我國高爐煉鐵和煉鋼工藝現(xiàn)狀及其發(fā)展

1、第一部分 我國高爐煉鐵和煉鋼工藝現(xiàn)狀及其發(fā)展1 我國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)十個(gè)發(fā)展趨勢(shì)一是高爐大型化會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。二是高爐裝備水平在提高，自動(dòng)化程度將取得新進(jìn)展。目前，新建高爐均采用了無料鐘爐頂設(shè)備、高爐專家操作系統(tǒng)、先進(jìn)的泥炮等。     三是高爐精料水平將得到進(jìn)一步發(fā)展，爐料結(jié)構(gòu)更趨合理。在這方面，隨著小球燒結(jié)、低溫?zé)Y(jié)、低硅燒結(jié)等技術(shù)的普及和提高，燒結(jié)礦的質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步提高。同時(shí)，提高球團(tuán)礦配比是個(gè)發(fā)展方向，使用優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口礦可提高人爐品位，并改善爐料的冶金性能。    四是焦炭質(zhì)量對(duì)高爐煉鐵有很大影響，應(yīng)在

2、高爐冶煉中爭(zhēng)取多使用高質(zhì)量的焦炭。     五是高爐噴煤水平將繼續(xù)提高。高爐噴煤是煉鐵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心環(huán)節(jié)，是世界煉鐵技術(shù)的主流，是高爐煉鐵節(jié)焦、降成本的重要措施，也是改善鋼鐵工業(yè)能源結(jié)構(gòu)、緩解我國主焦煤資源短缺矛盾的重要手段。    六是進(jìn)一步提高風(fēng)溫。高風(fēng)溫是廉價(jià)的能源。采用對(duì)空氣、煤氣雙預(yù)熱技術(shù)，即便使用低熱值的高爐煤氣也可獲得大于1200以上的風(fēng)溫。高風(fēng)溫具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。      七是煉鐵系統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)工作將進(jìn)一步加強(qiáng)。國家已制訂

3、出有關(guān)水、塵、渣的環(huán)保治理標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)煉鐵企業(yè)應(yīng)積極執(zhí)行。對(duì)于新建的高爐、焦?fàn)t和燒結(jié)等設(shè)施要做到環(huán)?！叭瑫r(shí)”。     八是高爐長壽技術(shù)會(huì)取得新進(jìn)展。目前，我國新建大高爐均按壽命10至15年設(shè)計(jì)，中小高爐壽命也按6至8年以上考慮。    九是煉鐵能耗會(huì)進(jìn)一步降低。通過采用提高噴煤比和風(fēng)溫，上干熄焦，爐頂煤氣壓差發(fā)電和鐵、焦，燒工序一系列節(jié)能新技術(shù)等，煉鐵工序能耗還會(huì)下降。     十是高爐煉鐵流程將在一段時(shí)間內(nèi)仍占主導(dǎo)地位。  

4、0;  煉鐵界有關(guān)人士還建議應(yīng)在今后的發(fā)展中重點(diǎn)關(guān)注和努力解決好如下兩個(gè)問題：     一是應(yīng)關(guān)注國內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)萎縮對(duì)煉鐵生產(chǎn)發(fā)展的影響。目前，我國鋼鐵工業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)張和國內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)萎縮的矛盾十分突出。國內(nèi)鐵礦越來越少，進(jìn)口礦石連年大幅度增加，預(yù)示著我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展開始步入以進(jìn)口鐵礦石為主的時(shí)期。這方面帶來了我國鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟(jì)安全的隱患，一方面也要求我們對(duì)包括進(jìn)口礦在內(nèi)的入爐原料進(jìn)行深入的研究，以便更好地優(yōu)化煉鐵生產(chǎn)，提高效率和效益。     二是應(yīng)進(jìn)一步加速非高爐煉鐵的研究

5、。熔融還原煉鐵技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿課題。該課題是20世紀(jì)70年代末提出的，80年代經(jīng)各國科研人員的研究開發(fā)，出現(xiàn)了各種工藝流程，但迄今只有一種形成了生產(chǎn)能力。我國也投入人力進(jìn)行這種技術(shù)的研究，但至今還沒有形成中國式的熔融還原的成熟工藝。不久前，有關(guān)單位提出煤氧熔融還原煉鐵法并開展了半工業(yè)試驗(yàn)，取得了良好的效果。2 我國爐外精煉現(xiàn)況與發(fā)展一、我國鋼包精煉爐應(yīng)用情況我國于1975后從瑞典引進(jìn)兩臺(tái)ASEA-SKF型鋼包精煉爐，1979開始設(shè)計(jì)我國第一臺(tái)40tLF/V型鋼包精煉爐，接著各鋼廠紛紛采用該技術(shù)，但是大容量的鋼包爐仍然不斷從國外引進(jìn)。在1996年上海浦鋼公司投產(chǎn)了二臺(tái)三相三臂式100tL

6、F/VD鋼包精煉爐，說明我國已具備了設(shè)計(jì)制造大型鋼包精煉爐的能力，一年后上海五鋼公司建成了一臺(tái)三相電極吊掛式LF/VD爐，它是沒有橫臂的新型的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)方式的爐子。1999年武鋼公司一煉廠建成了一臺(tái)三相單臂式100tLF/VD爐。我國的鋼包精煉爐包含在建的至今已擁有大小近100臺(tái)左右。但是，由于直流鋼包爐供電系統(tǒng)要配有直流電源的整流裝置，在維護(hù)、使用上增加難度。選用的廠家不多，而交流鋼包爐投資省，使用維護(hù)方便，有的鋼廠可利用停產(chǎn)的小電爐變壓器，因此選用廠家較多。從LF爐的結(jié)構(gòu)形式可分三種，即上述提到的三種100tLF/VD爐都是我國近年來自行設(shè)計(jì)的代表爐形。二、我國三種LF爐短網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)應(yīng)該說

7、明我國100tLF爐采用的三種短網(wǎng)形式?jīng)]有改變鋼包爐三相供電的基本特性，僅在傳輸電能的方式上采用了不同形式。1、三相三臂導(dǎo)電方法是三相電弧爐傳統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)，因此在鋼包爐上被選用的最多，只是導(dǎo)電橫臂產(chǎn)生后代替了原來的銅管導(dǎo)電，使導(dǎo)電截面增加，阻抗減小，提高系統(tǒng)的有功功率。2、三相電纜吊掛與電極夾頭直接相連，電極夾頭裝置上端同升降桿連接。這種結(jié)構(gòu)形式是由瑞典ELKEM-SCANLANCE公司1985年為波蘭HULA-CZESTOCHWA公司提供的90-100tLF爐爐形。這種形式的特點(diǎn)是二次側(cè)導(dǎo)電線路短，阻抗小，有效功率高，同時(shí)夾頭裝置呈“品”字型，電極極心圓極小，對(duì)減少鋼包耐材侵蝕有利。3、三相

8、單臂結(jié)構(gòu)形式于1989年首先由德國巴登公司80tLF爐上使用，它采用根加強(qiáng)型橫臂，頭部呈“Y”型，裝有三只夾頭裝置，導(dǎo)電鋼管布置在橫臂的上部和兩側(cè)。電極升降系統(tǒng)由三套可并為一套，操作控制簡化，并也可獲得較小的電極極心圓，操作維護(hù)方便，投資省。但這種結(jié)構(gòu)對(duì)二次側(cè)的短網(wǎng)設(shè)計(jì)要求高，三相阻抗的不平衡在靜態(tài)計(jì)算上需要精確，控制時(shí)選擇的電流參數(shù)要恰當(dāng)，三相電極需要在熔煉2-3爐后必須整平頭部。從基本分析看，三種結(jié)構(gòu)形式在100t容量都用得很好，但是三相電纜吊掛式和三相單臂式最大優(yōu)點(diǎn)是適用于中小型鋼包爐，可充分利用極心圓小的優(yōu)點(diǎn)，但前者更適合于熔煉對(duì)碳含量控制要求高的優(yōu)質(zhì)鋼，這是僅供選用參考的見解。三、我

