【正文】 第一部分 我國(guó)高爐煉鐵和煉鋼工藝現(xiàn)狀及其發(fā)展1 我國(guó)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)十個(gè)發(fā)展趨勢(shì)一是高爐大型化會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。二是高爐裝備水平在提高，自動(dòng)化程度將取得新進(jìn)展。目前，新建高爐均采用了無(wú)料鐘爐頂設(shè)備、高爐專(zhuān)家操作系統(tǒng)、先進(jìn)的泥炮等。三是高爐精料水平將得到進(jìn)一步發(fā)展，爐料結(jié)構(gòu)更趨合理。在這方面，隨著小球燒結(jié)、低溫?zé)Y(jié)、低硅燒結(jié)等技術(shù)的普及和提高，燒結(jié)礦的質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步提高。同時(shí)，提高球團(tuán)礦配比是個(gè)發(fā)展方向，使用優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口礦可提高人爐品位，并改善爐料的冶金性能。四是焦炭質(zhì)量對(duì)高爐煉鐵有很大影響，應(yīng)在高爐冶煉中爭(zhēng)取多使用高質(zhì)量的焦炭。五是高爐噴煤水平將繼續(xù)提高。高爐噴煤是煉鐵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心環(huán)節(jié)，是世界煉鐵技術(shù)的主流，是高爐煉鐵節(jié)焦、降成本的重要措施，也是改善鋼鐵工業(yè)能源結(jié)構(gòu)、緩解我國(guó)主焦煤資源短缺矛盾的重要手段。六是進(jìn)一步提高風(fēng)溫。高風(fēng)溫是廉價(jià)的能源。采用對(duì)空氣、煤氣雙預(yù)熱技術(shù)，即便使用低熱值的高爐煤氣也可獲得大于1200℃以上的風(fēng)溫。高風(fēng)溫具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。七是煉鐵系統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)工作將進(jìn)一步加強(qiáng)。國(guó)家已制訂出有關(guān)水、塵、渣的環(huán)保治理標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)煉鐵企業(yè)應(yīng)積極執(zhí)行。對(duì)于新建的高爐、焦?fàn)t和燒結(jié)等設(shè)施要做到環(huán)?！叭瑫r(shí)”。八是高爐長(zhǎng)壽技術(shù)會(huì)取得新進(jìn)展。目前，我國(guó)新建大高爐均按壽命10至15年設(shè)計(jì)，中小高爐壽命也按6至8年以上考慮。九是煉鐵能耗會(huì)進(jìn)一步降低。通過(guò)采用提高噴煤比和風(fēng)溫，上干熄焦，爐頂煤氣壓差發(fā)電和鐵、焦，燒工序一系列節(jié)能新技術(shù)等，煉鐵工序能耗還會(huì)下降。十是高爐煉鐵流程將在一段時(shí)間內(nèi)仍占主導(dǎo)地位。煉鐵界有關(guān)人士還建議應(yīng)在今后的發(fā)展中重點(diǎn)關(guān)注和努力解決好如下兩個(gè)問(wèn)題：一是應(yīng)關(guān)注國(guó)內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)萎縮對(duì)煉鐵生產(chǎn)發(fā)展的影響。目前，我國(guó)鋼鐵工業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)張和國(guó)內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)萎縮的矛盾十分突出。國(guó)內(nèi)鐵礦越來(lái)越少，進(jìn)口礦石連年大幅度增加，預(yù)示著我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展開(kāi)始步入以進(jìn)口鐵礦石為主的時(shí)期。這方面帶來(lái)了我國(guó)鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟(jì)安全的隱患，一方面也要求我們對(duì)包括進(jìn)口礦在內(nèi)的入爐原料進(jìn)行深入的研究，以便更好地優(yōu)化煉鐵生產(chǎn)，提高效率和效益。