我国高炉炼铁和炼钢工艺现状及其发展2

第一部分 我国高炉炼铁和炼钢工艺现状及其

发展

1 我国炼铁生产技术十个发展趋势

一是高炉大型化会得到进一步发展。

二是高炉装备水平在提高，自动化程度将取得新进展。目前，新建高炉均采用了无料钟炉顶设备、高炉专家操作系统、先进的泥炮等。

三是高炉精料水平将得到进一步发展，炉料结构更趋合理。在这方面，随着小球烧结、低温烧结、低硅烧结等技术的普及和提高，烧结矿的质量会进一步提高。同时，提高球团矿配比是个发展方向，使用优质的进口矿可提高人炉品位，并改善炉料的冶金性能。 四是焦炭质量对高炉炼铁有很大影响，应在高炉冶炼中争取多使用高质量的焦炭。

五是高炉喷煤水平将继续提高。高炉喷煤是炼铁系统结构优化的中心环节，是世界炼铁技术的主流，是高炉炼铁节焦、降成本的重要措施，也是改善钢铁工业能源结构、缓解我国主焦煤资源短缺矛盾的重要手段。

六是进一步提高风温。高风温是廉价的能源。采用对空气、煤气双预热技术，即便使用低热值的高炉煤气也可获得大于1200℃以上的风温。高风温具有显著的经济效益。

七是炼铁系统的环境保护工作将进一步加强。国家已制订出有关水、尘、渣的环保治理标准，有关炼铁企业应积极执行。对于新建的高炉、焦炉和烧结等设施要做到环保“三同时”。

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八是高炉长寿技术会取得新进展。目前，我国新建大高炉均按寿命10至15年设计，中小高炉寿命也按6至8年以上考虑。 九是炼铁能耗会进一步降低。通过采用提高喷煤比和风温，上干熄焦，炉顶煤气压差发电和铁、焦，烧工序一系列节能新技术等，炼铁工序能耗还会下降。

十是高炉炼铁流程将在一段时间内仍占主导地位。

炼铁界有关人士还建议应在今后的发展中重点关注和努力解决好如下两个问题：

一是应关注国内铁矿石生产萎缩对炼铁生产发展的影响。目前，我国钢铁工业规模快速扩张和国内铁矿石生产萎缩的矛盾十分突出。国内铁矿越来越少，进口矿石连年大幅度增加，预示着我国钢铁工业发展开始步入以进口铁矿石为主的时期。这方面带来了我国钢铁工业经济安全的隐患，一方面也要求我们对包括进口矿在内的入炉原料进行深入的研究，以便更好地优化炼铁生产，提高效率和效益。 二是应进一步加速非高炉炼铁的研究。熔融还原炼铁技术是当代科学技术的前沿课题。该课题是20世纪70年代末提出的，80年代经各国科研人员的研究开发，出现了各种工艺流程，但迄今只有一种形成了生产能力。我国也投入人力进行这种技术的研究，但至今还没有形成中国式的熔融还原的成熟工艺。不久前，有关单位提出煤氧熔融还原炼铁法并开展了半工业试验，取得了良好的效果。

2 我国炉外精炼现况与发展

一、我国钢包精炼炉应用情况

我国于1975后从瑞典引进两台ASEA-SKF型钢包精炼炉，1979开始设计我国第一台40tLF/V型钢包精炼炉，接着各钢厂纷纷采用该

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技术，但是大容量的钢包炉仍然不断从国外引进。在1996年上海浦钢公司投产了二台三相三臂式100tLF/VD钢包精炼炉，说明我国已具备了设计制造大型钢包精炼炉的能力，一年后上海五钢公司建成了一台三相电极吊挂式LF/VD炉，它是没有横臂的新型的导电结构方式的炉子。1999年武钢公司一炼厂建成了一台三相单臂式100tLF/VD炉。我国的钢包精炼炉包含在建的至今已拥有大小近100台左右。

但是，由于直流钢包炉供电系统要配有直流电源的整流装置，在维护、使用上增加难度。选用的厂家不多，而交流钢包炉投资省，使用维护方便，有的钢厂可利用停产的小电炉变压器，因此选用厂家较多。

