• 2022年我国炼钢技术发展评述
    2023-05-22828

    1 我国粗钢产量

    2022年,中国粗钢产量10.18亿吨,比上年同期降低1.7%,占世界64国家/地区总粗钢产量的55.31%(世界粗钢产量183146.7万吨,比上年下降4.3%)。

    2022年,重点统计钢铁企业产钢81545.68万吨,同比降低2.07%,占全国钢产量的80.50%;其他企业产钢19754.32万吨,同比下降2.22%,说明钢铁产业集中度在升高。2022年,中钢协会员单位(以下简称会员单位)转炉钢产量71799.98万吨,同比降低1.30%,占重点企业钢产量的88.05%;电炉钢产量4025.95万吨,比上年降低11.85%;其他炉钢产量359.32万吨,比上年下降2.24%。可以看出,我国钢的质量需求在变化,钢的品种和结构能满足市场需求,体现出我国炼钢技术进步发生的变化。

    据统计,2022重点企业废钢资源9579.02万吨,比上年降低1701.20万吨,降幅为15.08%。其中,生产回收2632.68万吨,比上年降低345.63万吨(其中钢渣回收378.64万吨,比上年下降13.97%);非生产回收317.39万吨,比上年下降7.19%;国内采购6626.63万吨,比上年降低16.64%;进口废钢2.32万吨,比上年下降8.06万吨。

    2 转炉生产指标

    因统计企业数量少,故转炉技术指标的分析缺乏准确性。各钢铁企业之间的转炉炉容、技术装备水平、冶炼钢种、生产条件、操作技术水平不同,造成企业之间的转炉技术经济指标有较大差异;企业之间进行转炉指标对标挖潜时,需要一些具体生产条件的分析,才能得出科学结果。

    表1为2022年会员单位转炉生产指标。可以看出,2022年会员单位转炉钢铁料消耗、废钢铁消耗、氧气消耗、日历作业率、工序能耗、日历利用系数和炉衬寿命同比下降,冶炼时间、劳动生产率同比升高,转炉炼钢技术发生变化。转炉指标先进值与落后值的差距大,说明有关企业转炉技术进步还有较大潜力。

    2.1转炉钢铁料消耗

    据统计,2022年会员单位中有28个单位钢铁料消耗低于1060kg/t,个别钢铁企业转炉钢铁料消耗中没有统计铁合金用量。

    努力降低转炉钢铁料消耗,是技术发展方向,有利于降低成本,提高劳动生产率等。2022年,有17个企业转炉钢铁料消耗降低(本钢、包钢、鄂钢、新冶钢、兴澄等),有16个单位钢铁料消耗升高(略阳、长治、首钢、山钢股份等)。

    2.2废钢铁消耗

    生产技术上,转炉冶炼可以消耗15%-20%的废钢铁,有利于提高钢产量、节能减排、降低氧气消耗、减少冶炼时间,是技术发展方向;但要求铁水温度要高(指物理热和化学热)。

    2022年,会员单位拥有9579.02万吨废钢资源,比上年降低15.08%;消耗废钢9434.84万吨,比2021年减少14.74%;转炉使用废钢7627.69万吨,比上年降低1272.18万吨,下降14.29%。

    2.3氧气消耗

    废钢消耗量、热铁水消耗量、冶炼钢种级别、操作水平等因素,均会对转炉氧气消耗有影响。据统计,2022年会员单位中有17个单位氧气消耗低于50m3/t,有5个单位氧气消耗高于55m3/t;有14个单位氧气消耗下降,氧气消耗下降较多的企业有:包钢、中南钢铁、邯郸涟源、青钢等;转炉消耗氧气升高的企业有11个,升幅较高的企业有:湘钢、安阳、德龙、敬业等。

    2.4冶炼时间

    转炉冶炼开始时是先进行铁水脱碳、脱硅、脱锰、脱硫等工序,此时可以进行煤气回收,时间约占冶炼时间的一半;因企业使用的铁水中的碳、硅、锰、硫含量不同,各企业转炉吹炼的时间是有差异的;对钢水进行质量调整、温度控制等,因各企业冶炼钢种的差异,所用时间也会有不同。

    2022年,会员单位转炉冶炼时间为30.80min,同比升高0.53%。转炉冶炼时间较短的企业有:萍乡、永钢、方大特钢、水钢等。各企业因生产条件不同(钢种、废钢铁消耗量、铁水成分、供氧强度、操作技术等),冶炼时间差异较大。2022年,会员单位转炉冶炼时间有14个企业下降,17个企业转炉冶炼时间升高。

