【正文】 第一篇：冶金概論論文《冶金概論》課程論文題目：轉(zhuǎn)爐煉鋼作者：牟益良 學(xué)號(hào)：0976105430 班級(jí)：09成型4班轉(zhuǎn)爐煉鋼摘要：簡(jiǎn)述了我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼的發(fā)展歷程和技術(shù)進(jìn)步，介紹了世界轉(zhuǎn)爐工藝技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用情況，并對(duì)今后我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提出了一些建議。關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)爐煉鋼 技術(shù) 發(fā)展 前 言1964年，我國(guó)第一座30 t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間在首鋼建成投產(chǎn)。其后,上鋼一廠三轉(zhuǎn)爐車間、上鋼三廠二轉(zhuǎn)爐車間等相繼將原側(cè)吹轉(zhuǎn)爐改為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。20世紀(jì)60年代中后期，我國(guó)又自行設(shè)計(jì)、建設(shè)了攀枝花120 t大型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠，并于1971年建成投產(chǎn)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,在改革開(kāi)放方針政策的指引下，我國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期，由于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼和連鑄的迅速發(fā)展,至1996年我國(guó)鋼產(chǎn)量首次突破1億t，成為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)。，是世界上第一產(chǎn)鋼大國(guó)。而煉鋼是鋼鐵生產(chǎn)的主要工序，對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種范圍具有決定性影響。轉(zhuǎn)爐是目前國(guó)內(nèi)外最主要的煉鋼設(shè)備，世界上約有600座轉(zhuǎn)爐在運(yùn)行,約占全球粗鋼產(chǎn)量的60%。在我國(guó),粗鋼產(chǎn)量的80%以上由轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。鞍鋼、武鋼等大型鋼廠多采用全轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)。全世界現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r參見(jiàn)表1[1]轉(zhuǎn)爐的分類按吹煉設(shè)施的布置,轉(zhuǎn)爐大體上分為頂吹轉(zhuǎn)爐、底吹轉(zhuǎn)爐和復(fù)吹轉(zhuǎn)爐三類。1952年奧地利的林茨和多納維茨鋼廠合作發(fā)明了第一座氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐,1960年世界氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量占全球粗鋼產(chǎn)量的比率不到5%。20世紀(jì)70年代該技術(shù)發(fā)展較快,占全球粗鋼產(chǎn)量的比率提高到40%,到20世紀(jì)80年代初提高到60%以上。1968年德國(guó)馬克西姆利安鋼廠又成功開(kāi)發(fā)了氧氣底吹轉(zhuǎn)爐。到20世紀(jì)70年代,底吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力達(dá)到3000萬(wàn)t。1977年美國(guó)瓊斯—?jiǎng)诜蛄止局ゼ痈鐝S建成了2座225t氧氣底吹轉(zhuǎn)爐,接著日本川崎制鐵公司千葉廠也投產(chǎn)了230t底吹轉(zhuǎn)爐,稱為QBOP法。20世紀(jì)70年代中期至80年代初期,法國(guó)鋼鐵研究院、盧森堡阿爾貝德公司等十幾個(gè)國(guó)家的煉鋼廠先后開(kāi)展了頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐實(shí)驗(yàn)研究。1980年3月,日本住友金屬工業(yè)公司鹿島廠250t復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐正式投入生產(chǎn)。頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的種類繁多,以底部吹入氣體的種類劃分,可分為強(qiáng)攪拌型和弱攪拌型,如日本新日鐵大分廠采用的LDOB法為強(qiáng)攪拌型,～(tmin)。而法國(guó)鋼研院和阿爾貝德公司開(kāi)發(fā)的LBE法為弱攪拌型,該法采用多孔磚底吹NAr,～(tmin)。(1)頂吹氧氣、底吹惰性氣體法。這種方法為強(qiáng)攪拌型復(fù)吹法,代表技術(shù)有LBE、LDKG、LDOBT和NK(BLDAB)等。此技術(shù)底部供氣元件易維護(hù)、壽命長(zhǎng)、操作工藝較簡(jiǎn)單、適應(yīng)鋼種范圍廣,在世界上廣為采用,中國(guó)的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐絕大多數(shù)采用該法。(2)頂?shù)讖?fù)合吹氧法。這一方法屬于強(qiáng)化冶煉型,代表技術(shù)有:BSCBAP、LDHC、STB、STBP和KBOP等,歐洲和日本采用此法較多。(3)頂吹氧氣、底吹氧氣和燃料法。此法可顯著提高廢鋼比,代表技術(shù)有KMS和KS等,其中KS法在底吹氧的同時(shí)噴入煤粉,鋼鐵料可100%采用廢鋼,德國(guó)應(yīng)用了該技術(shù)。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。由于我國(guó)廢鋼資源短缺(僅2001年進(jìn)口廢鋼量已達(dá)9781693萬(wàn)t),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[2]。 大中型重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼位產(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)[3]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%。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)[4]由2001年的4家增2003年的13家,鋼產(chǎn)量由2001年4 326萬(wàn)t增至2003年9 789萬(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) 高附加值鋼種產(chǎn)量我國(guó)汽車、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)合格鑄坯以滿足軋材品種的需要[5]。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%[6]。 低合金、微合金化高強(qiáng)度鋼以汽車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,這類鋼稱為無(wú)間隙原子鋼即IF鋼[7]。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)。 耐候鋼集裝箱用鋼90%為耐候鋼,我國(guó)寶鋼已于1999年生產(chǎn)集裝箱板85萬(wàn)t,市場(chǎng)占有率達(dá)85%[8]。近年來(lái)我國(guó)一些大型鋼鐵企業(yè)耐候鋼的生產(chǎn)大幅度增長(zhǎng)。耐候鋼對(duì)耐腐蝕性能有嚴(yán)格要求,因此應(yīng)加入適量的合金元素,如寶鋼耐候鋼的基本成分(%)控制在0109C、013Si、014Mn、01008P、01005S、016Cr、013Cu、0125Ni的水平[9],近年來(lái)我國(guó)耐候鋼的產(chǎn)量已達(dá)200萬(wàn)t左右。 雙相鋼近年來(lái)我國(guó)寶鋼生產(chǎn)的B540FH和武鋼生產(chǎn)的RS55雙相鋼已批量提供一些汽車制造廠使用,具有高的強(qiáng)度和高的延伸率,RS55鋼的抗拉強(qiáng)度超過(guò)了600 MPa,B540EH鋼的抗拉強(qiáng)度在570MPa左右,并具有良好的冷成型性。雙相鋼冶煉要求高,化學(xué)成分控制嚴(yán)格(除主要成分外要適量添加Nb、Cr合金元素),為轉(zhuǎn)爐操作帶來(lái)一定的難度,如B540FH鋼和RS55鋼。近年來(lái)我國(guó)特殊鋼產(chǎn)量占全國(guó)鋼總產(chǎn)量的8%~10%,2003年我國(guó)特殊鋼產(chǎn)量達(dá)2 000萬(wàn)t,占全國(guó)鋼總產(chǎn)量的814%。而日本2003年特殊鋼總產(chǎn)量為2 ,占全國(guó)鋼總產(chǎn)量的20%,特殊鋼增長(zhǎng)率為712%(與2002年比),近年來(lái)日本特殊鋼約有60%是轉(zhuǎn)爐鋼廠生產(chǎn)的[9]。與日本相比,我國(guó)特殊鋼產(chǎn)量尚有很大差距,我國(guó)特殊鋼生產(chǎn)今后除依靠30家特鋼企業(yè)外,轉(zhuǎn)爐適度增產(chǎn)特殊鋼也勢(shì)在必行。