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钢铁工业各工序的职能分工和存在的差距

【保护视力色】 【打印】　【进入论坛】　【评论】 【字号 大 中 小】　2007-03-16 10-14

王维兴

    《钢铁产业发展政策》指出了我国钢铁产业的技术水平和物耗与国际先进水平相比还有差距，今后发展重点是技术升级和结构调整。要提高钢铁工业整体技术水平，提升钢铁企业综合竞争力，实现钢铁产业升级，就要对钢铁工业各生产工序的职能进行正确的评估，找出与国际先进水平之间的差距，进而提出今后工作方向。

    钢铁企业要在产品数量、质量、品种上基本满足国民经济和社会发展的需求，就要认真贯彻执行《钢铁产业发展政策》，制订出各企业的发展规划，将所要完成的节能降耗、降成本、提高产品质量、增加市场所需求的品种，进行清洁生产，走可持续发展道路等任务，进行分解、落实、再去组织实施。钢铁工业各工序的职能，作用是不一样的。所以，我们要针对各工序的差异，采用不同的工作方式，不同的具体措施，实现企业的技术长升级和结构优化。

    炼铁系统要承担钢铁工业的节能降耗，降成本、实现环境友好的重任

    炼铁系统（包括：烧结、球团、焦化、炼铁）的总能耗占钢铁工业总能耗的70%左右，成本约占钢铁产品的50%以上以上，污染物排放占60%。所以我们说炼铁系统要承担整个钢铁工业节能降耗、降成本、实现环境友好的重任。

    1 炼铁系统工序能耗分析

    表1 炼铁系统工序能耗情况       单位：kg/t

工序
烧结
焦化
球团
炼铁
2005年1～7月重点企业
65.82
144.74
42
466.4
1999年国际先进水平
50.89
128.1

437.93
2004年占全行业比例%
6.06
14.69
0.49
48.17
2005年1～7月先进企业值
津西
46.61
宝钢
87.26
国丰
25.41
宝钢
399.16
2005年1～7月落后企业值
95.33
220.57
82.41
640.82

    *为2005年1～9月值

    从表1可看出炼铁系统（包括烧结、球团、焦化、炼铁）占钢铁工业总能耗的69.41%。说明炼铁系统是钢铁工业节能降耗的重点。从重点企业工序能耗与国际先进水平相比较可看出，烧结相差4.39kgt，炼铁相差28.47 kgt；炼铁的差距最大。我国重点企业之间相关工序能耗落后值比先进值高出60%～152%，说明我国企业之间技术经济指标差距很大，发展不平衡，节能的潜力也较大。

    据统计，我国有一批企业烧结，焦化、高炉炼铁工序能耗已接近或超过国际先进水平，他们是：

    烧结工序：河北津西（46.61）、唐山建龙（52.77）、新余（53.2）、
    杭州（54.23）、新兴铸管（54.56）、太钢（54.65）。
    焦化工序：宝钢（87.26）、通化（98.91）、三明（102.56）、柳钢（107.46）、
              新临钢（106.25）、合肥（108.98）、济钢（111.11）、武钢（115.72）、
              涟源（119.38）、攀钢（123.15）、新兴铸管（124.17）、邯钢（123.11）、
    炼铁工序：宝钢（399.16）、梅山（409.12）、涟源（403.33）、新兴铸管（428.45）、
              太钢（431.18）、上海一钢（432.19）。

    2 炼铁系统环保情况

    （1）烧结工序

    烧结工序是钢铁工业生产过程中严重污染源之一。第吨烧结后所排出的废气在1500～2500Nm3t。废气中含尘量在560～740g/t，废气中含有SO2、NOX、HF、HCI、重金属、有机氯化物等有害物质，同时还有H2O、CO2的排出。据资料分析，烧结工序产生的二恶英有害物质占钢铁工业二恶英总排放的95%。

    我国对布袋除尘器的产品性能要求粉尘排放浓度≤30mg/Nm3。但钢铁企业烧结厂粉尘排放浓度大多数是在≤50mg/Nm3，主要是细尘（0.1～1.0µm）难以去除。采用静电除尘器有效除细尘的效果。但是，烧结过程产生的碱和铅的氯的氯化物会使除尘效果降低40%。因为含有碱的氯化物的粉尘有较高的比电阻。

    工业发达国家的粉尘排放标准已经提到20～30mg/ Nm3，个别企业甚至提到10mg/ Nm3。我国的烟（粉）尘排放标准在100～120mg/ Nm3，已不能适应环境友好的要求。

