隨著國(guo)際社會對環境(jing)問題的(de)不(bu)斷關注和資源緊張對節(jie)能降耗提出的(de)緊迫(po)要求，世界各國(guo)的(de)鋼(gang)(gang)鐵行業在(zai)節(jie)能減排和環境(jing)保護(hu)方面的(de)技(ji)(ji)術(shu)不(bu)斷涌(yong)現。同時，為了提高生產(chan)(chan)效率，鋼(gang)(gang)鐵生產(chan)(chan)各個(ge)工(gong)(gong)序(xu)的(de)先進技(ji)(ji)術(shu)也不(bu)斷被開發應用(yong)。本(ben)文就為大(da)家介紹今年我們(men)在(zai)國(guo)際技(ji)(ji)術(shu)領域關注的(de)焦點以及國(guo)際鋼(gang)(gang)鐵業工(gong)(gong)序(xu)技(ji)(ji)術(shu)的(de)新(xin)發展、新(xin)趨勢。
焦化技術注重節能降(jiang)耗(hao)
德國：領先的頂裝(zhuang)焦和搗固焦技術
德國投產的施韋爾格恩焦化廠是當今世界(jie)現代化程度最(zui)(zui)高(gao)的焦化廠之一，有兩(liang)座世界(jie)最(zui)(zui)高(gao)的頂裝焦爐。
盡管該廠有(you)先進(jin)的(de)自動化控制系統，但許(xu)多(duo)工(gong)作(zuo)仍然要(yao)依靠手動操作(zuo)，操作(zuo)工(gong)人的(de)經驗對(dui)獲(huo)得焦炭高產(chan)是(shi)非常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)。
德國迪林根ZKS的(de)3號(hao)新焦爐炭(tan)化(hua)室(shi)高6.25米，是世界上炭(tan)化(hua)室(shi)最高的(de)搗(dao)固焦爐，采用(yong)(yong)了世界最先(xian)進的(de)焦化(hua)技術(shu)和環保(bao)措(cuo)施：一是采用(yong)(yong)復熱式技術(shu)；二是采用(yong)(yong)全(quan)仿真組裝程(cheng)序(xu)進行爐體設(she)(she)計；三是采用(yong)(yong)FAN系統對燃燒室(shi)進行精心設(she)(she)計；四是應用(yong)(yong)單孔炭(tan)化(hua)室(shi)壓(ya)力控制系統SOPRECO。
美國：熱(re)回(hui)收(shou)焦爐技術成熟
美國太陽焦(jiao)炭(tan)公司掌握了成熟的(de)熱(re)回(hui)收(shou)焦(jiao)爐技術(shu)。其(qi)熱(re)回(hui)收(shou)焦(jiao)爐主要是由裝煤工(gong)藝(yi)、焦(jiao)爐加熱(re)工(gong)藝(yi)和推焦(jiao)和熄焦(jiao)工(gong)藝(yi)組成的(de)整體系統。
裝煤(mei)(mei)工(gong)藝由臥式熱回(hui)收(shou)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)爐采用鏈條刮板(ban)機(ji)送煤(mei)(mei)，可配入30%弱黏結性煤(mei)(mei)。PCM機(ji)上有(you)煙(yan)氣收(shou)集(ji)凈化裝置，防止裝煤(mei)(mei)時(shi)(shi)出現冒煙(yan)現象。推(tui)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)時(shi)(shi)，將焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)餅推(tui)至(zhi)帶機(ji)罩的平板(ban)接焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)車(che)內，機(ji)罩可以有(you)效地(di)捕獲和收(shou)集(ji)推(tui)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)過程中釋(shi)放的煙(yan)塵。熄(xi)(xi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)塔(ta)噴水熄(xi)(xi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，每次約90秒(miao)。隨后熄(xi)(xi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)車(che)出熄(xi)(xi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)塔(ta)傾斜，將熄(xi)(xi)滅(mie)的焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)倒入焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)臺。實(shi)際成焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)率68%~73%。