汽車、機(jī)械、電力行業(yè)是特殊鋼需求的大戶,強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求也將是特殊鋼增產(chǎn)的重要因素。我國(guó)技術(shù)裝備水平較高的轉(zhuǎn)爐鋼廠已有生產(chǎn)特殊鋼的經(jīng)驗(yàn)。 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化為了提高鋼質(zhì)量和擴(kuò)大冶煉鋼種,原有大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置及二次精煉裝置。近年來(lái)新建的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠普遍配置了全量鐵水脫硫裝置,并根據(jù)冶煉鋼種要求配置了爐外精煉裝置,一般多選用LF精煉,有些轉(zhuǎn)爐鋼廠還設(shè)置了VD或RH精煉裝置,從而為生產(chǎn)高附加值鋼種提供了有利條件。近年來(lái)轉(zhuǎn)爐二次精煉比已大幅度提高,如2000年我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼精煉比為26%,到2003年轉(zhuǎn)爐煉鋼精煉比進(jìn)一步提高。 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化水平不斷提高大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠一般均采用了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),有些大中型轉(zhuǎn)爐鋼廠還設(shè)置了管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。另外在一些有條件的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠增設(shè)了副槍裝置或爐氣自動(dòng)分析儀,藉副槍或爐氣分析儀為檢測(cè)手段,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模型控制,從而提高了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率,改善了轉(zhuǎn)爐作業(yè)指標(biāo)。我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼的未來(lái)發(fā)展 轉(zhuǎn)爐煉鋼未來(lái)發(fā)展的條件和機(jī)遇 市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,對(duì)鋼材市場(chǎng)的需求必將保持強(qiáng)勁的勢(shì)頭。其理由為:我國(guó)固定資產(chǎn)投資盡管會(huì)有調(diào)整,但投資水平仍保持不斷適量增長(zhǎng),特別是一些國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目的建設(shè),如南水北調(diào)、西氣東輸、青藏鐵路、三峽工程、奧運(yùn)工程、能源戰(zhàn)略,以及國(guó)家實(shí)施的西部大開(kāi)發(fā)和振興東北老工業(yè)基地等都將進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)鋼材的大量需求。隨著人民生活的不斷改善和提高,我國(guó)的城市化建設(shè)以及人們對(duì)住房、汽車、耐用消費(fèi)品等社會(huì)消費(fèi)的需求不斷增長(zhǎng)。轉(zhuǎn)爐煉鋼處于煉鐵、軋鋼的中間環(huán)節(jié),前工序受高爐鐵水供應(yīng)的制約。后工序要滿足軋鋼對(duì)品種質(zhì)量的要求。由于我國(guó)高爐生產(chǎn)能力的逐年增長(zhǎng),現(xiàn)有軋機(jī)生產(chǎn)能力已大于煉鋼生產(chǎn)能力,廢鋼資源的短缺,電力的緊缺和電價(jià)的昂貴,從而限制了電弧爐煉鋼的發(fā)展。綜上所述,今后轉(zhuǎn)爐煉鋼仍將呈發(fā)展態(tài)勢(shì),其鋼產(chǎn)量也將視市場(chǎng)需求與煉鐵、軋鋼同步適度增長(zhǎng)。 高附加值鋼種大幅度增長(zhǎng)一些高附加值鋼種多為低合金高強(qiáng)度或微合金高強(qiáng)度鋼種,特別是V、Nb、Ti微合金化鋼種將受到關(guān)注。今后我國(guó)汽車、造船、集裝箱、機(jī)械制造、油、氣輸送管線、電工等用鋼仍將大幅度增長(zhǎng),大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠將依靠自身的裝備優(yōu)勢(shì)(配置熱連軋或?qū)捄癜遘垯C(jī)),結(jié)合日新月異的冶煉工藝技術(shù)進(jìn)步,努力增產(chǎn)這類高附加值鋼種,滿足市場(chǎng)需求。 