    我国的烧结厂基本上没有脱SO2装置，而国家发布的《工业炉窑大气污染排放标准》中烧结工序新改扩建项目二类区SO2排放标准为2000mg/Nm3，三类区SO2排放标准为2860mg/Nm3，与工业发达国家标准差距太大。我国“十五”规划中有对SO2总量控制的要求，但尚未分解到各钢铁企业之中。宝钢采取烧结工序配加含S低的煤炭，使生产过程中SO2排放减少了一半，实现了从源头治理，值得在行业内推广。据国家环保局有关人员称，最近国家要修定污染物排放标准。所以，烧结厂废气要进行脱除SO2处理是环境友好的需要。

    烧结工序减少二恶英物质产生的主要办法是要减少原燃料中的废塑料，含氯化物，没类杂物等有机物质，要控制温度适宜的区间（＞850℃），烧结料中配加抑制剂和实现废气循环也可有效降低二恶英的产生。

    （2）焦化工序

    焦化工序对环境的污染包括粉尘（炼场扬尘、熄焦排尘），焦炉煤气中含有SO2、NH4、氰化物，以及所排废水（含氨等物质）。

    煤炭堆场防扬尘可采取洒水，喷洒粘结剂、设置防尘网、对雨水排放要使药剂处理。焦炉要采用无烟装煤法、有烟道除尘、推焦除尘设施。

    炼1吨焦炭约可产生350～430m3焦炉煤气。焦炉煤气的主要成分是：

    H255～60,CH421～24%，CO5～7%，SO22～3%，

    N4～10%，CnH2n-2 1～2%，一定的SOX，氰化物等。

    我国大型焦化厂均采用了比较行进的脱硫脱氰技术（塔克哈克斯法），但一些小型焦化厂尚没有这些设施。据统计，我国焦化炉煤气脱硫率在78.2%，脱氰率在38.3%。2005年1～7月全国重点钢铁企业焦炉煤气放散率为5.76%，全国有36个企业焦炉煤气是零排放。但是有11个企业的焦化煤气排放在10%以上，最高的为26.07%。

    湿法熄焦没回收红焦显热，浪费了能源，熄焦的水蒸汽外排，放尘对环境污染严重。采用少水熄焦和干法熄焦以及稳定熄焦技术不但节约用水，而且可减少粉尘和有害气体对外排放。稳定熄焦粉排放可控制在10～15g/t，H2S和CO等污染物排放是湿法熄焦的25%。干熄焦气体含尘量可控制在10g/m3以下，再经过二次除尘可降低到1 g/m3以下，减少SO2向大气的排放。至2005年3月底，我国有66座焦炉有干熄焦设施。邯钢、鞍钢、武钢有低水熄焦设施。焦化厂外排水要经过处理（方法为：脱氨处理、活性污泥处理、臭氧处理）。

    由于焦化厂对环境的污染严重，工业发达国家对环保的要求高，致使不少国家减少或停止生产焦炭。工业发达国家焦炉环保情况如下：

    ·采用“无烟”装煤或顺序装煤，可使煤气中颗粒达到＜5g/t焦；
    ·焦炉炉门泄漏率＜5%，煤气上升管泄漏率＜10%；
    ·用粘土泥浆进行泥封装煤孔，泄漏率＜1%；
    ·密封装置的水平门泄漏率＜5%；
    ·焦炉采用低NOX燃烧技术，排放可达450～700g/t焦；
    ·有烟罩的推焦机，推焦时排尘＜5g/t焦；
    ·湿法熄焦要求外排颗粒物＜50g/t焦；
    ·煤气脱硫、脱氰；
    ·采用氮的硝化工程/脱氮进行生物法废水处理，可达到：

    COD去除＞90%，硫化物＜0.1mg/L，PAH（6Borneff）＜0.05mg/L，CN＜0.1mg/L，酚＜0.5mg/L，HH+4、HO-3与NO-2总量＜30mg/L，悬浮颗粒＜40 mg/L。

    （3）炼铁工序

    高炉煤气是间接排放物末经处理的高炉煤气，其颗粒物含量在7～40kg/Nm3，碳氢化合物（CxHy）67～250mg/ Nm3，氰化物（CN-）0.26～1.0mg/ Nm3（有喷吹物时含量会更高），氨（NH3）10～40 mg/ Nm3，多环芳烃（PAH）苯并芘0.08～0.28 mg/ Nm3，荧葸0.15～0.56 mg/ Nm3，CO20～28%，CO2 17～25%，H2 1～5%。

