中國鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐冶煉新流程能耗分析

中國鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐冶煉新流程能耗分析

0轉(zhuǎn)爐鋼的生產(chǎn)據(jù)2012年底統(tǒng)計(jì)，中國主要國有統(tǒng)計(jì)，2000米以上的大型為此毛爐的生產(chǎn)能力為65%，3000米以上的大型仍有34個(gè)。轉(zhuǎn)爐鋼占全國鋼產(chǎn)量的90%以上，轉(zhuǎn)爐鋼100噸以上占全國轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)能力的63%左右。大多數(shù)公司都配備了鐵水預(yù)處理和鋼水二次精煉裝置，精煉比例為70%。同時(shí),國內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼廠仍然致力于配套設(shè)備升級(jí)以及節(jié)能降耗技術(shù)的研究和應(yīng)用,通過煉鋼新流程實(shí)現(xiàn)潔凈鋼的高效率、低成本、穩(wěn)定生產(chǎn),高效脫磷技術(shù)、煤氣干法除塵技術(shù)、少渣煉鋼技術(shù)、高效擋渣技術(shù)等得到更廣泛應(yīng)用。1國內(nèi)路橋車間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1.12轉(zhuǎn)爐鋼板技術(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年上半年全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的噸鋼綜合能耗和各工序能耗比2012年同期均有所下降,一些鋼鐵企業(yè)的部分指標(biāo)已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。轉(zhuǎn)爐煉鋼工序基本實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼,能耗-6.38kg/t,比2012年同期降低1.96kg/t。2013上半年國內(nèi)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)節(jié)能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)情況見表1。1.2主要運(yùn)行指標(biāo)類型為“轉(zhuǎn)爐工序”2012年8月,工業(yè)和信息化部發(fā)布了“2011年度鋼鐵等行業(yè)16種重點(diǎn)用能產(chǎn)品(工序)能效標(biāo)桿指標(biāo)及企業(yè)”。轉(zhuǎn)爐工序按指標(biāo)類型分為120~200t轉(zhuǎn)爐和200t及以上轉(zhuǎn)爐,武鋼180轉(zhuǎn)爐工序能耗為-21.11kg/t,邯鋼250t轉(zhuǎn)爐工序能耗為-22.09kg/t,分別達(dá)到同類型指標(biāo)的最低水平。轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能效標(biāo)桿參見表2。2路橋修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀2.1穩(wěn)定生產(chǎn)鋼中雜質(zhì)的效果進(jìn)入21世紀(jì),潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)轉(zhuǎn)為如何用最經(jīng)濟(jì)的方法、最高的生產(chǎn)效率大批量穩(wěn)定地生產(chǎn)潔凈鋼。我國已研發(fā)出潔凈鋼生產(chǎn)新流程,并成功應(yīng)用到首鋼京唐公司300t轉(zhuǎn)爐。兩年的生產(chǎn)實(shí)踐取得了顯著效果,可穩(wěn)定生產(chǎn)鋼中雜質(zhì)總量Σ(S+P+T.O+N+H)≤70×10-6的潔凈鋼;鐵水“三脫”處理比例達(dá)到80%,轉(zhuǎn)爐日產(chǎn)爐數(shù)從30爐提高到55爐,生產(chǎn)效率提高近一倍,轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)成本也大幅降低,和傳統(tǒng)流程生產(chǎn)普通鋼的成本相比,噸鋼成本可降低39.6元。新流程的工藝特點(diǎn)是:鐵水采用“一包到底”的運(yùn)輸方式,全量鐵水采用深脫硫預(yù)處理和轉(zhuǎn)爐“三脫”預(yù)處理工藝,脫硫后平均鐵水[S]≤20×10-6,控制半鋼[P]≤0.03%,[C]≥3.3%;采用轉(zhuǎn)爐高碳出鋼和RH-KTB雙聯(lián)精煉技術(shù)和全連鑄工藝,避免鋼渣過氧化,并實(shí)現(xiàn)高拉速條件下的恒拉速控制。