9、國鋼包爐裝備技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)我國的鋼包精煉技術(shù)近三年內(nèi)隨著平爐改轉(zhuǎn)爐或電弧爐工程的需要已有迅速的增長，更主要的原因則是隨著我國鋼液連鑄比的迅速提高，加速了鋼包精煉技術(shù)的發(fā)展，但是到1998年的全國粗鋼精煉比仍只有20%左右，與連鑄比的差距很大。因此，今后大力發(fā)展?fàn)t外精煉技術(shù)是必然的趨勢(shì)。令人可喜的是是很多大鋼廠對(duì)爐外精煉技術(shù)的工藝操作都已掌握相當(dāng)知識(shí)，也看中國內(nèi)的設(shè)計(jì)水平逐步與進(jìn)口技術(shù)接近，并且造價(jià)低。但就LF爐鋼包爐來說，結(jié)合國內(nèi)目前技術(shù)水準(zhǔn)，其工藝裝備技術(shù)還需要在如下方面予以關(guān)注和完善：1、采用計(jì)算機(jī)控制，提供鋼液加熱溫度趨勢(shì)圖，可選擇的功率曲線圖和功率自控模型。具備三相同步起弧功能。2、采

10、用計(jì)算機(jī)控制三相電弧電壓、電流的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使三相功率的不平衡控制在較小范圍。3、提示補(bǔ)加合金元素?cái)?shù)量及其預(yù)計(jì)的收得率。4、對(duì)渣料的選用和補(bǔ)加提供工藝指導(dǎo)，根據(jù)鋼種要求予示脫硫效率和S含量、O含量的低限控制的示范方法。5、對(duì)吹氬攪拌有多種攪拌模式的選擇菜單。6、在爐蓋上配備具有計(jì)量功能的多流喂絲裝置。7、在加料孔上配備自動(dòng)加合金和渣料，以及配有連續(xù)加入發(fā)泡劑的功能。8、所有輔助系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)有完整的安全保護(hù)、緊急報(bào)警和故障自檢功能。重要的壓力、流量、溫度在屏幕有動(dòng)態(tài)顯示。9、每爐有完整的操作記錄和單耗記錄以及鋼液化學(xué)成分、溫度和渣樣分析的數(shù)據(jù)。10、當(dāng)然對(duì)于生產(chǎn)節(jié)奏比較穩(wěn)定，鋼種比較少的鋼廠也可

11、開發(fā)人工智能型模糊控制方法，采用更為先進(jìn)自控技術(shù)。3 我國轉(zhuǎn)爐煉鋼的現(xiàn)狀和發(fā)展2003年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量已接近1.9億t,占我國鋼產(chǎn)量的85.2%,約占世界轉(zhuǎn)爐鋼的25%。50300t轉(zhuǎn)爐由2001年的75座增至2003年的134座,工藝技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。我國轉(zhuǎn)爐冶煉新鋼種和優(yōu)質(zhì)鋼種增長迅速,其中包括低合金、耐候鋼、TRIP(相變誘發(fā)塑性)鋼以及合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼、軸承鋼、鍋爐用鋼等特殊鋼。今后轉(zhuǎn)爐鋼的增長主要是對(duì)條件較好轉(zhuǎn)爐鋼廠挖潛改造,進(jìn)一步提高裝備水平、擴(kuò)大品種、提高質(zhì)量以及降低消耗,改善環(huán)境。1952年氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在奧地利林茨·道納維茨(Linz,Donawitz)鋼廠誕生,簡稱

12、LD,其后陸續(xù)在一些國家獲得廣泛采用。1964年我國第1家氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠在首鋼建成投產(chǎn),與此同時(shí)我國太鋼從奧鋼聯(lián)引進(jìn)了2臺(tái)50t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐,使我國的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了發(fā)展的初始階。20世紀(jì)60年代中期,我國設(shè)計(jì)、科研、制造、生產(chǎn)人員共同協(xié)作,開展了大型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的設(shè)計(jì),1971年容量120t的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠于1971年在攀枝花鋼鐵公司順利建成投產(chǎn)。1978年我國寶鋼首次從國外引進(jìn)了300t大型轉(zhuǎn)爐成套設(shè)備,1985年建成投產(chǎn)。通過對(duì)寶鋼引進(jìn)大型轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的學(xué)習(xí)、消化,于20世紀(jì)90年代中、后期,又在寶鋼二煉鋼廠、武鋼三煉鋼廠、鞍鋼三煉鋼廠、首鋼煉鋼廠先后建成投產(chǎn)了180t、

13、210t、250t大型氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐,從此,我國轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了高速發(fā)展期。1996年我國鋼產(chǎn)量首次突破1億t,轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量已達(dá)6947.5萬t;占全國總鋼產(chǎn)量的68.6%。1999年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量突破1億t;達(dá)到10247.2萬t;占全國鋼產(chǎn)量比重上升到82.7%。近年來,轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量持續(xù)處于高速增長態(tài)勢(shì),2002年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量高達(dá)15330萬t,僅時(shí)隔3年轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量增長近50%。1994年我國1384萬t平爐鋼產(chǎn)能至2002年已全部被轉(zhuǎn)爐鋼所取代。據(jù)統(tǒng)計(jì),2003年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量已近1.9億t,約占世界轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的25%以上。 一、我國轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展現(xiàn)狀1、 轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量作為轉(zhuǎn)爐煉鋼主要爐料的生

14、鐵逐年增長,為轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼產(chǎn)量的大幅度增長提供了良好而充裕的原料條件,與世界各主要產(chǎn)鋼國家相比,我國鐵鋼比較高,近年來我國生鐵產(chǎn)量及鐵鋼比如表1所示。由于我國廢鋼資源短缺(僅2001年進(jìn)口廢鋼量已達(dá)978.693萬t),電力缺乏,電價(jià)偏高,致使電爐鋼產(chǎn)量的增長受到一定程度的制約;平爐被淘汰,生鐵資源的充裕,給轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長提供了良好條件,因此轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量近年來獲得了快速增長。2001年和2003年各種容量轉(zhuǎn)爐的座數(shù)變化如表2所示。各種煉鋼法的鋼產(chǎn)量及所占比例見表3。表1我國生鐵產(chǎn)量及鐵鋼比項(xiàng)目年度2000200120022003生鐵產(chǎn)量/萬t13103.4215554.251690820231.

15、19鋼產(chǎn)量/萬t12850151031822522234鐵/鋼比1.021.0280.9280.91表2我國不同容量轉(zhuǎn)爐的座數(shù)變化/座轉(zhuǎn)爐容量/t20012003年210300111110018024325090409130404444205050<204747合計(jì)216275表3近10年我國各種煉鋼法的鋼產(chǎn)量及占總鋼產(chǎn)量比例的變化年度鋼總產(chǎn)量/萬t平爐轉(zhuǎn)爐電弧爐其它產(chǎn)量/萬t%產(chǎn)量/萬t%產(chǎn)量/萬t%產(chǎn)量/萬t%199492611384155889.963.61966.121.210.40.119959536130813.9635866.718111958.60.61996101241

16、26112.56947.568.61893.218.7220.2199710891969.68.97984.173.31912.117.615.20.2199811459543.74.79097.879.21814.315.822.60.2199912856108.11.510247.282.71947.715.714.40.1200012856108.10.810584.382.42020.015.9137.61.120011510383.30.512601.583.12400.515.877.20.5200218225001533084.1282015.5750.4200322010001