    煤气净化处理之后（多采用两文——塔湿法除尘），高炉煤气中颗粒物含量可＜10 mg/ Nm3，其成份为：CO2 14～22%，CO 22～26%，H21～4%，CH40.3～0.8%，N255～60%。我国高炉煤气发生量在1400～1800m3/t铁。

    据统计2005年1～7月我国重点钢铁企业高炉煤气平均放散率在12.37%，有12个企业高炉煤气排放为零，排放率大于15%的企业有18个企业，最高的为51.49%。这说明，我国高炉煤气的综合利用不好。

    我国已有一批高炉采用了干法降尘技术，大多数是1300m3以下容积的高炉，与湿法除尘相比节电70%，节水9 m3/t铁，除尘效率达99%以上，出口煤气含尘可达10mg/ Nm3。干法除尘可将大多数重金属及PAH去除。

    湿法除尘会产生污染的废水，且有固态颗粒（碳、重金属），湿污泥可脱水后返回烧结，但氰化物，镍化物等物质造成水质的污染。

    出铁时出铁场会排放400～1500g/t铁的粉尘，经过滤袋除尘后其粉尘排放可减少至2～85g/t铁。在出铁过程中会有一定量的CO2从熔渣和铁水中释放出来，其含量在2～270 g/t铁。我国大多数炼铁企业，特别是一批中小企业尚没有出铁场除尘设施。

    高炉矿渣量占钢铁工业各种固体废物总量的17.7%。我国高炉渣铁比在265～770kg/t。高炉矿渣的化学成分是：CaO36.98～45.54%，sio232.62～41.37%，Al2O37.63～17.34%，MgO3.52～11.61%，FQ2O30.88～4.21%，MnO1.11～4.69%，TiO20.15～1010%，FQO 0.10～1.38%。高炉矿渣可以经粘化做水泥混合料，经细化破碎可用作混凝土混合料（可提高水泥标号），粘化的高炉矿渣可做2个渣砖，制作硅肥，慢冷的矿渣可作混凝土骨料，修路材料，也可以制成渣棉、铸石、微晶玻璃原料等。2004年我国高炉矿渣的综合利用率达到65%。

    在炼铁系统中热风炉是排放废气的大户，是NOX物排放的主要来源，其排放量为10～580g/t铁，排放浓度为70～400mg/Nm3；SO2排放为20～250g/t铁；CO排放为2700g/t铁，在使用高效燃烧器时其浓度可由2500mg/Nm3；降至50 mg/Nm3；排出炉尘在3～6g/t铁。

    炼铁系统是SO2排放的大户，高炉炼铁工艺每吨铁约排放SO21.5t，包括烧结，球团、高炉炼铁工艺每吨铁约排放SO21.5t，包括烧结，球团、高炉（特别是热风炉）、焦化工序，占钢铁工业SO2总排放量的60%。减排SO2工作的重点是减少能源消耗和加强回收余压、余热、余能。

    炼铁系统要提高钢铁钢铁质量的纯净度，成份的均匀，稳定

    在钢铁产品质量上，我国与工业发达国家之间的差距主要反应在一些高技术含量高附加值产品钢的纯净度低，成分的均匀和稳定程度不好。我国炼钢工序铁水预处理比和炉外精炼比低，且生产操作工艺尚不熟练，至使钢的成份波动大，冶炼超纯净钢成本偏高，以及钢中夹杂物含量及形态控制手段尚不完善。

    铁水预处理和炉外精炼（统称为炼钢炉外处理技术）已成为现代钢铁生产流程水平与钢铁品高质量水平的重要标志，是我国走向钢铁强国的重大战略措施。钢铁企业的发展规划中，应把炉外处理技术放在优先位置，以促进企业的产品结构，工艺技术装备的全面优化。

    1 铁水预处理

    将铁水在炼钢之前，预先脱除Si、P、S、对一些特殊成份（如V、Ti、P等）进行富集预处理，去除这些元素的化合物高含量的炉渣。铁水脱硫的方法有：铁水沟铺撒冲法、机械搅拌法、涡流反映法、吹气搅拌法、镁脱硫法和喷射法等。使用的脱硫剂有CaC2、CaO、Na2CO3、金属Mg等。脱硅的效率在50.5～84.6%。铁水必须先脱硅，然后再脱磷，铁水温降主要是在脱磷阶段。

    铁水预处理之后的铁水去炼钢，将会缩短炼钢时间，减少炼钢过程的熔剂消耗量，并可提高转炉的作业率与寿命。使用预处理之后铁水炼钢，给炼钢带来的效益要大于铁水预处理的成本。

