洁净钢平台的技术发展与实践

洁净钢平台的技术发展与实践

近年来，我国长距离钢铁公司技术进步的成就之一。它对钢铁厂流程优化、钢铁产品升级和企业竞争能力的提高起到了重要的基础性支撑作用。在今后,它仍将是钢铁企业科技创新中一项具有普适性、基础性工作,事关钢铁企业效率、质量、成本的共性关键技术,必须给予高度重视。1加快高效、低成本、高成本的钢平台建设是钢钢整合创新和技术转型的重要重点1.1医院高效率、低成本净钢平台的建设取得了显著的成效20世纪90年代初,随着钢铁产量快速增长,连铸生产加快发展,提出和实践了以发展炼钢炉-炉外处理(铁水预处理、钢水精炼直至中间包冶金)-连铸三位一体协同-集成推动全连铸炼钢厂的技术思路。“2006年全国炼钢-连铸生产技术会议”第一次明确提出了建设高效率、低成本洁净钢平台的任务,“2008年鞍山洁净钢国际会议”论述了洁净钢平台的主要内容,指出洁净钢平台建设是普遍的、涉及所有钢种、满足不同层次产品加工和使用要求的技术,随后又在多次会议上强调洁净钢平台建设必须把高效率、低成本和稳定地批量生产当做重要的目标。当前各类钢厂都已不同程度地重视和推动着高效率、低成本洁净钢平台建设工作。首先基本扭转了洁净钢仅仅是优质钢材需要、把洁净钢与纯净钢混为一谈的观点;强调低成本、高效率洁净钢平台是优化工艺、提高质量、降低成本的必要前提,这不同于个别少量产品的“攻关”试验研究。与此同时,不少钢厂都积极推进洁净钢生产装备的建设,不断总结、正确认识和合理利用各种设备功能的经验,探索不同产品钢水洁净度的基本要求,借鉴和开发洁净钢生产成套工艺技术,各工序高效化运行的规律。宝钢等钢厂率先实践了专线化生产的优化模式。到目前为止,中国钢铁企业高效率、低成本洁净钢平台的技术体系已有良好的开端并正在不断完善和优化,已成为钢厂工艺全面优化、产品开发、质量升级,提高企业竞争力不可缺少的重要手段。当前中国洁净钢生产装备已形成了可观的能力(见表1)。据不完全统计,2008-2009年,新上的RH装置超过10台,使全国RH的总公称吨位超过10000t;同时,还建成了众多的LF(VD)、CAS等精炼装置和KR、喷镁脱硫等铁水预处理线,一批有典型意义的先进流程和工艺技术已在生产中发挥重要的作用。高效率、低成本洁净钢平台建设仍然是今后钢厂技术进步的重点,不仅一些工艺装备(如铁水预处理和钢水真空精炼)的建设将继续成为全面优化中国钢铁产品结构,提升产品质量档次的迫切要求,而且深入理解洁净钢平台的科学内涵,进一步以多工序“动态-有序”、“连续-紧凑”、“协同-稳定”运行为核心的洁净钢平台系统技术的深入研究,实现整个体系更加高效率、低成本运行,还有许多工作要做,这是一个重要的中长期任务。1.2不优价,企业就没有必要优质关于高效率、低成本洁净钢平台建设对提高产品质量的作用很容易被认同,但对企业提高市场竞争能力的认识却较长时间不能统一,20世纪90年代具有典型意义的说法“不优价,企业就没有必要优质”既反映了当时卖方市场条件下的观念,也反映出当时对洁净钢内涵认识的不足。同样在2008-2009年国际金融危机对钢铁产业冲击的条件下,国内有的企业提出了减少铁水预处理比和钢水精炼比来降低成本的想法,说明洁净钢平台建设在提高企业市场竞争力中的重要作用的认识还有待提高。1.2.1提高认识的问题不断开发适合市场发展需求的优质产品是企业提高竞争能力的重要保证,这一点很容易取得共识。