文 献 综 述

1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析

1.1课题目的及意义

钢铁产业作为我国国民经济的重要支柱性产业,涉及面广,产业关联度高,对国民经济其他产业具有很强的关联带动作用,在经济建设,社会发展,财政税收，国防建设以及稳定就业等方面发挥着重要作用"钢铁产业的产业结构是否合理,关系到钢铁产业的可持续发展,关系到国民经济的平稳较快发展能否实现"。[1] 作为国民经济发展的重要基础性产业,我国钢铁产业在改革开放三十多年以来发展迅猛,取得了长足的进步,目前己成为世界上最大的钢铁生产、进口和消费国。”十一五”期间,我国粗钢铁产量从3. 5亿吨增加到6.3亿吨,年均增长12.2%,到2011年达到6.83亿吨,粗钢产量已经连续15年位居世界首位。2010年,我国钢铁产业实现工业总产值7万亿元,占全国工业总产值的10%,资产总计6.2万亿元,占全国规模以上工业企业资产总值的10.4%。同时,我国钢铁产业技术装备水平大幅度提高,部分大型钢铁企业技术装备达到国际先进水平,钢铁产品的品种和质量有了明显的改善,大部分品种自给率达到100%,钢铁产品国内市场占有率提高到97%,保障了国家重大工程建设和重点项目的顺利实施,为国民经济持续、稳定、健康发展做出了重要贡献。[2] 2012年以来钢铁行业面临的市场环境相当严峻，原因也是多方面的，一是世界经济复苏缓慢，欧债危机影响不断蔓延，新兴经济体经济增长趋缓。二是我国推动经济增长方式转变，加强宏观政策调控，经济增速回落，市场需求明显减弱。三是由于铁矿石、煤炭等原燃材料价格处于高位，企业资金紧张、融资成本高、降本增效压力大。[3]2009年3月20日国务院办公厅出台《钢铁产业调整和振兴规划》,规划中强调要进一步增强我国钢铁产业自主创新能力,加大技术改造力度。2011年11月7日工信部印发《钢铁工业”十二五”发展规划》[4],提出要坚持自主创新,把自主创新作为钢铁工业可持续发展的重要支撑,强化钢铁企业技术创新主体地位,加快原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,完善技术创新体系,加大研发投入,加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的技术创新体制和机制,培育自主知识产权核心技术和品牌产品。国家对钢铁产业技术创新和技术进步的引导和支持力度越来越大。[2]

转炉是中国最主要的炼钢方法,全国转炉钢的生产比例超过86%。因此,近几年国内转炉炼钢技术进步为我国钢铁工业的发展作出重大贡献。[5]随着中国经济的迅速发展, 2003年人均GDP首次突破1000美元,达到1090美元,中国经济的繁荣和旺盛的市场需求促进了中国钢铁工业的迅速发展,同时也促进了转炉炼钢技术的不断进步。[6]2006年我国粗钢产量达4.21亿t,已经连续11年保持世界第一。钢产量快速增长的同时,炼钢副产品的量也迅速增加,对它们的回收与利用,不仅是发展循环经济和实施清洁生产的要求,也是企业节能减排和降低成本的内在需要。转炉炼钢过程的高温炉气含有高温显热和化学潜热,可供回收利用。含有大量CO的转炉炉气称为转炉煤气,是炼钢最重要的副产品之一。回收和利用好转炉煤气对于炼钢节能降耗,减轻环境污染意义重大。[7]

我国钢铁企业是能源密集型行业,是耗能大户,能源消耗量十分巨大,其能源消耗量占全国总能耗量的16%左右,能源利用效率约为30% ~50%。与国际先进水平相比,我国吨钢可比能耗高出20%左右。随着我国能源危机问题的日益突出和各级政府部门对节能降耗、淘汰落后产能工作的高度重视,能源问题已成为制约我国钢铁企业持续发展的主要瓶颈之一。我国钢铁企业在生产过程中排放了大量的余热资源,且很多的余热资源具有回收利用的价值。我国钢铁工业生产的余热目前回收利用率仅25. 8%[8]。随着我国钢铁节能技术的不断发展,对钢铁企业多种余热资源的高效回收利用已成为可能,而且已成为钢铁企业节能降耗和增产增效的有力推手。[9]

