我國(guó)高爐煉鐵系統(tǒng)科技發(fā)展的目標(biāo)

1、我國(guó)高爐煉鐵系統(tǒng)科技發(fā)展的目標(biāo)摘要：“十五”期間，我國(guó)鋼鐵工業(yè)將繼續(xù)以質(zhì)量、效益為中心進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。簡(jiǎn)介了我國(guó)高爐煉鐵關(guān)鍵技術(shù)研究和開發(fā)的任務(wù)，并介紹了歐美下一世紀(jì)煉鐵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)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(guó)金屬學(xué)會(huì)組織并召開了1999中國(guó)鋼鐵年會(huì)。會(huì)上部分國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者探討了下一世紀(jì)初高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。會(huì)議期間,冶金科技發(fā)展指南(20002005年)(中國(guó)金屬學(xué)會(huì)編寫)、歐洲鋼鐵工業(yè)技術(shù)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(shù)開發(fā)指南(美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)編寫)等資料出版發(fā)行。這些資料中均有相當(dāng)篇幅涉及高爐煉鐵技術(shù)下一世紀(jì)初的發(fā)展趨勢(shì)。作者曾參與中國(guó)金屬學(xué)會(huì)

4、等單位組織的20002005年冶金科技發(fā)展指南編寫,承擔(dān)了煉鐵專業(yè)文本的部分起草任務(wù)?，F(xiàn)結(jié)合上述資料,重點(diǎn)談?wù)剬?duì)下一世紀(jì)初我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)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(shù)人員參考。2“十五”期間我國(guó)高爐煉鐵系統(tǒng)科技發(fā)展的目標(biāo)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(dá)到或接近大型高爐目前已達(dá)到的生產(chǎn)水平。可以認(rèn)為,在進(jìn)入新世紀(jì)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),無論是我國(guó)還是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,高爐流程都將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)?！笆濉逼陂g,我國(guó)煉鐵系統(tǒng)將從主要依靠新建高爐、擴(kuò)大生鐵產(chǎn)量為主的增長(zhǎng)方式,轉(zhuǎn)變

5、為挖潛改造,以質(zhì)量、效益為中心的增長(zhǎng)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(zhǎng)壽低耗為中心,追求煉鐵系統(tǒng)的整體優(yōu)化;推進(jìn)設(shè)備的大型化;推廣成熟適用的先進(jìn)技術(shù)(如精料、噴煤、高風(fēng)溫、高頂壓、富氧、低硅生鐵冶煉等);在煉焦、燒結(jié)球團(tuán)和煉鐵各專業(yè)領(lǐng)域開發(fā)一批新技術(shù);加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)研究。通過采取以上措施,使我國(guó)部分高爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。根據(jù)不同原燃料和裝備條件把高爐分為兩個(gè)層次,其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分別穩(wěn)定地達(dá)到以下水平,見表1。表1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的目標(biāo)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(guān)鍵技術(shù)為了將我國(guó)現(xiàn)有高爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高到以上水平,在煉鐵工藝方面應(yīng)將以下關(guān)鍵技術(shù)作為今后一段時(shí)期研究和開發(fā)的重點(diǎn)。3.1高爐精料技術(shù)3.1.1含鐵爐料目前我國(guó)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(tuán)的高爐很少。我國(guó)燒結(jié)礦的理化性能和冶金性能遠(yuǎn)次于國(guó)際先進(jìn)水平。例如含鐵品位較低,1997年重點(diǎn)企業(yè)平均為53.49%以上,比國(guó)際水平低4%以上;FeO含量高;粒度組成差,10 mm粒級(jí)多在40%50%,次于國(guó)際先進(jìn)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(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)的研究、礦物組成和結(jié)構(gòu)對(duì)其強(qiáng)度粒度組成和冶金性能影響的研究。此外,今后進(jìn)口粉礦用量和品種還將增加,不同進(jìn)口粉礦和國(guó)內(nèi)精礦、粉礦配比燒結(jié)性能的研究也應(yīng)引起重視。我國(guó)大型高爐所用球團(tuán)礦多為進(jìn)口,中小高爐多用本地生產(chǎn)的豎爐球團(tuán)礦。除了研究不同球團(tuán)礦本身的強(qiáng)度膨脹性等性能外,還要研究高爐內(nèi)用球團(tuán)礦置換塊礦后的冶煉現(xiàn)象和規(guī)律,并從經(jīng)濟(jì)性角度研究球團(tuán)礦置換塊礦的效果及不同高爐球團(tuán)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(jìn)一步改善我國(guó)焦炭的質(zhì)量。除寶鋼外,我國(guó)大