17、876885.2322014.7220.12、大中型重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占主導(dǎo)地位近年來,由于新建了一批大、中型轉(zhuǎn)爐以及原有小型轉(zhuǎn)爐的擴(kuò)容改造,使轉(zhuǎn)爐煉鋼廠生產(chǎn)規(guī)模均有所擴(kuò)大,因此大、中型轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量大幅度提高。我國重點(diǎn)大、中型鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量分布情況的統(tǒng)計(jì)表明,全國年產(chǎn)量200萬t以上的大中型鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)鋼量已占全國鋼總產(chǎn)量的82 4%。大型鋼鐵(集團(tuán))企業(yè)(>500萬t/)數(shù)量增多,為發(fā)展轉(zhuǎn)爐煉鋼提供了有利條件。全國年產(chǎn)超過500萬t鋼鐵企業(yè)數(shù)，由2001年的4家增至2003年的13家,鋼產(chǎn)量由2001年4326萬t增至2003年9789萬t。3、轉(zhuǎn)爐冶煉新鋼種的開發(fā)與高附加值鋼種

18、的增長（1） 高附加值鋼種產(chǎn)量我國汽車、造船、集裝箱、石化、電工等行業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼需求旺盛,因此需要煉鋼供應(yīng)優(yōu)質(zhì)鋼水澆鑄成優(yōu)質(zhì)合格鑄坯以滿足軋材品種的需要。近年來我國轉(zhuǎn)爐開發(fā)并成批量冶煉了IF鋼,高強(qiáng)度級(jí)別的管線鋼,有些超低磷鋼種要求P50×10-6船用鋼,壓力容器用鋼、集裝箱用鋼等高附加值鋼種,鋼的質(zhì)量亦不斷提高。一些主要高附加值產(chǎn)品在2002年產(chǎn)量增加的基礎(chǔ)上,2003年又有大幅度增長,如2003年低合金中厚板增幅62%,壓力容器板達(dá)65%。（2） 低合金、微合金化高強(qiáng)度鋼以汽車板用鋼為代表的超深沖IF鋼,經(jīng)開發(fā)已在全國各大型鋼鐵企業(yè)批量生產(chǎn)。在超低碳鋼中加入適量Ti、Nb或Ti和N

19、b同時(shí)加入,以消除鋼中的間隙C、N原子,這類鋼稱為無間隙原子鋼(interstital freesteel)即IF鋼。目前我國生產(chǎn)的IF鋼有Ti IF鋼和(Ti+Nb)IF鋼。在Ti IF鋼中,Ti和S,N優(yōu)先結(jié)合Ti(N,S)化合物,然后再與C結(jié)合形成TiC,在(Ti Nb)IF鋼中,N和S由Ti固定,而C由Nb固定生成NbC。IF鋼經(jīng)合理熱軋、冷軋及退火等工藝加工后,對(duì)深沖性能有利的再結(jié)晶得到充分發(fā)展,因此IF鋼具有高的r值(塑性應(yīng)變比),高的n值(應(yīng)變硬化指數(shù))和大的延伸率無時(shí)效等特性,目前我國寶鋼生產(chǎn)的IF鋼的成分已能控制在C0.002%、N0.002%、S0 001%、TO0.002

20、%的水平。本鋼生產(chǎn)的IF鋼的成分控制在C0.003%、N0.004%、S0.005%的水平。我國武鋼、鞍鋼也已批量生產(chǎn)IF鋼。（3） 管線鋼油氣輸送管線鋼應(yīng)具有高的強(qiáng)度、良好的韌性及焊接性和抗氫、抗硫化氫致裂紋的性能。轉(zhuǎn)爐冶煉通過前工序鐵水脫硫,后工序通過精煉,已能把成分控制在C0.002%、P0.01%、TO0.0025%、N0.0035%、H0.0002%的水平,對(duì)抗氫致裂紋的管線鋼(HIC),S應(yīng)控制在0.001%的水平。目前我國寶鋼、武鋼已具有生產(chǎn)X80管線鋼的水平。我國幾家主要鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的X70管線鋼化學(xué)成分如表4所示。表470管線鋼典型化學(xué)成分/%生產(chǎn)廠CSiMnPSNbVTiM

21、b寶鋼0.0450.231.460.0110.00060.0520.0480.0210.019武鋼0.060.171.430.0110.0020.040.0400.0100.17鞍鋼0.080.221.550.0120.0020.0360.0400.0100.16（4）耐候鋼集裝箱用鋼90%為耐候鋼,我國寶鋼已于1999年生產(chǎn)集裝箱板85萬t,市場(chǎng)占有率達(dá)85%。近年來我國一些大型鋼鐵企業(yè)耐候鋼的生產(chǎn)大幅度增長。耐候鋼對(duì)耐腐蝕性能有嚴(yán)格要求,因此應(yīng)加入適量的合金元素,如寶鋼耐候鋼的基本成分(%)控制在0.09C、0.3Si、0.4Mn、0.008P、0.005S、0.6Cr、0.3Cu、0.2

22、5Ni的水平,近年來我國耐候鋼的產(chǎn)量已達(dá)200萬t左右。（5）雙相鋼近年來我國寶鋼生產(chǎn)的B540FH和武鋼生產(chǎn)的RS55雙相鋼已批量提供一些汽車制造廠使用,具有高的強(qiáng)度和高的延伸率,RS55鋼的抗拉強(qiáng)度超過了600MPa,B540EH鋼的抗拉強(qiáng)度在570MPa左右,并具有良好的冷成型性。雙相鋼冶煉要求高,化學(xué)成分控制嚴(yán)格(除主要成分外要適量添加Nb、Cr合金元素),為轉(zhuǎn)爐操作帶來一定的難度,如B540FH鋼和RS55鋼。（6）TRIP鋼TRIP (Transformation Induced Plasticity)鋼是含有殘余奧氏體的低碳、低合金高強(qiáng)度鋼,主要化學(xué)元素為CSiMn元素,強(qiáng)度級(jí)別

23、為500700MPa,強(qiáng)度和塑性配合非常良好,用于生產(chǎn)汽車零部件。寶鋼生產(chǎn)的TRP鋼主要有熱軋QSTE系列汽車結(jié)構(gòu)用鋼;如汽車大梁用鋼和汽車傳動(dòng)軸用鋼。鞍鋼開發(fā)的汽車用08AlP、15Ti、09MnVTiN和06NbTi等低合金或微合金化TRP鋼已廣泛用于汽車大梁、橫梁、車輪輪輻等,使沖壓合格率保持在98%以上,零件減重率達(dá)5%15%,從而使汽車車體重量減輕,該鋼種具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。（7）特殊鋼近年來我國特殊鋼產(chǎn)量占全國鋼總產(chǎn)量的8%10%,2003年我國特殊鋼產(chǎn)量達(dá)2000萬t,占全國鋼總產(chǎn)量的8 4%。而日本2003年特殊鋼總產(chǎn)量為2255.58萬t,占全國鋼總產(chǎn)量的20.32%,特殊鋼

24、增長率為7.2%(與2002年比),近年來日本特殊鋼約有60%是轉(zhuǎn)爐鋼廠生產(chǎn)的。與日本相比,我國特殊鋼產(chǎn)量尚有很大差距,我國特殊鋼生產(chǎn)今后除依靠30家特鋼企業(yè)外,轉(zhuǎn)爐適度增產(chǎn)特殊鋼也勢(shì)在必行。汽車、機(jī)械、電力行業(yè)是特殊鋼需求的大戶,強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求也將是特殊鋼增產(chǎn)的重要因素。我國技術(shù)裝備水平較高的轉(zhuǎn)爐鋼廠已有生產(chǎn)特殊鋼的經(jīng)驗(yàn)。多年來寶鋼300t轉(zhuǎn)爐一直生產(chǎn)140mm無縫連軋管機(jī)的芯棒用鋼(38CrMoV),其生產(chǎn)工藝為鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、二次精煉、澆鑄鋼錠、1150mm初軋機(jī)開坯、750mm軋機(jī)軋成芯棒。本鋼120t轉(zhuǎn)爐采用鐵水脫硫,轉(zhuǎn)爐采取高拉碳吹煉C0 4%,經(jīng)LF二次精煉,澆鑄成3鋼錠后經(jīng)

