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新中邦70年炼钢的进取与发达进程

来源:乐天堂国际日期:2020/03/17 浏览:

  1949年新中国诞生至今,已走过了70年历程。在此期间,我国钢铁工业在战争的废墟上艰苦创业,一路走来,我国钢铁工业取得了令人瞩目的辉煌成就。从1949年新中国成立到改革开放的近30年时间里,我国一直把发展钢铁工业作为实现工业化的中心环节。经过近30年的努力,我国基本形成比较完整的钢铁工业体系。为改革开放后钢铁工业的快速发展奠定了基础。

  50年代,重点是对当时现有的钢铁生产工艺装备进行恢复、扩建、改造,以满足新中国经济建设的急需。第一个五年计划(1953~ 1957年)期间,苏联援助中国建设156个工业项目中,包括鞍钢、本钢改扩建、武钢、包钢、齐齐哈尔钢厂新建等共8个钢铁项目,8个钢铁项目占156个项目的总投资额近一半,投资额最大的是鞍钢的扩建改造。此外,“一五”期间,在苏联帮助下,还开启了对石景山钢铁厂等近20个钢铁企业改造和扩建工程。

  1956年规划并开始建设的“三大、五中、十八小”,三大是继续进行鞍钢、武钢、包钢三个大型钢铁基地建设;五中指扩建、新建太钢、重钢、马钢、石景山钢铁厂、湘钢;十八小指济钢、临钢、南钢等十八个小型钢厂;此外,1958 年各省市自治区还建设一批地方中小钢铁企业,全国掀起了大炼钢铁运动,当年即建钢厂30 余家。

  从1964年开始的“三线建设”高潮。钢铁工业在调整的同时,开始了以西南攀钢、西北酒钢为主的“大三线”建设和以中西部地区军工配套的“小三线”建设。通过这轮新建以及对其他已有钢厂改扩建,使我国初步形成了基本完整的钢铁工业布局。此后,这些企业绝大数成为我国钢铁行业的骨干,至今仍发挥着重要作用,并发展壮大。这对我国钢铁工业发展来说意义重大,为新中国钢铁工业日后发展打下了重要的基础。

  1949年新中国成立时,我国只有15.8万吨钢,占世界钢产量的0.1%;1978年我国改革开放时粗钢产量只有3178万吨,占当年世界粗钢产量的4.4%;改革开放后1986年突破5000万吨,1996年粗钢年产量突破1亿吨,成为世界最大的产钢国和消费国。2003年突破2亿吨,以后大约每两年增加1亿吨左右,2018年粗钢产量达到9.28 亿吨,占当年世界粗钢产量的50%以上。在世界钢铁行业的地位显著提升;钢铁产品的进出口格局也发生了根本性的变化,彻底结束了我国钢材“供不应求”的历史。这有力推动了我国工业化和现代化的进程,显著增强了综合国力,支撑了世界大国的地位。必须看到,我国成为制造业大国,钢铁工业功不可没,对国防工业、石油工业、造船工业、基础建设、装备制造业等都起到了很大的支撑与推动作用。

  新中国炼钢科技进步取得举世瞩目的成就,科技成果不断涌现。在很大程度上解决了一些制约炼钢发展的技术瓶颈,我国炼钢技术装备国产化、现代化取得重大进展,品种质量得到优化、提升,整体水平明显提高。节能环保迈出了大步伐,使炼钢整体水平迈上了新台阶。包括鞍钢、包钢等大型老企业的现代化新区陆续建成并投产,一批沿海现代化钢铁基地也正在崛起。

  目前,国内传统钢材产品基本都以转炉炼钢为主,电炉炼钢的生产优势已被压缩到有限的高合金钢、工模具钢等生产范围(当然大众化钢种也能生产,但在产量、成本上竞争力较低),其市场竞争力明显下降。目前,炼钢生产工艺流程主要有3种:

  (3) 特种冶金:电渣重熔、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼等(如钛合金生产)—锻造或轧制。

  氧气顶吹转炉是1952年首次提出,并在过去的近70年里迅速发展,随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高,钢材的应用范围越来越广,用户对提高产品产量和质量,扩大品种越来越重视。在这种情况下,转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展,打破了传统的转炉炼钢模式。已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理—复吹转炉冶炼—炉外精炼—连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点,目前国内最大转炉已达350t。氧气转炉已由原来的主导工序变为新流程的一个工序环节,主要承担钢水脱碳和升温的任务了。负能炼钢,节约能源,转炉炼钢成为当代炼钢的主流。随着炼钢技术的不断进步,传统的生产流程(高炉→转炉→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→转炉→炉外精炼→连铸)所代替,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位。以不锈钢冶炼为例:不锈钢可采用一步法、二步法和三步法。一步法是指在电弧炉内完成所有的冶金任务,包括废钢和合金的熔化、脱碳精炼、钢渣还原和合金化,目前一步法工艺由于冶炼周期长、耐火材料烧损严重、成本高等原因已经被淘汰;二步法是指以初炼炉(如转炉、电弧炉)熔化废钢及合金料生产不锈钢母液,然后在转炉(电炉)精炼炉中精炼成合格的不锈钢钢水;三步法是在两步法的基础上增加了深脱碳的装备,用以生产超低碳或超低碳氮不锈钢。

  我国电弧炉炼钢20世纪70年代前,电炉一般都是30t以下的普通功率电炉。20世纪80年代开始建设50t~75t普通功率和高功率电炉,同时引进建设了50~150t高功率和超高功率电炉。配备不同型式的炉外精炼装置,炼钢工艺由传统的电炉一步炼钢法转变为电炉与炉外精炼配合的二步炼钢法,电炉承担熔化任务,还原精炼移到了炉外精炼装置中进行。工艺流程由传统的电炉炼钢—模铸的生产流程演变成采用高功率或者超高功率电炉—炉外精炼—连续铸钢的新流程。

  电炉炼钢在这70年中,其发展速度虽然比不上20世纪60年代后转炉发展的那样快,但随着电炉炼钢技术的进步,大型超高功率电炉技术的发展以及炉外精炼技术的采用,使电炉炼钢技术有了长足进步,电炉钢产量及其占比有所增长。目前我国最大电炉已达220吨(最大电渣重熔炉已达450吨;最大的线吨),这为我国核电站、高温合金、航天航空材料等特殊材料需求提供了保证。

  目前我国炼钢企业中,转炉炼钢仍然占据主导地位,而电炉炼钢仅仅占炼钢总量的11%左右,远远低于世界平均水平。随着我国废钢产量的增加以及电力成本的降低,我国电弧炉炼钢产量有很大的成长空间。然而我国真正开始大力发展电弧炉则是在20世纪80年代~90年代初,电炉正在成为转炉炼钢的一个竞争者。目前电弧炉除电极提供能量外,还可以通过氧枪和燃料燃烧器补充(如二次燃烧技术),电弧炉是最有效的废钢熔化炉(可采用废钢预热技术,以减少能量需求),减少碳排放量,鉴于电弧炉炼钢产能的增加,社会上也要求减少碳排放量,以及他的灵活操作方式,电炉还是有潜力和发展前景的炼钢方法。

  我国早在20世纪50年代~60年代上钢五厂、大连、抚顺、太钢等一些特钢厂就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备,受当时工艺技术的限制效果不够理想。1967 年大冶钢厂从西德引进第一代 RH(循环法)真空处理设备,在我国特钢企业中率先采用炉外精炼技术,20世纪70年代后期,我国又从瑞典、西德、 日本引进了多种炉外精炼设备,并自行研制开发了 LF、VOD、VD、 AOD 等精炼炉,各特钢厂根据自己生产的品种和质量要。

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