    2 炉外精炼

    炉外精炼技术的发展解决了炼钢不能顺利解决高质量品种钢生产的技术问题，可以不用采取价格昂贵，生产效率极低的钢的重熔技术。不同品种的钢可以采用不同的工艺、技术、装备、生产人们所需的各类品种钢。现在，炉外精炼已形成了真空与非空两大系列不同功能的系统技术。由于钢质量的不断提高，连铸坯品种的不断扩大，炼钢系统的高效化，反过来又促进了铁水预处理技术的发展，逐步形成了各钢种的炉外处理体系，优化重组了钢铁生产流程。

    真空处理技术主要用于生产超低碳不锈钢的AOD～VOD技术，ASEF～SDF用电磁搅拌和加热，真空脱气的方法生产不锈钢，轴承钢等技术，RH真空脱气技术系列。

    非真空处理技术是吹氩氧精炼炉AOD生产低碳不锈钢（替代电炉还原期），LF钢包括精炼技术、VD技术、喷射冶金技术（主要是SL和TN、KTS、KIP等）。

    科学技术的进步和市场需求的发展要求钢材的洁净度越来越高。21世纪对钢铁产品质量的要求日益提高，技术发展方向超纯净，高均匀度和细晶化，提高钢材的各种性能，延长使用寿命，提高强度，就要求钢的夹杂物（S、P、N、O、H等）含量越低越好。这样，促进了超纯净钢生产技术的发展，进而推进了炉外处理技术的进步。转炉采用少渣冶炼（渣量减少40%），钢水的纯净度提高，先进的炉外精炼比均在90%以上，与连铸比的提高同步。针对不同的钢种已形成了系列炉外处理工艺技术装备。

    轧钢工序要完成钢坯的扳型控制，产品的尺寸公差，以及钢材表面质量的完美和适宜的包装

    钢材产品分为板、管、丝、带、型和金属制品，深加工又有镀锌、镀锡、彩色涂层。轧机的不同孔型，可以生产出不同品种的钢材。钢材内在质量（包括化学成份、夹杂物的含量和形态）主要是由炼钢工序所决定的。通过控轧控冷轧钢是可以部份控制钢材晶粉的细化，进而提高钢材的强度。通过热处理手段可以设复钢材的表面硬度。

    轧钢生产的新技术如下：

    1 钢坯热送热装技术大幅度降低加热炉热耗，钢坯每提高100℃降低燃耗6%左右，可提高产量约10%，减少钢坯烧损，提高成材和率。

    2 连铸连轧技术是钢铁工业近年来最重要的新技术之一。薄板坯墨守成规铸墨守成规轧工艺与传统轧钢工艺相比，可使损资减少19%～34%，厂房面积减少24%，生产时间缩短10倍以上，金属消耗减少33.3%，加热能耗减少40%。薄板连铸连轧技术在我国得到迅速发展，在建和建成的有近20条生产线。

    3 高效蓄热式加热炉技术是使钢铁企业低热值的煤气得到合理充分利用，最大限度地减少燃油，燃煤所造成的严重污染。蓄热式加热炉可助燃空气预热到1000℃，排烟温度小于150℃，节能效果20%～30%，轧机产量提高15%～30%。

    4 无头轧制技术与半无头轧制技术

    无头轧制技术主要应用于热轧带钢和棒线材生产工艺，在生产线上设置钢坯对焊机和精轧高速飞剪技术，可使成材率提高0.5%～1.0%，生产率提高10%～15%，产品质量提高，精度有较大改善，降低成本2.5%～3%。

    半无头轧制主要用于薄板坯连铸连轧生产线。

    5 高精度轧制技术是现代轧制技术的综合技术，它包括计算机控制技术，高精度的数学模型，液压AGC、带钢宽度自动控制，平材高精度板型控制技术，平面形状控制，棒线材定减径技术等。采用这些技术之后，产品质量可以得到大幅度提高，产量和成材率也会进一步的提高。

    6 钢材的深加工

    钢材深加工的范围非常广泛，深加后的产品更加接近用户，不断可节约使用钢材，而且有可观的经济效益。

    扁平材深加工包括：涂镀层钢板、钢结构（包括焊接）、焊管、冷弯和热弯型钢和多种金属构件。

    长材深加工包括：钢丝制品、金属网、钢绞线、钢丝绳、钢帘线，钢琴线、PC钢丝、冷墩钢丝、螺栓、焊条、小五金件和紧固件，以及金属钉等。