“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”...     

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,通过优化钢铁制造流程,开发高效炼钢、高效连铸技术、“界面”优化技术并实现集成应用,构建高效率的冶金流程生产平台,能够显著降低生产流程的能耗、降低碳排放,同时提高产品质量、降低生产成本,实现高效、低碳、稳定生产。     

建设绿色钢铁制造流程示范钢厂的构想

构想将炼铁中的熔融还原炼铁(FINEX)、炼钢中的洁净钢生产以及铸造和轧制中的连续无头轧制(CEM)整合到一起,加上实施冶金化工一体化,以构建起目前世界上工艺技术最先进、投资最省、运营成本最低、资源能耗最低、碳排放最低的绿色钢铁制造流程。     

采用LD-RH-CC工艺生产低碳铝镇静钢技术开发与实践

莱钢炼钢厂为了提高LD-RH-CC工艺生产低碳铝镇静钢技术水平,通过开发全工序低硫冶炼控制技术,构建RH环流模型,开发新型炉渣改质剂,开发连铸机无氧化全保护浇注工艺技术,提高了钢水洁净度,实现了LD-RH-CC工艺稳定控制。其中RH精炼炉终点硫的质量分数控制在0.006%,连铸机浇注炉数达到10炉以上,钢中氮、氧的质量分数达到0.02%以内,稳步推进RH精炼炉冶炼低碳铝镇静钢工艺技术发展。     

首钢京唐热态渣、钢绿色循环利用体系开发

为实现“全三脱”工艺少渣冶炼,进一步降低辅料消耗,首钢京唐开发了热态脱硫渣、液态脱碳渣及铸余渣钢直接返回利用工艺。对热态渣、钢的可回收性进行了分析,并通过工业试验验证了工艺的应用效果。结果表明,回收利用5 t的脱硫渣,脱硫剂消耗可降低30%～40%,铁水温降相对减少10～15 ℃,总渣量减少30%～40%,同时可降低铁损,减少对环境的污染;对于脱碳渣,每炉回收热态渣20 t,可节约石灰3.2 t,若铁水硅质量分数小于0.15%,脱磷炉可不加石灰,钢铁料消耗相应减少2.4 kg/t,并且可取消萤石及轻烧的使用,可实现脱磷炉零辅料消耗;对于钢包铸余,通过控制高炉出铁量,将精炼工序RH/LF/CAS产生的热态精炼渣及钢包铸余兑入半钢包,连同半钢一起兑入脱碳炉中进行冶炼,铸余钢回包次数可达到6～8次,实现液态铸余直接回收。     

Construction of High-Efficiency and Low-Cost Clean Steel Production System in Shougang Jingtang

This paper analyzes the technology for clean steel production in modern iron and steel plant,a philosophy with production efficiency,manufacturing cost and product performance in its core.It also makes a review on functions of high-efficiency,low-cost and high-quality steel products manufactured by the new generation iron and steel plant,in combination with the study on design of steelmaking-continuous casting process of Shougang Jingtang iron and steel Plant.By applying precise and dynamic design system to optimize and allocate systems and working procedures of hot metal pretreatment,converter smelting,secondary refining,continuous casting process,etc,a platform of high-efficiency,low-cost and high-quality clean steel production is built.     

国内外纯净钢生产技术的新进展

概述了国内外先进炼钢厂的纯净钢生产技术，讨论了铁水预处理、冶炼、精炼及连铸各工序控制钢中夹杂物C、S、P、N、H、T.O的主要技术措施，为纯净钢生产的工艺选择和成分控制提供参考。     

降低100 t转炉钢铁料消耗的工艺研究

  研究了安钢第一炼轧厂100t转炉钢铁料消耗的影响因素,从炼钢原辅料、冶炼工艺、造渣操作和终点控制、精炼和连铸的精细化管理等方面采取了相应的措施,2009年吨钢钢铁料消耗降低到1042.52kg,显著降低了炼钢成本,取得了较好的经济和社会效益。     

低温高冲击Q420qE钢中厚板的研发

介绍了河北敬业集团低温高冲击Q420qE钢中厚板的开发过程和生产工艺的重点和难点,从化学成分的确定、冶炼、连铸、加热、轧制、高温堆冷工艺几个方面分析了该钢的生产过程。经检测,70个批次Q420qE钢中厚板的力学性能全部合格,为集团打开西部市场奠定了坚实基础。     

