我國高爐煉鐵系統(tǒng)科技發(fā)展的目標

1、我國高爐煉鐵系統(tǒng)科技發(fā)展的目標摘要：“十五”期間，我國鋼鐵工業(yè)將繼續(xù)以質(zhì)量、效益為中心進行結(jié)構(gòu)調(diào)整。簡介了我國高爐煉鐵關鍵技術研究和開發(fā)的任務，并介紹了歐美下一世紀煉鐵技術的發(fā)展趨勢。關鍵詞：高爐煉鐵發(fā)展高效低耗FUTURE DEVELOPMENT OF IRONMAKING TECHNOLOGY IN BLAST FURNACESYu Zhongjie(Wuhan Iron and Steel Corp.)Abstract：The iron and steel industry in China will continue the adjustment of construction foc

2、used on quality and profit in the years 20002005.This paper briefs the task of research and development of key ironmaking technology in blast furnaces for Chinese iron and steel industry.In addition,the trends of research and development of ironmaking technology in the United States and European cou

3、ntries are also introduced.Keywords：ironmaking in blast furnacedevelopmenthigh efficiency low consumption1前言1999年10月,中國金屬學會組織并召開了1999中國鋼鐵年會。會上部分國內(nèi)外專家學者探討了下一世紀初高爐煉鐵技術的發(fā)展趨勢。會議期間,冶金科技發(fā)展指南(20002005年)(中國金屬學會編寫)、歐洲鋼鐵工業(yè)技術發(fā)展指南(歐洲鋼鐵工業(yè)聯(lián)盟編寫)和鋼鐵工業(yè)技術開發(fā)指南(美國鋼鐵學會編寫)等資料出版發(fā)行。這些資料中均有相當篇幅涉及高爐煉鐵技術下一世紀初的發(fā)展趨勢。作者曾參與中國金屬學會

4、等單位組織的20002005年冶金科技發(fā)展指南編寫,承擔了煉鐵專業(yè)文本的部分起草任務?，F(xiàn)結(jié)合上述資料,重點談談對下一世紀初我國高爐煉鐵技術發(fā)展方向的看法,供從事煉鐵系統(tǒng)科研和開發(fā)的專業(yè)技術人員參考。2“十五”期間我國高爐煉鐵系統(tǒng)科技發(fā)展的目標目前,世界上主要的煉鐵工藝有3種,即高爐、直接還原和熔融還原。從生產(chǎn)規(guī)模和效率成本以及同大型鋼廠流程的匹配來看,迄今為止沒有任何一種非高爐流程能達到或接近大型高爐目前已達到的生產(chǎn)水平。可以認為,在進入新世紀相當長的一段時間內(nèi),無論是我國還是工業(yè)發(fā)達國家,高爐流程都將占絕對優(yōu)勢?！笆濉逼陂g,我國煉鐵系統(tǒng)將從主要依靠新建高爐、擴大生鐵產(chǎn)量為主的增長方式,轉(zhuǎn)變

5、為挖潛改造,以質(zhì)量、效益為中心的增長方式。煉鐵系統(tǒng)的科技發(fā)展要在鐵水質(zhì)量滿足后續(xù)工序和鋼材品種質(zhì)量要求的前提下,以高爐長壽低耗為中心,追求煉鐵系統(tǒng)的整體優(yōu)化;推進設備的大型化;推廣成熟適用的先進技術(如精料、噴煤、高風溫、高頂壓、富氧、低硅生鐵冶煉等);在煉焦、燒結(jié)球團和煉鐵各專業(yè)領域開發(fā)一批新技術;加強應用技術的基礎研究。通過采取以上措施,使我國部分高爐的技術經(jīng)濟指標達到國際先進水平。根據(jù)不同原燃料和裝備條件把高爐分為兩個層次,其主要技術經(jīng)濟指標分別穩(wěn)定地達到以下水平,見表1。表1主要技術經(jīng)濟指標的目標值焦比/kg.t-1煤比/kg.t-1燃料比/kg.t-1利用系數(shù)/t.(m-3.d-1)

6、爐齡/a第一層次3002005002.02.5(少數(shù)2.53.0)15第二層次4001505502.02.3123高效低耗高爐煉鐵的關鍵技術為了將我國現(xiàn)有高爐的技術經(jīng)濟指標提高到以上水平,在煉鐵工藝方面應將以下關鍵技術作為今后一段時期研究和開發(fā)的重點。3.1高爐精料技術3.1.1含鐵爐料目前我國高爐熟料以高堿度燒結(jié)礦為主,配比一般為75%85%,其余多為塊礦,配酸性球團的高爐很少。我國燒結(jié)礦的理化性能和冶金性能遠次于國際先進水平。例如含鐵品位較低,1997年重點企業(yè)平均為53.49%以上,比國際水平低4%以上;FeO含量高;粒度組成差,10 mm粒級多在40%50%,次于國際先進水平(約30%

7、35%);冶金性能方面,還原性(RI)低,還原粉化率(RDI)高。隨著燒結(jié)礦品位提高,應當加強對高鐵低硅燒結(jié)技術的研究、礦物組成和結(jié)構(gòu)對其強度粒度組成和冶金性能影響的研究。此外,今后進口粉礦用量和品種還將增加,不同進口粉礦和國內(nèi)精礦、粉礦配比燒結(jié)性能的研究也應引起重視。我國大型高爐所用球團礦多為進口,中小高爐多用本地生產(chǎn)的豎爐球團礦。除了研究不同球團礦本身的強度膨脹性等性能外,還要研究高爐內(nèi)用球團礦置換塊礦后的冶煉現(xiàn)象和規(guī)律,并從經(jīng)濟性角度研究球團礦置換塊礦的效果及不同高爐球團礦的合理配比。3.1.2冶金焦炭為了提高高爐利用系數(shù)和大幅度提高噴煤量,必須進一步改善我國焦炭的質(zhì)量。除寶鋼外,我國大

