁工业现状 电炉炼钢新技术 转炉炼钢新技术 铁水预处理 直接还原与熔融还原 炉外精炼 连铸技术 铁合金冶金技术 电渣冶金 真空冶金
一、中国钢铁工业现状
1.钢铁工业崛起 1964 年
钢产量 (万吨)
1976
1990
连铸技术； 高炉喷煤粉技术；
高炉一代炉役长寿技术；
流程工序结构调整结合产能技术;
转炉溅渣护炉技术。
a.连铸技术
80年代后期确立了“以连铸为中心”的生产技术
方针，九十年代先后攻克了达产技术关、全连铸 技术关、高速高效连铸技术关，并积极展开了薄 板坯连铸－连轧技术有关工程项目的投资与开发。 连铸比：1990年 25.07％（1480万吨） 2003年 93％ 2005年 96.44%. 2010年 约99% 铸坯合格率 99%以上，转炉利用系数：最高达82.7 吨／吨· 日 ，2001年平炉全部关闭。
（3）降低生产成本 改善工艺，进一步减少铁消耗和辅助原料消耗； 进一步提高成材率； 实现连续化生产，减少中间产品的运输、存储和 二次加热； 实现智能化生产，提高全员劳动生产率； （4）节能与环境保护 降低生产能耗，回收和利用“二次能源”；煤气、
蒸 汽等。
减少渣量，回收利用废弃物，实现“再资源”化； 减少对环境的污染，实现零排放和清洁生产。
2）重点企业技术经济指标
平均综合成材率约96.20％, （90年代为83.2％）,
最高99.75%(三明) 能耗: 0.605 t标准煤/t钢 高炉利用系数:2.448T/m3.day 入炉焦比: 396kg/T,最低289.85公斤/吨铁 (宝钢) 平均喷煤比:135kg/T,最高(宝钢)207.74公斤/吨铁。 转炉寿命: 10000炉以上,2006年最高达30924炉。 连铸比:约 98％ (1990年为25.07％） 钢铁料消耗最低1049kg/t钢 吨钢耗新水平均6.56吨/吨（09年邯钢3.6吨）转 炉工序能耗最低-13.09kg标煤/吨钢(太钢) 电炉平均综合电耗340千瓦时
中国钢铁工业应该通过钢铁制造流程的 优化、产品结构的调整和优化，产品质 量的提高，充分利用能源，节能、降耗 和消纳处理社会大宗废弃物等方面的努 力，到 2020 年左右，成为全球一流的产 钢国。
二、电炉炼钢新技术
近年来，电炉炼钢发展迅速，尤其是工业化 国家逐渐扩大电弧炉的应用范围和产量，电炉炼 钢技术更加完善，已能够生产全部钢种甚至以生 产普碳钢为主，随着二次精炼技术的不断发展和 完善，电炉冶炼由原来的三期冶炼演变成仅作为 熔化设备，并与二次精炼和连铸配套，形成自动 化、机械化水平高，功率高、能耗低的“电弧 炉—炉外精炼—连铸”生产系统，即短流程生产 工艺。电弧炉已经成为一个低成本的废钢快速熔 炼设备。
大于50t电弧炉能约占电炉钢总产能的85％，成为我国电炉 钢生产的主体设备，≥100 t电弧炉产能占电炉钢总 产能的比例不及45％，与发达工业国家仍存在较大差距。
废气、固体废弃物、噪声治理
项 目 国 外 国 内
无监测
NOX
SO2
二噁英 欧盟≤1ng/m3 无监测、无标准
粉尘mg/Nm3 10~30 ≤100
固废利用率 % ≥90 ＞50
噪声 dB(A) 夜间55 ＞50
2010年中国钢铁企业产量排名：
年产量大于2000万吨： 河北钢铁集团4020万吨、宝钢集团3890万吨、首钢 钢产量达3154万吨、武汉钢铁集团3030万吨、鞍山 钢铁集团3000万吨、江苏沙钢集团2639万吨、山东 钢铁集团2638万吨； 以下年产量依次为马钢（1500万吨）、包钢（1011 万吨）、太钢（960万吨，不锈钢280万吨）、酒泉 （856万吨）攀枝花（841万吨）、华菱集团、安阳、 南钢；
现代电炉连钢技术
以上新工艺、新技术的采用，电炉 的冶炼电耗从700 Kwh/t下降到300Kwh/t， 电极消耗从6.5kg/t下降到1.0kg/t，冶炼周 期从210min缩短到55-60min，使电炉的 生产周期能够与连铸相匹配，形成了短 流程生产工艺。钢材生产的整个周期缩 短到3.5-4.0h，全员劳动生产率达到 2500t/人.年，是高炉—转炉流程的3倍， 而投资仅为后者的50%，成本比BF— BOF降低约20美元。