二是應(yīng)進(jìn)一步加速非高爐煉鐵的研究。熔融還原煉鐵技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿課題。該課題是20世紀(jì)70年代末提出的，80年代經(jīng)各國(guó)科研人員的研究開(kāi)發(fā)，出現(xiàn)了各種工藝流程，但迄今只有一種形成了生產(chǎn)能力。我國(guó)也投入人力進(jìn)行這種技術(shù)的研究，但至今還沒(méi)有形成中國(guó)式的熔融還原的成熟工藝。不久前，有關(guān)單位提出煤氧熔融還原煉鐵法并開(kāi)展了半工業(yè)試驗(yàn)，取得了良好的效果。2 我國(guó)爐外精煉現(xiàn)況與發(fā)展一、我國(guó)鋼包精煉爐應(yīng)用情況我國(guó)于1975后從瑞典引進(jìn)兩臺(tái)ASEASKF型鋼包精煉爐，1979開(kāi)始設(shè)計(jì)我國(guó)第一臺(tái)40tLF/V型鋼包精煉爐，接著各鋼廠紛紛采用該技術(shù)，但是大容量的鋼包爐仍然不斷從國(guó)外引進(jìn)。在1996年上海浦鋼公司投產(chǎn)了二臺(tái)三相三臂式100tLF/VD鋼包精煉爐，說(shuō)明我國(guó)已具備了設(shè)計(jì)制造大型鋼包精煉爐的能力，一年后上海五鋼公司建成了一臺(tái)三相電極吊掛式LF/VD爐，它是沒(méi)有橫臂的新型的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)方式的爐子。1999年武鋼公司一煉廠建成了一臺(tái)三相單臂式100tLF/VD爐。我國(guó)的鋼包精煉爐包含在建的至今已擁有大小近100臺(tái)左右。但是，由于直流鋼包爐供電系統(tǒng)要配有直流電源的整流裝置，在維護(hù)、使用上增加難度。選用的廠家不多，而交流鋼包爐投資省，使用維護(hù)方便，有的鋼廠可利用停產(chǎn)的小電爐變壓器，因此選用廠家較多。從LF爐的結(jié)構(gòu)形式可分三種，即上述提到的三種100tLF/VD爐都是我國(guó)近年來(lái)自行設(shè)計(jì)的代表爐形。二、我國(guó)三種LF爐短網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)應(yīng)該說(shuō)明我國(guó)100tLF爐采用的三種短網(wǎng)形式?jīng)]有改變鋼包爐三相供電的基本特性，僅在傳輸電能的方式上采用了不同形式。三相三臂導(dǎo)電方法是三相電弧爐傳統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)，因此在鋼包爐上被選用的最多，只是導(dǎo)電橫臂產(chǎn)生后代替了原來(lái)的銅管導(dǎo)電，使導(dǎo)電截面增加，阻抗減小，提高系統(tǒng)的有功功率。三相電纜吊掛與電極夾頭直接相連，電極夾頭裝置上端同升降桿連接。這種結(jié)構(gòu)形式是由瑞典ELKEMSCANLANCE公司1985年為波蘭HULACZESTOCHWA公司提供的90100tLF爐爐形。這種形式的特點(diǎn)是二次側(cè)導(dǎo)電線路短，阻抗小，有效功率高，同時(shí)夾頭裝置呈“品”字型，電極極心圓極小，對(duì)減少鋼包耐材侵蝕有利。三相單臂結(jié)構(gòu)形式于1989年首先由德國(guó)巴登公司80tLF爐上使用，它采用根加強(qiáng)型橫臂，頭部呈“Y”型，裝有三只夾頭裝置，導(dǎo)電鋼管布置在橫臂的上部和兩側(cè)。電極升降系統(tǒng)由三套可并為一套，操作控制簡(jiǎn)化，并也可獲得較小的電極極心圓，操作維護(hù)方便，投資省。但這種結(jié)構(gòu)對(duì)二次側(cè)的短網(wǎng)設(shè)計(jì)要求高，三相阻抗的不平衡在靜態(tài)計(jì)算上需要精確，控制時(shí)選擇的電流參數(shù)要恰當(dāng)，三相電極需要在熔煉23爐后必須整平頭部。從基本分析看，三種結(jié)構(gòu)形式在100t容量都用得很好，但是三相電纜吊掛式和三相單臂式最大優(yōu)點(diǎn)是適用于中小型鋼包爐，可充分利用極心圓小的優(yōu)點(diǎn)，但前者更適合于熔煉對(duì)碳含量控制要求高的優(yōu)質(zhì)鋼，這是僅供選用參考的見(jiàn)解。