多品种高级钢冶炼连铸技术的进步.docx
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1、多品种高级钢冶炼连铸技术的进步1980 年初,八幡制铁所的粗钢生产局部向户畑厂转移工作根本完成,薄钢板、电工钢、钢轨、型钢、钢管、不锈钢等用途大不一样的多品种产品由三个炼钢厂进展生产。之后,实施一座高炉生产制,使生产体制发生了根本变化,并且高级钢的需求量也在不断增加,为应对这些变化,八幡制铁所乐观推动技术的开发和应用,大大提高了生产效率和制造技术水平,形成了多品种高级钢设备集约化的高效率生产体制。在大量的炼钢支撑技术中,核心技术是转炉代替平炉和连铸代替铸锭的技术。在上世纪 60 年月,为适应粗钢产量增加的需求,日本在转炉大型化的同时,乐观推动转炉、二次精炼和连铸技术的应用。此后,以 1970
2、年其次次石油危机和日圆升值为契机,日本加快了在收得率、生产率和能耗方面具有优势的连铸机的投产使用。在此背景下,八幡制铁所于 1979 年将八幡地区的小型炼钢厂搬迁到户畑地区,实现了设备和生产的集约化。后来,一座高炉生产制的实施,促使炼钢生产体制必需进展彻底转变。此外,客户对钢材特性要求的提高,使高效率制造高级产品技术开发成为八幡制铁所的当务之 急。特别是钢种繁多的炼钢工序,在进展炼钢厂整合、关闭铸锭车间和建筑连铸机的同时,还必需开发多钢种生产技术和高效率生产技术。本文简要介绍八幡制铁所在上世纪80 年月至今的 30 年间,炼钢厂的变化和多钢种生产技术的研发。1 八幡制铁所炼钢厂的变迁八幡制铁所
3、为了转变生产体制的弱势状态,到达建的堺厂和君津厂的水平,于1969 年制定了八幡制铁所主体工厂改造打算,上世纪 80 年月该打算根本完成。在户畑地区建成了第三炼钢厂,至此完成了粗钢生产在户畑地区的集约化,形成了八幡制铁所的第一炼钢厂、其次炼钢厂和第三炼钢厂的炼钢生产体制,进展多品种生产。各钢厂都拥有转炉、各种炉外精炼、铸锭和连铸设备。第一炼钢厂生产钢轨、型钢、无缝钢管用方坯;其次炼钢厂生产薄板、厚板、电工钢板、不锈钢板用板坯;第三炼钢厂用大型转炉,生产条钢等大批量品种用钢坯。后来,钢铁生产消灭了徘徊的局面,在这种状况下,为应对品种变化和客户的质量要求,以及为进一步提高生产效率,对炼钢设备进展进
4、一步集约化处理,形成了目前的以第三炼钢厂为中心的粗钢生产体制。2 各生产工序的变迁2.1 精炼工序的集约化户畑地区的第一、二炼钢厂和当时最先进的第三炼钢厂的生产体制形成后,首先进展的工作是利用第一炼钢厂精炼工序合并到其次炼钢厂以及实施一座高炉生产制的时机,将其次炼钢厂的一般钢精炼作业转移到第三炼钢厂。使一般钢精炼作业在第三炼钢厂进展,不锈钢精炼作业在其次炼钢厂进展,实现了精炼作业的专业化。1) 一般钢精炼技术一般钢生产的特点是品种多样化,有薄板、电工钢板、钢轨、型钢、钢管等等,从超低碳钢到高碳钢都在同一个精炼工序冶炼,精炼后将钢水准时送到连铸。图 1 是一般钢精炼技术的变迁。目前已实现了符合品
5、种要求的、各精炼工序功能安排的最正确化。图 1 八幡制铁所一般钢精炼技术的变迁在铁水预处理方面,1983 年罐车上喷吹脱 S 法TDS 法投入实际应用,并开头大量生产低 S 钢。1986 年为提高转炉的热裕度,TDS 法使用了氧气。TDS 法脱 P 喷溅预报和掌握技术的成功开发,使罐车可以稳定进展脱P 处理。为了生产超低S 钢,八幡制铁所于 1995 年配置了 Mg 脱 S 设备。由于环境法规的严格化,铁水预处理承受转炉脱 Si、脱 P 方法,并建了高效脱 S 的机械搅拌设备KR,这种铁水预处理模式始终保持到现在。在一次 精炼方 面, 对第三 炼钢厂大型 转炉的顶底 复合吹炼进展了 很多争论。