但如何在量大面广的产品生产上,应用高效率、低成本洁净钢生产共性关键技术,进一步提高市场竞争能力,则是在21世纪条件下必须认真研究和提高认识的重要问题。在谈洁净钢平台建设时强调高效率、低成本就是着眼于提高企业市场竞争力的要求,也反映了洁净钢平台建设核心的、本质的重要内容。近几年来中国一些钢铁企业就是通过扎实有效地推进了高效率、低成本洁净钢平台建设的工作,结合加工技术的优化,才能在众多高品质、高附加值钢铁产品的国内外市场中迅速提高了竞争能力,扩大了市场份额,扭转了长期以来这一领域中国钢铁企业竞争力不佳的被动局面。与此同时,也有一批钢厂在生产量大面广的螺纹钢、线材和普通热轧卷时,通过高效率、低成本洁净钢平台技术的集成优化,取得了良好的效果。这是中国钢铁企业在21世纪提高市场竞争能力必须关注的重大问题。1.2.2优化产品结构,提高产品生产效率应讨论认识以下3个问题:1)洁净钢平台建设是钢厂优化流程,稳定各类产品生产工艺最重要的措施。它以获得符合钢材加工与使用过程所需要的钢水质量(温度、成分、洁净程度)为目标,同时要求快速、稳定地优化各工序的匹配衔接(这种匹配衔接既包括物质量方面的,也包括运行路径和时间方面的),实现各类产品的大批量、稳定化的生产。2)洁净钢生产平台建设强调高效率、低成本,对生产某类产品探索采用合理的全流程功能分配和综合集成,比传统只依靠某个工序(冶炼炉或者炉外精炼)生产同类产品,无论是质量还是生产效率和成本都具有无可比拟的优势。3)洁净钢平台建设作为钢厂功能优化重要的基础,不但为当前各类品种生产创造了良好的条件,存在继续优化,不断提高效率、降低成本的潜力,而且,还准备好了随时开发新一代适应市场要求(甚至引导市场需求)产品最基本的条件,是企业发挥潜在市场竞争能力的基础。以宝钢生产超低碳、超低氮汽车钢板为例,几年来,宝钢股份炼钢厂在不断优化专线化流程的过程中,突出解决了RH高效深脱碳工艺与装备问题,进一步加强了专线化洁净钢平台技术体系。在20世纪已建成3台RH的基础上,宝钢还自主建设了功能更优、装备水平更高的4号、5号RH,并通过增加浸渍管直径,加大抽气能力和循环流量,采用顶枪吹氧等装备与工艺,大大提高了专线化生产的效率,目前超低碳钢([C]<13×10-6)的处理周期已可在30min以内。宝钢因生产效率提高、工艺稳定已成为中国汽车用钢最重要的生产企业,产量从1998年的不足30万t提高到了2009年的264万t,国内市场占有率持续提高,并有批量出口。宝钢高效率、低成本洁净钢平台建设的不断优化,还使它成为取向硅钢等其他众多高附加值钢种生产极具竞争能力的企业。1.3重视综合创新，全面推进清洁钢平台的设计与运营优化1.3.1集成技术及与其他技术的组合所谓洁净钢“平台”,应该是一种高效率、低成本、稳定生产洁净钢的基础性、通用性的集成性技术系统(技术群)。由于不同用途钢材所承受的加工过程、使用状况不同,相应的经济洁净度要求不同,成本、价格要求不同,批量规模也不同;因此,生产不同类型商品钢材的洁净钢“平台”有不同的模式,同时,应当注意到:洁净钢“平台”包涵了高效率、低成本、稳定性、批量性等内涵,是一类具有普适性的集成技术,不仅适合于高档商品钢,也适用于量大面广的普通商品钢的生产。高效率、低成本洁净钢平台需要一系列支撑技术和集成技术构建而成(见图1)。