    2.5转炉工序能耗

    2022年,会员单位的转炉工序能耗是-17.74kgce/t,同比降低2.36kgce/t;统计的转炉工序能耗对应的粗钢产量是55595万吨,占重点企业粗钢产量的68%,故统计的转炉工序能耗不可以完全代表我国转炉生产情况。

    转炉工序能耗包括铁水预处理、转炉冶炼、转炉精炼和转炉连铸四个工位的能耗。2022年,会员单位(统计了96个单位)转炉生产的各工位能耗值分别为0.33kgce/t(+0.01kgce/t),-22.68kgce/t(-1.77kgce/t),6.75kgce/t(-0.42kgce/t)和6.75kgce/t(+0.19kgce/t)。括号内为2022年与2021年数据的变化值。因各炼钢厂生产的钢种差异较大,二次精炼的深度不同,造成各钢厂的精炼能耗和铁水预处理能耗数据差异较大。转炉工序能耗值较低的企业有:萍钢、方大集团、津西、石横等。

    2022年,会员单位转炉煤气回收量为124.24m3/t,比上年提高5.03m3/t。2022年重点钢铁企业转炉回收煤气较多的企业有:德龙、普阳、营口中板、新兴铸管等;转炉煤气回收量增加的单位有46个企业,增幅较多的企业有:普阳、通化、唐山文丰、泰钢等;有17个企业转炉煤气回收下降。

    验证企业转炉炼钢能耗时,不仅要看煤气回收量,还要看煤气的发热热值,这样对标才科学。

    2.6转炉日历利用系数

    2022年会员单位转炉利用系数为30.43t/(t·d),比上年下降1.15t/(t·d)。其中,有19个单位转炉利用系数在下降(本钢、柳钢、三明等),有12个单位转炉利用系数升高(唐钢、泰钢、鄂钢等)。

    2.7转炉炉衬寿命

    2022年,会员单位(统计25个)转炉炉衬寿命为7697.9炉,比上年下降2827.45炉,有14个企业转炉的寿命下降,有12个企业转炉寿命提高。

    3 电炉技术经济指标

    2022年,重点统计单位电炉钢产量4025.95万吨,比上年下降11.85%;重点统计钢铁企业使用废钢1695.19万吨,比上年下降16.07%。2022年,会员单位电炉的金属料消耗下降3.08kg/t,钢铁料消耗量下降2.99kg/t,冶炼综合电耗升高15.53kWh/t,冶炼时间下降0.02h(表2)。

    3.1工序能耗

    2022年会员单位电炉工序能耗为55.38kgce/t,比上年升高0.18kgce/t。2022年有11个企业电炉工序能耗降低,降幅较大的企业有:盐城联鑫、沙钢、三宝、云南曲靖、山钢股份、石钢等;有12个企业电炉工序能耗上升。

    电耗占电炉工序总能耗的60%左右,节电是电炉工序节能工作的主要内容。电炉大型化、超高功率电炉均有较高的节能效果。此外,电炉企业还采取了一系列的节电措施(提高热铁水比例、废钢预热、吹氧、喷碳、余热回收等),对我国电炉工序能耗节约起到积极的作用。

    3.2热铁水比例

    因多种原因,我国部分电炉企业建设了小高炉,使用热铁水炼钢,造成我国电炉工序能耗很低,不能与国际电炉全废钢冶炼进行指标对比。各企业电炉工序使用热铁水的比例差距较大,热铁水用量±1%,影响电耗1.2kWh/t、能耗0.484kgce/t。从技术发展方向进行分析,电炉使用60%以上的热铁水进行冶炼是不科学的,由短流程变成长流程,冶炼系统的能耗和污染物都会升高;与转炉相比,成本也会升高。电炉企业的吹氧量、喷碳量也不一样,造成企业之间电炉工序能耗和生产技术经济指标有较大的不可比性。

    3.3冶炼时间

    2022年,会员单位电炉冶炼时间为0.93h,比上年下降0.02h;有4个企业冶炼时间下降,有5个企业冶炼时间升高。

    企业电炉生产条件差异较大,特别是热铁水和废钢的使用量不同,影响了电炉冶炼时间、氧气消耗指标。此外,一些电炉在吹氧、喷碳、能源利用方面多样化,电炉类型也不同(普通电炉、直流电炉、超高功率电炉等),故对电炉指标对标时要进行具体分析。

    3.4综合电耗

    2022年,会员单位电炉综合电耗为318.77kWh/t,比上年升高15.53kWh/t;有2个企业综合电耗下降,有6个企业电炉综合电耗升高。

    4 连铸生产指标

    目前,我国钢铁企业的连铸技术水平已处于较高水平。2022年,重点企业中有20个企业的连铸钢水收得率得到提高,有19个企业日历作业率得到提高,有29个企业台时合格产出量得到提高。2022年会员单位连铸生产指标示于表3。