煉鐵新工藝以減(jian)排(pai)為重點
新高爐(lu)：無氮及氧氣高爐(lu)工藝(yi)的研發
該工(gong)藝將冷(leng)態氧氣(qi)噴(pen)入風口代替熱(re)風，大(da)部(bu)分爐(lu)(lu)(lu)頂煤(mei)(mei)氣(qi)通過一個CO2分離器(qi)進(jin)行脫除(chu)，一部(bu)分富含CO的煤(mei)(mei)氣(qi)被(bei)加熱(re)至1200℃循環噴(pen)入風口，剩余部(bu)分被(bei)加熱(re)到900℃并通過第2排風口噴(pen)入到高爐(lu)(lu)(lu)爐(lu)(lu)(lu)身的下部(bu)。與(yu)目前的高爐(lu)(lu)(lu)工(gong)藝相比，在如此低的焦比下不會(hui)給高爐(lu)(lu)(lu)帶(dai)來操作問題。
目前，建(jian)設一套年(nian)(nian)產(chan)鐵水50萬噸的爐(lu)頂煤氣(qi)(qi)循環(huan)小型生產(chan)性高爐(lu)的計(ji)劃還在討論中，在大型高爐(lu)上開發使用(yong)該技術，可(ke)能還需要(yao)15年(nian)(nian)~20年(nian)(nian)。此外(wai)須(xu)注(zhu)意，在爐(lu)頂煤氣(qi)(qi)循環(huan)高爐(lu)工(gong)藝中，由于煤氣(qi)(qi)自循環(huan)使用(yong)，供工(gong)廠管網的煤氣(qi)(qi)量將下降80%，工(gong)廠煤氣(qi)(qi)平衡問題(ti)必須(xu)考慮。
冶煉(lian)工藝：HIsarna熔融還原(yuan)法(fa)減排CO2
HIsarna熔(rong)融(rong)還原(yuan)法是用粉(fen)(fen)礦和(he)煤生(sheng)產液(ye)態鐵(tie)水，該兩步冶煉(lian)工(gong)(gong)藝使用一個旋風爐(lu)(lu)將礦粉(fen)(fen)預還原(yuan)并熔(rong)化，然后在(zai)(zai)鐵(tie)浴反(fan)應(ying)爐(lu)(lu)中完成礦粉(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)終還原(yuan)。煤的(de)(de)(de)(de)分解(jie)在(zai)(zai)工(gong)(gong)藝爐(lu)(lu)外的(de)(de)(de)(de)一個反(fan)應(ying)器內(nei)進行，熱(re)(re)解(jie)所(suo)需熱(re)(re)量(liang)由煤的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)解(jie)氣(qi)燃燒產生(sheng)。該工(gong)(gong)藝在(zai)(zai)純氧下(xia)操(cao)作，制氧所(suo)需的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)通過回收熔(rong)煉(lian)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)煤氣(qi)余(yu)熱(re)(re)來提供。考慮到該工(gong)(gong)藝產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)廢氣(qi)中二氧化碳濃度(du)很高，可以直接封存。不采(cai)用CCS，預期每噸(dun)熱(re)(re)軋卷的(de)(de)(de)(de)CO2排放量(liang)下(xia)降20%，如采(cai)用CCS，可減排CO280%。2010年，克(ke)魯斯集(ji)團(tuan)在(zai)(zai)其(qi)荷蘭克(ke)魯斯艾默伊登廠建設(she)了(le)一個設(she)計能(neng)力為8噸(dun)/小時的(de)(de)(de)(de)Hisarna半工(gong)(gong)業試驗工(gong)(gong)廠。
煉鋼技術更靈活、更高(gao)效
轉爐(lu)與電爐(lu)：相(xiang)互結(jie)合
相比于(yu)電爐(lu)煉鋼，轉(zhuan)爐(lu)煉鋼具(ju)有更大規模生(sheng)產(chan)特定鋼種(zhong)的(de)能力(li)。許多優化(hua)LD轉(zhuan)爐(lu)的(de)工藝和裝備技術(shu)使其在(zai)世界(jie)范圍內得到廣泛使用(yong)，其中包括改善工藝自動化(hua)的(de)副槍技術(shu)、實現出鋼溫(wen)度和成分命中的(de)動態工藝模型的(de)發展、各(ge)式出鋼擋渣系統和通過爐(lu)底(di)透氣磚噴(pen)吹惰性氣體攪拌熔池實現頂底(di)復吹。