其中应该包括:①解析-优化的铁水预处理技术;②高效-长寿的转炉冶炼技术;③快速-协同的二次冶金技术;④高效-恒速的全连铸技术;⑤优化-简捷的“流程网络”技术;⑥动态-有序运行的物流技术。这里所说的“恒速连铸”是指在一定铸坯断面、一定钢种的条件下,恒定一个合理的拉速;不是指一部连铸机只有一个固定拉速。可以认为,上述6项技术中前4项技术属于基础支撑性技术,而优化-简捷的流程网络技术(例如合理的平面布置图等)、动态-有序运行的物流技术则是集成技术。所谓“流程网络”是指在流程系统中将“资源流”、“节点”和“连接器”整合在一起的物质-能量-时间-空间结构,主要体现为一种静态的集成框架。同样,动态-有序运行的物流技术(如流程运行动态调控系统),体现了动态运行的集成性程序,也属于集成技术。由上可见,由基础支撑性技术和集成技术共同构成了高效率、低成本洁净钢平台的科学内涵,这是必须首先认识的重点。1.3.2加强流程网络技术和动态-有序运行的物流技术过去在洁净钢平台建设中对4项基础支撑性技术的认识还是较清楚的,并且在各项技术基本功能的解析和合理运用方面不断取得进步。但一个钢厂洁净钢平台建设真正达到高效率、低成本的稳定运行效果,还必须进一步提高对优化-简捷的流程网络技术和动态-有序运行的物流技术这2项集成技术重要性的认识,尤其是重在通过多工序动态-有序、连续-紧凑的运行,有效地实现钢厂洁净钢平台建设的高效率和低成本。因为只有通过流程网络的优化和物流运行的动态-有序,才能在4项基础支撑技术的保证下,使整个炼钢厂生产流程实现动态-有序、协同-连续地稳定运行。协同-稳定是洁净钢平台设计与优化运行的核心,是指导炼钢厂高效率、低成本洁净钢平台建设的重点方向。2该平台旨在高效化、低成本、干净、动态运营的关键2.1合作稳定是低效、低机洗脱钢平台运营的核心2.1.1流程网络地的运行控制高效率、低成本洁净钢平台中4项基础支撑性技术也是钢厂生产中4个主流工序,它们都有各自的运行空间和运行时间的内涵。但它们分别都是钢厂流程运行网络平面布置图中的不同节点,而且在整个流程运行中与其他节点之间必然有着各种直接和间接的衔接界面和时-空关系,要使整个流程网络动态-优化地运行,必须使各个节点的运行符合流程整体运行对各个节点在物质流量、物质性质(钢成分范围、洁净度、温度等)、时间等方面的目标要求,按照固定的程序动态-协同-稳定地运行,这是一个基本的指导原则。同时,还应当指出,只有整个生产过程动态-有序-协同-稳定地运行,各个工序(节点)的运行效率、运行质量才可能最优化。要使这种工序间的衔接做到协同-稳定,首先要在空间布置的设计上满足有序-协同的要求(这是对新建或技改项目的基本要求),同时还必须采取有效措施消除流程网络运行中的各种非稳定现象。例如氧枪故障、中间罐水口堵塞等“点”源性非稳定因素,转炉漏钢、拉矫机死机等“位”源性非稳定性因素和上下工序间能力、节奏不匹配不协调的“流”源性非稳定性因素等。贯彻协同-稳定运行的指导原则,是高效率、低成本洁净钢平台动态运行的核心。2.1.2稳定-协同的运行效果在动态-有序的条件下,做到协同-稳定地运行就意味着各工序之间的匹配衔接是最优的,流程的物流质量、能源利用、时间匹配是最稳定、无故障的,因而,生产同一品种的成本也是最低的。首钢迁安钢铁公司炼钢厂近几年来的实践是以科学内涵指导钢厂洁净钢平台建设具有良好效果的一个实例。