6、1977-1979 年八幡制铁所进展了转炉顶底复合吹炼试验,第三炼钢厂建成后的其次年1980 年,日本国内首先承受LD-OBLD-底吹氧工艺的 350t 大型转炉投产作业。两个月后,第三炼钢厂 170t 转炉投入使用,并承受 LD-OB 工艺进展不锈钢精炼。这样就正式形成了大型转炉 LD-OB 精炼技术。LD-OB 精炼技术的应用,降低了 Fe、Mn 等金属元素的氧化损失,降低了喷溅程度,使转炉的冶炼特性得到提高,并因此承受了锰矿石复原技术。在转炉操作方面,建立了以副枪动态掌握为中心的自动吹炼系统和氧气转炉气体回收OG自动操作系统,实现了转炉吹炼的全自动化。1989 年的一座高炉冶炼制确立以后
7、,为利用有限的铁水生产出最多的粗钢,开发出极低铁水比操作技术SULHO。炼铁力量和炼钢力量的不平衡,影响了高炉和转炉之间物流的顺畅性,并使连铸作业受到制约。为解决这个问题,八幡制铁所建筑了世界最大的带有感应加热装置的铁水储罐IRB并于 1998 年投入使用见图 2。IRB 的投产使转炉可以将钢水准时供给拉坯速度不同且进展屡次连浇的 4 台连铸机。由于 IRB 具有铁水供给缓冲功能,使罐车数量削减了一半,并且当高炉出铁不顺或需要增加转炉出钢量时,可将铁锭和废钢装入 IRB 内,利用 IRB 熔化冷铁源的功能制造出准铁水供给转炉。此外,在钢种多样性的需求条件下,还可以依据钢种特点,选择转炉冶炼的最
8、正确铁水原料,实现高质量、高效率的粗钢生产。图 2 带有感应加热装置的铁水储罐在二次精炼方面,为提高合金收得率、成分命中率和钢的干净度,八幡制铁所开发出简易钢包精炼法CAS,密封钢包吹氩成分微调法,CAS 法于 1977 年开头在其次炼钢厂应用,1979 年开头在第三炼钢厂应用,使成分要求严格的钢种制造简易化。随后又将 CAS 法进一步进展成具有加热功能的 CAS-OB 和 CAS-Inj 法,可以进展钢水补救升温、降低转炉吹炼终点温度和钢水脱 S 处理。八幡制铁所是日本最早配置 DH 设备对超高纯度钢进展真空精炼的钢铁企业,并于1979 年在第三炼钢厂投产时配置了可对大量钢水进展快速真空处理
9、的改进型 DH 设备。5 年后,于 1984 年将其次炼钢厂的 DH 设备改造为改进型 DH 设备。这些设备改造措施显著提高钢水二次精炼的脱 C、脱N、脱H 力量,提高了钢的高纯度化水平,并可以对大量钢水进展 DH 轻处理脱 O。随后,为了对应 RH 快速脱气功能的提高,八幡制铁所在 DH 设备的根底上,开发出大型浸渍管底吹脱气炉 REDA,见图 3。图 3 第 3 炼钢厂的二次精炼设备对八幡制铁所真空精炼设备的要求是,可以分别对 C10ppm 的超低碳钢到 C1% 的高碳钢以及钢轨钢进展真空处理。在构造上,REDA 炉的真空槽没有底部,上一炉处理的钢水对下一炉的污染很小,可以对超低碳钢和高碳
10、钢进展连续处理,是适用于对多品种钢水进展脱气处理的设备。由于真空处理钢需求量的增加,目前八幡制铁全部 2 座REDA 炉在运转。2) 不锈钢精炼技术八幡制铁所的不锈钢冶炼经过一系列的变化,先是八幡厂的EAF-VOD电炉-真空氧脱碳法转变为 EAF-LD-VOD电炉-转炉-真空氧脱碳法,1979 年不锈钢冶炼搬迁到户畑地区的其次炼钢厂,在其次炼钢厂又进展为 BF-LD-VOD高炉-转炉-真空氧脱碳法,后来又进展为目前的不锈钢冶炼工艺 BF-EAF-LD-REDA/VOD高炉-电炉-转炉-底吹脱气炉/真空氧脱碳法。八幡制铁所生产的不锈钢是铁素体不锈钢和马氏体不锈钢,其中大局部是被称为高纯度铁素体不
11、锈钢的超低碳、低氮钢。在不锈钢生产方面,以开发可降低本钱的高炉铁水预处理技术和钢水高纯度化技术为中心,进展技术开发,形成了不锈钢高效率生产工艺。在铁水预处理方面,八幡制铁所开发出钢包脱 Si、喷吹苏打灰脱 PSIDP技术, 并先于一般钢应用于不锈钢制造。由于 SIDP 法存在着含 Na 熔渣处理问题和设备腐蚀问题,八幡制铁所又开发出 TDS 铁水脱 P 工艺。在一次精炼方面,其次炼钢厂开发出顶底复吹转炉的不锈钢精炼法,形成了不锈钢高效率生产工艺。Cr 原料等主原料是影响不锈钢生产本钱的主要因素,因此,不锈钢生产的关键之一是合理选择包括 Cr 原料在内的主要原料。为此开发出扩大 Cr 原料应用自
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