【正文】 除了觀念的變化，還必須深入認(rèn)識(shí)到采用“雙聯(lián)”工藝的困難。節(jié)能效果非常明顯。表5 兩種工藝生產(chǎn)成本的比較超純凈鋼生產(chǎn)采用轉(zhuǎn)爐“雙聯(lián)”工藝，適于大量地、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)超純凈鋼。日本NKK福山廠采用不補(bǔ)爐工藝，可縮短輔助作業(yè)時(shí)間3min。%。(5)對(duì)終點(diǎn)的精確控制。一般根據(jù)冶煉鋼種的條件和本爐吹煉的初始條件(如鐵水成份、溫度)，由計(jì)算機(jī)計(jì)算吹煉條件，確保終點(diǎn)命中率。和傳統(tǒng)煉鋼工藝相比，(相當(dāng)于熔化110Kｇ/T廢鋼的熱量)。圖5 終點(diǎn)[C]對(duì)氧氣脫碳效率φ的影響圖6 減氧操作對(duì)吹煉終點(diǎn)[C][O]平衡關(guān)系(3)Mn、Cr礦的熔融還原由于鐵水中[Si]低，給少渣冶煉的造渣工藝帶來(lái)極大困難。表3 普通鐵水“三脫”預(yù)處理的熱平衡 少渣冶煉(1)轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)工藝圖4給出轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)的工藝原理示意圖。隨著熔池中[P]降低，[C]的燒損趨于嚴(yán)重。為保證同時(shí)脫磷脫硫，=10%～15%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。以氣氧為主向熔池供氧，添加廢鋼控制反應(yīng)溫度。為解決這一技術(shù)問(wèn)題，日本積累了10年經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)出高效轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝，使一座轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量達(dá)到傳統(tǒng)兩座轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力。(3)轉(zhuǎn)爐精煉渣的返回利用率：采用三脫鐵水煉鋼生成高堿度氧化鐵爐渣中P2O5和S的含量很低(如表2所示)，可以作為脫磷渣使用。工藝特點(diǎn)是：鐵水脫Si(ｗ(Si)≤%)、混鐵車(chē)(或鐵水罐)鐵水噴粉脫磷、脫硫。近20年，潔凈鋼得到普遍地應(yīng)用。然而由于脫磷過(guò)程溫降大，因此常用氧槍吹氧代替部分固體氧化劑，可使熱量得到很大程度的補(bǔ)償，而且也提高脫磷效果。粉劑材料的組成有：用于氧化鐵水中硅、磷的氧化劑，用與氧化物結(jié)合成穩(wěn)定的復(fù)雜化合物熔劑和促進(jìn)上述反應(yīng)過(guò)程的活化劑等三部分。為此，脫磷就要先脫硅。同時(shí)為了改善三煉鋼產(chǎn)品的總體質(zhì)量水平，努力實(shí)現(xiàn)全量鐵水脫硫，已實(shí)現(xiàn)入爐的鐵水平均[S]含量降低到≤%，最好的月份[S]%。（4）鐵水脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)代鐵水脫硫的發(fā)展趨勢(shì)有以下4個(gè)方面[4]：①采用全量鐵水脫硫工藝；②鐵水脫硫容器趨向采用鐵水包；③脫硫方法以噴粉脫硫?yàn)橹鳎虎苊摿騽┏尸F(xiàn)多采用金屬鎂的趨勢(shì)。在高溫下，化學(xué)反應(yīng)的速度是很快的，因此過(guò)程②不是脫硫過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)，而擴(kuò)散傳質(zhì)是脫硫過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)。表1各種脫硫劑反應(yīng)的特點(diǎn)處理高硅鐵水時(shí)，脫硫劑脫硫能力有強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篊a、CaCNa2O、Na2COCaO、Mg、MnO、MgO。由于鐵水罐在噴吹時(shí)，鐵水?dāng)嚢枇鲃?dòng)比混鐵車(chē)均勻得多，死區(qū)大大降低，以及鐵水罐易于扒除高爐酸性渣，因此脫硫劑利用率高，脫硫速度快和效果好，不足的是鐵水熱損失較大。