Conarc工藝技(ji)術。Conarc工藝代(dai)表了(le)轉爐煉鋼(gang)和(he)電爐煉鋼(gang)技(ji)術的結合。根(gen)據原材(cai)料的不同，兩個獨立的熔(rong)池可以同時冶煉或者分別作為轉爐和(he)電爐冶煉。原材(cai)料可從全(quan)鐵水(shui)到全(quan)廢(fei)鋼(gang)變化，考慮到原材(cai)料的靈活性是Conarc工藝的特色。
轉(zhuan)爐發(fa)展趨勢：采取(qu)改善轉(zhuan)爐傳(chuan)感器技術和(he)工(gong)藝(yi)建模等(deng)措施的目(mu)的在于增加轉(zhuan)爐有效性及(ji)保證轉(zhuan)爐在換襯和(he)緩沖期的安全準確維(wei)護。
電(dian)(dian)爐(lu)發(fa)展趨勢：因(yin)為高品質廢鋼(gang)數量的(de)有限性限制(zhi)了電(dian)(dian)爐(lu)煉鋼(gang)生產粗鋼(gang)比例的(de)提升，所以電(dian)(dian)爐(lu)熔(rong)化(hua)(hua)廢鋼(gang)和海綿(mian)鐵、轉爐(lu)冶煉鐵水(shui)、化(hua)(hua)石燃料熔(rong)煉廢鋼(gang)等復合工藝將得到(dao)發(fa)展。
現狀：目(mu)前，煉鋼用氣體作為還原劑已經不僅限于研究階(jie)段，西門(men)子奧鋼聯在德克薩斯投資了新的熱壓塊鐵廠(chang)。一些地區的天然氣價格較低，使得這項技術具有重要意義。
目前，電(dian)爐(lu)煉(lian)鋼爐(lu)氣(qi)利用(yong)仍然有待進一步研(yan)究(jiu)。
爐外精煉：精細(xi)靈活(huo)
鋼(gang)種(zhong)的多樣性和客(ke)戶的需求導致爐外(wai)精(jing)煉(lian)的工藝路線比較(jiao)復雜。客(ke)戶需求和產品(pin)種(zhong)類決定了所需要(yao)的爐外(wai)精(jing)煉(lian)裝備。鋼(gang)種(zhong)合金元素總體含量越高(gao)，采用LF精(jing)煉(lian)就越重要(yao)。
現(xian)在(zai)，爐(lu)外(wai)精煉的核心組(zu)成是VD/VOD和RH。從歐(ou)洲(zhou)近五年(nian)中新建(jian)成的脫(tuo)氣裝置看出(chu)，主要趨勢是在(zai)轉爐(lu)煉鋼廠(chang)裝備RH，在(zai)電爐(lu)煉鋼廠(chang)裝備VD/VOD。
LF工藝技術趨(qu)勢：轉爐(lu)煉鋼(gang)生產高合金(jin)鋼(gang)種是需要LF爐(lu)的原因；LF爐(lu)可以(yi)降低轉爐(lu)出鋼(gang)溫度以(yi)降低鋼(gang)中P含(han)量，這(zhe)也(ye)有利于(yu)延長爐(lu)襯壽(shou)命；開(kai)發出水(shui)冷銅(tong)元件(jian)可以(yi)避免結殼。LF今后(hou)會在轉爐(lu)煉鋼(gang)中扮演重(zhong)要的角(jiao)色。
LF爐的(de)(de)研發(fa)難點(dian)：一是煉鋼(gang)工藝(yi)需(xu)要(yao)(yao)更高的(de)(de)靈活性與更加(jia)精細(xi)鋼(gang)種數量的(de)(de)增加(jia)相結合。二(er)是煉鋼(gang)物(wu)質(zhi)流的(de)(de)持續改善。三是在高合金鋼(gang)的(de)(de)生產中(zhong)，合金系統(tong)必須升(sheng)級到更大效率同時保證更好(hao)的(de)(de)分析(xi)彈性。四是在線工藝(yi)建模(mo)的(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)性已經增加(jia)，光學檢測(ce)和攝像系統(tong)配合圖像分析(xi)軟件的(de)(de)應用是此技(ji)術發(fa)展的(de)(de)另(ling)一個趨勢。
連(lian)鑄-軋鋼(gang)注(zhu)重高(gao)效優(you)質
薄(bo)帶連鑄：更高的生(sheng)產率(lv)
