大型煉鋼廠的生產(chǎn)工藝優(yōu)化探討

張 勇

（陜鋼集團漢鋼公司，陜西 漢中 724200）

煉鋼生產(chǎn)工藝包括轉(zhuǎn)爐、電爐以及平爐三種主要方式，但是，由于轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要外加能源的介入，原材料主要以鐵水、廢鋼、鐵合金為主，因此，投入成本低、生產(chǎn)速度快、單爐產(chǎn)量大、投資回報高等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各大煉鋼廠，并為企業(yè)創(chuàng)造了豐厚的經(jīng)濟效益。近年來，隨著社會各領(lǐng)域與國際市場對鋼材需求量的逐年增大，國內(nèi)許多大型煉鋼廠在原有轉(zhuǎn)爐工藝的基礎(chǔ)上，不斷推陳出新，旨在提高鋼材產(chǎn)量，促進企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

1 煉鋼廠原始工藝弊端與生產(chǎn)工藝優(yōu)化原則

下面以國內(nèi)某大型煉鋼廠為例，闡述煉鋼生產(chǎn)工藝的優(yōu)化舉措，該煉鋼廠于上世紀八十年代中期引進氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備，但是，由于當時的轉(zhuǎn)爐設(shè)備比較簡陋，生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)出的鋼材產(chǎn)品質(zhì)量較差，而且投入成本高，企業(yè)獲利少，加之煉鋼生產(chǎn)過程產(chǎn)生出的廢氣、廢水、廢渣給周邊環(huán)境造成嚴重污染，導(dǎo)致該煉鋼廠在不到五年的運營時間內(nèi)，連年虧損，入不敷出，即將走向倒閉邊緣。在這種嚴峻形勢下，煉鋼廠積極籌劃，精心組織，在煉鋼生產(chǎn)工藝上大做文章，并不斷開發(fā)出符合市場需求的新產(chǎn)品，鋼廠運營逐步走入正軌，成為扭虧增盈的典型代表。

該煉鋼廠針對生產(chǎn)工藝所遵循的基本原則主要包括以下三方面內(nèi)容。第一，以產(chǎn)品質(zhì)量為先導(dǎo)，以市場需求為導(dǎo)向，及時轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念，積極開展市場調(diào)研活動，大力研發(fā)鋼材市場亟需的生產(chǎn)技術(shù)難度大，產(chǎn)品附加值高的鋼材新品種，為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益。第二，積極響應(yīng)國家“節(jié)能降耗、綠色環(huán)保”的號召，進一步加大環(huán)保設(shè)施投入力度，大力實施環(huán)境友好方案，為企業(yè)贏得更好的社會信譽。第三，以區(qū)域市場為產(chǎn)品投放重心，利用區(qū)域資源優(yōu)勢，深入挖掘企業(yè)自身潛能，以特色鋼材產(chǎn)品為主流產(chǎn)品，投入本地市場，為擴大企業(yè)知名度做好鋪墊，打好基礎(chǔ)。

基于上述三點優(yōu)化原則，該煉鋼廠先后引進了三臺轉(zhuǎn)爐設(shè)備，鐵水預(yù)處理、爐外精煉、真空處理、1#板坯連鑄機相繼投入生產(chǎn)，之后，2#板坯連鑄機也投入生產(chǎn)，連鑄達到100%。在節(jié)能降耗環(huán)保方面，煉鋼廠對自動化轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)進行改造，對煙氣凈化回收系統(tǒng)以及低速風機性能進行改良，不僅改善了轉(zhuǎn)爐的運行環(huán)境，而且也提升了供氧送氧速度，在2007 年初，第三臺脫硫機也投入使用，生產(chǎn)過程對環(huán)境造成的污染幾率也大幅降低。

2 煉鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化舉措

2.1 鐵水脫硫工藝

為了收到較好的脫硫效果，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益，煉鋼廠新建了一個鐵水脫硫站，脫硫站的技術(shù)工藝原理是以金屬鎂粉與活性、流態(tài)化的石灰分混合物作為脫硫劑，采用噴入脫硫劑的方法，完成整個脫硫過程。自投入運營以來，這種新型的脫硫工藝收到了理想的應(yīng)用效果，而且設(shè)備運轉(zhuǎn)良好。這種新型脫硫工藝能夠?qū)B鑄用鋼的鐵水進行預(yù)處理，經(jīng)過脫硫站處理后，鐵水中的硫元素含量遠低于0.01%，經(jīng)過實地測定，硫含量的最低值為0.0007%，而每噸鐵所消耗的金屬鎂粉量只有0.6kg 左右，這些用量能夠保證鐵水中硫元素的含量從0.05%降到0.01%，每噸鐵水的處理費用不足40 元。