轉(zhuǎn)爐取代平爐獲得長(zhǎng)足發(fā)展2000年我國(guó)鋼產(chǎn)量達(dá)12 850萬(wàn)t，其中重點(diǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼為10 ， %， %。 轉(zhuǎn)爐容量趨向大型化 t以下轉(zhuǎn)爐大量關(guān)、?；蚋脑?至2000年,全國(guó)74個(gè)轉(zhuǎn)爐煉鋼廠共有轉(zhuǎn)爐207座, 大容量轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量躍居首位。國(guó)外復(fù)合吹煉技術(shù)的最新進(jìn)展早在20世紀(jì)70年代末期,蒂森公司通過(guò)一系列的研究試驗(yàn),確立了TBM法復(fù)合吹煉技術(shù)。該法是從轉(zhuǎn)爐底部向熔池吹入NAr。多年來(lái),蒂森公司的布魯克豪森廠2座380t轉(zhuǎn)爐、貝克爾韋特廠3座260t轉(zhuǎn)爐和盧森堡阿爾貝德馬里蒂姆廠2座300t轉(zhuǎn)爐均采用TBM法復(fù)合吹煉,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,生產(chǎn)成本亦有所降低。采用TBM法復(fù)合吹煉,鋼水收得率提高、造渣劑加入量減少、合金回收率高、氧槍及爐襯壽命延長(zhǎng),使鋼的生產(chǎn)成本降低約5馬克/t鋼。伏林根廠3座150t轉(zhuǎn)爐采用LBE法復(fù)合吹煉。生產(chǎn)實(shí)踐證明,LBE法復(fù)吹技術(shù)透氣元件壽命長(zhǎng),可大幅度調(diào)節(jié)吹氣量。操作簡(jiǎn)便。流經(jīng)爐底布置的12個(gè)透氣磚的氣流可以保持恒定,透氣磚沿爐底呈圓周布置。攪拌氣體的輸入管線可從轉(zhuǎn)爐耳軸經(jīng)球型接頭引入轉(zhuǎn)爐爐底。利用聲波對(duì)爐內(nèi)成渣過(guò)程進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。采用LBE法復(fù)合吹煉取得了下列效果：%。%。石灰耗量約減少5kg/t鋼。%。轉(zhuǎn)爐出鋼成分、溫度均勻。由于LBE法復(fù)吹具有諸多優(yōu)點(diǎn),被歐洲一些鋼廠及新日鐵室蘭廠廣泛采用。 早在1979年末,新日鐵公司大分廠340t轉(zhuǎn)爐、八幡一煉鋼150t轉(zhuǎn)爐、八幡三煉鋼320t轉(zhuǎn)爐以及名古屋廠均相繼把原有頂吹轉(zhuǎn)爐改造成了LDOB復(fù)吹轉(zhuǎn)爐。此外,新日鐵還開(kāi)發(fā)了LDAB復(fù)吹技術(shù),從轉(zhuǎn)爐底部吹入惰性氣體,如君津二煉鋼300t轉(zhuǎn)爐、君津一煉鋼220t轉(zhuǎn)爐。1990年新日鐵向?qū)氫撦敵隽薒DAB技術(shù)。日本鋼管公司開(kāi)發(fā)了NKCB復(fù)吹技術(shù),并先后在福山一煉鋼廠180t轉(zhuǎn)爐和福山二煉鋼廠250t轉(zhuǎn)爐上采用。從轉(zhuǎn)爐底部噴吹CO2氣體,冶煉極低碳鋼時(shí)吹入N2和Ar,底部噴入氣體量≤(tmin),采用單管噴嘴,爐底設(shè)4支噴嘴。采用NKCB復(fù)吹技術(shù)冶煉低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí),%,鐵合金消耗有所降低,。石灰消耗降低3kg/t鋼,轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間可縮短1min。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展中應(yīng)注意的問(wèn)題我國(guó)中、小型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠(車間)生產(chǎn)量達(dá)到6 000萬(wàn)t以上,與前后工序配套的有小高爐、小連鑄、小軋機(jī)。已形成一定的綜合生產(chǎn)能力[10]。中、小型轉(zhuǎn)爐鋼廠是在我國(guó)鋼鐵發(fā)展的歷史中形成的,今后在一段較長(zhǎng)的時(shí)間應(yīng)配合我國(guó)鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策和優(yōu)化工藝及調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的發(fā)展戰(zhàn)略,搞好擴(kuò)容改造挖潛,相應(yīng)提高技術(shù)和裝備水平,比如適當(dāng)增設(shè)鐵水脫硫設(shè)施和根據(jù)鋼種要求增設(shè)爐外精煉裝置,以求在增產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)一步提高鋼的質(zhì)量,擴(kuò)大冶煉鋼種范圍,降低消耗,改善環(huán)保條件,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)求得生存發(fā)展。今后應(yīng)抑制低水平中小型轉(zhuǎn)爐重復(fù)建