2.2轉(zhuǎn)爐雙層法優(yōu)勢當(dāng)今低磷鋼冶煉的主要方法有鐵水“三脫”預(yù)處理+轉(zhuǎn)爐法、轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法(即在一座轉(zhuǎn)爐內(nèi)脫磷后,在另一座轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行脫碳升溫)和雙渣法(在一座轉(zhuǎn)爐內(nèi)2次造渣法)。首鋼京唐公司是目前國內(nèi)第一個(gè)按“全三脫”冶煉模式設(shè)計(jì)的煉鋼廠,可穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)鋼水,為生產(chǎn)高端產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！叭摗奔粗笇﹁F水全量進(jìn)行脫硫、脫磷、脫硅預(yù)處理。寶鋼從2002年開始對轉(zhuǎn)爐脫磷-脫碳雙聯(lián)工藝技術(shù)(BRP)的自主研究。寶鋼煉鋼廠3座300t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的雙聯(lián)法設(shè)備配置和工藝布置與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼車間基本一致。每座轉(zhuǎn)爐均具有脫磷和脫碳功能,可采用雙聯(lián)法冶煉,亦可進(jìn)行常規(guī)冶煉,切換靈活,目前采用BRP工藝已經(jīng)開發(fā)了簾線鋼、抗HIC的管線鋼、IF鋼、2Cr13不銹鋼、S135鉆桿鋼之類高難度、高附加值產(chǎn)品。武鋼煉鋼廠由于沒有鐵水脫磷預(yù)處理工序,無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉,自投產(chǎn)以來,一直采用傳統(tǒng)的雙渣低拉碳轉(zhuǎn)爐冶煉工藝生產(chǎn),轉(zhuǎn)爐出鋼磷含量波動(dòng)大,出鋼碳含量偏低,氧含量較高。通過脫磷反應(yīng)機(jī)理高溫實(shí)驗(yàn),氧槍噴頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)及轉(zhuǎn)爐冶煉工藝優(yōu)化,在一座轉(zhuǎn)爐內(nèi)采用單渣高拉碳工藝,優(yōu)質(zhì)高碳鋼出鋼平均磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.015%下降為0.011%,出鋼平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.097%提高到0.44%。這一新工藝的采用使轉(zhuǎn)爐煉鋼成本大幅下降。2.3干法除塵技術(shù)的應(yīng)用和推廣情況目前我國約90%的轉(zhuǎn)爐仍采用濕法除塵,但隨著國家節(jié)能減排政策要求的提高,越來越多的鋼鐵企業(yè)意識(shí)到采用和推廣干法除塵技術(shù)的重要性。從1994年寶鋼第一次全套引進(jìn)國外轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)開始,至今已有40多座轉(zhuǎn)爐采用了干法除塵,并且除少量關(guān)鍵技術(shù)和部件引進(jìn)外,大量的設(shè)備、系統(tǒng)設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。采用干法除塵的部分轉(zhuǎn)爐見表3。2.4轉(zhuǎn)爐少渣混凝土技術(shù)首鋼技術(shù)研究院、遷鋼公司和首秦公司共同開發(fā)的“轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼工藝技術(shù)”得到全面應(yīng)用,2012年的轉(zhuǎn)爐噸鋼白灰消耗量22~24kg,達(dá)到國際領(lǐng)先水平。轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼工藝技術(shù)的核心思路是循環(huán)利用脫碳爐渣,即將上一爐脫碳階段的爐渣留在爐內(nèi)供下一爐冶煉使用,改變了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐冶煉過程在脫碳結(jié)束后排出高堿度爐渣的操作;同時(shí),為了確保轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)合理的渣量,在轉(zhuǎn)爐吹煉脫磷結(jié)束后排出低堿度爐渣。