从LF炉的结构形式可分三种，即上述提到的三种100tLF/VD炉都是我国近年来自行设计的代表炉形。

二、我国三种LF炉短网结构的特点

应该说明我国100tLF炉采用的三种短网形式没有改变钢包炉三相供电的基本特性，仅在传输电能的方式上采用了不同形式。

1、三相三臂导电方法是三相电弧炉传统采用的结构，因此在钢包炉上被选用的最多，只是导电横臂产生后代替了原来的铜管导电，使导电截面增加，阻抗减小，提高系统的有功功率。

2、三相电缆吊挂与电极夹头直接相连，电极夹头装置上端同升降杆连接。这种结构形式是由瑞典ELKEM-SCANLANCE公司1985年为波兰HULA-CZESTOCHWA公司提供的90-100tLF炉炉形。这种形式的特点是二次侧导电线路短，阻抗小，有效功率高，同时夹头装置呈“品”字型，电极极心圆极小，对减少钢包耐材侵蚀有利。

3、三相单臂结构形式于1989年首先由德国巴登公司80tLF炉上使用，它采用根加强型横臂，头部呈“Y”型，装有三只夹头装置，

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导电钢管布置在横臂的上部和两侧。电极升降系统由三套可并为一套，操作控制简化，并也可获得较小的电极极心圆，操作维护方便，投资省。但这种结构对二次侧的短网设计要求高，三相阻抗的不平衡在静态计算上需要精确，控制时选择的电流参数要恰当，三相电极需要在熔炼2-3炉后必须整平头部。

从基本分析看，三种结构形式在100t容量都用得很好，但是三相电缆吊挂式和三相单臂式最大优点是适用于中小型钢包炉，可充分利用极心圆小的优点，但前者更适合于熔炼对碳含量控制要求高的优质钢，这是仅供选用参考的见解。

三、我国钢包炉装备技术的发展趋势

我国的钢包精炼技术近三年内随着平炉改转炉或电弧炉工程的需要已有迅速的增长，更主要的原因则是随着我国钢液连铸比的迅速提高，加速了钢包精炼技术的发展，但是到1998年的全国粗钢精炼比仍只有20%左右，与连铸比的差距很大。因此，今后大力发展炉外精炼技术是必然的趋势。

令人可喜的是是很多大钢厂对炉外精炼技术的工艺操作都已掌握相当知识，也看中国内的设计水平逐步与进口技术接近，并且造价低。但就LF炉钢包炉来说，结合国内目前技术水准，其工艺装备技术还需要在如下方面予以关注和完善：

1、采用计算机控制，提供钢液加热温度趋势图，可选择的功率曲线图和功率自控模型。具备三相同步起弧功能。

2、采用计算机控制三相电弧电压、电流的动态调节，使三相功率的不平衡控制在较小范围。

3、提示补加合金元素数量及其预计的收得率。

4、对渣料的选用和补加提供工艺指导，根据钢种要求予示脱硫

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效率和[S]含量、[O]含量的低限控制的示范方法。

5、对吹氩搅拌有多种搅拌模式的选择菜单。 6、在炉盖上配备具有计量功能的多流喂丝装置。

7、在加料孔上配备自动加合金和渣料，以及配有连续加入发泡剂的功能。

8、所有辅助系统、传动系统有完整的安全保护、紧急报警和故障自检功能。重要的压力、流量、温度在屏幕有动态显示。

9、每炉有完整的操作记录和单耗记录以及钢液化学成分、温度和渣样分析的数据。

10、当然对于生产节奏比较稳定，钢种比较少的钢厂也可开发人工智能型模糊控制方法，采用更为先进自控技术。

3 我国转炉炼钢的现状和发展

2003年我国转炉钢产量已接近1.9亿t,占我国钢产量的85.2%,约占世界转炉钢的25%。50～300t转炉由2001年的75座增至2003年的134座,工艺技术进一步优化。我国转炉冶炼新钢种和优质钢种增长迅速,其中包括低合金、耐候钢、TRIP(相变诱发塑性)钢以及合金结构钢、齿轮钢、轴承钢、锅炉用钢等特殊钢。今后转炉钢的增长主要是对条件较好转炉钢厂挖潜改造,进一步提高装备水平、扩大品种、提高质量以及降低消耗,改善环境。

1952年氧气顶吹转炉在奥地利林茨·道纳维茨(Linz,Donawitz)钢厂诞生,简称LD,其后陆续在一些国家获得广泛采用。1964年我国第1家氧气顶吹转炉炼钢厂在首钢建成投产,与此同时我国太钢从奥钢联引进了2台50t氧气顶吹转炉,使我国的氧气顶吹转炉炼钢进入了发展的初始阶。

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