首钢京唐炼钢厂新一代工艺流程与应用实践

研究分析了现代化炼钢厂洁净钢生产技术,提出了以生产效率、制造成本和产品性能为核心的洁净钢生产技术理念。通过对新一代炼钢厂高效率、低成本、高质量钢铁产品制造功能的解析与集成,结合首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂炼钢-连铸工艺的设计研究,应用动态精准设计体系,优化配置铁水预处理、转炉冶炼、二次精炼、连铸等单元工序,构建了基于动态有序生产体系的高效率、低成本、高质量洁净钢生产平台。     

新世纪以来中国炼钢-连铸的进步及命题

新世纪以来,中国炼钢-连铸技术在一系列措施支撑下,主要技术经济指标有了长足的进步。炼钢厂各工序与炼钢-热轧生产体制结构进一步优化。以连铸为中心的生产技术方针有了新的内涵,引领了高效率、低成本洁净钢生产技术的发展。一批炼钢工艺与装备技术的开发应用,已成为新的亮点;钢渣、含铁尘泥处理再资源化技术有了进步。在此基础上,今后技术进步新命题的核心应该是“建设以恒拉速/高拉速连铸为核心的高效率、低成本洁净钢生产体系和过程能量高效转换、充分利用的能量流体系”。在此基础上,以信息化、智能化为手段,进行集成性的整体优化。     

Low-Cost and Large-Scale Clean Steel Production Technology

As the market demand for clean steel increased,a number of new technologies for clean steel production have been developed in some domestic and foreign steelmaking plants.Based on the existing equipments and technical conditions in the No.1 steelmaking plant of Ansteel,a series of clean steel technologies have been integrated including single bay duplex-dephosphorization in steelmaking control technology,high efficiency desulfurization technology,the control technology for nitrogen content during the whole process,the control technology for hydrogen content in VD,and the systematic control technology for oxygen content.A series of process for all kinds of ultra-low phosphorus,ultra-low sulfur and relative low level of inclusions have been designed in clean steel production.This process include hot metal desulfurization and slag-off,single bay duplex-dephosphorization in BOF,molten steel slag-off,LF processing,VD processing,and continuous casting with protection,then a stable,low-cost and large-scale production process has been formed.Applying this integrative technology,the sum of 5 major elements including phosphorus,sulfur,oxygen,nitrogen,hydrogen is less than 80×10-6 in high alloy steel scale production,and the industrial applications for clean steel technology have been achieved.     

“十三五”中国炼钢关键技术进步及思考

“十三五”时期,中国炼钢技术快速发展,在机理创新、关键工艺技术和装备研发、高品质钢高效生产、智能化控制、低碳绿色发展等方面都取得了长足的进步。中国粗钢产量持续增加,达到了世界产量的56.49%,在发展的同时逐步实现炼钢结构优化,高品质钢的高效绿色生产为中国经济高速发展提供很好的支持作用。通过回顾和分析“十三五”期间中国炼钢共性关键技术取得的科技成果,对“十三五”期间炼钢科技进步进行了总结。代表性关键技术成果总结为两个方面,即“高品质钢炼钢-连铸关键技术开发与应用”和“洁净钢高效、低碳绿色炼钢-连铸技术研发”。“高品质钢炼钢-连铸关键技术开发与应用”技术主要的发展表现在高品质不锈钢脱氧及夹杂物控制技术,薄板坯连铸连轧生产电工钢技术,重载车轴钢冶金技术,高速和重载铁路钢轨用钢炼钢技术,特殊高合金钢品种冶炼及连铸关键技术;“洁净钢高效、低碳绿色炼钢-连铸技术研发”的主要发展体现在大型转炉高效、绿色冶炼关键技术,绿色电炉高效冶炼技术,高品质特殊钢绿色高效电渣重熔关键技术,高品质钢高效连铸技术。同时,炼钢-连铸智能化控制技术的应用取得了进展。实现关键钢铁材料的自主保障和前沿技术的突破是“十四五”...     