三、我國(guó)鋼包爐裝備技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)的鋼包精煉技術(shù)近三年內(nèi)隨著平爐改轉(zhuǎn)爐或電弧爐工程的需要已有迅速的增長(zhǎng)，更主要的原因則是隨著我國(guó)鋼液連鑄比的迅速提高，加速了鋼包精煉技術(shù)的發(fā)展，但是到1998年的全國(guó)粗鋼精煉比仍只有20%左右，與連鑄比的差距很大。因此，今后大力發(fā)展?fàn)t外精煉技術(shù)是必然的趨勢(shì)。令人可喜的是是很多大鋼廠對(duì)爐外精煉技術(shù)的工藝操作都已掌握相當(dāng)知識(shí)，也看中國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)水平逐步與進(jìn)口技術(shù)接近，并且造價(jià)低。但就LF爐鋼包爐來(lái)說(shuō)，結(jié)合國(guó)內(nèi)目前技術(shù)水準(zhǔn)，其工藝裝備技術(shù)還需要在如下方面予以關(guān)注和完善：采用計(jì)算機(jī)控制，提供鋼液加熱溫度趨勢(shì)圖，可選擇的功率曲線圖和功率自控模型。具備三相同步起弧功能。采用計(jì)算機(jī)控制三相電弧電壓、電流的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使三相功率的不平衡控制在較小范圍。提示補(bǔ)加合金元素?cái)?shù)量及其預(yù)計(jì)的收得率。對(duì)渣料的選用和補(bǔ)加提供工藝指導(dǎo)，根據(jù)鋼種要求予示脫硫效率和[S]含量、[O]含量的低限控制的示范方法。對(duì)吹氬攪拌有多種攪拌模式的選擇菜單。在爐蓋上配備具有計(jì)量功能的多流喂絲裝置。在加料孔上配備自動(dòng)加合金和渣料，以及配有連續(xù)加入發(fā)泡劑的功能。所有輔助系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)有完整的安全保護(hù)、緊急報(bào)警和故障自檢功能。重要的壓力、流量、溫度在屏幕有動(dòng)態(tài)顯示。每爐有完整的操作記錄和單耗記錄以及鋼液化學(xué)成分、溫度和渣樣分析的數(shù)據(jù)。當(dāng)然對(duì)于生產(chǎn)節(jié)奏比較穩(wěn)定，鋼種比較少的鋼廠也可開(kāi)發(fā)人工智能型模糊控制方法，采用更為先進(jìn)自控技術(shù)。3 我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼的現(xiàn)狀和發(fā)展,%,約占世界轉(zhuǎn)爐鋼的25%。50～300t轉(zhuǎn)爐由2001年的75座增至2003年的134座,工藝技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。我國(guó)轉(zhuǎn)爐冶煉新鋼種和優(yōu)質(zhì)鋼種增長(zhǎng)迅速,其中包括低合金、耐候鋼、TRIP(相變誘發(fā)塑性)鋼以及合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼、軸承鋼、鍋爐用鋼等特殊鋼。今后轉(zhuǎn)爐鋼的增長(zhǎng)主要是對(duì)條件較好轉(zhuǎn)爐鋼廠挖潛改造,進(jìn)一步提高裝備水平、擴(kuò)大品種、提高質(zhì)量以及降低消耗,改善環(huán)境。1952年氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在奧地利林茨道納維茨(Linz,Donawitz)鋼廠誕生,簡(jiǎn)稱(chēng)LD,其后陸續(xù)在一些國(guó)家獲得廣泛采用。1964年我國(guó)第1家氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠在首鋼建成投產(chǎn),與此同時(shí)我國(guó)太鋼從奧鋼聯(lián)引進(jìn)了2臺(tái)50t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐,使我國(guó)的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了發(fā)展的初始階。20世紀(jì)60年代中期,我國(guó)設(shè)計(jì)、科研、制造、生產(chǎn)人員共同協(xié)作,開(kāi)展了大型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的設(shè)計(jì),1971年容量120t的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠于1971年在攀枝花鋼鐵公司順利建成投產(chǎn)。