建设洁净钢平台 实现智能化炼钢

ycyb

“钢铁工业要充分利用当前产能过剩导致钢材价格低迷，以及钢材产量压力减轻的时机，加快科技进步步伐，提升炼钢工艺技术水平，加快对钢铁生产工艺、装备持续不断的改进、完善、创新，采用低成本生产优质钢材，是中国钢铁工业强大之本。”

“以前中国钢铁工业是粗放式生产的发展方式，现在的钢铁市场则向精、专、高方向发展。钢铁行业面临的能源、环保、成本压力愈来愈大。出路只有一条：技术创新。提升质量就是节约成本。”

“建设高效低成本洁净钢平台是市场和时代发展的要求，是洁净钢生产领域的重大技术革命。其目标是实现转炉直接冶炼洁净钢，并使转炉生产效率提高1倍，洁净钢生产成本低于传统转炉普通钢。”

6月27~29日，中国金属学会炼钢分会和衡阳镭目科技有限责任公司在江苏无锡联合举办了“转炉炼钢—连铸新技术高级研讨会”。中国金属学会炼钢分会秘书长王新华、衡阳镭目科技有限责任公司执行总裁田陆博士、中国钢研科技集团有限公司总工程师刘浏博士分别在会上作了上述发言。

刘浏谈到，洁净钢生产新流程具有以下技术特点和优点：

其技术特点是：采用铁水脱硫、转炉高铁水比冶炼和废钢处理技术，严格控制转炉回硫；采用转炉脱硅、脱磷工艺，实现高碳脱磷;采用脱碳炉少渣冶炼工艺，减少炼钢渣量;采用高碳出钢，避免钢水过氧化；减少渣量，脱碳炉渣作为脱磷剂返回脱磷炉。

其技术优点是：大批量稳定生产洁净钢：转炉直接生产洁净钢，其终点是[S+P]含量≤100×10-6；提高洁净钢生产效率：转炉吹炼时间缩短到10min，冶炼周期缩短到20min，1座转炉可达到传统2座转炉的生产能力；降低洁净钢生产成本：和传统流程相比渣量可减少40%，钢铁料消耗降低20kg/t，大幅降低脱氧剂和铁合金消耗。

一个成功的样板

京唐公司采用的就是高效、低成本洁净钢生产新流程，其建设理念是：采用最新的工艺和装备技术，实现高效率、高质量和高稳定性生产各种高品质钢材。

京唐公司生产新流程具有以下工艺特点：采用铁水“一包到底”的运输方式，提高铁水入炉温度；采用全量铁水深脱硫预处理工艺，脱硫平均铁水[S]达到20×10-6；采用全量铁水转炉“三脱”预处理工艺，控制半钢[P]≤0.03%；300t转炉采用少渣冶炼工艺，渣量25kg/t；采用转炉高碳出钢和RH-KTB双联的精炼技术，避免钢渣过氧化，严格控制钢水氧含量和钢中夹杂物；采用全连铸工艺，实现高拉速条件下的恒拉速控制。

京唐公司采用新流程后洁净钢生产水平得到较大提高，主要体现在以下几方面：

一是全面提高钢材洁净度水平，普通钢的洁净度可达到150×10-6；高洁净钢的[S+P]含量可稳定控制在50×10-6以下，钢材洁净度∑(S+P+T.O+N+H)≤70×10-6。

二是简化了炉外精炼工序，RH作为主要精炼手段，减少LF和CAS处理比例。

三是RH用铝量大幅减少，使精炼成本大幅降低。

采用“一包到底”工艺，加快了铁水周转；大幅提高了铁水“三脱”预处理比例；加快生产节奏降低出钢温度。

京唐公司新流程还实现了制造工艺低成本：

首先是减少渣量和造渣剂加入量。

通常，300t转炉采用常规冶炼其造渣料消耗为76.53kg/t，新工艺只有53.4kg/t，其中脱磷消耗26.6kg/t，脱碳消耗26.8kg/t，比常规冶炼降低23.13kg/t，降幅达30.2%。

常规冶炼渣量为102.35kg/t，新工艺为78.7kg/t，其中脱磷46.3kg/t，脱碳32.4kg/t，比常规冶炼降低23.65kg/t，降幅为23.1%。

其次是降低钢铁料消耗。新工艺使京唐公司钢铁料消耗明显降低。随“三脱”比提高钢铁料消耗出现下降趋势，钢铁料消耗的平均水平为1076kg/t。根据2010年生产统计，新工艺矿石加入量比常规冶炼高10kg/t，增幅高达61%。常规冶炼渣中铁损为23.36kg/t，新工艺为14.77kg/t。和常规冶炼相比新工艺钢铁料料消耗平均降低9kg/t。其炼钢生产成本比常规冶炼平均降低38.04元/t。

第三是建设了可循环的炼钢新流程。

该新流程具有以下技术特点：

——脱碳炉返回渣一半供给脱磷炉（15kg/t），一半供给脱碳炉（10kg/t），以满足溅渣护炉的渣量要求，同时解决初渣熔化的技术难题。其脱碳炉渣的回收利用率已超过70%。

——将转炉除尘灰制成高效脱磷球供脱磷炉造渣使用，一方面可提高脱磷炉渣碱度，另一方面可节省石灰5kg/t，节约矿石19kg/t。

经过一年半的生产实践证明：新流程已取得明显的冶金效果，基本达到预期的建设目标：

一是采用新工艺流程转炉可直接生产高洁净钢水，转炉终点[S+P]可稳定控制在50×10-6以下。与炉外精炼相匹配，可大批量、稳定生产钢中杂质总量∑(S+P+T.O+N+H)≤70×10-6的超洁净钢。