25、軋制生產(chǎn)出GCr15軸承鋼,成品經(jīng)高倍檢驗(yàn)A、B夾雜物為1級(jí),C、O夾雜物為0級(jí),O10×10-6,鋼材質(zhì)量達(dá)到Y(jié)JZ 84標(biāo)準(zhǔn)要求。梅山鋼鐵公司利用150頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐試煉了3爐低合金耐熱鋼15CrMo,該鋼種具有較好的高溫性能,主要用于制造工作溫度高于450壓力容器,同時(shí)還具有很好的抗氧化性能、抗硫化氫腐蝕和氫腐蝕性能。澆成連鑄板坯合格率為100%,軋成板卷表面性能良好,為梅山鋼鐵公司生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。4、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化為了提高鋼質(zhì)量和擴(kuò)大冶煉鋼種,原有大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置及二次精煉裝置。近年來新建的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠普遍配置了全量鐵水脫硫裝置,

26、并根據(jù)冶煉鋼種要求配置了爐外精煉裝置,一般多選用LF精煉,有些轉(zhuǎn)爐鋼廠還設(shè)置了VD或RH精煉裝置,從而為生產(chǎn)高附加值鋼種提供了有利條件。近年來轉(zhuǎn)爐二次精煉比已大幅度提高,如2000年我國轉(zhuǎn)爐煉鋼精煉比為26.56%,到2003年轉(zhuǎn)爐煉鋼精煉比進(jìn)一步提高。5、轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化水平不斷提高大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠一般均采用了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),有些大中型轉(zhuǎn)爐鋼廠還設(shè)置了管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。另外在一些有條件的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠增設(shè)了副槍裝置或爐氣自動(dòng)分析儀,藉副槍或爐氣分析儀為檢測(cè)手段,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模型控制,從而提高了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率,改善了轉(zhuǎn)爐作業(yè)指標(biāo)。6、轉(zhuǎn)爐消耗指標(biāo)逐步降低（1）鋼鐵料我國高爐生產(chǎn)能

27、力的大幅度增長,為轉(zhuǎn)爐煉鋼提供了充裕的鐵水,故轉(zhuǎn)爐煉鋼爐料鐵水比高,為轉(zhuǎn)爐冶煉純凈鋼和提高鋼的質(zhì)量提供了良好條件。由于我國廢鋼資源短缺,轉(zhuǎn)爐煉鋼爐料中廢鋼比較低,近年來我國轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗如表5所示。表5轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗項(xiàng)目年度2000200120022003鋼鐵料/ kg·t-1鋼1094109310911091其中廢鋼/kg·t-1鋼9811210592廢鋼比/%8.9610.259.628.43（2）工序能耗由于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)操作技術(shù)水平不斷提高,以及各轉(zhuǎn)爐鋼廠對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煙道汽化冷卻蒸汽的回收,使轉(zhuǎn)爐工序能耗有所降低,有些大型轉(zhuǎn)爐鋼廠達(dá)到負(fù)能煉鋼水平,如寶鋼一、二煉鋼廠、

28、武鋼三煉鋼。近年來,我國轉(zhuǎn)爐工序能耗亦有顯著降低。（3）轉(zhuǎn)爐爐齡濺渣護(hù)爐技術(shù)的普遍推廣,爐襯材質(zhì)的進(jìn)一步改善,對(duì)爐體維護(hù)的加強(qiáng)以及轉(zhuǎn)爐操作水平的不斷改進(jìn),從而使轉(zhuǎn)爐爐齡大幅度提高,耐火材料消耗降低。武鋼二煉鋼復(fù)吹轉(zhuǎn)爐取得了新的成果,2002年創(chuàng)造了爐齡29942爐的紀(jì)錄;小型轉(zhuǎn)爐如山東萊蕪鋼廠(容量為25t)的2號(hào)轉(zhuǎn)爐創(chuàng)造了37271爐的紀(jì)錄,福建三明鋼廠(容量為20t)的1號(hào)轉(zhuǎn)爐創(chuàng)造了33542爐的新紀(jì)錄。近年來我國重點(diǎn)大、中型鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐平均爐齡由2000年的2641爐增至2003年的4674爐。由于轉(zhuǎn)爐爐齡大幅度提高,也使轉(zhuǎn)爐吹煉模式發(fā)生了變化,原設(shè)有2座轉(zhuǎn)爐的車間可由過去的2吹1進(jìn)行2

29、吹2作業(yè);原設(shè)有3座轉(zhuǎn)爐的車間過去為3吹2,現(xiàn)可改為3吹3作業(yè)模式,從而使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力大為提高。二、我國轉(zhuǎn)爐煉鋼的未來發(fā)展1、轉(zhuǎn)爐煉鋼未來發(fā)展的條件和機(jī)遇（1）市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,對(duì)鋼材市場(chǎng)的需求必將保持強(qiáng)勁的勢(shì)頭。其 理由為:我國固定資產(chǎn)投資盡管會(huì)有調(diào)整,但投資水平仍保持不斷適量增長,特別是一些國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目的建設(shè),如南水北調(diào)、西氣東輸、青藏鐵路、三峽工程、奧運(yùn)工程、能源戰(zhàn)略,以及國家實(shí)施的西部大開發(fā)和振興東北老工業(yè)基地等都將進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)鋼材的大量需求;隨著人民生活的不斷改善和提高,我國的城市化建設(shè)以及人們對(duì)住房、汽車、耐用消費(fèi)品等社會(huì)消費(fèi)的需求不斷增長。轉(zhuǎn)爐煉鋼

30、處于煉鐵、軋鋼的中間環(huán)節(jié),前工序受高爐鐵水供應(yīng)的制約;后工序要滿足軋鋼對(duì)品種質(zhì)量的要求。由于我國高爐生產(chǎn)能力的逐年增長,現(xiàn)有軋機(jī)生產(chǎn)能力已大于煉鋼生產(chǎn)能力,廢鋼資源的短缺,電力的緊缺和電價(jià)的昂貴,從而限制了電弧爐煉鋼的發(fā)展。綜上所述,今后轉(zhuǎn)爐煉鋼仍將呈發(fā)展態(tài)勢(shì),其鋼產(chǎn)量也將視市場(chǎng)需求與煉鐵、軋鋼同步適度增長。（2）高附加值鋼種大幅度增長一些高附加值鋼種多為低合金高強(qiáng)度或微合金高強(qiáng)度鋼種,特別是V、Nb、Ti微合金化鋼種將受到關(guān)注。今后我國汽車、造船、集裝箱、機(jī)械制造、油、氣輸送管線、電工等用鋼仍將大幅度增長,大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠將依靠自身的裝備優(yōu)勢(shì)(配置熱連軋或?qū)捄癜遘垯C(jī)),結(jié)合日新月異的冶煉工藝技

31、術(shù)進(jìn)步,努力增產(chǎn)這類高附加值鋼種,滿足市場(chǎng)需求。2、轉(zhuǎn)爐煉鋼的發(fā)展與鋼產(chǎn)量的增長方式由于市場(chǎng)對(duì)鋼材的需求旺盛,煉鋼提供軋鋼的坯料供不應(yīng)求,高爐生鐵產(chǎn)量的逐年增長,因此給轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展和轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的提高提供了良好機(jī)遇和條件。今后轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長一是隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而新建轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大;二是通過對(duì)原有轉(zhuǎn)爐鋼廠的技術(shù)改造挖潛。近年來一些中小型轉(zhuǎn)爐鋼廠通過技術(shù)改造挖潛已取得了明顯的成效,例如水鋼小轉(zhuǎn)爐鋼廠將原有3座20t轉(zhuǎn)爐逐個(gè)擴(kuò)容至30t,車間鋼產(chǎn)量已達(dá)到175萬t(2002年)。又如福建三明轉(zhuǎn)爐鋼廠將原有3座20轉(zhuǎn)爐改造為30t,并增加了第4座轉(zhuǎn)爐,車間鋼產(chǎn)量提高至205萬t(2003年