XY1215生产工艺技术难点攻关

针对硫系易切削钢XY1215生产过程中存在的问题及钢种特性带来的冶炼工艺及连铸工艺技术难点制定适当的攻关方案,采用分步、不完全脱氧方式,保证钢中适当的活度氧质量分数及硫质量分数的精确控制,得出了硫系易切削钢生产时的冶炼和浇铸工艺控制要点; 同时调整了铸机振动参数和精度、优化浇铸和冷却参数、改善夹杂物形貌,解决了铸坯表面振痕深且紊乱的问题,改善了铸坯表面质量及低倍质量和夹杂。     

Decarbonization and chromium conservation thermodynamics of partial CO2 instead of Ar or O2 in AOD furnace

Decarbonization and chromium conservation technology is mainly achieved by blowing O2 and Ar during the traditional AOD furnace smelting process. The CO2 emissions per ton of steel production in the steel industry are about 1. 57t. If the CO2 emissions can be collected and recycled in the steel production process, it can not only save energy and reduce emissions, but also reduce the cost of smelting. The feasibility of using CO2 instead of Ar or O2 to be injected for smelting stainless steels was verified by thermodynamic calculations. The reaction limits of the different carbon content, the rising and falling temperature of elemental oxidation, the reaction rate under different ratios of CO2 injection, the depth of decarburization, and the result of chromium retention were also calculated. The thermodynamic mechanism of blowing CO2 to replace O2 decarburizing and protecting chromium was analyzed. The results show that blowing CO2- O2 mixed gas in high carbon zone is conducive to decarbonization and chromium conservation in the AOD smelting process. With the increase of CO2 ratio, the effect of chromium retention is enhanced whereas the decarburization rate is reduced. When the CO2 injection amount is increased, the decarburization reaction rate in the molten pool is too slow, causing the molten pool temperature to be low, and the CO2 injection ratio should be controlled between 20 vol.% and 40 vol.%.     

炼铁新技术及基础理论研究进展

从炼铁新技术及基础理论研究方面介绍了烧结球团提质降耗新技术、焦炭在高炉内行为解析研究、高炉喷吹清洁燃料技术、高炉长寿技术、高炉炼铁数据建模技术以及冶金尘泥再处理技术。从基础研究出发,提出了目前最具有潜力的炼铁新技术;然后在国家碳中和战略的大背景下,综述了目前国际上的非高炉炼铁技术研究进展,为我国低碳炼铁发展提供依据;最后从最新微观研究手段出发,介绍了目前炼铁研究领域在微观尺度的研究进展,多尺度综合调控研究高炉炼铁过程机理,为未来低碳炼铁发展方向提供思路。      

帘线钢盘条全氧含量控制技术

从转炉冶炼、LF精炼以及连铸工艺角度,对帘线钢盘条全氧含量控制技术进行了研究,形成了以转炉高碳出钢、夹杂物塑性化处理、钢液弱吹氩、增加连浇换包过程钢液重量和连铸保护浇注等为特点的控制技术,使鞍钢帘线钢盘条全氧含量控制在0.001 5%~0.002 0%。     

小方坯生产SWRH82B高碳硬线研究与实践

文章结合包钢小方坯工艺生产SWRH82B炼钢生产实践,阐述了炼钢原辅材料、转炉冶炼、钢包精炼、连铸各工序控制点对SWRH82B钢质洁净度的影响。通过实践表明,该工艺提高了SWRH82B高碳硬线钢钢质洁净度,满足了用户拉拔需求。     

氢冶金基础研究及新工艺探索

氢冶金是钢铁工业减少CO₂排放的有效方法之一。但当前大规模制氢仍然依靠化石燃料,因此,即使采用氢冶金总量减排不明显。利用钢铁企业的含能气体制氢或“可燃冰”制氢可以为氢冶金提供氢源并能减少CO₂排放。探讨了低温氢冶金的关键技术。同时还研究了碳-氢熔融还原工艺。为氢冶金技术的发展奠定了一定的理论基础。     