毕业设计对于每个大学生来说都是一个必不可少的工作，它是在老师的指导下充分利用自己所学的专业知识、图书馆以及互联网上的资源，独立完成所选设计课题的过程。而通过此次以”设计一座华北地区年产680万吨钢全连铸转炉炼钢车间”为课题，会使我对整个炼钢车间分布以及整个炼钢工艺流程有更深的了解和认识，并且锻炼我的查阅，分析，绘图等方面的能力，为我将来的工作打下更坚实的基础。

1.2 转炉炼钢车间及设备

1.2.1转炉的分类

按吹炼设施的布置,转炉大体上分为顶吹转炉、底吹转炉和复吹转炉三类。1952年奥地利的林茨和多纳维茨钢厂合作发明了第一座氧气顶吹转炉,1960年世界氧气顶吹转炉的钢产量占全球粗钢产量的比率不到5%。20世纪70年代该技术发展较快,占全球粗钢产量的比率提高到40%,到20世纪80年代初提高到60%以上。1968年德国马克西姆利安钢厂又成功开发了氧气底吹转炉。到20世纪70年代,底吹转炉生产能力达到3000万t。1977年美国琼斯#8212;劳夫林公司芝加哥厂建成了2座225t氧气底吹转炉,接着日本川崎制铁公司千叶厂也投产了230t底吹转炉,称为Q-BOP法。20世纪70年代中期至80年代初期,法国钢铁研究院、卢森堡阿尔贝德公司等十几个国家的炼钢厂先后开展了顶底复合吹炼转炉实验研究。1980年3月,日本住友金属工业公司鹿岛厂250t复合吹炼转炉正式投入生产。顶底复合吹炼转炉的种类繁多,以底部吹入气体的种类划分,可分为强搅拌型和弱搅拌型,如日本新日铁大分厂采用的LD-OB法为强搅拌型,底吹氧气强度为0.15～0.80m3/(t#183;min);而法国钢研院和阿尔贝德公司开发的LBE法为弱搅拌型,该法采用多孔砖底吹N2、Ar,底吹供气强度为0.07～0.15m3/(t#183;min)。[10]

1.2.2转炉车间全连铸

全连铸是一种工艺过程。炼钢车间全连铸是指在充分发挥车间炼钢和连铸设备能力的前提下,采用科学管理、组织和调度,使按生产计划冶炼的全部或可浇钢种的合格钢水通过连铸机浇铸成合格钢坯。它含有三层意思。首先是连铸比达到100%,淘汰了钢锭模。第二是具有高生产率,即炼钢炉的技术状态能满足连铸机高拉速,多炉连浇的需要,连铸机的技术状态是促进而不是限制冶炼设备提高生产率。第三是建立和贯彻科学的生产管理制度.使系统生产高度协调.充分发挥设备的生产能力。按照连铸坯分类来划分,可归纳为三种全连铸模式。a.全板坯连铸型。如武钢第二炼钢厂50t氧气转炉车间。b.全方坯连铸型。如唐钢一炼钢、涟钢三炼钢厂。c.方坯、板坯兼备型。如重钢七厂50t转沪车间、上钢三厂二转炉车间。中小型转炉炼钢车间特别是公称容量30t以下的小转炉厂多属地方企业,钢种多,钢材品种多,车间配置的连铸机型多,铸坯断面多,车间全连铸模式多属方坯板坯兼备型或全方坯型。这两种全连铸模式的实施难度无论在技术上或是在生产组织管理上都比较大。[11]

1.2.3全连铸生产线