雙輥(gun)(gun)薄帶(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)工(gong)藝(yi)。為(wei)了生(sheng)產(chan)(chan)厚度為(wei)1mm~5mm的近終型產(chan)(chan)品，日韓和歐美國家先后開發(fa)出了雙輥(gun)(gun)薄帶(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)工(gong)藝(yi)。由(you)于厚度降低，可以減少軋(ya)鋼(gang)機(ji)架數量，從而大幅(fu)縮(suo)短生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)。相對于傳(chuan)統連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)-熱軋(ya)工(gong)藝(yi)，雙輥(gun)(gun)薄帶(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)工(gong)藝(yi)能量消(xiao)耗最多可降低90%。由(you)于鋼(gang)液(ye)凝固(gu)時間為(wei)傳(chuan)統連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)的1/700，微觀(guan)組織也能得到改善(shan)，并且(qie)可以避免微觀(guan)偏(pian)析和宏(hong)觀(guan)偏(pian)析，從而允許更(geng)高(gao)的殘余元素含量。在生(sheng)產(chan)(chan)高(gao)錳和高(gao)鋁含量的鋼(gang)種時，薄帶(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)具(ju)有極大的吸引力。
現狀(zhuang)：目前，世界上主(zhu)要有韓國浦(pu)項和(he)美國紐科(ke)等(deng)薄(bo)帶連鑄廠正(zheng)在運營。
一般來說(shuo)，表面缺(que)陷不(bu)能通過火(huo)焰清理(li)和(he)修磨去除，這是雙輥薄(bo)帶(dai)連(lian)鑄技術的(de)主要問(wen)題。該技術在側板密封技術、邊(bian)緣板型(xing)控制、凝(ning)固(gu)過程控制和(he)工藝收益率等方(fang)面還(huan)尚待改進(jin)優化。
水平(ping)單帶(dai)(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)工(gong)(gong)藝(yi)。水平(ping)單帶(dai)(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)是(shi)近(jin)幾(ji)年興(xing)起的(de)(de)基(ji)于薄(bo)帶(dai)(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)的(de)(de)新(xin)型連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)方法。薄(bo)帶(dai)(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)能(neng)直接由熔體(ti)生產薄(bo)帶(dai)(dai)，并省(sheng)去了傳(chuan)統連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)工(gong)(gong)藝(yi)中所需的(de)(de)熱軋工(gong)(gong)序之后的(de)(de)大部分工(gong)(gong)序，因而具有節能(neng)環(huan)保的(de)(de)優(you)異特點。世界(jie)上第一個商業化規模的(de)(de)水平(ping)單帶(dai)(dai)連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)廠(chang)建于2012年，位于德(de)國(guo)的(de)(de)派尼區，是(shi)德(de)國(guo)西馬(ma)克為SalzgitterFlachstahlGmbH設(she)計建造的(de)(de)。
現狀：目前(qian)水平單帶連鑄(zhu)技術仍處于商業開發和起步階段。因此，需要改進之后才(cai)能實現完全商業化順利運行。
熱帶無頭(tou)/半無頭(tou)軋制：更高的成材率(lv)
2013年9月，工業和信息化部印發(fa)(fa)了《產業關(guan)(guan)鍵共(gong)性技術(shu)(shu)發(fa)(fa)展(zhan)指南》，確定了當前優先發(fa)(fa)展(zhan)的關(guan)(guan)鍵共(gong)性技術(shu)(shu)，其中鋼鐵軋制工序中的“熱帶無(wu)頭(tou)/半無(wu)頭(tou)軋制節(jie)能關(guan)(guan)鍵技術(shu)(shu)”位列其中。
無頭軋制(zhi)和半(ban)無頭軋制(zhi)擁有的共同特(te)點是：提高生產效率、質量穩定性和成(cheng)材率。