2.2 改性渣的應(yīng)用

利用氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)鋼材產(chǎn)品，鋼材極易摻雜各種雜物與合金元素，而嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，煉鋼廠在生產(chǎn)市場上亟需的鋼材產(chǎn)品時，向鋼包內(nèi)投放改性渣，改性渣與鋼水不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被鋼水熔化，在鋼流的沖擊作用下，改性渣被裂解成細小的渣滴，遍布鋼液當中，這就增大了鋼渣的接觸界面積，提高了反應(yīng)速度，同時，鋼水中含有雜質(zhì)也與渣滴親密接觸，并隨著鋼流的旋轉(zhuǎn)，不斷與其碰撞、合并而完成整個煉鋼過程。由此可以看出，在煉鋼過程中投放改性渣能夠有效降低鋼包中氧化鐵與氧化錳的含量。如果在沒有進行出鋼擋渣流程的條件下，以投放5kg/t 為例，鋼包中的氧化鐵與氧化錳含量分別為4.5%與5.0%，如果采取出鋼擋渣措施，這兩種雜質(zhì)的含量還會大幅降低[1]。

2.3 氧氣轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝

該煉鋼廠經(jīng)過反復(fù)驗證，不斷對氧氣轉(zhuǎn)爐的復(fù)吹工藝進行可行性分析與論證，最后確定了單透氣元件的轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝的合理性，該工藝滿足煉鋼廠120 噸氧氣轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的需要，并在技術(shù)人員不斷摸索過程中，通過引進國外發(fā)達國家的先進煉鋼工藝，對復(fù)吹工藝進行改良創(chuàng)新，收到了理想的應(yīng)用效果。

2.4 AHF 鋼包精煉裝置的引入

AHF 鋼包精煉裝置具有成分微調(diào)、化學(xué)升溫、吹氬攪拌等功能，這種生產(chǎn)工藝能夠調(diào)節(jié)氧氣轉(zhuǎn)爐與連鑄間的時間、成分與溫度，并通過吹氬、喂線等工序除去鋼液中的雜物，進而提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量，改善鋼產(chǎn)品性能。這種裝置經(jīng)過實際運行，各項技術(shù)指標也達到了市場標準要求。與此同時，在確保連鑄機正常運轉(zhuǎn)的情況下，能夠使100%的連鑄鋼水得到精煉處理，其生產(chǎn)工藝也已達到了世界領(lǐng)先水平。

2.5 RH-TB 鋼水真空處理裝置

RH-TB 鋼水真空處理裝置主要由合金料自動添加系統(tǒng)與抽真空系統(tǒng)組成，經(jīng)過實際運行，該裝置的年生產(chǎn)能力達到87.5 萬噸。每天的處理鋼水的能力達到5000 噸，鋼水的循環(huán)速率達到每分鐘130 噸。RH-TB 鋼水真空處理裝置在一些特殊鋼種的生產(chǎn)過程中得到推廣應(yīng)用，生產(chǎn)出的鋼產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標準要求。RH-TB 鋼水真空處理裝置的生產(chǎn)工藝參數(shù)如表1 所示。

表1 RH-TB 鋼水真空處理裝置的生產(chǎn)工藝參數(shù)

2.6 板坯連鑄機的投產(chǎn)使用

該煉鋼廠目前有兩臺年產(chǎn)量達到175 萬噸的板坯連鑄機，均已投產(chǎn)使用，這也添補了該煉鋼廠板坯連鑄的市場空白。板坯連鑄機的回轉(zhuǎn)臺可獨立升降，鑄機半徑為10m，鑄機長度為29.2m，最大鑄機速度為2.5m min-1，澆鋼速度根據(jù)板坯厚度的不同，速度也存在明顯差異，厚度為210mm 的板坯，最大速度達到1.8 m min-1，厚度為230mm 的板坯，最大速度達到1.5 m min-1，厚度為250mm 的板坯，最大速度達到1.25 m min-1。