8、部分高爐使用的焦炭灰份、機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家差距很大。要研究高強(qiáng)度低灰分優(yōu)質(zhì)焦炭的生產(chǎn)技術(shù);在完善配煤技術(shù)的基礎(chǔ)上致力于配煤統(tǒng)計(jì)模型開發(fā),逐步實(shí)現(xiàn)較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量和成本;要重視對(duì)焦炭高溫強(qiáng)度(CSR)及其對(duì)高爐冶煉影響的研究;要對(duì)焦炭的常溫性能、高溫性能、顯微結(jié)構(gòu)組織的關(guān)系開展研究,建立我國(guó)焦炭質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系。3.2超高噴煤量綜合技術(shù)和噴煤極限的研究近年來,歐洲、日本、美國(guó)以及我國(guó)寶鋼的高爐噴煤比大幅度提高,達(dá)到200 kg/t以上,月平均噴煤量有的已達(dá)到250 kg/t以上。我國(guó)大部分高爐的噴煤量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這一水平。要在精料、高風(fēng)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(shí)驗(yàn)室階段是不夠的,要研究大量噴煤時(shí)煤粉在高爐內(nèi)的行為,它對(duì)高爐料柱透氣性的影響以及高爐內(nèi)碳的平衡等。應(yīng)當(dāng)指出,某一鋼廠的最大噴煤量或極限噴煤量應(yīng)當(dāng)按照經(jīng)濟(jì)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(xué)模型和專家系統(tǒng)繼寶鋼引進(jìn)高爐計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)之后,近年來武鋼和芬蘭RAUTARRUKKI公司合作,在4號(hào)高爐上引進(jìn)和開發(fā)了以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制、穩(wěn)定高爐操作為主要特征的專家系統(tǒng)。濟(jì)鋼和浙江大學(xué)合作,開發(fā)并在濟(jì)鋼高爐上采用了以優(yōu)化高爐工藝參數(shù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為主要特征的專家系統(tǒng)。

10、國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐表明,采用高爐專家系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是合算的。十幾年來,我國(guó)大學(xué)、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(yù)報(bào))爐體侵蝕預(yù)測(cè)等領(lǐng)域的數(shù)學(xué)模型研究方面積累了一定經(jīng)驗(yàn),我國(guó)不少企業(yè)大中型高爐通過技術(shù)改造基礎(chǔ)自動(dòng)化水平大大提高,這為采用數(shù)學(xué)模型或?qū)＜蚁到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。因此今后幾年應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)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(yīng)開發(fā)有我國(guó)高爐特色并有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件技術(shù)。我國(guó)燒結(jié)專家系統(tǒng)的研究工作幾乎是空白,應(yīng)用更談不上。鑒于燒結(jié)礦在我國(guó)高爐含鐵爐料中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),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(qiáng)燒結(jié)數(shù)學(xué)模型和專家系統(tǒng)的研究和開發(fā)工

11、作。3.4堅(jiān)持高爐大型化,加強(qiáng)關(guān)鍵高爐設(shè)備硬件的研究開發(fā)要實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效低耗長(zhǎng)壽,必須在提高風(fēng)溫和爐頂壓力,延長(zhǎng)高爐壽命等方面采取措施。我國(guó)大型高爐裝備的自給能力差,與國(guó)外先進(jìn)水平的差距很大,必須加強(qiáng)這方面的研制開發(fā)工作。例如,在高爐長(zhǎng)壽方面開展新型冷卻器的研制和開發(fā),高爐壽命綜合評(píng)價(jià)體系及預(yù)測(cè)模型的研究;高風(fēng)溫方面開展大型高效獨(dú)立加熱換熱器技術(shù),煤氣、空氣預(yù)熱技術(shù)的研究等。4國(guó)外高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展動(dòng)向在歐洲,高爐煉鐵技術(shù)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(zhǎng)高爐壽命,開發(fā)高爐工況的在線評(píng)估,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制,提高高爐設(shè)備監(jiān)測(cè)及在線修復(fù)能力等。中期項(xiàng)目有開發(fā)噴吹

12、精礦粉技術(shù),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(chǎng)監(jiān)測(cè)、維修和管理的能力等。長(zhǎng)期項(xiàng)目的重點(diǎn)是減少高爐對(duì)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?fàn)t的連續(xù)制焦設(shè)備等。美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)對(duì)今后幾年美國(guó)高爐煉鐵技術(shù)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(qiáng)度焦炭的技術(shù);開發(fā)能經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)局部還原(50%70%)球團(tuán)礦或燒結(jié)礦的工藝;在高爐數(shù)學(xué)模型方面,開發(fā)一種包括流體流動(dòng)、動(dòng)力學(xué)的綜合模型,并研制能夠探測(cè)高爐內(nèi)煤氣成分、溫度和料柱透氣性的低成本的探