炼钢新技术研究开发评述

炼钢新技术研究开发评述

摘要：现代冶炼技术是围绕缩短冶炼周期这一核心发展起来的，从能量平衡的角度出发，提出了冶炼周期与各工艺参数和设备参数之间的关系式。简单地介绍了世界冶炼技术的发展以及围绕超高功率供电、增加化学热和物理热以缩短冶炼周期的冶炼技术进步。肯定了近十年来我国发展现代炼钢流程所取得的显著成果，分析了存在问题的原因，提出了提高电炉钢市场竞争力，进一步促进我国炼钢发展的技术对策。

关键词：现代炼钢 发展 策略

New Technology Research and Development of Steelmaking

Abstract：The modern technology has been developing around the target of shortening the tap to tap time. The relationship between the tap to tap time and process parameters as well as facility parameters is put forward from the point of view of energy balance. The development of the technology all over the world and the progress of smelt technology including shortening tap to tap time by technique, increasing chemicaland physical heat input are introduced briefly. Key Words：modern EAF steelmaking , development , strategy

1 前言

21世纪钢铁工业的发展面临着机遇和挑战。根据市场调查：至2010年发达国家钢材消费年均增长量为0.7%； 而发展中国家将达到3.8%； 太平洋地区的增长为4.57%。世界钢材市场消费量的缓慢增长，为钢铁工业发展，特别是太平洋地区发展中国家钢铁工业发展提供了良好的机遇。21世纪国际钢铁工业发展面临的严峻挑战，主要来自三个方面：

（1） 钢铁生产能力过剩，残酷的市场竞争将使一些落后的钢铁厂倒闭； （2） 环境保护对钢铁工业发展产生巨大压力, 一些污染严重的落后工艺将被

强制淘汰；

（3） 世界钢材价格呈下降趋势。

进入21世纪，面对机遇和挑战，钢铁企业必须努力发展高效生产工艺，降低生产成本，提高产品质量和减轻对环境的污染，才可能立于不败之地。本文追

溯21世纪转炉炼钢技术的发展, 总结现代转炉炼钢的重大技术, 展望21 世纪炼钢技术的发展趋势。

2 炼钢技术

2.1顶吹氧气转炉法

自1952年和1953年头几座顶吹氧气转炉（容量35吨, 年产能力40万吨左右）于奥地利的林茨和多纳维茨钢铁厂先后建成投产至今的二十多年来， 顶吹氧气转炉的发展极为迅速，几乎遍布于世界所有产钢国家。到1975年底， 世界已建成505座顶吹氧气转炉，总的生产能力达4.4亿吨，预计到,1980年将达到6.18亿吨。这说明了二十多年来世界钢产量的绝对量的增长，就是靠发展顶吹氧气转炉获得的（1952年世界钢产量为2.147亿吨，,1976年世界钢产量为6.813亿吨，净增4.666亿吨）。美国、苏联、日本、西德等主要产钢国，过去都是平炉钢比重很大的国家（高达80%，甚至90%以上），二十多年来除新建钢铁厂大多采用顶吹氧气转炉外， 不少企业均先后不断拆除平炉或废置不用，另建顶吹氧气转炉，转炉钢的比重迅速上升，日本于1963年，西德、法国于1968年，美国于1969年，英国于1972年先后使转炉钢产量超过了平炉钢产量。在主要产钢国家中（苏联除外）， 顶吹氧气转炉钢所占的比重已处绝对优势。日本是世界推广顶吹氧气转最积极的国家。1957年建厂试验后，果断决定采用顶吹氧气转炉法作为日本钢铁工业技术改造的基本路线。1955年日本拥有平炉159座，产钢727.3万吨，占本国总产钢量的78.2%，到1975年平炉只剩下17座，产钢量仅为112.4万吨， 占本国总产钢量的1.1%。据报导，日本最后剩下的2座平炉，前不久也已拆除，成了世界无平炉的主要产钢国。日本现有LD转炉99座，总生产能力为12833万吨。

在采用顶吹氧气转炉方面，苏联起步较晚，发展速度较慢。这是由于苏联在相当长的一段时间内在炼钢技术发展路线方面拿不定主意所致。在60年代顶吹氧气转炉已被世界公认为炼钢技术的发展方向，平炉应被逐步淘汰的潮流下，苏联一方面在长时间内进行“ 平炉乎，氧气转炉乎” 的大争论，一方面在第聂伯彼得洛夫斯克钢铁厂和克里沃罗格钢铁厂建置了30-50吨的小型氧气顶吹转炉，,从理论和实践方面进行研究。1961年结束了这场争论，最后确立了今后发展氧气转炉的技术路线，但是与世界先进国家相比，在这方面几乎晚了十年，至1975

年LD转炉钢的比重还不过是24.6%。这是由于苏联在背上了近亿吨平炉钢的沉重包袱后，LD转炉难以获得重大发展的缘故。近几年来，苏联也加快了LD转炉的建设步伐，极力扭转当前落后的局面。在第九个五年计划增加的炼钢设备中，80%以上是250-300吨的氧气顶吹转炉。1970年苏联氧气转炉钢的产量为1940吨，1975年的计划指标为4000万吨,1980年预计将达到9000万吨。据报导，今后苏联发展钢铁的主要方向是“ 高炉-氧气转-连铸机” ，重点是提高单体设备的能力。目前苏联共有55-450 吨顶吹氧气转炉64座，分布在16家钢铁厂，总生产能力为4805万吨。在炼钢工艺技术方面，美国曾经是世界平炉王国，平炉钢比重高达90%。LD转炉问世后，美国立即于1954 年由奥地利引进试验，但由于美国有近亿吨平炉装备和厂家，存在技术改造问题，LD转炉的发展就不象日本那样方便，但LD转炉的发展速度还是相当快的。1969年LD转炉钢和平炉钢相比，开始拉平，1976年LD转炉钢比重达到62.5%，平炉钢比重降至18.3%。目前，美国共有75-350吨LD转炉96座，分建在,38家钢铁厂，总生产能力为,8926万吨。英国共有55-340吨LD转炉23座，分建在9家钢铁厂，总生产能力为,2141万吨。炼钢方法的发展方向是电炉和LD转炉及年产5万至几十万吨的小钢厂。

二十多年来，顶吹氧气转炉炼钢技术口臻完善，吹炼能力显著提高，大型转炉的月平均吹炼时间已达12分钟，月平均冶炼周期已达,28分钟（日本）。近年来，在顶吹氧气转沪炼钢方面，各国都进行了大量的研究工作，并取得不少进展和成绩，其中主要有：

转炉动态控制。1959年美国首先利用电子计算机对转炉操作实现静态控制进行了研究，提高了从装料到停吹过程中的控制命中率，但由于过程可变因素的阻碍，使得难以获得足够令人满意的结果。因此，近年来对劫态控制进行了大量研究工作，并已用于生产，所谓动本控制即是利用吹炼过程中在线的付抢降到熔池中自动取样，测量接近吹炼终点时的钢液温度和含碳最，并将测定值输入计算机，反馈到控制系统修正吹炼过程，自动控制吹炼终点。日本君津、名古屋、福山、室兰等厂采用动态控制，命中率达90%以上，终点温度误差从11.7℃ 缩小到6℃，含碳量误差从0.019%降到0.011%。名古屋钢铁厂250吨转炉实现动态控制后，产量提高了14%，耐火材料消耗降低1.9公斤/吨钢，合金料收得率提高了25%，铁水收得率提高了0.5%。与动态控制有关的测试技术，目前国外正

大力开展研究工作

大幅度提离炉龄。氧气顶吹转炉的突出特点是冶炼时间短，生产效率高，要充分发挥其优越性，提高产量，炉龄是个关键。炉龄是转炉生产的一项重要技术经济指标。LD转炉技术发展初期，炉龄只有100-300炉左右。二十多年来由于耐火材料质量的不断提高，加强热喷补、白云石造渣、提高铁水含锰量、加大出钢口和钢水包水口，以降低出钢温度、停沪期间加强炉衬保温（900℃以上）改进氧抢，以提高供氧强度等一系列综合措施的实施，使炉龄大幅度提高，炉衬单耗显著下降。日本转炉炉龄是世界上较高的。

2.2底吹氧气转炉法

1952年奥地利发明顶吹氧气转炉（LD转炉）后，LD转炉的发展极为迅速，目前已在各种炼钢方法中居主导地位。但由于这种转炉脱磷能力较差，致使有些应用高磷铁水较多的国家不得不沿用托马斯转炉。1968年西德马克西米里安公司投产了世界第一座底吹氧气转炉（35吨）（OBM法），它是托马斯转炉的改良成果，也是弥补顶吹氧气转炉的不足而发展起来的新的炼钢方法，1969年法国也建成了这种底吹转炉（LWS法） 。OBM 和LWS法都是处理高磷铁水的，他们之间的主要区别在于喷咀的冷却介质，前者采用天然气、丙烷等气体，后者用的是柴油。美国从西德引进了OBM法技术专利并进行改造，用于处理低磷铁水（一般炼钢生铁）， 于1971年获得成功，叫做Q-BOP法（Q-平静，BOP-碱性氧气炼钢法）。日本于1974年从美国引进了Q-BOP法，用丙烷冷却喷咀，并于1977年投产。

底吹氧气转炉的发展，无论是速度还是生产规模都远远超过了发展初期的顶吹氧气转炉。例如，1952-1959年的七年间，世界建成的LD转炉仅41座，最大炉容不超过100吨，总能力只有1200万吨，年平均增长速度为13 .6 % ，实际年产量约为1000万吨。而底吹氧气转炉经过1968年-1974年的六年发展，炉数达到53座，最大炉容20吨，总能力超通1700万吨，实际年产量达到1500万吨以上。目前，世界上已有11个国家或地区二十几家企业采用底吹氧气转炉炼钢法，有66座5-250吨的底吹氧气转炉生产，年产能力2800万吨左右，1978年将达到3500万吨的能力。

与顶吹氧气转炉相比，底吹氧气转炉具有投资少（厂房结构低，安装费用少