它分為轉(zhuǎn)鼓法和搖包法。本節(jié)主要討論普通鐵水的預(yù)處理技術(shù)。至1999年末，計(jì)算機(jī)煉鋼控制率（指全程控制）90%。⑤修正計(jì)算用實(shí)際值（）反算后，以一定比例對(duì)（2）式進(jìn)行修正計(jì)算；用實(shí)際值（），以及式（1）中新的，對(duì)式（3）進(jìn)行及冷卻能力系數(shù)的修正。副原料模型的計(jì)算包括：礦石加入量的計(jì)算；石灰加入量的計(jì)算；螢石加入量的計(jì)算；白云石加入量的計(jì)算。（1）靜態(tài)模型靜態(tài)模型是依據(jù)初始條件（如鐵水的質(zhì)量、成分和溫度；廢鋼的質(zhì)量和分類(lèi)），要求的終點(diǎn)目標(biāo)（如終點(diǎn)溫度、終點(diǎn)成分），以及參考爐次的參考數(shù)據(jù)，計(jì)算出本爐次的氧耗量，確定各種副原料的加入量和吹煉過(guò)程中氧槍的高度。計(jì)算機(jī)控制煉鋼計(jì)算模型是半機(jī)理半經(jīng)驗(yàn)的模型，且可不斷優(yōu)化，比經(jīng)驗(yàn)煉鋼的粗略計(jì)算精確得多，因此其吹煉所需的氧量和造渣劑用量控制在最佳范圍；2）無(wú)倒?fàn)t出鋼。 轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的實(shí)現(xiàn)通過(guò)提高產(chǎn)量規(guī)模，努力降低直接能耗和提高煤氣回收水平，轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼是完全可能的。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要節(jié)能途徑轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的能耗具有這樣的特點(diǎn)，即消耗的直接能源并不多，但消耗的間接能源如鐵水、耐材、合金等卻很多，同時(shí)能量的回收有很大潛力?；厥盏姆椒ㄓ腥紵ê臀慈挤?，我國(guó)大部分鋼廠采用未燃法，即回收未燃燒的煤氣，同時(shí)回收由高溫?zé)煔怙@熱產(chǎn)生的鍋爐蒸汽。通常，這些熱量除滿足終點(diǎn)鋼水溫度外，尚有較大富余熱量，這就為多加廢鋼創(chuàng)造了條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年我國(guó)大、中型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)可比能耗的噸鋼耗煤量為01Kg，比日本高245Kg，高出37%。這項(xiàng)工作仍在繼續(xù)中。如圖25所示，在目前復(fù)吹與濺渣爐齡尚不能同步的前提下，選擇圖中D區(qū)域爐齡可使綜合生產(chǎn)成本降至最低。[%O]的變化。美國(guó)阿爾戈馬廠投資回收期不到一年。除了以上因素外，出鋼溫度也是影響濺渣效果的重要因素。（2）槍位：槍位是非常重要的參數(shù)，它直接影響濺渣量、濺渣高度。CAO）Fe2O3為主的燒結(jié)層，起較好保護(hù)作用；另一方面隨FeO的增加，熔渣熔化溫度明顯降低，影響濺渣層的抗侵蝕性能。主要措施有[11]：（1）控制終渣MgO含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）圖24示出在不同堿度條件下MgO含量對(duì)爐渣理論熔化溫度的影響。 濺渣護(hù)爐的技術(shù)要點(diǎn)濺渣護(hù)爐的硬件設(shè)備并不復(fù)雜，通常是利用氧槍及其傳動(dòng)和控制系統(tǒng)，僅將供氧氣改為供氬氣，即可進(jìn)行濺渣操作。90年代初，美國(guó)LTＶ鋼廠開(kāi)發(fā)了濺渣護(hù)爐長(zhǎng)壽命爐襯技術(shù)，使?fàn)t齡大幅度上升。（3）低合金鋼低合金鋼冶煉應(yīng)注意以下要點(diǎn)①?gòu)?qiáng)化造渣工藝，早化渣、化好渣，～，確保去磷、去硫效果；②采用一次拉碳、避免補(bǔ)吹，降低鋼中[O]；③嚴(yán)格脫氧、合金化操作，確保成分命中，同時(shí)控制好溫度及防止吸氮；④采用擋渣出鋼，防止回磷，并加入適量改性渣料，以實(shí)現(xiàn)鋼水脫硫、脫磷效果。另外還要采用鐵水脫硫、二次精煉、連鑄等一系列有關(guān)技術(shù)措施，確保ｗ（[C]）≤%，ｗ（[N]）≤%，ｗ（[O]）≤%，且?jiàn)A雜物直徑≤30μm。