在煉鋼生產(chǎn)過程中，采用板坯連鑄裝置涉及到先進技術(shù)包括鋼水全程無氧化保護澆注技術(shù)、連續(xù)彎曲連續(xù)矯直技術(shù)、漏洞鋼預(yù)報技術(shù)、全程分節(jié)小輥密排技術(shù)、二冷水氣霧動態(tài)冷卻技術(shù)以及拉低溫坯時的自動保護扇形段技術(shù)等。該煉鋼廠在第一臺板坯連鑄機運營期間，僅用了5 個月時間就完成了從熱負荷試車到驗收流程，從驗收階段到達標生產(chǎn)只用了短短4 個月的時間。在總結(jié)了第一臺連鑄機的運營經(jīng)驗后，第二臺連鑄機在投產(chǎn)后的第二個就已經(jīng)實現(xiàn)了達標生產(chǎn)。而且生產(chǎn)出的板坯質(zhì)量不但符合國內(nèi)質(zhì)量鑒定機構(gòu)制訂的標準要求，同時在國際市場也享有很高的聲譽。

3 煉鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化成果

該煉鋼廠通過引進先進的生產(chǎn)加工設(shè)備，并對現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝不斷進行優(yōu)化，取得了階段性優(yōu)化成果。煉鋼廠鐵水預(yù)處理、氧氣轉(zhuǎn)爐復(fù)吹、爐外精煉、板坯連鑄等技術(shù)工藝的先進性逐步得到印證。

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量有保障

生產(chǎn)工藝優(yōu)化后，鐵水中硫元素的含量由此前的0.055%降至0.010%，鋼水中的硫元素含量以及磷元素含量也分別降至0.017%與0.010。自從應(yīng)用板坯連鑄工藝后，鋼水中的氧含量與氮含量指標得到了較大改善，生產(chǎn)出的板坯外觀具有規(guī)則的幾何形狀，產(chǎn)品表面與內(nèi)部很少有裂紋存在，而且鋼材廢品率大幅降低，市場銷售前景廣闊。

3.2 生產(chǎn)效率提升

以鋼錠的年產(chǎn)量為例，在技術(shù)工藝優(yōu)化之前，每年的鋼錠產(chǎn)量始終保持在200 萬噸左右，而技術(shù)工藝優(yōu)化后，鋼錠的年產(chǎn)量直線上升，現(xiàn)已突破了300 萬噸大關(guān)。生產(chǎn)效率的提高，激發(fā)了企業(yè)員工的生產(chǎn)斗志，這給煉鋼廠的長遠發(fā)展也打下堅實基礎(chǔ)。

3.3 產(chǎn)品附加值提升

近年來，國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)制造企業(yè)對鋼材產(chǎn)品的需求量不斷攀升，尤其是鐵路、汽車等行業(yè)，亟需深沖鋼、鍍鋅板、氣瓶鋼、模具鋼、集裝箱鋼等特殊鋼材產(chǎn)品，因此，自煉鋼廠優(yōu)化生產(chǎn)工藝后，這些特殊鋼產(chǎn)品的產(chǎn)量與日俱增，產(chǎn)品的市場附加值也逐年提升，比如煉鋼廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)X60 石油套管線鋼、J55 石油套管鋼等特殊鋼種，市場銷量遙遙領(lǐng)先[2]。

3.4 投入成本減少，企業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?/h3>

在采用新技術(shù)、新工藝之前，煉鋼廠連年虧損，生產(chǎn)出的鋼材產(chǎn)品甚至無人問津，而優(yōu)化生產(chǎn)工藝后，鋼產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，市場銷路也逐步打開，在一段時期內(nèi)，一些特殊的鋼種還出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。同時，煉鋼廠生產(chǎn)的產(chǎn)品還遠銷世界其它多個國家，并且受到當?shù)劁摬氖袌龅钠毡檎J可和稱贊。由于鐵水預(yù)處理技術(shù)與板坯連鑄工藝的介入，原始的模注與初軋開坯技術(shù)逐步被淘汰，這就使得鋼鐵原材料的消耗量大幅下降，轉(zhuǎn)爐的使用壽命較過去相比，也延長了近一倍。另外，由于能耗減少，投入成本降低，煉鋼廠的經(jīng)濟效益逐年轉(zhuǎn)好，社會知名度得到大幅提升。

4 結(jié)束語

由此可以看出，煉鋼生產(chǎn)工藝的優(yōu)化不僅符合市場動態(tài)變化趨勢的要求，而且也是新時代、新形勢下，鋼鐵企業(yè)保質(zhì)量、提產(chǎn)量、促效益的一條有效路徑，因此，煉鋼廠應(yīng)當始終秉持與時俱進的態(tài)度，不斷創(chuàng)新和改良煉鋼生產(chǎn)工藝，積極借鑒先進的生產(chǎn)技術(shù)與經(jīng)驗，在為社會提供優(yōu)質(zhì)鋼產(chǎn)品的同時，為煉鋼廠的健康可持續(xù)發(fā)展保駕護航。