8、部分高爐使用的焦炭灰份、機械強度等指標與國外先進工業(yè)國家差距很大。要研究高強度低灰分優(yōu)質(zhì)焦炭的生產(chǎn)技術;在完善配煤技術的基礎上致力于配煤統(tǒng)計模型開發(fā),逐步實現(xiàn)較準確地預測焦炭質(zhì)量和成本;要重視對焦炭高溫強度(CSR)及其對高爐冶煉影響的研究;要對焦炭的常溫性能、高溫性能、顯微結(jié)構(gòu)組織的關系開展研究,建立我國焦炭質(zhì)量的評價體系。3.2超高噴煤量綜合技術和噴煤極限的研究近年來,歐洲、日本、美國以及我國寶鋼的高爐噴煤比大幅度提高,達到200 kg/t以上,月平均噴煤量有的已達到250 kg/t以上。我國大部分高爐的噴煤量還遠遠低于這一水平。要在精料、高風溫、富氧的條件下,研究高爐的最大噴煤量或極限噴

9、煤量。極限噴煤量的研究停留在實驗室階段是不夠的,要研究大量噴煤時煤粉在高爐內(nèi)的行為,它對高爐料柱透氣性的影響以及高爐內(nèi)碳的平衡等。應當指出,某一鋼廠的最大噴煤量或極限噴煤量應當按照經(jīng)濟效益最佳,即每噸生鐵的燃料成本最低(包括焦炭、煤粉、小塊焦)確定。片面追求最高噴煤量而不考慮降低鐵成本是不可取的。3.3大力開發(fā)燒結(jié)高爐過程數(shù)學模型和專家系統(tǒng)繼寶鋼引進高爐計算機自動控制技術之后,近年來武鋼和芬蘭RAUTARRUKKI公司合作,在4號高爐上引進和開發(fā)了以實現(xiàn)動態(tài)控制、穩(wěn)定高爐操作為主要特征的專家系統(tǒng)。濟鋼和浙江大學合作,開發(fā)并在濟鋼高爐上采用了以優(yōu)化高爐工藝參數(shù)和技術經(jīng)濟指標為主要特征的專家系統(tǒng)。

10、國內(nèi)外的生產(chǎn)實踐表明,采用高爐專家系統(tǒng)在經(jīng)濟上是合算的。十幾年來,我國大學、科研單位和鋼鐵企業(yè)已經(jīng)在高爐爐溫控制(鐵水含硅量預報)爐體侵蝕預測等領域的數(shù)學模型研究方面積累了一定經(jīng)驗,我國不少企業(yè)大中型高爐通過技術改造基礎自動化水平大大提高,這為采用數(shù)學模型或?qū)＜蚁到y(tǒng)實現(xiàn)計算機控制創(chuàng)造了基礎條件。因此今后幾年應當加強這方面的研究,特別是高爐專家系統(tǒng)軟件的研究和開發(fā),應開發(fā)有我國高爐特色并有自主知識產(chǎn)權的軟件技術。我國燒結(jié)專家系統(tǒng)的研究工作幾乎是空白,應用更談不上。鑒于燒結(jié)礦在我國高爐含鐵爐料中占絕對優(yōu)勢,改善燒結(jié)礦質(zhì)量、降低燒結(jié)工序能耗意義重大,今后要大力加強燒結(jié)數(shù)學模型和專家系統(tǒng)的研究和開發(fā)工

11、作。3.4堅持高爐大型化,加強關鍵高爐設備硬件的研究開發(fā)要實現(xiàn)高爐生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效低耗長壽,必須在提高風溫和爐頂壓力,延長高爐壽命等方面采取措施。我國大型高爐裝備的自給能力差,與國外先進水平的差距很大,必須加強這方面的研制開發(fā)工作。例如,在高爐長壽方面開展新型冷卻器的研制和開發(fā),高爐壽命綜合評價體系及預測模型的研究;高風溫方面開展大型高效獨立加熱換熱器技術,煤氣、空氣預熱技術的研究等。4國外高爐煉鐵技術發(fā)展動向在歐洲,高爐煉鐵技術的近期研究主要有:改善焦炭質(zhì)量提高噴煤率,優(yōu)化原料的加工和處理,延長高爐壽命,開發(fā)高爐工況的在線評估,實現(xiàn)實時控制,提高高爐設備監(jiān)測及在線修復能力等。中期項目有開發(fā)噴吹

12、精礦粉技術,研究高爐耐火陶瓷和水冷系統(tǒng),改善高爐作業(yè)條件,提高現(xiàn)場監(jiān)測、維修和管理的能力等。長期項目的重點是減少高爐對環(huán)境的污染,包括用大量噴煤或其它還原劑取代焦炭,用噴鐵粉取代燒結(jié)礦,減少高爐爐渣和煙塵排放量等。在新工藝開發(fā)方面研究高爐的無氮操作和取代現(xiàn)有焦爐的連續(xù)制焦設備等。美國鋼鐵學會對今后幾年美國高爐煉鐵技術的發(fā)展提出以下意見:研究噴煤的限制性因素及其克服方法,開發(fā)更充分燃燒的氧煤噴吹系統(tǒng);利用現(xiàn)有煉焦廠生產(chǎn)高強度焦炭的技術;開發(fā)能經(jīng)濟地生產(chǎn)局部還原(50%70%)球團礦或燒結(jié)礦的工藝;在高爐數(shù)學模型方面,開發(fā)一種包括流體流動、動力學的綜合模型,并研制能夠探測高爐內(nèi)煤氣成分、溫度和料柱透氣性的低成本的探