钢铁工业的发展和现状
生产迅速扩张，总量不断扩大。
生产地区相对比较集中。
钢材产量超过4000万吨的地区依次为河北、江苏、山 东、辽宁、天津，占全国产量的一半以上，其中河北 超过1.5亿吨。
企业数量众多
2.结构优化
1）1990年 100万吨钢厂仅16家 2010年 1000万吨以上钢厂为10家,集中度大大 提高。 越来越靠近市场，越来越靠近资金密集地区， 越来越靠近便于矿石进口的地区。 华北和华东仍是钢铁生产的主导地区，合计 产钢约3亿多吨，占全国50%以上。
3.中国钢铁工业快速发展原因
市场需求的拉动；建筑、机械、汽车制
造、造船、铁道等钢铁消耗较大行业快 速发展。 技术战略的正确选择（关键性技术的采 用、生产流程的优化）； 工艺、装备国产化与高新技术的采用使 单位产量投资额的降低； 大量利用国际铁矿、铬矿、锰矿资源的 促进作用。
关键性技术
转炉有效作业率大幅提高； 耐火材料消耗大幅下降； 促进了连铸机多炉连浇和提高了连 铸机作业率； 减少了频繁的开炉、停炉作业，稳 定了转炉的操作工艺。
除此之外，超高功率电炉技术和现代电 炉生产流程在90年代中期起得到了较好的发 展， 90年代我国建了36台超高功率电炉， 淘汰了1400台左右的电炉。 但废钢相对短缺、电价昂贵都制约了其 发展。
2010年世界大型钢铁企业钢产量
Mittal (Arcelor)7320万吨、蒲项钢铁公司Posco 2950万吨、
新日铁Nippon 2761万吨、日本钢铁工程公司JFE 2628万 吨、美国钢铁公司US Steel（1900万吨）、印度塔塔钢铁 公司 2009万吨。 经过近年的重组、并构，中国将形成宝钢集团、鞍本集 团、武钢集团等几个5000万吨以上、具有国际竞争力的 特大型钢铁集团，以及若干个1000万吨至3000万吨级的 大型钢铁集团。 中国粗钢产量近7亿吨、日本1.18亿吨、美国0.915亿吨， 其后为俄罗斯、印度、韩国、德国等。
1.电弧炉炼钢发展
电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢， 95 ％的 电炉钢是由电弧炉生产的，其余的由感 应炉、电渣炉等生产。 EAF – Electric Arc Furnace 促进世界电炉生产技术迅速发展的动力有 以下三点：1.社会废钢的积累和增长，2. 降低生产成本，3.提高劳动生产率，短流 程的劳动生产率可达2500t/人年。
我国电炉钢生产现状
电炉钢比重
电弧炉装备水平
年份 电弧炉数／座 ≥lOO t 50～99 t 11～49 t ≤10 t 2002 199 l2 24 104 59 2004 l64 l2 28 79 45 2006 152 17 36 70 29 2007 148 22 49 53 24 2010 132 35 56 41 ---

电弧炉炼钢技术进步
电炉主要技术指标
综合电耗：106KWh/t。（韶关） 利用系数：78.979吨/兆伏安（莱芜 ）。 电极消耗：1.226公斤/吨。（安阳） 冶炼时间：0.75小时。 日历作业率：95.04%。 钢铁料消耗：991公斤/吨。 热铁水用量：888公斤/吨。(30—50%） 工序能耗：49.78公斤标煤/吨。 （安阳） 电耗：300KWh/t.
2. 现代电炉炼钢技术
本世纪70年代以前，电炉仅是生产少量优质 合金钢的冶炼工艺，随着平炉的迅速淘汰和由于 转炉熔炼废钢能力的不足，造成社会废钢积累增 加，引起对废钢熔炼技术的开发热情。经过20余 年的发展，奠定了现代电炉技术的基础。 1.改善供电工艺：UHP、DC、导电横臂等。 2.引入吹氧强化技术：炉门碳氧枪、助燃烧嘴、 泡沫渣冶炼工艺、偏心炉底出钢以及吹氩搅拌等 新工艺技术。 3.废钢预热技术：竖炉电炉、双壳电炉和 Consteel连续加料电炉等。
2000
2004
1800