攀钢钒洁净钢生产中氮含量的控制

 作为目前炼钢技术发展的重要方向之一,洁净钢对钢中杂质元素的含量具有非常严格的控制要求,并且由于氮的离子半径较大,在钢中的扩散系数小等原因,所以钢水脱氮有一定的难度。为实现洁净钢的规模生产,攀钢集团攀枝花钢钒公司提钒炼钢厂结合自身特点,通过优化原辅料的使用方式和炼钢转炉冶炼制度,改善LF钢包炉精炼工艺,加强RH真空处理设备检修和改进连铸长水口等手段,将钢中的氮含量控制到了较低水平,实现了帘线钢、IF钢、气瓶钢等洁净钢的工业生产,并有效控制了帘线钢生产中TiN夹杂的析出。     

“双碳”背景下低碳排炼钢流程选择及关键技术

“碳达峰”、“碳中和”是一个总体的宏观概念,为中国未来经济与环境发展提供了笼统的理论框架与基本理念。基于“双碳”目标的深度解析,中国钢铁行业处于“碳锁定”状态,只有同时进行技术和制度变革才能实现“碳解锁”。结合当前钢铁工业生产结构、冶炼原材料供应、冶炼能源、节能减排水平以及CO₂排放现状,给出了合理的碳达峰时间及峰值。未来二三十年中国钢铁生产主要流程依然是长流程和短流程并存,氢冶金技术还难以进行工业生产,提升全废钢短流程炼钢的比例是降低碳排放的主要措施。从长远来看,长流程中炼铁工艺由碳还原逐渐向氢还原是大势所趋,炼铁工序的产品将由原来的高碳铁水转变为低碳铁水或直接还原铁（DRI）,具有较高脱碳的转炉炼钢就没有明显优势,发展电弧炉炼钢流程是必然选择。但实现“碳中和”还要依靠氢冶金,碳捕集、利用与封存技术的发展和应用,以及制度的变革。基于近年在全废钢电弧炉相关方面的理论研究、装备开发与实践的深入研究,针对全废钢电弧炉冶炼工艺存在的问题,开发了一系列关键技术,实现在全废钢条件下满足当前连铸生产工艺节奏以及钢液质量的控制,为全废钢电弧炉的发展提供理论支持。      

智能制造在梅钢炼钢厂的应用实践

上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂围绕智能制造技术,在不同的生产工序开展了研究,从铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸4个工序,结合生产操作开展了模型化、智能化、自动化的智能制造技术,并取得了较好的应用实践效果。在铁水预处理工序开展了一键脱硫模型的开发,实现了脱硫操作一键化,对铁水扒渣的判定进行了智能化的研究,实现了对扒渣过程的智能判定,替代了人工判定扒渣等级。在转炉区域开展了转炉冶炼模型的研究,实现了一键炼钢冶炼控制,使得转炉终点控制更加稳定,补吹率在1%以下。在精炼工序开展合金模型的研究和应用,对降低合金总成本、提高钢水成分控制精度也发挥了重要的作用。在连铸工序开展自动浇钢综合研究,实现了无人浇钢控制技术,大大提高了劳动效率。     

Production of rolled bar from electrosmelted bearing steel

A new production process for bearing steel has been developed at OAO Novokuznetskii Metallurgicheskii Kombinat. In this process, the steel is smelted in superpowerful arc furnaces, with subsequent treatment in a ladle-furnace unit and vacuum treatment, heating, and slow cooling in tanks. Optimal temperatures in smelting, ladle treatment, and continuous casting are determined, as well as optimal heating and cooling of the intermediate blank and the final bar. The proposed technology yields rolled bar that complies with State Standard GOST 801.     

高强度焊接气瓶用钢HP345的开发

随着瓶装液化石油气需求量的不断增长,焊接气瓶用钢的市场前景广阔,邯钢公司在分析对比Q345B热轧板化学成分、力学性能、工艺性能基础上,提出了HP345采用C+Mn+Ti+其它合金元素的成分设计,通过制定合理的冶炼、连铸、轧制工艺参数,邯钢2250生产线试生产的焊瓶钢HP345的各项性能指标均满足相关标准要求,目前完全具备了批量生产能力。