32、)。此外,在大型鋼鐵企業(yè)中,經(jīng)適當(dāng)增加轉(zhuǎn)爐吹煉爐座數(shù)可獲得增產(chǎn),如寶鋼二煉鋼廠原設(shè)計(jì)為2座250t轉(zhuǎn)爐,設(shè)計(jì)年生產(chǎn)鋼水300萬t,澆鑄成合格鑄坯288萬t,原為2吹1,現(xiàn)為2吹1.11.2,鋼產(chǎn)量2002年已超過370萬t(連鑄坯),目前該廠擬增設(shè)第3座轉(zhuǎn)爐,屆時(shí)鋼產(chǎn)量可達(dá)600萬t。生產(chǎn)實(shí)踐證明,轉(zhuǎn)爐煉鋼廠改造挖潛和改變轉(zhuǎn)爐操作模式都具有投資省、工期短,見效快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),轉(zhuǎn)爐煉鋼還應(yīng)大力推廣濺渣護(hù)爐、節(jié)能降耗技術(shù),穩(wěn)定提高轉(zhuǎn)爐操作指標(biāo)。當(dāng)然,在轉(zhuǎn)爐擴(kuò)大產(chǎn)量的同時(shí),應(yīng)考慮到全廠的物料平衡及公輔設(shè)施的配套能力,形成綜合生產(chǎn)能力。同時(shí)應(yīng)堅(jiān)決貫徹國家環(huán)保的法律、法規(guī)建設(shè)清潔鋼廠。三、轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)

33、展中應(yīng)注意的問題我國中、小型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠(車間)生產(chǎn)量達(dá)到6000萬t以上,與前后工序配套的有小高爐、小連鑄、小軋機(jī);已形成一定的綜合生產(chǎn)能力。中、小型轉(zhuǎn)爐鋼廠是在我國鋼鐵發(fā)展的歷史中形成的,今后在一段較長的時(shí)間應(yīng)配合我國鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策和優(yōu)化工藝及調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的發(fā)展戰(zhàn)略,搞好擴(kuò)容改造挖潛,相應(yīng)提高技術(shù)和裝備水平,比如適當(dāng)增設(shè)鐵水脫硫設(shè)施和根據(jù)鋼種要求增設(shè)爐外精煉裝置,以求在增產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)一步提高鋼的質(zhì)量,擴(kuò)大冶煉鋼種范圍,降低消耗,改善環(huán)保條件,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)求得生存發(fā)展。今后應(yīng)抑制低水平中小型轉(zhuǎn)爐重復(fù)建設(shè)。在沿海建設(shè)大型鋼鐵企業(yè),應(yīng)當(dāng)充分考慮我國的國情和利用優(yōu)越的海港天然條件,本著

34、設(shè)備大型化、現(xiàn)代化原則,選取適合于大型鋼鐵企業(yè)的大型高爐、大型轉(zhuǎn)爐和大型熱連軋機(jī)、冷連軋機(jī)等國內(nèi)外成熟的工藝技術(shù)裝備,以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求,對(duì)一些國外尚處于開發(fā)試用階段或通常適合于中、小型鋼鐵企業(yè)的工藝技術(shù)裝備一般不宜選用。4 電爐煉鋼工藝現(xiàn)狀及發(fā)展在西方和一些新興的工業(yè)國家，電爐具有相當(dāng)重要的戰(zhàn)略地位。電爐煉鋼在型材和長條產(chǎn)品市場(chǎng)上占據(jù)著主導(dǎo)地位，并已經(jīng)介入扁平材市場(chǎng)。近年來，全球電爐鋼27億噸左右，占粗鋼總量的13以上。歐盟（按15國計(jì)）電爐鋼的比重已達(dá)到50。經(jīng)過一系列技術(shù)改造，電爐煉鋼成本明顯改進(jìn)，電耗下降45，冶煉周期縮短75，電極損耗減少75以上?？s短裝料時(shí)間或采用雙爐殼設(shè)計(jì)可以

35、縮短斷電時(shí)間，提高生產(chǎn)率。在縮減供電時(shí)間方面的重大進(jìn)展是將冶金處理移向下游的二次精煉，電爐只被用作熔化設(shè)備?，F(xiàn)在的冶金任務(wù)和澆鑄溫度的調(diào)整已由鋼包爐來完成。水冷板和水冷爐底極大地推動(dòng)了UHP電爐的發(fā)展，目前有些電爐已經(jīng)在磨損大的區(qū)域使用了水冷耐材襯。石墨電極可承受的電流為25A28 Acm 2，電極直徑從最初的200 mm發(fā)展到750 mm，制造800 mm的電極已成為可能。今后的工作是要開發(fā)出更好的材料，盡可能地提高單位載荷，完善制造工藝。變壓器額定功率的增加不會(huì)遇到任何電力問題，惟一的制約是尺寸與重量引發(fā)的安置問題。對(duì)液氮冷卻的超導(dǎo)變壓器的研究表明，其重量下降50，則電流損耗減少50。廢鋼

36、預(yù)熱和二次燃燒是很不錯(cuò)的技術(shù)，如我們使用的豎爐技術(shù)、雙爐殼和連續(xù)加料與廢鋼預(yù)熱技術(shù)，對(duì)爐體的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。全球不斷增長的鋼鐵需求仍然要由這兩大冶金工藝支撐。電爐的發(fā)展將會(huì)受到廢鋼資源的制約，其今后的工作就是如何利用DRI來克服這些束縛。5 我國高爐熱風(fēng)爐新技術(shù)的回顧與展望近20年以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步非常之快，高爐熱風(fēng)爐大型化、多樣化、高效化，大大縮小了我們與世界先進(jìn)水平的差距，一大批煉鐵及相關(guān)科技工作者開發(fā)出了一系列世界水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的領(lǐng)先技術(shù)，填補(bǔ)國內(nèi)外熱風(fēng)爐技術(shù)的空白，引起世人關(guān)注。主要表現(xiàn)在：霍戈文高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐的引進(jìn)、大型外燃式熱風(fēng)爐或大型外燃式

37、熱風(fēng)爐加輔助小熱風(fēng)爐的組合、頂燃式熱風(fēng)爐（俄卡魯金頂燃式的引進(jìn)、球式頂燃式、逆旋流頂燃式的開發(fā)）、大型外燃式熱風(fēng)爐自身預(yù)熱式在大型高爐上的成功應(yīng)用、高爐熱風(fēng)爐煙氣余熱預(yù)熱助燃空氣和煤氣技術(shù)及其附加加熱換熱技術(shù)組合等等。所有這些，都取得了高風(fēng)溫的實(shí)效。熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)的系統(tǒng)優(yōu)化，自主設(shè)計(jì)、制造不同類型的高爐熱風(fēng)爐，各交叉口采用的組合磚都能自主設(shè)計(jì)、制造和砌筑。高爐熱風(fēng)爐烘爐技術(shù)、涼爐與保溫技術(shù),耐火材料和耐火涂料的研發(fā)大大推動(dòng)了熱風(fēng)爐的技術(shù)成熟與發(fā)展。在高爐熱風(fēng)爐的理論研究方面也取得了驕人的業(yè)績。例如，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)值模擬仿真技術(shù)開發(fā)，高效燃燒器及冷態(tài)、熱態(tài)實(shí)驗(yàn)，冷風(fēng)與煙氣分配技術(shù)也有我國自己的