迁钢首先十分重视优化的铁水预处理技术、转炉冶炼与高精度终点控制技术、快速-协同的钢水精炼技术和高效连铸这4项基础支撑技术的优化,并用优化的流程网络技术和动态-有序的物流运行技术高效地集成在一起,实现了连续稳定地铁水预处理、转炉炼钢、二次精炼、连铸生产运行。由于稳定地供应窄成分、低过热度、洁净的钢水,保证设备全功能、高精度地运行,创造了连续2年以上连铸恒定拉速浇注,恒拉速率达到97%以上;37个月5万炉以上、超过1100万t钢无漏钢的连铸稳定生产(也是炼钢厂稳定-协同生产)的奇迹。这种稳定-协同的生产对迁钢大批量生产高质量洁净钢(包括汽车板、管线钢等高附加值产品和量大面广的各类钢种),提高生产效率、有效降低生产成本起到了重要的作用。首钢迁钢“恒拉速”浇铸的2台铸机3年不漏钢一项,就比一般先进水平的国内外企业(1年漏2～3次钢)减少经济损失近千万元。各工序稳定运行,铸坯无清理率大于98%,设备连续27个月符合规定功能和高精度运行率达到99%,使全厂提高质量、节约能源、降低成本的效果明显体现出来。首钢迁钢“恒拉速”长期运行的实践还说明,一个炼钢厂洁净钢平台“动态-有序-协同-稳定”运行主要源于连铸工序高效、恒速的动态运行要求。反过来炼钢厂各工序按连铸恒拉速组织生产的要求,实现有序化、高效化、协同化的动态运行则是炼钢厂持续恒拉速生产的可靠保证。2.2目前，中国仍应加强对铁水预处理的研究，提高对铁水预处理重要性的理解2.2.1各种工艺和装备的配合应用应进一步优化中国铁水预处理近几年来发展迅速,喷吹法、搅拌法脱硫预处理和转炉脱磷预处理等装备和技术都已得到应用。宝钢、武钢等企业在生产板材时的铁水预处理率已接近100%。目前,各种方法中喷吹法仍然是比重最大的铁水脱硫预处理方法,专用铁水预脱磷、预脱硅转炉和同炉预脱磷再脱碳的不同工艺也已基本上实现自主开发和应用。但值得注意的是,日本和韩国的钢厂普遍改用KR脱硫预处理,国内新建的大型钢厂(京唐钢铁公司、马钢四钢轧、宝钢不锈钢、邯宝等)也大量采用了KR预脱硫工艺。由于许多钢厂铁水预处理技术的应用时间还不长,工艺和装备适应性及反应机制的研究还有待深入。目前各种方法的优劣和适应性之间的讨论分析还在不断深入,这是选择高效率、低成本、优化冶金质量最适用方法时应抱的科学态度。例如,以下几个关键问题是值得注意的。1)对反应机制和应达到的冶金目标的研究(即功能性、适应性的研究)尚待深入。2)技术经济的比较一定要全面,不能片面。既要注意原、材料消耗,又要比较处理时间(即效率),还要比较温度损失,渣量大小以及金属损失的不同。选择对比数据时最好是各种方法的平均稳定值或优化值,并在相近的冶金质量效果条件下比较。3)各钢厂必须针对已选择的铁水预处理工艺装备的不足,加以改进,并加强流程协同化研究,力争达到最佳效果。2.2.2铁水预脱硫工艺中存在的问题1)铁水脱硫预处理不同方法采用的处理介质不同,喷吹法中纯镁喷吹在选择金属镁颗粒时,不仅要注意尽可能低的MgO含量,还应注意不同铁水罐深度,应有不同颗粒度的合理配比。对复合喷吹方法则各种介质的配比是研究优化的关键。有的工艺还把复合喷吹与纯镁喷吹综合在一起进行,则先后顺序、喷吹时间的选择应不断探索和优化。对KR法使用脱硫剂质量的要求应以高生产效率、优良的冶金效果和尽可能低的CaF2含量为目标进行深入研究。2)降低耐材消耗则是铁水脱硫预处理另一个共同关注的问题。