关于高效率、低成本洁净钢平台的讨论——21世纪钢铁工业关键技术之一

高效率、低成本洁净钢平台建设仍是今后几年钢厂科技创新中一项具有普适性、基础性、事关钢厂效率、质量、成本的共性关键技术,对提高企业市场竞争力具有重要意义。洁净钢平台建设需抓好铁水预处理、转炉冶炼、二次冶金、全连铸4项基础支撑型技术和优化-简捷的流程网络和动态-有序运行的物流技术这2项集成技术。当前中国洁净钢平台建设的重点是:认清协同-稳定是洁净钢平台动态运行的核心,高效恒速的连铸生产是洁净钢平台动态运行的有序之源,也是优质、节能、低成本的关键;深入进行各种铁水预处理工艺、装备的适用性研究及技术经济比较;深入研究和优化规范适用范围广、运行效率高、易于协同、成本低廉的钢水吹氩精炼工艺;大力推进真空精炼装备和技术(尤其是高效RH)优化;在炼钢厂新建或改造的设计过程中要高度重视平面布置图(流程网络)的合理化,为稳定、经济地生产高质量钢材打好基础。     

More Discussion on High Efficiency & Low Cost Clean Steel Production Platform

The construction of high efficiency, low cost clean steel platform is one of the common key technologies concerning efficiency, quality and cost. It is basic and universal and not only applicable in the R&D and production of "high-end" products, but also in the production of bulk ordinary steel products. The platform of high efficiency, low cost clean steel is the important direction of modern steel technology progress and has great significance on the competitiveness of each steel plant. The research of high efficiency, low cost platform not only involves the production and management of the steel plant, but also the academic research field (process engineering and dynamic operation) and theories and methods innovation of engineering design (theory and method of dynamic-precision design). The integrated theory and method of high efficiency and low cost clean steel platform is the binding point of metallurgical process engineering and material engineering. Different types of high efficiency, low cost clean steel platform should combine with the corresponding rolling process and iron making process so that high efficiency, low cost clean steel manufacturing system would come into being.     

棒材高效低碳生产技术与集成化应用

为了减少钢铁生产流程的能耗,降低废气排放,实现低碳生产,河钢集团用冶金流程工程学理论指导开发了高效炼钢、高效连铸技术并与棒材轧钢工序集成化应用,实现了棒材生产流程的低碳化和绿色化.讨论了提高转炉冶炼效率、提高连铸机拉速、钢坯定重、提高钢坯热送温度,实现转炉、连铸、轧钢高效生产与快速连接的关键技术.实践表明,通过优化钢铁...     

钢铁工业绿色能源系统研究

基于能源领域煤气化多联产思想,提出了钢铁工业解决能源利用与污染排放问题的新思路。提出的钢铁企业多联产清洁能源系统模型,使未来钢铁企业在质优、价廉、清洁地生产钢铁产品的同时,可望成为高效、清洁的绿色能源系统。本文进一步提出了全生命周期的多联产系统工程的概念,并建立了可适应多联产系统工程研究的数字分析平台解决方案。     

水钢高效率低成本洁净钢生产

 为了把水钢建设成为精品长材生产基地,水钢炼钢厂开展了高效率低成本洁净钢生产平台建设,通过铁水预脱硫选择、转炉长寿命复吹的研究与优化、LF快速精炼及高效恒速连铸技术等集成的工艺优化,并通过对不同要求和冶炼特点的钢种选择不同生产路线,以专线化的生产模式优化了流程网络和物流动态有序运行,实现了现有钢种的高效、低成本洁净生产。实物检验结果表明:在不增加生产成本的前提下,批量生产的82B达到[wO]≤0.002%、[wS]≤0.006%和[wN]≤0.004%级别的水平,脆性氧化铝类和球状氧化物类夹杂物均得到有效控制,极少发现硅酸盐类和硫化物类夹杂物,90%以上夹杂物的尺寸在10 μm 以内,达到了较高的洁净度。     