38、專利，高爐熱風(fēng)爐燃燒、流動(dòng)與傳熱三大理論與實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的主要技術(shù)路線有:利用低熱值煤氣獲得高風(fēng)溫的工藝方法;熱工設(shè)備的組合;工藝技術(shù)材料優(yōu)化與創(chuàng)新;國內(nèi)也有人提出了1400超高風(fēng)溫的設(shè)想。2005年我國重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)高爐平均風(fēng)溫1084，雖有較大提高，但比國際先進(jìn)水平低100-150。同時(shí)，高爐煤氣放散率仍有9.51%。這不僅浪費(fèi)了大量的二次能源，而且嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境。隨著煉鐵燃料消耗所占煉鐵制造成本翻番地增長，高風(fēng)溫對(duì)于富氧噴煤強(qiáng)化煉鐵，推動(dòng)煉鐵技術(shù)進(jìn)步、降低成本和增加經(jīng)濟(jì)效益顯得越來越重要。一、高溫空氣燃燒技術(shù)的應(yīng)用利用低熱值煤氣獲得高風(fēng)溫的工藝方法主要有：（1）高爐煤氣富化

39、法；（2）金屬換熱器法；（3）自身預(yù)熱法；（4）富氧助燃法；（5）摻入熱風(fēng)法；（6）輔助熱風(fēng)爐法等等。其中最具典型意義的兩種：金屬換熱器法和熱風(fēng)爐自身預(yù)熱法基本上代表了當(dāng)今高溫空氣燃燒技術(shù)在利用低熱值煤氣獲得高風(fēng)溫方面的發(fā)展新趨勢(shì)。1、高溫空氣燃燒技術(shù)在國內(nèi)的興起高溫空氣燃燒技術(shù)（High Temperature Air Combustion-HTAC）是20世紀(jì)90年代開發(fā)成功的一項(xiàng)燃料燃燒領(lǐng)域中的新技術(shù)。HTAC包括兩項(xiàng)基本技術(shù)手段：一是燃燒產(chǎn)物顯熱最大限度回收（或稱極限回收）；二是燃料在低氧氣氛下燃燒。燃料在高溫下和低氧空氣中燃燒，燃燒和體系內(nèi)的熱工條件與傳統(tǒng)的（空氣為常溫或低于600以

40、下，含氧不小于21%）燃燒過程有明顯區(qū)別。這項(xiàng)技術(shù)將對(duì)世界各國以燃燒為基礎(chǔ)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)帶來變革性的發(fā)展。1999年10月在北京中國科技會(huì)堂召開的高溫空氣燃燒技術(shù)（HTAC）技術(shù)研討會(huì)上開始了第一次與世界各地開展此項(xiàng)技術(shù)的交流。很快諸如北京神霧、北京北島能源技術(shù)開發(fā)公司、北科大賽能杰、山東博大等推出一系列蓄熱式熱回收技術(shù)，應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。就高爐熱風(fēng)爐而言，熱風(fēng)爐自身預(yù)熱法和熱風(fēng)爐附加加熱換熱系統(tǒng)都屬于高溫空氣燃燒技術(shù)在高爐熱風(fēng)爐上的應(yīng)用。2、附加加熱換熱系統(tǒng)金屬換熱器法應(yīng)用良好德國迪林根（Dilingen）羅爾5號(hào)高爐（2220m3）采用附加加熱換熱系統(tǒng)（Additional Preheat

41、ing Heat-exchange System）。在羅爾5號(hào)高爐采用的附加加熱換熱系統(tǒng)中，建有兩臺(tái)金屬換熱器、1座燃燒爐，利用循環(huán)的廢氣可將助燃空氣預(yù)熱到500，同時(shí)把煤氣預(yù)熱到250，用單一的低熱值（3000kJ/m3）高爐煤氣可把風(fēng)溫提高到1285。這種金屬換熱器法是一種熱工設(shè)備的組合，具有較高的靈活性，獨(dú)立于熱風(fēng)爐而存在，可以根據(jù)高爐狀態(tài)的變化靈活地調(diào)節(jié)空氣和煤氣的預(yù)熱溫度，從而提高或降低熱風(fēng)溫度，減少或增加預(yù)熱空氣和煤氣量。實(shí)用新型專利“帶有附加燃燒爐的熱風(fēng)爐預(yù)熱裝置”（專利號(hào)ZL96 2 25818.0）在鞍鋼11號(hào)高爐（2580m3），邯鋼1#、3#、6#，山西臨汾、太鋼3#、4

42、#，山東淄博、青鋼3#、4#、臨沂，寶鋼梅山2# （1280m3），遼寧北臺(tái)等廠的高爐都先后應(yīng)用此工藝技術(shù)，效果顯著。3、高爐熱風(fēng)爐自身預(yù)熱法發(fā)展成熟高爐熱風(fēng)爐自身預(yù)熱法（self-preheating process）是我國首創(chuàng)。到目前為止，還沒有檢索到國外的有關(guān)文獻(xiàn)。該工藝方法于1966年7月在我國山東濟(jì)南鐵廠3號(hào)高爐（100m3）由呂魯平首先采用，并獲得國家發(fā)明專利。發(fā)明至今，已走過整整40年不平凡的歷程。大體上可劃分為三個(gè)階段：（1）發(fā)明、原始創(chuàng)新階段；（2）理論探索、改進(jìn)階段；（3）工藝改進(jìn)、大高爐應(yīng)用階段。這期間不少煉鐵、熱工科技人員進(jìn)行了大量研究。鞍鋼先后在3座2580m3高爐上

43、，10號(hào)（1994年）、7號(hào)（2002年）和將來的新4號(hào)（2006年）都應(yīng)用這種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱風(fēng)爐自身預(yù)熱工藝技術(shù)。隨著這一技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，相應(yīng)的理論探索也取得了重要進(jìn)展。通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，驗(yàn)證了這一技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)越性和耐火材料的合理性。4、輔助熱風(fēng)爐法發(fā)展方興未艾用兩座輔助小型熱風(fēng)爐，燃燒過剩的高爐煤氣，交替預(yù)熱大熱風(fēng)爐的助燃空氣，經(jīng)調(diào)溫后供大熱風(fēng)爐燃燒用。大幅度提高助燃空氣物理熱，實(shí)現(xiàn)1200以上高風(fēng)溫。此工藝技術(shù)可節(jié)省大量的高熱值煤氣，多利用高爐煤氣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。鞍鋼新建的兩座3200m3高爐采用這種輔助熱風(fēng)爐法。德國和日本某些高爐也曾用蓄熱式熱風(fēng)爐來預(yù)熱助燃空氣。這幾種工藝技

44、術(shù)在理論上具有如下特點(diǎn)：（1）破除了低溫余熱回收傳統(tǒng)觀念，大幅度地提高燃燒介質(zhì)預(yù)熱溫度。雖然在系統(tǒng)中增加了一定的能量和投資，但綜合分析總能耗和效益的關(guān)系，產(chǎn)出遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于投入。（2）以利用劣質(zhì)燃料為基本點(diǎn)，經(jīng)工藝轉(zhuǎn)化后以低價(jià)值的高爐煤氣獲取高價(jià)值的高溫?zé)崃?。?jié)省昂貴的高熱值煤氣供給更急需的部門，達(dá)到能源合理配置，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是真正的“資源節(jié)約型”工藝技術(shù)。（3）燃燒介質(zhì)預(yù)熱后帶入的物理熱比同樣數(shù)量的化學(xué)熱更有用。這是因?yàn)槿紵橘|(zhì)預(yù)熱后煙氣溫度下降，熱效率提高，或者煙氣帶走的熱量與不預(yù)熱時(shí)相同，回收的熱量更有價(jià)值。二、熱風(fēng)爐的大型化、多樣化、高效化1、頂燃式熱風(fēng)爐的跨越式發(fā)展近10

