型超高功率电炉技术的发展以及炉外精炼技术的采用,使电炉炼钢技术有了长足进步,电炉钢产量及其占比有所增长。目前我国最大电炉已达220吨(最大电渣重熔炉已达450吨;最大的真空感应熔炼炉已达13吨),这为我国核电站、高温合金、航天航空材料等特殊材料需求提供了保证。
目前我国炼钢企业中,转炉炼钢仍然占据主导地位,而电炉炼钢仅仅占炼钢总量的11%左右,远远低于世界平均水平。随着我国废钢产量的增加以及电力成本的降低,我国电弧炉炼钢产量有很大的成长空间。然而我国真正开始大力发展电弧炉则是在20世纪80年代~90年代初,电炉正在成为转炉炼钢的一个竞争者。目前电弧炉除电极提供能量外,还可以通过氧枪和燃料燃烧器补充(如二次燃烧技术),电弧炉是最有效的废钢熔化炉(可采用废钢预热技术,以减少能量需求),减少碳排放量,鉴于电弧炉炼钢产能的增加,社会上也要求减少碳排放量,以及他的灵活操作方式,电炉还是有潜力和发展前景的炼钢方法。
2.3精炼
我国早在20世纪50年代~60年代上钢五厂、大连、抚顺、太钢等一些特钢厂就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备,受当时工艺技术的限制效果不够理想。1967年大冶钢厂从西德引进第一代rh(循环法)真空处理设备,在我国特钢企业中率先采用炉外精炼技术,20世纪70年代后期,我国又从瑞典、西德、日本引进了多种炉外精炼设备,并自行研制开发了lf、vod、vd、aod等精炼炉,各特钢厂根据自己生产的品种和质量要求,以及具体条件纷纷建设多种形式的炉外精炼装置。如太钢炼钢采用电炉—aod生产不锈钢,经济效益显著;上钢三厂与长城钢厂用vod生产不锈钢效益也很好;上钢五厂与大冶钢厂用lfv和vhd\/vod(实际按lf\/vd使用)生产轴承钢、齿轮钢等,使钢中气体含量降至h≤2ppm,o≤10ppm,n≤20ppm;钢水中s≤0.005%,p≤0.008%,达到国际轴承钢的水平。能生产高质量品种,炉外精炼成为不可缺少的手段,炉外精炼在生产中的效能充分发挥。以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。初炼(转炉或电炉)→精炼→连铸,成了现代化典型的工艺短流程。
但我国真正拥有钢包精炼技术是从1975年包钢引进端典两台aseaskf型钢包精炼炉开始的。1979年我国设计了第一台40吨lf\/v钢包精炼炉,其配套用的200kg\/h六级蒸汽喷射泵也是由国内设计制造。从此,50t以下的钢包精炼炉被各钢厂推广使用。但大型的钢包精炼炉还是依靠进口。在1991年6月天津钢管公司引进一套150吨lf\/vd大型钢包精炼炉(真空脱气)投产;1996年我国具备了设计制造大型钢包精炼炉的能力,上海浦钢、上钢五厂、武钢等投产了大型国产lf\/vd钢包精炼炉,这样我国的钢包炉设计的技术和装备水平可以替代进口。
20世纪80年代以来,我国炉外精炼发展很快,我国钢铁企业建设精炼炉突飞猛进,尤其是重点钢铁企业已普遍装备了炉外精炼,全面向炼钢(转炉、电炉)—炉外精炼—连铸方向发展。1983年我国上钢五厂第一台40吨lf精炼炉研制成功后,大部分电炉炼钢厂都开始配备lf炉,生产能力也可提高15%~30%,钢厂炉外精炼所需的真空脱气(真空脱碳)与成分精确微调等功能,均由精炼装置来实现,目前国内应用最多的精炼装置有lf、rh、vd、aod、vod等。(vod则主要用于超低碳不锈钢的精炼)。从炼钢厂的总体工艺与其生产的品种质量角度考虑,以满足绝大部分钢水脱氢、脱氧和去除夹杂的质量要求,并可通过真空脱碳反应冶炼超低碳钢,并有利于去除夹杂和促进脱硫反应、成分微调功能,对某些成分控制要求严格的钢种(如电站、油井管用钢等),在真空下或还原性气氛下精确微调成分,当精炼超低硫钢种时,还需具备快速高效的脱硫功能,并通过钙处理改变硫化物夹杂形态,从而提高钢材质量。
2.4连铸
20世纪90年代我国新建炼钢连铸项目技术水平和设备档次不断提升,新建连铸项目技术水平、设备档次的起点均比较高。连铸过程中,钢水从钢包流出后,再经过中间包流入结晶器。整个过程中钢水容易与空气接触,产生二次氧化物夹杂,影响连铸坯质量,直接影响钢材的产品质量。为了提高连铸坯质量,采用了诸多提升产品质量、增加经济效益的工艺技术,如钢水保护浇注、结晶器液压振动、电磁搅拌装置、二冷动态模型控制技术、铸坯动态轻压下、钢包下渣检测、结晶器漏钢预报等技术。2010年我国在自主连铸装备水平、产品档次提升方面,各种机型连铸机技术均稳步发展并有所突破。特别是采用自主技术的国产连铸机、超大规格连铸机相继创造新的纪录,目前国内最厚的板坯连铸机已达450mm,最大铸坯宽度为2600mm;最大圆坯连铸机断面已达Φ1000mm;国内方坯连铸机断面也达到400mm以上。超大规格的板坯、圆坯、方坯代替模铸,大幅度提高成材率,生产效益得到很大提高。国产连铸装备不仅在国内已经具备与外商同台竞争的实力,而且已经实现成套出口。
总之,钢铁工业科技创新成果推广、应用效果明显。炼钢重点推广了工艺、装备、节能、环保、资源综合利用等一大批先进技术。保证了一大批高端产品的研发生产,为各主要用钢下游行业的升级发展做出了贡献。如能源行业中天然气长输管道用x100、x120钢;超低冷lng(液化天然气)储罐钢板;lng运输船用钢板等已实现国产化;能源行业的700℃超超临界锅炉用钢国产化;再以钢管为例,电站用inconel690u型镍基合金钢管;在石油行业中,2006年7月塔深1井完钻井深8408m;2019年7月轮探1井再创完钻井深8882m。这些成绩的取得与炼钢工艺技术进步是分不开的。改革开放我国钢铁工业成效显著,极大促进了炼钢工艺技术结构的变化,并缩小了与世界先进水平的差距。
在炼钢工艺技术和装备、产品质量上取得骄人业绩的同时;在节能减排上也取得了巨大进步。优化炼钢生产工艺,降低炼钢能耗,加强精细管理与操作,充分利用钢水中化学反应产生的化学能和排放废气中的物理能,如二次燃烧。
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第92章 炼钢技术的发展(科普章)[2/2页]