含钛型连铸保护渣性能及应用研究进展

 随着钢铁技术的进步和社会发展需求,钢铁企业正在研发和生产强度高、韧性好、抗腐蚀性强等各种类型的高质量特殊钢种。如何有效控制特殊钢种连铸生产工艺的稳定性是当前保护渣开发面临的共性难题。设计研发合理的保护渣化学成分、稳定其物化性能,以保证特殊钢种良好的铸坯质量是钢铁冶金领域科研人员关注的热点问题。为此,有关科研人员开展了大量的保护渣基础理论及应用研究,取得了一定的成效。大多数学者研究认为,在传统保护渣中添加一定量的TiO₂可以改善保护渣物化性能、提高吸附夹杂物的能力、阻止钢-渣界面反应、减少铸坯质量问题的发生。保护渣中TiO₂质量分数为4%~8%、碱度为1.1~1.3时,可以有效改善保护渣的熔化温度、黏度以及热流密度等物化性能,对渣膜结晶也可以起到促进作用,能基本满足高钛钢、高铝钢等特殊钢种的要求;含钛保护渣渣膜中的钙钛矿可以代替传统保护渣渣膜中的枪晶石,对保护渣的传热起着决定性的作用;含钛保护渣吸收钢水中夹杂物后,保护渣的物理性能保持稳定,并可以防止特殊钢水中的钛与保护渣发生界面反应而引起的铸坯表面“结鱼”等问题的发生;含钛型保护渣在某些特殊钢种中已进行初步探索应用并取得阶段性成果。关于渣膜中钙钛矿及其他矿物对含钛型保护渣传热的影响机理,如何更好地协调保护渣的基础性能与润滑传热机制之间的矛盾,实现含钛型保护渣在连铸工艺中的广泛应用,以满足连铸工艺优质高效稳定的生产需要,仍是冶金工作者进一步研究的主要课题。     

高效低成本洁净钢生产实践探索

首钢京唐钢铁厂基于新一代钢铁流程动态有序、协同连续的设计理念,通过优化高炉出铁工艺、铁钢界面系统开发实现铁钢界面智能化管控,结合专线化、快节奏生产组织及低温出钢技术,辅以板坯库管理优化和铸轧一体化,成功实现了洁净钢的高效低成本生产.实践表明,构建简捷顺畅的流程网络是实现物质流高效快捷流动、能量流最小耗散、信息流全面贯通...     

高品质车轮钢二冷区冷却方式

为了探索高品质低成本车轮钢生产工艺,比较了两种二冷区冷却方式(气雾冷却和全水冷却)对车轮钢铸坯表面温度、凝固组织与宏观偏析的影响.结果表明:两种冷却方式下的二冷区矫直段铸坯表面温度均高于950℃,处于高温塑性区,可避免产生矫直裂纹;两种冷却方式均得到了均匀对称的凝固组织;虽然气雾冷却可略微增加等轴晶比例和降低铸坯中心偏析,但是使铸坯枝晶间距变得较为粗大,并且加重了1/2半径附近处的偏析,对随后的加工和成品的质量更为不利.综合考虑实验结果和生产成本,认为全水冷却方式更适合高品质车轮钢的生产.     

高碳洁净钢热轧盘条的开发实践

高效低成本洁净钢生产技术,是国家钢铁产业政策提倡的冶金技术之一。安阳钢铁股份有限公司在高碳洁净钢生产中,以转炉高拉碳技术为基础,降低增碳剂加入量,同时不断深入研究连铸、轧钢等后道工序的工艺控制参数,钢水纯净度大幅度提高。在没有铁水预处理和钢水真空脱气的条件下,以较低的成本,成功开发出C72DA和C82DA热轧盘条。性能完全满足用户要求,获得了市场的良好评价。     

基于蚁群算法的炼钢-连铸作业计划编制方法

为提高炼钢-连铸作业计划编制中资源配置的有效性,提出了一种面向生产流程动态网络的自组织资源配置蚁群算法.炼钢-连铸作业计划以最小化炉次作业冲突时间和作业前等待时间、尽早安排连铸机开浇时间为目标,以连铸机连浇等工艺要求为约束条件建立模型,按生产流程网络结构的时空逆序关系设计了蚁群求解算法.利用某钢厂实际生产作业计划数据进行的算法验证结果表明:模型及算法能迅速得到高质量的可执行炼钢-连铸生产作业计划.     

