钢铁生产工艺技术探究

摘要:钢铁材料在我国工业生产中的应用十分广泛,是工业生产的重要功能材料和结构材料,在国民经济中起着重要作用。该文从钢铁生产工艺技术创新模式的必要性入手,着重分析了钢铁生产工艺技术模式及钢铁生产工艺前沿技术和关键技术,并探索了钢铁生产工艺技术创新模式。

关键词:钢铁生产;工艺技术;创新;模式

钢铁材料在我国工业生产中的应用十分广泛,是工业生产的重要功能材料和结构材料,在国民经济中起着重要作用,而且,钢铁行业作为我国的支柱产业,在国内和国外都有着较大的影响力。而随着生产技术的发展,传统的钢铁生产工艺技术已经无法适应经济的发展。在这种情况下,钢铁企业需要研究钢铁生产工艺技术创新,积极创新钢铁生产工艺技术的流程和方法,加快设备创新,不断调整工艺技术参数,创新工艺技术模式。因此,钢铁生产工艺技术创新模式成为钢铁行业的重要项目。研究钢铁生产工艺技术创新模式不仅能够优化钢铁生产工艺技术,而且对钢铁行业的发展有着深刻意义。

1钢铁生产工艺技术创新模式的必要性

首先,现阶段,我国钢铁生产工艺技术创新难度较大,创新机制不够完善,很多大型的国有钢铁企业缺乏健全的创新管理制度,钢铁生产工艺技术创新缺乏动力。我国对钢铁生产工艺技术创新的理论研究程度较浅,钢铁生产工艺技术创新缺乏科学的理论指导。其次,钢铁生产工艺技术创新具有深刻的现实意义。我国的钢铁生产量较大,但是钢铁生产能力过剩,钢铁生产产品结构不合理,缺乏高附加值产品。钢铁行业在发展的过程中面临着原材料涨价的问题,钢铁生产的环保压力较大。在这种情况下,钢铁企业应积极创新钢铁生产工艺技术,解决原料问题和环保问题。最后,钢铁生产工艺技术创新能够有效提高钢铁企业的竞争力,调整钢铁企业的产品结构,进而实现能源节约,适应市场的产品需求和绿色发展的要求。由此可见,钢铁生产工艺技术创新十分必要。

2钢铁生产工艺技术模式

2.1炼铁工艺技术

炼铁技术主要包括非高炉炼铁技术和高炉炼铁技术,高炉炼铁技术是现代炼铁技术的主导,现代炼铁技术主要包括熔融还原法、直接还铁法和高炉炼铁这3种方法。但是,熔融还原法的生铁产量较低,大多数钢铁企业仍采用高炉炼铁技术,而且,世界上的生铁生产也主要依靠高炉生产工艺。高炉生产主要包括高压操作技术、加湿鼓风技术、自动控制技术、高风温技术等。其中,高压操作技术主要指使用30kPa以上的高压炉的压力进行操作。富氧鼓风技术主要指在高炉中加入工业氧气,进而提高高炉大气鼓风的氧气浓度,加强风口燃烧,进而提高产量。加湿鼓风技术主要指向鼓风炉中加水蒸气,进而增强鼓风湿度的稳定性。高风温技术主要指在高炉借助热风将鼓风的风温加热。

2.2炼钢工艺技术

平炉炼钢技术历史较长,已经有130多年,在氧气顶吹转炉技术出现之后,平炉炼钢技术的统治地位开始改变,并且,很多国家都已经淘汰了平炉炼钢技术。而电炉炼钢技术作为重要的炼钢技术受到世界各国的重视,很多国家都采用电炉炼钢技术。

3钢铁生产前沿技术和关键技术

3.1钢铁生产工艺的前沿技术

第一,低碳炼钢技术。在绿色环保环境下,低碳生活成为未来生活的重要发展方向,低碳炼钢技术正是低碳生活的产物。低碳炼钢技术主要采用新型原料和设备,对原料进行循环利用,减少原料的浪费。具体来说,低碳炼钢技术主要包括电解技术、氢利用技术、二氧化碳捕集和存储技术等。第二,非高炉炼铁技术。非高炉炼铁技术能够改变炼铁能源结构,实现能源节约,而且,非高炉炼铁技术能够减少炼铁过程中的有害废弃物排放,保护环境。而非高炉炼铁技术主要包括熔融还原技术、竖炉直接还原技术、混合氢技术、核氢还原技术等。第三,炼钢二次资源利用技术。二次资源利用技术主要包括提高产品附加值的技术、元件回收技术、炉渣利用技术等循环利用技术。第四,一体化控制技术。一体化控制技术主要对钢铁生产的炼钢、连铸、冷却、热处理等流程进行一体化控制。具体来说,一体化控制技术主要包括洁净钢冶技术、连铸凝固技术、热轧控制技术、热处理技术等。第五,薄待连铸技术。薄待连铸技术主要对连铸、冷轧、热轧和特处理进行自动化控制,提高产品性能。