目前喷吹枪和搅拌头在结构和材质优化的条件下,使用寿命都有了很大的提高,有的大大超过了引进时的目标。但还有潜力,需要努力。3)认真做好扒净渣、防止回硫工作目前铁水预脱硫的各种技术都可把铁水硫脱到很低,但转炉冶炼时的回硫问题在很多钢厂中存在,已引起大家的关注。国内外的大量研究表明,高含硫的铁水预脱硫渣兑入转炉的数量、废钢中硫含量、石灰带入的硫含量都对转炉冶炼的回硫有重要影响,各厂因原料不同,这3个因素的影响程度也不同。但对铁水预脱硫工艺而言,扒净高硫含量的预脱硫渣,尽量不兑入转炉是必须关注的重点。3种主要的铁水预脱硫工艺中,KR法最易扒净预脱硫渣,喷吹法中纯镁颗粒预脱硫后的渣流动性好,较难扒净,是研究改进的重点。近几年来,采用纯镁喷吹铁水预脱硫的钢厂,研发的铁水包上部氮气吹扫集中后再扒渣、捞渣机、加稠化剂等方法都有一定的效果,但还需进一步认真优化,以期高效率、低成本地解决扒净渣这一重大课题。与此同时,大力加强废钢加工分类,采用转炉煤气焙烧冶金石灰,降低石灰硫含量的工作也应从技术和管理的优化入手,切实抓好、抓实。4)根据冶金工序功能解析,铁水预脱硫的冶金效果好、成本低。以生产板材为主的大型钢厂应实现全量铁水脱硫预处理,以生产普通长材的钢厂则应根据铁水硫含量决定是否进行铁水脱硫预处理。铁水[S]>0.035%的长材生产钢厂也应采用脱硫预处理,即使[S]<0.035%时不进行脱硫预处理,也必须进行铁水包扒渣,防止转炉回硫,以确保炼钢厂高效率、低成本运行。2.2.3铁水“三脱”工艺的重要意义铁水“三脱”(脱硅、脱硫、脱磷)最早始于日本的大型钢铁联合企业,分别经历过在鱼雷罐或铁水包中同时“三脱”;高炉出铁沟(或铁水罐、鱼雷罐)先脱硅,再到炼钢厂脱硫、脱磷;先脱硅、后脱硫,然后转炉预脱磷各种不同的工艺过程。近10年来,日本钢厂转炉预脱磷逐渐普及(见图2),“三脱”工艺逐渐推开,取得了良好的冶金效果,提高了生产效率,优化了流程,也有显著的经济效益。中国宝钢、包钢、太钢20世纪80、90年代就引进和自主开发以上各种“三脱”工艺,其中宝钢3号高炉铁水沟脱硅-鱼雷罐脱磷-脱硫实现了工业生产。近年来,宝钢、三明等钢厂为冶炼超低磷钢和优化工艺的目的,采用铁水转炉预脱磷后,半钢重新兑入转炉脱碳冶炼的工艺技术,积累了宝贵的经验。首钢京唐钢铁公司炼钢厂自主开发的铁水罐多功能化(运输铁水、铁水预脱硫、直接兑铁)与转炉预脱硅、预脱磷衔接,设计采用接近全量铁水转炉脱磷预处理,目前转炉铁水脱磷预处理比已超过70%,引起了国内外钢铁界的高度关注,这种工艺对大型优质板材生产钢厂尤为适用。铁水“全三脱”处理具有以下重要意义。1)体现了工序功能集解析-优化,工序之间关系集的协同-优化;流程工序集的重构-优化。2)构造高效率、低成本并稳定运行的洁净钢平台,实现多目标优化。3)有利于动态-有序,连续-紧凑运行的计算机建模,并稳定运行。铁水“全三脱”预处理工艺还具有以下实用价值。1)提高生产效率,脱碳炉一炉钢缩短约8～10min;相应可以降低转炉吨位、天车吨位和炼钢厂厂房负荷,减少相关的投资成本。2)降低生产成本(利用较高含磷量的铁矿,在脱碳转炉中利用锰矿,约为15kg/t(钢),少加Fe-Mn等)。3)能够很好地适应薄板产品高拉速连铸生产。4)促进连浇炉数(每支浸入式水口的通钢量明显提高)。5)稳定高档商品的实物性能,包括加工性能和使用性能。6)促进信息化管理。7)有利于清洁生产和炼钢炉渣的利用。8)有利于与热带轧机衔接运行,促进铸坯热装热送。2.3进一步优化吹工艺2.3.1吹氩精炼是大多数钢材的主要精炼方法,应成为高效率、低成本洁净钢平台建设的重点之一吹氩精炼方法应用广、处理量大,具有均匀温度、成分,促使夹杂物上浮去除的冶金效果,而且投资省、装备简单、易于实行、效率高、成本低廉。在很多钢种的生产中,吹氩与喂线(铝、各种合金芯线)相结合,冶金效果更佳。一些高品质的钢水精炼时,在相关精炼设备中,较长时间的软吹氩是保证质量最重要的措施。必须改变不把吹氩当成重要精炼方法的观念,同时还应看到吹氩工艺的多样性(在线和不在线、顶吹或底吹、不加盖和加盖、不加浸渍罩和加浸渍罩、强吹、弱吹、软吹、加顶渣和不加顶渣等)、有效性、经济性和广泛的适用性,把结合不同钢种工艺特点吹氩装备和工艺的进一步优化当做洁净钢平台建设的重点任务之一抓紧抓好。2.3.2深化工艺研究,规范操作,改进装备,提高效率吹氩工艺和装备的进一步优化最重要的是深化工艺研究。十几年来,多数钢厂对吹氩工艺的研究不够深入,视其简单,认为没有什么可研究的,即使是曾经看好的加浸渍罩吹氩工艺(CAS、IR-UT等),从机制、功能的深入研究中去优化和规范工艺操作也做得不够。至于一般的吹Ar则侧重温度和成分均匀,轻视去除夹杂物、净化钢液的功能,对时间节奏、空间布置等工艺优化的研究更是欠缺。这是必须认识并着力深化研究的。必须认真研究各种吹氩装置与工艺的基本功能和优化利用的方向,掌握实现不同洁净度要求的基本工艺参数(吹氩时间、吹氩流量、透气砖位置、浸渍罩参数等),摸清其冶金效果,制订适合不同容量钢包,不同钢种高效低耗吹氩精炼的工艺规范,并严格执行。为了实现上述工艺的深化研究,必须认识到配备基本检测控制装备的重要性,那种对检测仪表缺乏调校与维护、单纯凭经验、“走过场”进行吹氩精炼操作的习惯必须改变,应该建立可精准操控的吹氩操作工艺制度,推动吹氩精炼技术的发展,为高效率、低成本洁净钢平台的建设作出应有的贡献。2.4真空精炼是我国精细钢平台建设的一项突出任务，将真空精炼作为一项突出任务，促进钢产品水平的提高2.4.1真空回收技术真空精炼技术适用于成分要求严格(如超低碳等)、洁净度(气体、夹杂等)要求高、采用常规方法难生产的钢种(如高品质冷轧板带材)。由于真空精炼方法近年来综合处理功能及作业率提高,单炉钢水处理时间的缩短,有效降低了消耗和成本,真空精炼工艺已在普通冷轧、热轧钢种的生产中得到了越来越广泛的应用。国外已不鲜见真空处理率大于70%的钢厂,有些钢厂真空精炼比甚至达到100%。中国大多数钢厂在真空精炼比方面与国外先进厂之间存在差距,已成为高效率、低成本洁净钢平台建设迫切需要关注的一个重要问题。虽然如前所述,中国真空精炼装置和技术自2007年以来已快速推进,并逐渐由主要靠技术装备引进向主要立足于国内供应的方向发展,但加快提高真空精炼比,对真空精炼工艺和装备开展进一步研究和优化,仍是今后相当长时间内的重要任务。2.4.2rh工艺技术应用真空处理有很多种工艺装备技术,如RH、VD、VOD、V-KIP等,但生产效率最高,综合功能最优的还是RH(包括RH-OB、RH-KTB、RH-MFP、RH-PB等),也是中国钢厂近几年来和今后建设的重点。目前国内一些大型优质板带材生产钢厂已拥有2～3台RH,形成了不同用途的专线化生产方式。