21世纪先进钢铁厂的理念工艺与设计

21世纪先进钢铁厂的理念工艺与

设计

21世纪先进钢铁厂的理念工艺与设计

2007-07-09 08:20来源：我的钢铁试用手机平台

1997年日本住友公司完成和歌山炼钢厂技术改

造，新建2座210吨转炉和1座铁水“三脱”预处理炉替代原有的6座160t转炉。实现了“采用最新工艺和装备技术，高效率、高质量和高稳定性生产各种高品质钢材”的技术理念，被誉为"21世纪世界最先进的钢铁厂”。

2002年首钢公司搬迁，在曹妃甸建成国内第一座临海靠港具有21世纪国际先进水平的钢铁厂。围绕曹妃甸钢铁厂的建设和设计国内钢铁界对如何建设21世纪先进钢铁厂进行了广泛研讨。本文对21世纪先进钢铁厂的基本理念、生产工艺与钢厂设计提出一些具体的看法。

21世纪先进钢铁厂的基本理念

21世纪先进钢铁厂是在20世纪现代化钢铁厂基础上，为满足市场对超纯净钢生产的需求及钢铁企业与社会和谐发展的要求建设的新型钢铁厂。其技术特点是：高效、环保和大批量生产超纯净钢。

1 20世纪现代化钢铁厂的发展

20世纪中氧气转炉诞生，揭开钢铁工业由

传统转向现代化的历史进程。现代化钢铁厂

的技术特点是：生产高效化、布置紧凑化

和作业连续化。

氧气转炉反应速度快，生产效率比平炉提高20多倍，炼钢的生产周期从12〜16h缩短到

40min。氧气转炉的诞生加速以下重大技术的发展：

高炉大型化。为满足转炉铁水供应的要求，高炉容积不断扩大，世界最大高炉容积已超过5500m3在此基础上，发展高炉喷煤和长寿技术，使焦比降低，炉龄超过25年。

氧气转炉周期短，生产节奏快，模铸工艺无法适应。这又促进了连铸技术的开发，转炉和连铸结合使钢铁生产趋于连续化。在全连铸基础上实

现连铸坯热送、连轧和薄板坯连铸连轧工艺，进一步完善了高效、紧凑、连续化生产的现代化钢铁流程。

为满足连铸对钢水纯净度的要求，各种炉外精炼和铁水预处理技术不断发展完善，钢水纯净度大幅度提高。钢材纯净度提高改善了钢材的服役性能，使市场对大批量生产超纯净钢的要求日益迫切。因此，如何大批量、稳定、高效率

地生产超纯净钢成为20世纪现代化钢铁流程面临的主要技术困难。

2现代化钢厂向21世纪先进钢铁厂的转变

(1)社会背景

进入21世纪，为保证钢铁工业可持续发展，必须采用全新的理念研究解决超纯净钢高效化生产工艺、资源能源可循环利用以及大幅度减少环境污染等重大技术问题，建立21世纪先进钢铁厂。其发展目标是：

*满足超纯净钢的市场需求

现代化钢铁厂的发展，钢水纯净度大幅度提高，钢中杂质含量从300〜400X 10-6下降到100 X 10-6以下。但超纯净钢的生产主要依赖炉外精炼工艺，往往会造成生产成本高，作业周期长, 生产

不稳定等弊病。研究开发大批量、低成本、稳定生产超纯净钢的生产工艺是必须解决的重要技术课题。

*进一步提高企业的核心竞争力

钢铁企业的市场竞争力不仅决定于产品的质量，更决定于产品的制造成本和产品质量的稳定性。随着钢铁工业的发展，企业间的市场竞争加剧。为提高钢厂的核心竞争力，必须以大批量生产超纯净钢为基本目标，研究开发降低超纯净钢制造成本，提高钢质量稳定性的工艺技术。

*实现与环境和谐发展

21世纪，人类对社会和谐发展与环境改善的要求日益强烈，环境对钢铁工业发展的制约更加突出。如何降低钢铁制造过程的环境污染，实现固体废弃物和污水零排放；提高能源、资源利用效率，减少C02和其它大气污染物的排放量成为钢铁厂急待解决的根本问题。

(2) 21世纪先进钢铁厂的技术基础

20世纪现代化钢铁厂的发展为21世纪先进钢铁厂打下了良好的技术基础，主要包括：

*确立高效、稳定、低成本生产超纯净钢的生产工艺。

为了满足大量生产超纯净钢的市场需求，日本学者提出分阶段冶炼的工艺思想：在最佳热力学条件下创造最佳的动力学条件，实现钢中一种或数种杂质的提纯，保证生产的稳定性，降低生产成本。根据这一技术思想，经过20多年的研究开发，基本打通“铁水脱硫-转炉“三脱”预处理-少渣吹炼-炉外精炼”这一先进生产流程，实现了低成本、大批量、稳定生产超纯净钢的开发目标，并使转炉的生产效率提高1倍。

*高速连铸技术。

转炉采用“三脱”铁水少渣冶炼工艺后，供氧强度提高，冶炼负荷降低，使冶炼周期从 4 0〜45min缩短到20〜25min。为了适应高效转炉的生产节奏，需要加快连铸机的拉坯速度，缩短连铸浇钢时间。近10年高速连铸技术得到迅速发展，在保证咼品质钢坯铸造质量的前提下，连铸机的最高设计拉速从1〜1. 5m/ min提高到2. 5〜3.

0m/min。

*高效化生产管理技术。

随着生产节奏的加快和生产过程向连续化、紧凑化发展，生产过程的缓冲环节和缓冲能力逐步减少，系统的刚性增强。为了保证稳定有序地

生产，对生产调度、设备维修管理和生产、检修计划落实等生产管理技术提出更高的要求，并逐渐形成一套完整的高效化生产管理技术。

*节能环保技术发展。

随着现代化钢铁厂生产技术的发展，节能环保技术受到高度重视，先后开发出CDQ TR

T、转炉负能炼钢、高温空气蓄热燃烧等一系列节能环保技术，提高了钢铁企业能量利用效率，也大幅度削减了污染物排放。

3 21世纪先进钢铁厂的基本理念

综上所述，21世纪先进钢铁厂的基本理念包括：

(1)建立大批量、低成本、稳定生产超纯净钢的生产体系

传统观点认为，只有少数高附加值钢材要求达到超纯净。而21世纪先进钢铁厂的基本理念是要保证生产所有钢材都能超纯净，钢中杂质元素总含量(s十P十N十T. 0十H<100-150 x 10-6，也就是“大批量"的概念。为了实现这一目标，必须努力降低超纯净钢的生产成本(目标是低于现代化钢铁流程中普通钢的生产成本)，提高生产稳定性，保证产品质量稳定。