45、年來，頂燃式熱風(fēng)爐在我國的廣泛應(yīng)用突飛猛進(jìn)，一方面，在總結(jié)過去經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，自主研制開發(fā)出了多種多樣的結(jié)構(gòu)形式，大膽應(yīng)用；另一方面，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，都取得了可喜的結(jié)果。頂燃式熱風(fēng)爐具有諸多優(yōu)點(diǎn)被人認(rèn)同。80年代初，我國首鋼新2#高爐（1327m3）4座頂燃式熱風(fēng)爐的工業(yè)應(yīng)用，在國內(nèi)引起不小的震動(dòng)。邯鋼、石家莊高爐十幾座頂燃式熱風(fēng)爐，湖南冷水江3號(hào)高爐有1座新型頂燃式熱風(fēng)爐。個(gè)別小廠也有采用頂燃式熱風(fēng)爐。后來的球式熱風(fēng)爐把頂燃式推進(jìn)了一大步，國內(nèi)一些鋼鐵廠看準(zhǔn)了它的潛質(zhì)，紛紛采用并自主研究開發(fā)。目前球式熱風(fēng)爐已成功地應(yīng)用在1327m3級(jí)的高爐上。現(xiàn)在，多種多樣的頂燃式熱風(fēng)爐在我國得到了廣泛采用

46、。（1）卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐迅猛發(fā)展 這種結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐已在俄羅斯和烏克蘭冶金工廠的13863200m3的高爐上建造使用。俄羅斯卡魯金（Kalugin）頂燃式熱風(fēng)爐在我國迅速得以應(yīng)用。例如，萊鋼750m3、1880m3，濟(jì)鋼3座1750m3，淮鋼兩座450m3，青鋼兩座500m3，遷安連城兩座480m3，國豐兩座1800m3，首秦1160m3、2200m3，天鋼3200m3，湘鋼2200m3，安鋼2800m3，唐鋼3200m3和重鋼高爐熱風(fēng)爐都采用此結(jié)構(gòu)形式的熱風(fēng)爐。鞍鋼2580m3和首鋼曹妃甸5500m3高爐熱風(fēng)爐擬采用俄羅斯卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐。（2）球式熱風(fēng)爐的普遍應(yīng)用 球式熱風(fēng)爐也可劃為頂燃

47、式熱風(fēng)爐的一種，球式熱風(fēng)爐的體積小，結(jié)構(gòu)簡單，材料用量大大少于內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，從而大大節(jié)省了投資。在河北新豐、廣西柳鋼、江蘇興澄和四川威遠(yuǎn)等許許多多中小高爐得到很好的應(yīng)用。目前球爐已成功地應(yīng)用在1327m3級(jí)的高爐上。（3）其他頂燃式熱風(fēng)爐的崛起 在國內(nèi)，武漢宏圖、承德鴻博、中冶全泰、新興鑄管等也開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的旋流、旋切流頂燃式熱風(fēng)爐，得到了很好的應(yīng)用。2、達(dá)涅利霍戈文高風(fēng)溫長壽熱風(fēng)爐的應(yīng)用達(dá)涅利霍戈文（Hoogovens）熱風(fēng)爐集多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)研究成果與一身，自1969年問世以來，迄今為止已在十幾個(gè)國家的幾十座高爐推廣應(yīng)用。該熱風(fēng)爐具有結(jié)構(gòu)合理、投資省、占地少、熱效率高、風(fēng)溫高、壽命

48、長等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)20世紀(jì)70年代開始研究開發(fā)，稱之為高溫改造內(nèi)燃式。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和耐火材料的成本，沒有很好地解決燃燒器、隔墻和送風(fēng)系統(tǒng)等問題而“擱淺”。當(dāng)時(shí)進(jìn)行的1300高風(fēng)溫試驗(yàn)也是短期的，付出的代價(jià)是昂貴的。刮了一陣“高溫改造內(nèi)燃式”風(fēng)之后，不得不重新考慮引進(jìn)真正的“霍戈文高溫長壽熱風(fēng)爐”。武鋼4號(hào)2200m3（2001年）、5號(hào)3200m3（1991年）、6號(hào)3200m3、7號(hào)3200m3，鞍鋼11號(hào)2580m3（2001年）、鞍鋼新1號(hào)3200m3（2001年）、唐鋼2560m3（1998年）、2000m3、首鋼1726m3、太鋼1200m3、攀鋼1260m3（1996年）和上鋼一

49、廠2500m3（1999年）、邯鋼新建兩座3200m3（2006年）等高爐均采用此種結(jié)構(gòu)形式熱風(fēng)爐。平均風(fēng)溫達(dá)到11501200。3、大型外燃式熱風(fēng)爐穩(wěn)定運(yùn)行外燃式熱風(fēng)爐是內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的進(jìn)化與發(fā)展。本鋼5號(hào)高爐熱風(fēng)爐為地得式。鞍鋼6號(hào)高爐熱風(fēng)爐（AW-），實(shí)際為通常所說的馬琴派根司特（Martin and Pagenstecher）外燃式，鞍鋼7號(hào)（AW-）、10號(hào)高爐、寶鋼所有熱風(fēng)爐都是新日鐵式（NSC：Nippon Steel Corporation）外燃式。值得一提的是，鞍鋼6號(hào)高爐（1050m3）熱風(fēng)爐（AW-）1976年投產(chǎn)，是我國第一座外燃式熱風(fēng)爐，雖然經(jīng)過幾次涼爐、再生產(chǎn)和更換燃

50、燒器、格子磚，但確切地講，雙拱頂及連接管，大墻與爐殼，至今已工作整整30年，可謂是我國的長壽熱風(fēng)爐。后來不久，鞍鋼自主研究開發(fā)的7號(hào)高爐（2580m3）熱風(fēng)爐（AW-）參照新日鐵外燃式也的確早于寶鋼，也一直沿用至今。20世紀(jì)80年代初，寶鋼引進(jìn)了真正的新日鐵外燃式。雖然應(yīng)用了大量的高熱值煤氣等不利因素，但確實(shí)長時(shí)間地實(shí)現(xiàn)了1200以上的高風(fēng)溫和長壽，已引起國人的關(guān)注。鞍鋼10號(hào)高爐（2580m3）、太鋼4350m3、馬鋼兩座3600m3等大型高爐熱風(fēng)爐都仍然采用新日鐵式外燃熱風(fēng)爐。鞍鋼鲅魚圈新建4038m3高爐擬采用PW公司大型地得外燃式熱風(fēng)爐。三、熱風(fēng)爐的烘爐、保溫與涼爐技術(shù)1、高爐和熱風(fēng)爐

51、的烘爐技術(shù)鞍鋼6號(hào)高爐硅磚熱風(fēng)爐是我國第一座硅磚熱風(fēng)爐，當(dāng)時(shí)采取的烘爐方式是成功的。后來國內(nèi)陸續(xù)采用的硅磚熱風(fēng)爐的烘爐都取得了成功，探索出非常寶貴的操作和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。由天津長冶熱能設(shè)備有限公司研制開發(fā)成功的內(nèi)燃式烘爐器是近10年來廣泛采用的一種烘爐專用設(shè)備。用于高爐、熱風(fēng)爐、加熱爐和其它工業(yè)爐窯的烘烤。該烘爐器使用油或燃?xì)?，烘爐時(shí)火焰不直接接觸耐火砌體。經(jīng)配風(fēng)，調(diào)節(jié)溫度后噴入爐窯，確保烘爐曲線的完整性。結(jié)合用戶的需要，采用烘爐器烘爐已經(jīng)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過與啟動(dòng)高爐鼓風(fēng)機(jī)烘爐比較，該方法是既節(jié)約大量電費(fèi)又獲得高質(zhì)量的好方法，近10年來，采用該方法為國內(nèi)外各大鋼鐵公司烘烤（1282