合金化是指為達(dá)到鋼水成分要求而向鋼水中添加合金的操作，事實(shí)上，脫氧和合金化大都是同時(shí)進(jìn)行的。（2）冷卻劑類(lèi)型及數(shù)量。原則上說(shuō)，要求爐渣具有一定的堿度，合適的氧化性、流動(dòng)性，適度的泡沫化；（2）造渣方法。圖20 轉(zhuǎn)爐復(fù)吹和無(wú)復(fù)吹時(shí)的終點(diǎn)碳氧平衡圖21 各種煉鋼方法終點(diǎn)錳—碳的關(guān)系圖22 磷分配系數(shù)與渣中氧化鐵含量的關(guān)系由于復(fù)吹具有上述明顯的冶金特征，因而它給鋼廠帶來(lái)了諸多優(yōu)點(diǎn)，可歸納為：圖23 硫分配系數(shù)和爐渣堿度的關(guān)系（1）%～%；（2）%～%；（3）%～%；（4）石灰消耗減少3～10Kg t；（5）%；（6）降低O2耗約8%；（7）減少耐材消耗，提高爐齡。圖19 三種典型的供氣曲線 復(fù)吹冶金效果和經(jīng)濟(jì)效益復(fù)吹的主要冶金特征表現(xiàn)在以下幾方面：（1）碳氧反應(yīng)更趨平衡?？刂葡到y(tǒng)一般由PLC及相關(guān)的流量、壓力檢測(cè)儀表構(gòu)成。單管式因流量調(diào)節(jié)小且易燒損，目前已不多見(jiàn)。代表技術(shù)有OBMS、KMS、KS等。代表技術(shù)有LBE、LD—KG、LD—OBT、NK—CB、LD—AB等，由于該技術(shù)供氣元件容易維護(hù)，壽命長(zhǎng)，操作工藝比較簡(jiǎn)單，適應(yīng)鋼種范圍廣，因此在復(fù)吹技術(shù)中所占比例較高。因?yàn)轫敶捣ê偷状捣ǜ饔虚L(zhǎng)處和短處，而自身又無(wú)法克服其短處，因此，促使人們?nèi)ニ伎紝で蠹瘍烧邇?yōu)點(diǎn)而克服兩者缺點(diǎn)的新途徑。自1952年LD法問(wèn)世以來(lái)，短短20年，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的鋼產(chǎn)量已接近世界鋼產(chǎn)量的50%，LD煉鋼法如此迅速地推廣應(yīng)用，主要得益于其諸多優(yōu)點(diǎn)。比較認(rèn)同的看法是：盡管鋼鐵產(chǎn)品受到“鋼鐵替代材料”越來(lái)越嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，但鋼材以其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，以其優(yōu)良的綜合性能和較低的價(jià)格滿足不同使用者的需求，仍為各行各業(yè)的首選材料。1）長(zhǎng)壽高效技術(shù)：長(zhǎng)壽命爐襯技術(shù)的發(fā)展，特別是濺渣護(hù)爐技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使?fàn)t齡可以提高到1～2萬(wàn)爐以上，不僅可大大降低耐材消耗，更重要的是改變傳統(tǒng)“三吹二”、“二吹一”模式，大大提高轉(zhuǎn)爐利用率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐“高效化”。60年代末，由于連鑄技術(shù)迅速發(fā)展，特別是后來(lái)全連鑄鋼廠的出現(xiàn)，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼在時(shí)間、溫度、成分及鋼水質(zhì)量方面提出了更高的要求。3）1965～1970年，采用計(jì)算機(jī)設(shè)定計(jì)算值并進(jìn)行煉鋼過(guò)程的監(jiān)控，這實(shí)際上已是利用靜態(tài)模型對(duì)煉鋼過(guò)程進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制的指導(dǎo)，然而終點(diǎn)的閉環(huán)控制尚未實(shí)現(xiàn)。眾所周知，從70年代開(kāi)始，容量為250～300t的轉(zhuǎn)爐一直是當(dāng)今世界轉(zhuǎn)爐煉鋼的主力爐型。1967年，原聯(lián)邦德國(guó)和法國(guó)建成氧氣底吹轉(zhuǎn)爐。