通過研究,解決了轉(zhuǎn)爐留渣情況下安全兌鐵以及高效脫磷、大渣量濺渣護(hù)爐等技術(shù)難題,并且成功開發(fā)了轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼工藝轉(zhuǎn)爐脫磷、脫碳階段工藝控制模型,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。2012年,首鋼210t轉(zhuǎn)爐應(yīng)用少渣煉鋼工藝技術(shù)生產(chǎn)的比例達(dá)到60%以上,100t轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用比例達(dá)到70%。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝相比,采用該技術(shù)后,噸鋼石灰消耗量降低40%,噸鋼白灰消耗量降低至22~24kg;輕燒白云石消耗量降低42%,維持在噸鋼7~9kg;轉(zhuǎn)爐總渣量由噸鋼110kg降低至65kg。實(shí)踐證明,此項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用不僅大大降低了煉鋼工序成本,而且具有顯著的社會(huì)效益,對節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)將發(fā)揮重要的作用。2.5降低鋼鐵成本轉(zhuǎn)爐高效擋渣技術(shù)可以減少轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的下渣量,降低精煉過程中鋼水的回磷及氧化物夾雜數(shù)量,提高鋼水清潔度,同時(shí)提高合金收得率,減少脫氧劑、合金消耗,降低煉鋼成本。轉(zhuǎn)爐高效擋渣技術(shù)是在轉(zhuǎn)爐出鋼口安裝液壓滑動(dòng)水口,配備遠(yuǎn)紅外下渣監(jiān)測裝置,實(shí)現(xiàn)精確自動(dòng)控制滑板出鋼。不僅操作方便、控制精確、自動(dòng)化程度高,還降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。國內(nèi)的滑板擋渣效率≥95%,合金收得率提高1%~2%,鋼包下渣厚度<30mm。三明鋼鐵、寶鋼、京唐、萊鋼等十幾個(gè)鋼廠在超過40座60~300t轉(zhuǎn)爐上先后采用此擋渣技術(shù),應(yīng)用前景良好。3未來聯(lián)合路橋制造技術(shù)的發(fā)展趨勢2012年全國煉鋼-連鑄生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議將轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展總結(jié)為以下四個(gè)主要方面。3.1鐵水預(yù)處理技術(shù)該技術(shù)已成為體現(xiàn)新一代鋼鐵生產(chǎn)流程優(yōu)越性的重要特征之一,并對推動(dòng)諸多煉鋼廠的科技進(jìn)步具有引導(dǎo)作用。近年來,我國一些轉(zhuǎn)爐煉鋼廠在現(xiàn)有工廠布置條件下,大力推行鐵水包多功能化的“一包到底”技術(shù)和高溫高活度脫硫技術(shù),并研發(fā)鐵水不同形式的“三脫”預(yù)處理工藝和少渣煉鋼新工藝,取得了大幅度減少渣料消耗、降低生產(chǎn)成本的效果,鋼水質(zhì)量全面提高;恒速高效連鑄技術(shù)已被認(rèn)為是鋼廠確保生產(chǎn)穩(wěn)定、鑄坯質(zhì)量優(yōu)良的關(guān)鍵。3.2余熱利用技術(shù)鐵水包多功能化,直接或間接節(jié)能減排效果明顯;轉(zhuǎn)爐“負(fù)能煉鋼”,近5年來重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)企業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽回收水平提高了50%以上,轉(zhuǎn)爐干法除塵裝備和技術(shù)基本立足于國內(nèi)。3.3提高轉(zhuǎn)爐全自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)入新世紀(jì)以來,重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐冶煉過程和終點(diǎn)控制技術(shù)水平得到大幅度提高,轉(zhuǎn)爐全自動(dòng)控制煉鋼(俗稱“一鍵式煉鋼”)技術(shù)獲得全面優(yōu)化和推廣應(yīng)用。3.4試驗(yàn)技術(shù)鋼鐵企業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的研究,例如轉(zhuǎn)爐滑動(dòng)水口擋渣出鋼技術(shù),CO2在氧槍、底吹、精煉、連鑄中的應(yīng)用,超高