無(wu)頭(tou)軋制工藝。第一臺(tai)全連續(xu)無(wu)頭(tou)軋制熱連軋帶鋼(gang)機是(shi)1996年在日本JFE公(gong)司千葉廠投用的。2009年6月(yue)，意(yi)大利阿爾(er)維迪公(gong)司克萊蒙(meng)納廠建成投產了世界(jie)上第１條無(wu)頭(tou)連鑄(zhu)連軋生產線—ESP線。ESP線產品厚度、寬度精度、板形、性能(neng)均勻度均達(da)到比常(chang)規(gui)熱連軋還高的水(shui)平。
現狀：相對(dui)于國際無(wu)頭軋制(zhi)(zhi)技(ji)術，目前(qian)(qian)，我國國內還(huan)沒有板帶熱軋無(wu)頭軋制(zhi)(zhi)技(ji)術的(de)生(sheng)產實例，但已有研(yan)究(jiu)人員(yuan)著手開展了熱帶無(wu)頭軋制(zhi)(zhi)技(ji)術的(de)前(qian)(qian)期研(yan)究(jiu)。
半(ban)無頭軋制工藝。德國發展(zhan)的是(shi)半(ban)無頭軋制技術，這種生產(chan)線的特(te)點(dian)是(shi)適合于穩定生產(chan)薄規格的帶鋼，減少了薄規格帶鋼生產(chan)中的軋廢(fei)和工具損(sun)失。
現狀：爐號匹配(pei)和(he)生(sheng)(sheng)產計劃組(zu)織(zhi)問(wen)題(ti)一(yi)直是制約半無頭(tou)軋制正常批(pi)量生(sheng)(sheng)產的“瓶頸”，其對操(cao)作水平和(he)組(zu)織(zhi)管理要求(qiu)很高。目前，只有個(ge)別生(sheng)(sheng)產線實(shi)現了(le)半無頭(tou)軋制的穩(wen)定高效生(sheng)(sheng)產。
點評：
在鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業生(sheng)產中，各個工(gong)序技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao)都是(shi)本著(zhu)“提高(gao)(gao)生(sheng)產效(xiao)率(lv)(lv)以降低成(cheng)本”和(he)(he)“節能(neng)環保(bao)以體現(xian)社會責任”為基(ji)礎進(jin)行研(yan)發的(de)(de)(de)(de)(de)。例如，焦化作為污(wu)(wu)染(ran)(ran)和(he)(he)耗能(neng)大戶(hu)，更注重節能(neng)和(he)(he)能(neng)源(yuan)回收技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)開發；煉鋼(gang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)則是(shi)由于鋼(gang)種的(de)(de)(de)(de)(de)不同需要，通(tong)過(guo)靈活高(gao)(gao)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)提高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)(lv)和(he)(he)質量；連鑄-軋鋼(gang)工(gong)序則通(tong)過(guo)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)推進(jin)達到(dao)高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)(lv)和(he)(he)高(gao)(gao)成(cheng)材率(lv)(lv)，以減少(shao)能(neng)源(yuan)和(he)(he)鋼(gang)材浪費。隨著(zhu)鋼(gang)鐵(tie)應用領域的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)大和(he)(he)嚴峻的(de)(de)(de)(de)(de)環保(bao)形(xing)勢，對工(gong)序生(sheng)產技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)愈發嚴苛(ke)，對產品(pin)質量要求(qiu)更高(gao)(gao)。國內鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業在技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)開發時(shi)，也(ye)應當向高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)(lv)、高(gao)(gao)質量、無污(wu)(wu)染(ran)(ran)方(fang)向發展。