由于托馬斯煉鋼法是空氣底吹，[N]較高，易產(chǎn)生時(shí)效硬化現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)采用（1） 富氧鼓風(fēng)（O2 3032%）；（2） 混合氣體（O2 50%，CO2 3032%）；（3） 氧氣中加H2O。由于從爐底吹入氧氣，使冶煉過(guò)程更加平穩(wěn)，脫碳能力強(qiáng)，有利冶煉超低碳鋼種，鐵和錳的氧化損失較氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐小，也適用高磷鐵水煉鋼，這一工藝的出現(xiàn)受到煉鋼界的普遍重視。（2）經(jīng)驗(yàn)操作轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)控制煉鋼這一技術(shù)發(fā)展過(guò)程主要完成于20世紀(jì)50年代末至70年代末。4）1970～1980年，借助于測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，已能準(zhǔn)確連續(xù)測(cè)量出吹入轉(zhuǎn)爐的氧量及對(duì)廢氣的成分進(jìn)行分析，特別是副槍技術(shù)的開(kāi)發(fā)，使轉(zhuǎn)爐煉鋼基本實(shí)現(xiàn)由靜態(tài)模型和副槍動(dòng)態(tài)模型相結(jié)合的全過(guò)程控制煉鋼的目標(biāo)。因此，集頂吹和底吹優(yōu)點(diǎn)為一體的復(fù)合吹煉技術(shù)的開(kāi)發(fā)引起了高度重視。2）計(jì)算機(jī)全自動(dòng)煉鋼技術(shù)：在科學(xué)控制煉鋼的基礎(chǔ)上，成熟應(yīng)用靜態(tài)模型、副槍及動(dòng)態(tài)模型、加之吹煉過(guò)程防噴濺動(dòng)態(tài)槍位、加料控制以及終點(diǎn)磷、硫預(yù)報(bào)快速出鋼技術(shù)，使轉(zhuǎn)爐煉鋼實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)控制，終點(diǎn)碳、溫雙命中率可穩(wěn)定保持在90%以上，同時(shí)能降低終點(diǎn)鋼水氧含量，為潔凈鋼生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。預(yù)計(jì)，在21世紀(jì)，鋼鐵仍是“必選材料”。然而，1968年OBM煉鋼法即氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的誕生，使處于壟斷地位的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法受到了挑戰(zhàn)和沖擊。另外，70年代，連鑄技術(shù)在全世界迅速發(fā)展，對(duì)煉鋼在鋼質(zhì)和成分上提出了更高要求，因此這種集頂吹和底吹優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)的研究加快了步伐。我國(guó)現(xiàn)有的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐絕大多數(shù)采用該技術(shù)，需要指出的是，在底吹N2時(shí)（因價(jià)格低廉）鋼種增[N]約30106（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），因此為防止增[N]，通常在冶煉終點(diǎn)前將底吹氣體切換成Ar。其中KS法采用100%底吹O2，同時(shí)底噴煤粉，實(shí)現(xiàn)100%廢鋼氧氣煉鋼。雙層套管主要用于中心吹氧、外層吹保護(hù)氣體的復(fù)吹方式，即頂?shù)状笛醴?。比較先進(jìn)的復(fù)吹系統(tǒng)不僅能滿足不同復(fù)吹工藝模式進(jìn)行自動(dòng)控制，而且具有自動(dòng)檢漏、檢堵及氣量調(diào)節(jié)功能。如圖20（武鋼三煉鋼的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果）所示，當(dāng)吹煉終點(diǎn)[C]=%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，無(wú)復(fù)吹的終點(diǎn)[O]約為900106（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），而進(jìn)行復(fù)吹的爐次則為550106左右。