52、500m3）高爐及熱風(fēng)爐已達(dá)百余座。目前，各種不同類型的爐子，各種不同種類的耐火材料，各種不同類型的燃燒介質(zhì)都能夠很好地解決烘爐問題。2、硅磚熱風(fēng)爐的長周期保溫技術(shù)熱風(fēng)爐的保溫，重點(diǎn)是硅磚熱風(fēng)爐的保溫，是在高爐停爐或熱風(fēng)爐需要檢修時(shí)。如何保持硅磚砌體溫度不低于600，而廢氣溫度又不高于400。根據(jù)停爐時(shí)間的長短與檢修的部位和設(shè)備，可采用不同的保溫方法。鞍鋼首先采用的這種燃燒加保持爐頂溫度、送風(fēng)冷卻、控制廢氣溫度的作法稱之為“燃燒加熱、送風(fēng)冷卻”保溫法。這種保溫方法是硅磚熱風(fēng)爐保溫的一項(xiàng)有效措施。不管高爐停爐時(shí)間多長，這種方法都是適用的。鞍鋼10號(hào)高爐（1994年）新舊高爐轉(zhuǎn)換，停爐期間，對(duì)硅磚

53、熱風(fēng)爐采用“燃燒加熱/送風(fēng)冷卻”方法,保溫138天，效果非常好。寶鋼1號(hào)高爐熱風(fēng)爐也成功地進(jìn)行了硅磚熱風(fēng)爐的長周期保溫。3、硅磚熱風(fēng)爐涼爐再生產(chǎn)技術(shù)硅磚熱風(fēng)爐的涼爐：硅磚具有良好的高溫性能和低溫（600以下）的不穩(wěn)定性。過去，硅磚熱風(fēng)爐一旦投入生產(chǎn)，就不能再降溫到600以下，否則會(huì)因突然收縮，造成硅磚砌體的潰破和倒塌。經(jīng)國內(nèi)外大量的試驗(yàn)研究，硅磚熱風(fēng)爐的涼爐，大體上有兩種方法：自然緩慢涼爐和快速?zèng)鰻t。硅磚熱風(fēng)爐用自然緩冷涼爐是成功的，但由于工期的關(guān)系，自然緩冷來不及，還要做快速?zèng)鰻t的嘗試。鞍鋼1985年在6號(hào)高爐硅磚熱風(fēng)爐上進(jìn)行了快速?zèng)鰻t的試驗(yàn)，用14天將爐子成功地涼下來。并成功地反復(fù)再生產(chǎn)。

54、快速?zèng)鰻t是非常成功的，打破了“硅磚熱風(fēng)爐一命貨”的論點(diǎn)，說明硅磚熱風(fēng)爐快速?zèng)鰻t是可行的，預(yù)示了“硅磚熱風(fēng)爐跨代使用”的可能性和必然性。四、相關(guān)行業(yè)的進(jìn)步起到了助推作用1、冶金設(shè)備制造技術(shù)的進(jìn)步冶金設(shè)備制造技術(shù)的進(jìn)步為熱風(fēng)爐技術(shù)的發(fā)展起到了關(guān)鍵性的助推作用。高溫?zé)犸L(fēng)閥的引進(jìn)、研發(fā)和推廣應(yīng)用解決了高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐閥門的壽命問題。各種不同類型的波紋膨脹器的應(yīng)用，解決了熱風(fēng)管道膨脹問題。抗晶間應(yīng)力腐蝕鋼板的研制成功為高風(fēng)溫創(chuàng)造了有利條件。2、耐火材料的大幅度進(jìn)步具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的各種不同類型、不同材質(zhì)的耐火材料給熱風(fēng)爐按不同溫度區(qū)間選擇不同材質(zhì)的耐火材料提供了廣泛的選擇空間和可靠保證。 各種不同類型結(jié)構(gòu)形

55、式的熱風(fēng)爐高溫區(qū)采用的硅磚和低蠕變高鋁磚，重要部位所需的堇青石、莫來石磚，各交叉口采用的組合磚都能自主設(shè)計(jì)、制造和砌筑，并達(dá)到一個(gè)相當(dāng)高的水平。3、耐火砌體涂覆高輻射材料最近，濟(jì)南慧敏科技開發(fā)的新型高輻射材料微納米高溫遠(yuǎn)紅外節(jié)能涂料在各種工業(yè)爐窯上廣泛應(yīng)。該高輻射新材料工作溫度：3001810；適合燃?xì)狻⒚?、油、電等各種燃料種類，可縮短升溫時(shí)間；降低排煙溫度；提高爐溫及爐溫均勻度，燃料燃燒充分；提高熱效率，提高工效5%15%；保護(hù)爐襯，延長爐窯使用壽命；節(jié)能5%20%?？捎糜阱仩t、工業(yè)電爐、均熱爐、陶瓷窯爐、石油化工行業(yè)的加熱爐、裂解爐、冶金熱風(fēng)爐、球團(tuán)豎爐、軋鋼加熱爐等各種工業(yè)爐窯的節(jié)能。這

56、種遠(yuǎn)紅外涂料具有節(jié)能作用自20世紀(jì)50年代就被專家確定；70年代國外有產(chǎn)品面世；80年代國內(nèi)有產(chǎn)品面世；半個(gè)世紀(jì)沒有得到全面推廣，其原因是施工工藝沒有得到良好解決。該材料發(fā)射率0.910.93；耐火度大于1800；附著力2級(jí)以上；抗熱振性1200；室溫10次以上無脫落；粒度25780nm。該項(xiàng)新材料自發(fā)明問世以來，迅速在各種爐窯上應(yīng)用，如濟(jì)鋼、萊鋼、邯鋼、青鋼、長治、鞍鋼。經(jīng)檢驗(yàn)部門檢測(cè)及用戶使用，該產(chǎn)品粘接力強(qiáng)，高溫使用不易開裂、脫落，使用壽命長，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。五、基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究起到了支撐作用2005年9月 “高風(fēng)溫長壽熱風(fēng)爐研討會(huì)”在秦皇島召開，知名教授、博士以及從事

57、熱風(fēng)爐研究和操作的專家學(xué)者聚集一堂，一致認(rèn)為，提高我國風(fēng)溫水平是使我國由煉鐵大國向強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志之一。并提出熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)和操作應(yīng)首先把1250的風(fēng)溫作為近期目標(biāo)，把1400的風(fēng)溫作為我們進(jìn)入強(qiáng)國的研究目標(biāo)。目前，一大批科研人員長期不懈的努力，解決了眾多不同層面的技術(shù)關(guān)鍵和研究開發(fā)出了具有國際先進(jìn)水平和實(shí)用價(jià)值的新工藝、新技術(shù)、新材料，都取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。1、熱風(fēng)爐傳熱過程數(shù)學(xué)模型的發(fā)展在我國，對(duì)熱風(fēng)爐蓄熱室傳熱模型的研究與應(yīng)用方興未艾。一些文獻(xiàn)從不同側(cè)面對(duì)熱風(fēng)爐操作與控制進(jìn)行了積極探索，其中，有些模型已應(yīng)用于實(shí)踐。張宗誠、蘇輝煌應(yīng)用熱風(fēng)爐不穩(wěn)定態(tài)傳熱的數(shù)學(xué)模型較準(zhǔn)確地計(jì)算出了熱風(fēng)爐內(nèi)格子磚和氣體沿著高度方向隨時(shí)間變化的溫度分布。從而為預(yù)測(cè)熱風(fēng)溫度、廢氣溫度、送風(fēng)時(shí)間和熱效率，以及分析各種不同操作制度下的熱工特征和選擇最佳的設(shè)計(jì)與操作制度提供了可靠的手段。張建來根據(jù)熱平衡方程及若干經(jīng)驗(yàn)公式建立了熱風(fēng)爐熱量控制燃燒數(shù)學(xué)模型，其要點(diǎn)是以熱量控制熱風(fēng)爐的燃燒，