1978年我國(guó)寶鋼首次從國(guó)外引進(jìn)了300t大型轉(zhuǎn)爐成套設(shè)備,1985年建成投產(chǎn)。通過(guò)對(duì)寶鋼引進(jìn)大型轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的學(xué)習(xí)、消化,于20世紀(jì)90年代中、后期,又在寶鋼二煉鋼廠、武鋼三煉鋼廠、鞍鋼三煉鋼廠、首鋼煉鋼廠先后建成投產(chǎn)了180t、210t、250t大型氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐,從此,我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了高速發(fā)展期。1996年我國(guó)鋼產(chǎn)量首次突破1億t,。%。1999年我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量突破1億t。%。近年來(lái),轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量持續(xù)處于高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),2002年我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量高達(dá)15330萬(wàn)t,僅時(shí)隔3年轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)近50%。1994年我國(guó)1384萬(wàn)t平爐鋼產(chǎn)能至2002年已全部被轉(zhuǎn)爐鋼所取代。據(jù)統(tǒng)計(jì),約占世界轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的25%以上?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?一、我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展現(xiàn)狀 轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量作為轉(zhuǎn)爐煉鋼主要爐料的生鐵逐年增長(zhǎng),為轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼產(chǎn)量的大幅度增長(zhǎng)提供了良好而充裕的原料條件,與世界各主要產(chǎn)鋼國(guó)家相比,我國(guó)鐵鋼比較高,近年來(lái)我國(guó)生鐵產(chǎn)量及鐵鋼比如表1所示。由于我國(guó)廢鋼資源短缺(),電力缺乏,電價(jià)偏高,致使電爐鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)受到一定程度的制約。平爐被淘汰,生鐵資源的充裕,給轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)提供了良好條件,因此轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量近年來(lái)獲得了快速增長(zhǎng)。2001年和2003年各種容量轉(zhuǎn)爐的座數(shù)變化如表2所示。各種煉鋼法的鋼產(chǎn)量及所占比例見(jiàn)表3。表1　我國(guó)生鐵產(chǎn)量及鐵鋼比項(xiàng)目年度2000200120022003生鐵產(chǎn)量/萬(wàn)t16908鋼產(chǎn)量/萬(wàn)t12850151031822522234鐵/鋼比　表2　我國(guó)不同容量轉(zhuǎn)爐的座數(shù)變化/座轉(zhuǎn)爐容量/t20012003年210～3001111100～180243250～90409130～404444205050204747合計(jì)216275　表3　近10年我國(guó)各種煉鋼法的鋼產(chǎn)量及占總鋼產(chǎn)量比例的變化年度　鋼總產(chǎn)量/萬(wàn)t　平爐轉(zhuǎn)爐電弧爐其它產(chǎn)量/萬(wàn)t%產(chǎn)量/萬(wàn)t%產(chǎn)量/萬(wàn)t%產(chǎn)量/萬(wàn)t%1994926113841519959536130863588111919961012412612219971089119981145919991285620001285620011510320021822500153302820752003220100018768322022　