宝钢、武钢等都把高效RH技术开发列为重点,参照国外经验,自主开发处理周期低于30min的RH成套高效工艺与装备技术,并逐渐在生产中应用。如宝钢2号RH处理IF钢,处理周期低于30min,[C]、[N]、T[O]的平均值分别达到13.3×10-6、14.5×10-6、26.1×10-6。在超低碳无取向硅钢生产中[S]可稳定在20×10-6以下,极低值达到5×10-6。他们还在开发RH用无铬耐火材料(如镁锆砖、镁钙质喷涂料等),减少RH—LF复合精炼,提高生产效率等方面取得显著进展。宝钢RH为主的真空处理比率逐年上升(见图3),已达到国际一流钢厂的水平。目前国产RH装备已逐渐在国内市场的竞争中占据优势,并走向国际市场。建设具有自主知识产权、冶金效果优良、生产效率高、处理时间短、生产成本不断降低的RH真空精炼体系必将有力地推动中国高效率、低成本洁净钢平台的建设。2.4.3提高了非处理作业时间中国一些钢厂在建设真空处理装置时没有关注流程运行的时间程序(实际上就是洁净钢平台建设中“流程网络”技术未掌握好),造成多次吊运或使物流紊流干扰运行,大大增加了辅助作业时间。而另一些钢厂(如武钢四炼钢)则创新性设计了RH在转炉钢包车(出钢线)在线布置,卷扬提升钢包,大大缩短了RH的天车吊运时间,消除了运行干扰,减少了运行温降,应成为各钢厂改造和新建的参考模式。宝钢等厂设计的RH双处理工位布置方式与设备结构优化,也有效地降低了非处理作业时间,提高了效率。由于平面布置图一旦确定就很难改变,钢厂在新建和改造时必须给予认真的关注,这也是使RH符合“流程网络”优化要求的关键内容。3基础支撑技术功能模块前面已讲过,高效率、低成本洁净钢平台建设必须着眼于满足产品加工过程和使用状态的要求,并力求流程网络优化-简捷,物流运行动态-有序,以达到高效率、低成本的要求。不同品种产品的加工过程和使用要求是不同的,因而洁净钢平台的4大基础支撑技术的功能选择也必然是有区别的,流程网络及物流运行程序也就各有特点。中国钢厂在近几年来在高效率、低成本洁净钢平台建设的实践中已经摸索出一些典型产品钢水洁净度的具体要求(见表2),也初步建立起一些典型产品高效率、低成本洁净钢平台建设的模式,这里归纳如下,以供参考。3.1铁水预脱硫和吹相结合的精制工艺国内多采用30～80t转炉—150mm×150mm小方坯(或方坯)连铸流程生产,产品主要满足长度方向加工和使用时对强度、伸长率、冷弯等性能方面的要求,产品成分对[S]、[P]的要求一般不高(但应满足[Mn]/[S]≥20的连铸生产要求),因而,当铁水[S]≤0.035%时,并不要求一定进行铁水预脱硫,但应该每包铁水都进行扒渣处理;钢水精炼的主要任务则是脱氧、去夹杂、成分温度均匀和调整,因此吹氩和喂线(或合成渣洗)相结合的精炼工艺即可满足要求。这类钢的高效率、低成本洁净钢生产工艺流程为:铁水包扒渣预脱硫(当铁水[S]>0.035%时)—转炉冶炼、挡渣出钢—底吹氩加喂线(或CAS、合成渣洗)—连铸保护浇铸,需要重视的是:要注意以连铸机多炉连浇、高效、恒拉速等核心要求出发,不断改进“流程网络”和炼钢厂全厂性的有序运行程序,并努力实现以不同连铸机为中心的“层流”运行,进而与相应的连轧机匹配,实现快速热装-热送。3.2高效率、低成本净钢平台的建设,要求落实好“三脱”和“连铸”热轧带钢根据化学成分和性能,可主要分为3类:①碳钢;②低合金钢;③微合金化钢。