炼钢厂多尺度建模与协同制造

在阐述炼钢厂多尺度建模与协同制造技术架构的基础上,分别从单体工序尺度、车间区段尺度与炼钢厂运行尺度开展了炼钢厂协同制造的研究。从工序/装置过程控制系统（PCS）到炼钢厂制造执行系统（MES）进行了较为系统的建模研发,构建了包括转炉工序、精炼工序与连铸工序在内的工序工艺控制模型以及以生产计划与调度模型为核心的物质流运行优化模型,并通过工序工艺控制和生产计划与调度的动态协同,实现了炼钢厂多工序/装置的高效运行。研发了炼钢?连铸过程工序工艺控制模型、生产计划与调度模型同MES之间的数据接口,实现了MES与生产工艺控制、流程运行控制、生产计划与调度系统的有机融合,形成了以机理模型与数据模型协同驱动的工艺精准控制、多工序协同运行、基于“规则+算法”的生产计划与调度为支撑的炼钢?连铸过程集成制造技术,通过多层级的纵向协同与多工序的横向协同,实现了炼钢厂的协同运行与控制。研究成果是炼钢?连铸过程智能制造的有益探索与实践,对流程工业智能制造企业具有很强的参考价值,对冶金工业绿色化、智能化发展具有示范与借鉴作用。应用后,明显提升了炼钢厂的协同制造水平,取得了显著的经济与社会效益。      

转炉炼钢厂的物流管制技术

高速连铸的实现加快了生产节奏,炼钢厂系统原有的平衡被打破,需要建立新的平衡体系来确保高效连铸的实现,本文应用钢铁制造流程多物流管制理论,全面解析转炉炼炉厂的生产过程,优化生产过程的是 物质量等基本参数,并进行综合集成,提出了转炉炼厂的物流管制技术,实现了高效连钎生产的物流管制。     

钢铁制造流程动态运行要素的认识与实践

 深入认识钢铁制造流程的动态运行特征是实现流程动态-有序、协同-连续运行状态管控的基础。基于对钢铁生产流程特征的分析,阐述了“流、流程网络与运行程序”作为钢铁制造流程动态运行3大要素的特征及其数学描述,明确了运行程序是进行物质流、能量流在以流程网络为基础的网络空间中运行优化的调控手段,以及构建铁素物质流及能量流在流程网络上的动态运行优化模型是实现钢铁制造流程高效优质低耗低成本运行的有效途径。对于钢铁制造企业,提出了以生产计划调度优化模型为核心的运行程序优化技术,通过优化模型形成的生产计划调度指令可引导制造流程运行状态的整体优化,实现生产资源的合理优化配置和能源利用效率提升。     

低成本、高效率洁净钢制造平台的集成技术

唐钢公司第二钢轧厂运用五个技术集成,形成了两个特色鲜明的低成本、高效率洁净钢制造平台,即金属制品原料用钢制造平台和长材结构钢制造平台,成本指标和产品质量达到国内先进水平。     

降低炼钢全流程钢铁料消耗综合技术研究

结合攀钢提钒炼钢厂装备及工艺条件,详细分析了影响钢铁料消耗的因素,提出优化脱硫提钒工艺,降低脱硫提钒铁损;优化复吹炼钢,减少渣中带铁,降低终渣TFe;加强连铸管理,提高单中包连浇炉数、优化切割等降低钢铁料消耗的主要技术措施并应用于生产,取得了降低钢铁料消耗4.79 kg/t的效果。     

低成本S355J2钢板生产方法研究

在生产试验的条件下,通过优化成分设计,并将优质铁水先后经过KR铁水预脱硫、转炉顶底复吹冶炼、吹 氩处理、连铸保护浇铸、控轧控冷工艺等生产方式研究生产低成本S355J2钢板,大大缩短了生产周期、降低成本、 节省资源,适应现代制造新技术,适合在大生产中推广。