大中型重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占主導(dǎo)地位近年來(lái),由于新建了一批大、中型轉(zhuǎn)爐以及原有小型轉(zhuǎn)爐的擴(kuò)容改造,使轉(zhuǎn)爐煉鋼廠生產(chǎn)規(guī)模均有所擴(kuò)大,因此大、中型轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量大幅度提高。我國(guó)重點(diǎn)大、中型鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量分布情況的統(tǒng)計(jì)表明,全國(guó)年產(chǎn)量200萬(wàn)t以上的大中型鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)鋼量已占全國(guó)鋼總產(chǎn)量的82 4%。大型鋼鐵(集團(tuán))企業(yè)(500萬(wàn)t/ａ)數(shù)量增多,為發(fā)展轉(zhuǎn)爐煉鋼提供了有利條件。全國(guó)年產(chǎn)超過(guò)500萬(wàn)t鋼鐵企業(yè)數(shù)，由2001年的4家增至2003年的13家,鋼產(chǎn)量由2001年4326萬(wàn)t增至2003年9789萬(wàn)t。轉(zhuǎn)爐冶煉新鋼種的開(kāi)發(fā)與高附加值鋼種的增長(zhǎng)（1） 高附加值鋼種產(chǎn)量我國(guó)汽車(chē)、造船、集裝箱、石化、電工等行業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼需求旺盛,因此需要煉鋼供應(yīng)優(yōu)質(zhì)鋼水澆鑄成優(yōu)質(zhì)合格鑄坯以滿(mǎn)足軋材品種的需要。近年來(lái)我國(guó)轉(zhuǎn)爐開(kāi)發(fā)并成批量冶煉了IF鋼,高強(qiáng)度級(jí)別的管線鋼,有些超低磷鋼種要求[P]≤50106船用鋼,壓力容器用鋼、集裝箱用鋼等高附加值鋼種,鋼的質(zhì)量亦不斷提高。一些主要高附加值產(chǎn)品在2002年產(chǎn)量增加的基礎(chǔ)上,2003年又有大幅度增長(zhǎng),如2003年低合金中厚板增幅62%,壓力容器板達(dá)65%。（2） 低合金、微合金化高強(qiáng)度鋼以汽車(chē)板用鋼為代表的超深沖IF鋼,經(jīng)開(kāi)發(fā)已在全國(guó)各大型鋼鐵企業(yè)批量生產(chǎn)。在超低碳鋼中加入適量Ti、Nb或Ti和Nb同時(shí)加入,以消除鋼中的間隙C、N原子,這類(lèi)鋼稱(chēng)為無(wú)間隙原子鋼(interstital freesteel)即IF鋼。目前我國(guó)生產(chǎn)的IF鋼有Ti IF鋼和(Ti+Nb)IF鋼。在Ti IF鋼中,Ti和S,N優(yōu)先結(jié)合Ti(N,S)化合物,然后再與C結(jié)合形成TiC,在(Ti Nb)IF鋼中,N和S由Ti固定,而C由Nb固定生成NbC。IF鋼經(jīng)合理熱軋、冷軋及退火等工藝加工后,對(duì)深沖性能有利的再結(jié)晶得到充分發(fā)展,因此IF鋼具有高的r值(塑性應(yīng)變比),高的n值(應(yīng)變硬化指數(shù))和大的延伸率無(wú)時(shí)效等特性,目前我國(guó)寶鋼生產(chǎn)的IF鋼的成分已能控制在[C]≤%、[N]≤%、[S]≤0 001%、T[O]≤%的水平。本鋼生產(chǎn)的IF鋼的成分控制在[C]≤%、[N]≤%、[S]≤%的水平。我國(guó)武鋼、鞍鋼也已批量生產(chǎn)IF鋼。（3） 管線鋼油氣輸送管線鋼應(yīng)具有高的強(qiáng)度、良好的韌性及焊接性和抗氫、抗硫化氫致裂紋的性能。轉(zhuǎn)爐冶煉通過(guò)前工序鐵水脫硫,后工序通過(guò)精煉,已能把成分控制在[C]≤%、[P]≤%、T[O]≤%、[N]≤%、[H]≤%的水平,對(duì)抗氫致裂紋的管線鋼(HIC),[S]應(yīng)控制在≤%的水平。目前我國(guó)寶鋼、武鋼已具有生產(chǎn)X80管線鋼的水平。我國(guó)幾家主要鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的X70管線鋼化學(xué)成分如表4所示。表4Ｘ70管線鋼典