采用復(fù)吹法帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，因各鋼廠具體情況不同而異。主要通過(guò)加入石灰來(lái)實(shí)現(xiàn)。廢鋼為主要冷卻劑，通常在開(kāi)吹前與鐵水一起加入爐內(nèi)，廢鋼比可取10%～30%。要注意根據(jù)合金對(duì)氧的親合力、熔點(diǎn)、比重等特性來(lái)選擇加入的時(shí)間、順序和方法。（2）中、高碳鋼中、高碳鋼冶煉的矛盾焦點(diǎn)是終點(diǎn)碳的控制。對(duì)于高品級(jí)低合金鋼，單靠轉(zhuǎn)爐一個(gè)工序不能達(dá)到所有要求，因此必須聯(lián)合采用鐵水預(yù)處理、二次精煉及連鑄有關(guān)技術(shù)。1994年9月LTＶ232t轉(zhuǎn)爐已創(chuàng)15658爐的世界紀(jì)錄。然而為了獲得濺渣護(hù)爐預(yù)期的效果，必須掌握如下技術(shù)要點(diǎn)，即：（1）爐內(nèi)合理的留渣量；（2）爐渣的物化性質(zhì)，包括成分、熔點(diǎn)、過(guò)熱度、表面張力、粘度；（3）合理的濺渣參數(shù)。從圖24不難看出，8%的MgO含量是一個(gè)臨界值。在確定FeO含量時(shí)要考慮堿度和MgO含量，以盡可能提高熔渣熔化溫度為原則。另外，最大濺渣量與一定的槍位存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，過(guò)低或過(guò)高的槍位都會(huì)使濺渣量減少。綜上所述，為了獲得較為理想的濺渣效果，需采取如下措施：（1）爐襯材質(zhì)不能因?qū)嵭袨R渣護(hù)爐技術(shù)而降低，對(duì)使用鎂碳磚而言，其碳含量應(yīng)控制為下限；（2）控制和降低終渣FeO含量；（3）合理調(diào)整終渣MgO含量；（4）提高濺渣層熔化性溫度，降低爐渣過(guò)熱度；（5）降低出鋼溫度。濺渣護(hù)爐綜合效益每噸鋼大約為2～10元。美國(guó)內(nèi)陸鋼廠在采用濺渣護(hù)爐技術(shù)后，吹煉低碳鋼終點(diǎn)[%C]表3　不同濺渣和復(fù)吹條件終點(diǎn)[%C]圖26 底吹透氣磚覆蓋渣層厚度與吹煉終點(diǎn)[%C]我國(guó)鋼鐵企業(yè)能耗高，除與設(shè)備、技術(shù)和管理等有關(guān)外，鐵鋼比高、連鑄比低、連鑄坯熱送熱裝率低、原燃料質(zhì)量差、大型節(jié)能設(shè)備普及低有關(guān)。另外，轉(zhuǎn)爐熱效率一般為70%～75%，剩余熱量為爐渣、爐氣及其他熱損失帶走。 轉(zhuǎn)爐工序能耗計(jì)算工序能耗是指某工序中生產(chǎn)1噸合格產(chǎn)品直接消耗的能源量，它是衡量工序能耗水平的指標(biāo)。因此，轉(zhuǎn)爐節(jié)能應(yīng)在降低直接能源、間接能源和提高能量回收三方面同時(shí)做好工作。（當(dāng)年全廠連鑄比約為70%）。計(jì)算機(jī)控制煉鋼后吹率一般8%，比經(jīng)驗(yàn)煉鋼少一半以上，其煉鋼時(shí)間縮短5～10min，合金和耐材消耗明顯降低；3）終點(diǎn)命中率高。靜態(tài)模型計(jì)算是假定整個(gè)爐役的冶煉參數(shù)與目標(biāo)值的關(guān)系是一個(gè)連續(xù)函數(shù)。（2）動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型是指，當(dāng)轉(zhuǎn)爐供氧量達(dá)到氧耗量的85%左右時(shí)，降低吹氧流量，副槍開(kāi)始測(cè)溫、定碳，并把測(cè)到的溫度及碳含量值送入過(guò)程計(jì)算機(jī)。動(dòng)態(tài)模型學(xué)習(xí)系數(shù)、和可通過(guò)過(guò)程計(jì)算機(jī)自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行修正，也可采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)予以修正。終點(diǎn)命中率（控制精度：ｗ（[C]）177。 鐵水脫硫由于轉(zhuǎn)爐煉鋼整個(gè)過(guò)程是氧化性氣氛，脫硫能力有限。它們雖然脫硫效果好，但由于容器轉(zhuǎn)動(dòng)笨重，動(dòng)力消耗高，爐襯壽命低，未能廣為應(yīng)用?？傊?