冶金技术史

【新中国钢铁技术进步巡礼】炼钢工艺和技术装备
2012-06-26 08:24

  在五十年代,中国根据苏联模式,主要发展平炉炼钢,一九八一年平炉钢产量仍占全国钢产量的22%。中国平炉炼钢技术,大体上有两个发展阶段。五十、六十年代,主要是在原有工艺上开展快速炼钢,采取技术措施,缩短冶炼时间,延长炉顶寿命,扩大炉容,提高平炉的利用系数。如五十年代采用铝砖炉顶代替硅砖炉顶后,炉顶寿命由100次左右提高到300—500次。各种快速炼钢记录不断出现。经过炉底烧结和双槽、三槽出钢等措施后,全国平炉利用系数由一九五二年的4.28吨/平方米·日,提高到一九五八年的7.659吨/平方米·日。鞍钢第一炼钢厂平均每炉熔炼时间,由一九五○年的10小时34分缩短到一九五八年的八小时四十二分。到了七十年代,为弥补平炉产量低的缺点,中国的平炉多数改造为采用氧气顶吹进行强化冶炼的新工艺。一九八八年全国重点钢铁企业顶吹平炉达25座(总数为56座),产钢788万吨,占重点钢铁企业平炉产量的67%。鞍钢第二炼钢厂于一九七二年开始在300吨倾动式大型平炉上进行氧气顶吹试验。一九七九年五月,该厂4座平炉全部改造成氧气顶吹平炉。武钢、包钢、上钢三厂、马钢、天津第一钢厂等,都有氧气顶吹平炉,一般都取得了产量增一倍,重油消耗减一半,成本下降,利润增加的效果。与此相应,为提高钢的质量,还采取炉外精炼新工艺,如钢包吹氩、钢包喷粉等技术、钢包内加固体合成还原渣、吹氩脱硫精炼等措施。

  氧气顶吹转炉炼钢是五十年代初在国际上发展起来的炼钢新工艺。由于它在技术经济上比平炉炼钢具有明显的优越性,发展很快,一些先进产钢国已取平炉而代之。这项新技术在中国起步较晚,到六十年代中期才开始发展起来。转炉炼钢在中国经历了酸性侧吹、碱性空气侧吹、氧气顶吹和顶底复合吹炼四个阶段。一九五六年,钢铁工业综合试验所和科学院化学冶金研究所开始建立半吨试验炉进行顶吹氧气炼钢试验。一九五九年又在石景山钢铁公司进行3吨氧气顶吹转炉炼钢的半工业试验,一九六四年该公司建成中国第一座30吨的氧气顶吹转炉炼钢厂。六十年代后期,太钢从奥地利引进全套50吨氧气顶吹转炉。从七十年代到八十年代,攀钢、本钢先后建成120吨氧气顶吹转炉、鞍钢建成150—180吨的氧气顶吹转炉。一九七九年,中国氧气顶吹转炉钢产量比重达37.5%,第一次超过平炉钢比重(32%),从以平炉为主转到以转炉为主。一九八五年,宝钢从日本引进的300吨转炉投入生产,成为中国最大的转炉设备。

  七十年代末,西欧和日本在转炉上发展顶底复合吹炼技术后,首钢、鞍钢、钢铁研究总院等单位,在八十年代初分别进行了基础研究和半工业试验,首先在新抚钢、首钢试验厂分别进行半工业试验,随后在首钢的30吨转炉、鞍钢的150吨转炉、武钢的50吨转炉上进行了顶底复合吹炼。八十年代的十年中,全国钢铁厂采用顶底复合吹炼工艺炼的钢达4000万吨。转炉冶炼的钢种,也已从普通钢发展到优质钢,从碳素钢发展至低合金钢、合金钢,从一般用钢发展到特殊性能专用钢种。一九九三年,氧气转炉钢产量5424.06万吨,占全国钢产量的60.55%。

  在五十年代前期电炉炼钢技术主要的改进:一是电炉局部机械化;二是减薄炉壁,增加熔池容量,扩大装入量;三是电炉用氧,提高生产效率。一九五七年大连钢厂和中国科学院金属研究所通过进行熔化期与氧化期重迭、薄渣吹氧、出钢过程混渣脱硫等试验,总结出一套快速炼钢工艺,使还原期缩短三分之一,生产效率提高15%。一九五八年开始,一些科研院所和生产单位合作,先后进行转炉—电炉、平炉—电炉、电炉—电炉的混合炼钢试验,取得了增产优质钢、合金钢的效果。在电炉技术装备方面已从五十年代最大10吨容量发展到八十年代最大75吨容量。从七十年代起,开始采用炉外精炼技术,并自行设计制造了氩氧精炼炉以及20吨炉底电磁搅拌、液压控制炉盖升降及旋转的电炉。由于电炉冶炼工艺和装备的改进,扩大了合金钢的冶炼范围,提高了电炉钢的质量。到八十年代,全国电炉钢厂已能生产600多个钢种,其中有一部分是采用电炉结合二次精炼生产的。但同世界先进水平比较,中国的电炉技术还处于落后状况。一九九三年电炉钢比重为23.17%。

  围绕炼钢工艺技术的发展,在铁水预处理、真空脱气、炉外精炼、喷射冶金以及真空熔炼、电渣冶金等方面,也取得较大进展。铁水预处理技术,五十年代开始用于脱硫、脱硅,七十年代以后还用于含铌、含钒钛铁水中提铌、提钒。钢水真空处理,从一九六六年大冶钢厂引进RH真空设备,一九七九年武钢引进RH设备,分别用于处理平炉和氧气顶吹转炉炼钢以来,已经发展建立了250吨的真空浇铸装置,用于处理大型铸件。七十年代以后,太钢、大连钢厂、上钢五厂等单位先后建设了氩氧精炼炉(AOD)、真空吹氧精炼炉(VOD)及能进行电弧加热、电磁搅拌、吹氩及成分微调的真空钢包炉(LF)、真空电弧加热、合金加料、吹氧及吹氩的真空钢包炉(VOD/VHD)等炉外精炼装置,用于生产轴承钢、不锈钢和高强合金结构钢等。应用喷射冶金技术后,改善了钢质。真空电弧炉、真空感应炉、电子束炉、电子束凝壳炉等真空熔炼设备的研制和引进,对生产尖端工业所需高温合金、特殊用钢和精密合金,并改善其性能,有重要作用。在电渣重熔技术方面,全国各特殊钢厂已有电渣炉86台,可清除钢中气体和夹杂物,可生产优质钢和超级合金钢20O多个品种。

  编辑: 张明       来源: