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沈文榮:造就中國最大民營鋼企的鋼鐵沙皇46年出生于蘇南一個普通農民家庭,68年中專畢業后進入沙洲縣錦豐軋花廠當鉗工。由于在廠各方面表現突出,很快成為老廠長張耀生的培養對象和左膀右臂。1975年扎花廠組織籌軋鋼廠投產,這就是后來的沙鋼原身,10年后沈文榮成為這家軋鋼廠的廠長,正式踏上鋼鐵創業之路。歷經40多年的拼搏,沙鋼從默默無聞的縣級小企業發展成為中國最大的民營鋼企。那個每天站在廠門口,跟每個進廠工人打招呼的樸素的身影也成為了中國鋼鐵沙皇。
鋼鐵行業的生產有三個流程,即高爐轉爐流程、電爐流程、特種熔煉。高爐、轉爐流程稱為長流程,生產的鋼稱為轉爐鋼,它是以鐵礦(590, -14.50, -2.40%)石和焦炭(1872, -37.50, -1.96%)為主要原料冶煉成鐵水,再由轉爐冶煉成鋼;電爐流程稱為短流程,生產的鋼稱為電爐鋼,它以廢鋼為主要原料冶煉成鋼。1工藝技術的比較分析轉爐流程和電爐流程是鋼鐵冶金行業兩個主要流程,其在煉鋼方面的主要差別在于:1) 所用主要鋼鐵料不同。轉爐煉鋼主要以鐵水為主要原料,還有一般15%左右的廢鋼,近一年多時間,由于廢鋼價格低,噸鋼利潤較高為轉爐煉鋼用高比例的廢鋼消耗提供了條件,廢鋼消耗比例大幅提高,有的甚至高達40%,但存在轉爐內熱量不足的問題,解決轉爐內熱量問題是提高廢鋼比的關鍵;電爐煉鋼主要以廢鋼為主要原料,還有鐵水(生鐵)、直接還原鐵,脫碳粒鐵、碳化鐵及復合金屬料等廢鋼替代品。2) 主要能源不同。轉爐煉鋼主要是鐵水的物理熱和化學熱;電弧爐煉主要是電弧的物理熱,廢鋼預熱的物理熱、加鐵水帶來的部分物理熱和化學熱。3) 主要操作目標不同。轉爐煉鋼是在給定的時間內完成脫碳、脫磷及溫度控制的冶金操作,實現成份(碳、磷)及溫度的命中;電爐煉鋼是在全廢鋼的條件下,在給定的時間內完成廢鋼的升溫、熔化和過熱等,加鐵水等廢鋼替代品的情況下,也有部分脫碳的要求。另外電弧爐煉鋼可分別控制成分和溫度。4) 工藝技術進步的方向不同。轉爐煉鋼主要是通過包括提高供氧強度的高效吹煉技術、碳及溫度中率的全自動化吹煉技術、不倒爐出鋼的快速出鋼技術、采用爐外處理和鐵水預處理減輕轉爐冶金負荷等措施,實現轉爐生產高效化;通過接近平衡的冶煉工藝、高效脫磷工藝、出鋼擋渣技術,實現產品的潔凈化,通過少渣冶煉與爐渣返回、使用合金元素熔融還原(Cr、Mn)礦、干法除塵用水減量化,煤氣余熱回收等技術,實現低成本及負能煉鋼。電爐煉鋼主要是通過強化供能(包括強化供電和輔助能源),采用“環境友好型” 廢鋼預熱系統預熱廢鋼和加鐵水工藝,增加物理熱和化學熱;采用不開爐蓋及出鋼時仍能通電的連續冶煉技術,有效地減少非通電時間;50%左右或更高的大留鋼量平熔池冶煉技術,減少冶煉過程電弧輻射對耐火材料的損害;降低電極消耗。以上技術的應用,縮短冶煉周期,實現高效化生產,降低噸鋼能耗。5) 冶金質量方面的差異。鋼中的殘余元素(Cu、Ni、Mo、As、Sb、Bi、Sn)不同,電弧爐煉鋼由于廢鋼多次循環使用,造成鋼中殘余元素含量高;鋼中氮含量不同,電弧爐煉鋼由于電弧區空氣電離增氮及原料中氮含量高,造成鋼中氮含量高。
鼓入空氣或工業純氧,使氧氣與液態鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化,以調整鋼水的化學成分,并利用氧化時產生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉爐,因煉出的鋼質量差,已較少應用。圖2為轉爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下,經稱量后通過密封料倉和流槽加入轉爐內。錦州專業轉爐安裝現場施工整個轉爐爐體由圓環形托圈支承,托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構聯接后能使爐體繞軸線作360°回轉,以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等,以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉爐爐座利用率,轉爐爐體也可做成更換式的。為了防止環境污染和節約能源,在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣,經余熱利用煙道生產蒸汽,又經過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統,使煙氣符合排放標準。轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種,但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍(噴口)供工業純氧,并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。頂吹轉爐的容量已達400噸,并有更大型的轉爐正在籌建中。底吹轉爐的噴口設置在爐底,噴口數目可根據工藝要求而定。 噴口型式有透氣(或毛細管式)耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命,套管之間的環縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質,噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉爐較適用于高磷鐵水的冶煉。在頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優點,將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入,便成為頂底復合吹煉的轉爐,效果較好。為了適應氧化轉爐快速操作和環境保護的要求,現代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備,同時也采用計算機控制,以提高生產的經濟效益。
應用焦炭、含鐵礦石(天然富塊礦及燒結礦和球團礦)和熔劑(石灰石、白云石)在豎式反應器——高爐內連續生產液態生鐵的方法。它是現代鋼鐵生產的重要環節。現代高爐煉鐵是由古代豎爐煉鐵法改造、發展起來的。盡管世界各國研究開發了很多煉鐵方法,但由于此方法工藝相對簡單,產量大,勞動生產率高,能耗低,故高爐煉鐵仍是現代煉鐵的主要方法,其產量占世界生鐵總產量的95%以上。鐵焦技術編輯鐵焦技術通過使用價格低廉的非黏結煤或微黏結煤用作生產原燃料進行煤礦的生產,將其與鐵礦粉混合,制成塊狀,用連續式爐進行加熱干餾得到含三成鐵、七成焦的鐵焦 。再經過專業設備加工,最后經過冶煉就能得到與原始技術一樣的煉鐵成果。這一技術使用較高含量的鐵焦代替原始含量,經過實驗表明會節省大量的焦與主焦煤,也通過這一試驗說明鐵焦具有提高反應速率的作用,證明了在高爐煉鐵中鐵焦含量至少可以達到 30%。這項技術正在日本的各個工廠進行實際生產,而且取得了一定的成果。但是現階段技術還未完全成型,還需要大量實驗進行完善。生物質編輯生物質指的是,動物、植物、微生物通過新陳代謝產生的有機物,這種有機物很適合進行熱解行為,并且可以碳化溫度來實現二氧化碳排放量的減少,算是這一領域的新型能源之一。部分學者通過研究表明,生物質和廢塑料很適合應用在高爐煉鐵的某些工藝中,而且不需要額外的人、物力、財力的消耗。生物質可以代替煤粉等還原劑進行高爐噴吹。其相較于煤粉還有著一定的優勢,例如可以控制二氧化碳的含量,還能提高原料的還原能力,并且使高爐恒溫帶的溫度降低,使氣體得到更好的利用。噴吹焦爐煤氣編輯因為焦爐煤氣的主要成分是氫氣,含有一些其他的碳氫化合物。這樣一來就使得高爐煉鐵的能源更加清潔。而且它可以充當良好的還原劑,不僅如此,還提高了碳氫元素的利用率,降低了化石燃料的使用量,極大的促進了節能減排的步伐。我國已經建設了利用相關技術的工廠,并且進行了試生產,通過生產過程的數據顯示,對于燃料的需求量明顯降低,這就證明了焦爐煤氣在爐中起到了明顯的作用,調節了爐內的工作環境,使高爐的生產得到了保證。噴吹廢塑料編輯這種技術在德國與日本早就投入到日常的生產之中,早在 1994年德國企業就在研究這一技術,在 1995 年了研制出第一臺運用這一技術的設備,并進行了技術的完善,為這一技術投入使用打下了堅實的基礎。而日本則在利用廢舊塑料代替焦炭上面取得了一定成就,根據數據表明,利用廢舊塑料產生的能源有 80% 得到利用,這就表明其可以很好的代替原有材料進行高爐煉鐵 綜合噴吹編輯高爐除塵灰指的是爐前出鐵時產生的粉塵和爐頂主皮帶料頭部放料的過程中產生的粉塵經過一定比例的混合制成的,但由于這兩種粉塵的顆粒極為細小,很不利于收集,但通過設想就可得知如果將其收回并完美利用,就是最好的節能方式之一。這樣不僅可以使煤粉的燃燒效果得到提高,還能回收一部分浪費的鐵元素,通過合理控制其添加量就能有效的提升產量,并且對本來的廢料進行回收,充分的進行了材料的利用,不僅有助于提高產量,還節省了一部分資金。技術優化編輯粒煤噴吹技術高爐粒煤噴吹技術在國外已經有很多年的歷史,例如在英、法、美都有大量應用這一技術的廠區存在。在我國卻還沒有大量應用,但通過事實證明這一技術也是可以進行推廣的。與傳統的技術相比該技術擁有幾項優點,對比粉煤技術,粒煤技術更加安全,不容易造成爆炸,而且在制造過程中也會更加節省能源。粒煤在理論上可以適用于各種技術,這樣企業就可根據自身需要進行選擇,而且在相同的效率前提下,粒煤的設備投資只有粉煤的三成。而且在使用中的成本也比較低,所以這一技術更值得推廣。合理配煤通過合理配煤,不僅可以減少資金消耗,還可以根據煤種的特點進行調整配比,使其性能達到最佳。要想降低能源方面的資金消耗的話就要將眼光放到一些產量高、價格低但性能并不是特別好的煤種上,例如褐煤,這種煤因為煤化較低,導致含有水分較高,燃燒產生的熱量也較少,但其含有的硫元素較少,可磨性也很好,可以滿足高爐噴吹所需煤的要求,在生產中就可以適當的應用,通過科學的調整配比,就可以既降低資金的投入又可以減少含水量高帶來的不利影響。提高燃燒效率當前情況下,高爐噴煤技術已經比較熟練,這時考慮如何提高煤粉的燃燒效率就成為優化技術的又一重要突破口。就噴入煤粉之后而言,煤粉在爐內發生燃燒,那么如何提升燃燒速度是要重點考慮的,加入助燃劑和降低煤粉燃點都是比較好的辦法。其中加入助燃劑已經處于研究之中的狀態,根據實驗結果表明,加入適當的助燃劑可以有效的縮短煤粉的點燃時間,使煤粉的燃燒速率得到顯著提高。
轉爐煉鋼 一種不需外加熱源、主要以液態生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點是靠轉爐內液態生鐵的物理熱和生鐵內各組分,如碳、錳、硅、磷等與送入爐內的氧氣進行化學反應所產生的熱量作冶煉熱源來煉鋼。爐料除鐵水外,還有造渣料(石灰、石英、螢石等);為了調整溫度,還可加入廢鋼以及少量的冷生鐵和礦石等。轉爐按爐襯耐火材料性質分為堿性(用鎂砂或白云為內襯)和酸性(用硅質材料為內襯);按氣體吹入爐內的部分分為底吹頂吹和側吹;按所采用的氣體分為空氣轉爐和氧氣轉爐。酸性轉爐不能去除生鐵中的硫和磷,須用優質生鐵,因而應用范圍受到限制。堿性轉爐適于用高磷生鐵煉鋼,曾在西歐獲得較大發展。空氣吹煉的轉爐鋼,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配廢鋼,未在世界范圍內得到推廣。。