二是采用新工艺可实现洁净钢转炉高效化生产，铁水“三脱”处理比例接近90%；转炉班产炉数从7~8炉/班•炉提高到16炉/班•炉，生产效率提高1倍。在此基础上实现全流程高效快节奏生产，使脱硫后铁水入炉温度月平均最高达到1398℃，转炉出钢温度平均降低20℃。

三是采用新工艺使转炉洁净钢的生产成本大幅降低，造渣料加入量平均降低30.2%，渣量降低23.1%，钢铁料消耗降低9kg/t。脱碳炉渣返回利用率大于70%。除尘粉尘可实现100%回收，炼钢成本比常规冶炼平均降低38.04元/t。

智能化炼钢新技术已被广泛应用

镭目公司执行总裁田陆在会上发言指出：纵观欧美发达国家的钢铁之路，就是从客户开始，研究新技术，实现装备智能化。镭目公司研发的中国智能化炼钢技术，可让钢厂放心、轻松地炼钢。

镭目智能化炼钢技术具体体现在以下几方面：

第一方面是：连铸全流程自动检测与控制技术得到较快发展。该技术具备以下6点特色：

特色之一，荣获国家科技进步三等奖的新产品铯源液面计。可解决产品使用的人身安全性问题，提高产品寿命，可节约测控成本，可使连铸钢水液面波动范围控制在±3mm，系统响应速度为0.1s。

特色之二，全国占有率达85%的塞棒钢水液面控制技术。可满足钢厂“恒液位、恒拉速”的工艺需求，可明显提高铸坯质量。

特色之三，在全世界第一家将最先进的数字伺服电动缸技术运用并推广到钢铁行业。该技术目前已在海内外50多家钢厂成功应用，共有近500流的业绩。使用后铸坯表面振痕可减小到0.1-0.2mm，明显提升铸坯质量。

特色之四：动态轻压下技术，该技术是改善铸坯中心偏析和疏松最有效的方法之一。它可通过三种方式验证铸坯液芯末端的正确位置，精确地实施压下。据各钢厂采用该技术实际验证，铸坯中心偏析和疏松达到C1.0，铸坯质量得到明显提高。

特色之五，振动式大包下渣测控技术，该技术可减少钢水中的大型夹杂物，提高钢水纯净度，并且在世界首次通过检测谐振声波的方法真实地检测到钢水中渣的含量。其报警率可达95%，检测真实的下渣信号。该技术还不受现场环境的干扰，无需限制工人的操作，传感器寿命1年以上。

特色之六，电磁测液芯技术，这也是世界首家采用电磁超声波的方法实时检测铸坯液芯末端位置的高新技术。它不受钢种、拉速、水量等外部条件影响。其被测铸坯液芯定位精度≤300mm，能检测的最大板坯厚度为300mm。

2011年5月，柳钢120t转炉厂6#板坯铸机正式实现镭目电磁超声测液芯系统与轻压下联动，铸坯内部质量稳定在C1.0和C0.5，较以前铸坯质量总体提高一个等级。

第二方面是：智能化炼钢新技术方兴未艾。

一是在转炉生产中，采用了火焰转炉终点控制技术，这是在全世界率先采用火焰信息分析的方法实现转炉终点控制的新技术，其系统终点预报命中率>90%。

目前，该技术已在常州中天钢铁、华菱集团湘钢、山东泰山钢铁成功应用。

二是钢水定碳定氧探头技术，该技术的核心组件氧电池和热电偶的性能优异，其中氧电势的标准偏差小于3mV，热电偶的精度偏差小于3℃；其设备简单，操作方便，将定氧探头直接插入钢水中，只需6～8s即可得到测量结果。

三是钢材表面缺陷在线检测技术，该技术可对生产过程中的钢坯、钢板进行实时图像采集、及时发现被测物的表面缺陷并定位、分类、保存、报警，协助工艺及时发现缺陷的原因并纠正，可大大减少表面缺陷钢坯的再次发生；这种在线检测技术，可预防人为的漏判、误判，防止降级事故发生，避免下道工序成本的浪费。

第三方面是：钢铁行业机器人应用技术。

机器人早已进入钢铁行业，特别是在钢铁冶炼的高温、粉尘大等恶劣环境，用于取样测温、加保护渣、喷涂、自动标号等，近年来还有砌炉拆炉的机器人，用于拆砌转炉和电炉的耐火砖。

机器人的推广不仅能更精确更持久地工作，而且能取代人在环境恶劣的情况下工作，免除在尘埃、高温的对人体的伤害，节约钢厂的用人成本。

国内的钢铁行业机器人技术成果主要包括以下几项：

取样测温机械手：这种机械手可在高温、危险、多尘环境下工作，避免钢渣喷溅、工人烫伤、转炉事故等方面的情况出现，确保测量结果稳定性和准确性。

机械手喷补机：这种喷补机可适应高节奏的生产环节，适应人工操作比较困难的情况，提高设备周转率。

机械手自动加渣机：这种加渣机具有以下特点：

可提升加渣量的可控、科学量化，在单位时间内，单位钢材产量消耗的保护渣进行实时把握，可在线显示保护渣消耗量；只需远程控制；可避免人工的问题及干扰，加渣更均匀。

机械手喷号机：这种喷号机可专门针对钢厂的高作业率和恶劣环境条件而设计的高稳定性喷涂系统；喷印速度快；可以喷印所有的字母、数字、和商标；字体大，清晰易辨。