与冷轧带钢相比,热轧带钢对硫含量控制要求要严格得多,碳钢大多数要求[S]低于0.012%,低合金钢和微合金钢绝大多数要求[S]低于0.006%,管线钢等产品甚至要求[S]低于0.001%。因此大多数钢厂都把铁水预脱硫作为必选工艺。转炉生产工艺则防止回硫,有效脱磷和控制终点[C]、[O]及下渣量。这类产品的高效率、低成本洁净钢平台为:全量铁水预脱硫(或全量“三脱”预处理)—转炉精细控制、挡渣—CAS或RH(LF+RH)—全保护、恒速连铸。与此同时,也必须重视不同连铸机之间的产品分工(例如热轧产品分工、冷轧产品分工、产品宽度分工等),并充分考虑“层流”运行,实现多炉连浇,在此基础上设计好“流程网络”(平面布置图)和全厂性的动态运行程序,推动协调-稳定-高效率生产系统的构建。根据国内钢厂的生产条件,热轧带钢的炉外精炼工艺可根据产品的[O]、[S]要求做如下选择:①对要求[S]低于0.012%的普碳钢种,在全量铁水脱硫(或全量铁水“三脱”)的前提下,采用钢包吹氩搅拌或CAS精炼工艺;②对要求[S]低于0.006%的低合金钢、微合金化钢,采用钢包吹氩搅拌(或CAS精炼)+RH(或VD)工艺,高水平钢厂也可采用转炉炼钢、严格控制下渣量直接进行RH精炼的工艺;③对要求[S]低于0.003%的低合金钢、微合金化钢产品,采用LF精炼+RH工艺。目前国内仍有许多钢厂在转炉钢水硫含量控制、钢水温度稳定控制等方面下的工夫不够,存在较多问题;在生产热轧带钢时采用LF精炼工艺来补救生产中的各种操作不规范的问题,这样做不利于高效率、低成本运行,应该在认真做好各项基本操作的基础上调整思路,不能在转炉炼钢厂生产薄板的过程中,特别是生产冷轧基料时,滥用LF炉精炼方法。3.3中厚板生产工艺中厚板广泛用于造船板、桥梁、压力容器、油气管线、工程机械、海洋平台、高层建筑等,对强度、延性、低温韧性、焊接、抗HIC等性能有很高要求,对钢中硫、磷、氢等杂质的控制要求也十分严格。对重要用途的中厚板,[S]大多数要求低于0.003%,[H]要求低于0.00015%或低于0.0002%,管线钢、海洋平台用厚板等,[S]甚至要求低于0.0005%。因此构建中、厚板的高效率、低成本洁净钢平台时,铁水预脱硫是必选的工艺环节。中厚板钢类炉外精炼的主要任务为脱硫、脱氢和夹杂物控制,其合理的炉外精炼工艺应为LF,LF+VD(或RH)精炼工艺。由于VD在真空精炼脱氢的同时,还能够进行高效脱硫,因此以生产中厚板为主的钢厂,如新建真空精炼装置,建议采用VD精炼工艺。选用VD工艺进行厚板生产工艺的另一原因是中板品种连铸拉速一般小于1m/min,而厚板铸机拉速更慢,一般为0.2～0.3m/min,浇注周期长,VD处理时间较长,可以与之适应。在中厚板高效率、低成本洁净钢平台的构建过程中,同样要注意“流程网络”优化和动态运行程序优化,否则不能体现高效率、低成本的要求。与此同时,在一些大型联合企业中,最好不要将中厚板用板坯铸机和薄板用板坯铸机放在一个炼钢厂内生产,这将导致生产效率低、生产运行程序混乱。3.4关于石油难以生产“四”的净钢平台无缝管主要用于锅炉、化工等高压系统及油井管等石油用管,属于加工和使用性能要求都很高的钢铁产品。可以用电炉流程或转炉流程生产。例如石油用无缝管用钢,要求:[P]≤70×10-6;[S]≤10×10-6;[O]