3.2钢铁生产工艺的关键技术

首先,钢包喷射冶金工艺技术,这一技术主要研究钢包底喷粉原理,从理论上解释喷粉元件的运动规律,合理掌握元件内在关系,保证粉气流的稳定性。其次,钢包喷射技术需要对喷粉元件进行研究,探索喷粉元件磨损的对抗方法,提高喷粉元件的使用性能。再次,高品质连铸坯技术。这一技术主要研究连铸坯质量控制和连铸坯生产技术,提高微合金产品的质量。最后,热轧钢材控制技术。热轧钢材控制技术主要包括控制技术、控制设备和控制手段的创新,进而增强产品性能的稳定性。

4钢铁生产工艺技术创新模式

随着钢铁生产技术的发展,钢铁生产技术正在不断改进。钢铁生产工艺技术创新主要有合作创新、自主创新和模仿创新这3种模式,而且,每种模式都有自己的优势和不足。钢铁生产工艺技术受到技术领域、钢铁行业发展阶段、企业管理方式、企业发展方向等多种因素的影响。

4.1炼铁工艺技术创新模式

首先,现阶段,我国的高炉炼铁技术比较成熟,技术创新能够有效促进产量。而高炉炼铁主要依靠焦炭炼铁,具有高污染、高成本和高焦比等不足。在规模生产的过程中,钢铁生产采用破坏性技术创新,以减少焦化和污染。新的钢铁生产工艺技术在环境保护方面有着重要优势,生态保护已经成为我国钢铁生产工艺技术创新的重要趋势。现阶段,我国的炼铁工艺技术创新模式主要采用合作创新的模式,这是因为,合作创新能够实现各合作主体之间的资源共享和技术共享,共同研究新型的炼铁技术。另外,炼铁技术创新的资金消耗较大,单一的钢铁企业无法依靠自身的力量来解决资金需求。而合作创新能够让各合作主体共同分担创新资金,降低企业的资金压力。其次,合作创新能够利用各合作主体的人力资源优势进行共同研究,缩短技术创新的周期,提高技术创新的速度。而自主创新对钢铁企业的资金要求、人才要求、技术要求等各方面的要求较高,我国大多数钢铁企业的发展水平还无法满足自主创新的要求,因此很少有企业采用自主创新的模式进行生产工艺创新。另外,模仿创新受到技术原型的限制较大,不利于技术突破。因此,大多数钢铁企业都选择合作创新的模式来进行炼铁工艺技术创新。再次,钢铁企业在创新炼铁技术的过程中十分重视能源解决技术和能源回收利用技术的创新,以实现能源的循环利用,减少能源浪费现象。最后,钢铁企业在创新炼铁技术的过程中十分重视节水技术的创新,加强研究水循环技术,提高水资源的利用效率,减少炼铁过程中的水资源浪费。

4.2炼钢工艺技术创新模式

我国的炼钢技术创新属于工艺创新,而工艺创新作为产品创新的前提,与产品创新相互促进。产品创新需要根据市场需求进行创新设计,了解用户对产品的要求,进而根据用户要求来改进产品。在这种情况下,炼钢工艺技术创新应积极重视用户的产品需求和产品要求,根据用户要求来创新炼钢工艺技术,进而生产出用户需求的钢材产品。现阶段,在用户对钢材产品要求不断提高的情况下,我国钢材企业应重视自身在生产工艺创新中的主体地位,积极与科研院所合作共同建立生产工艺技术创新体系,进而提高钢铁企业的自主创新能力。

作者:周学凤 单位:燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心

参考文献

[1]张寿荣.构建可持续发展的高炉炼铁技术是21世纪我国钢铁界的重要任务[J].钢铁,2004(9):7-13.

[2]胡恒法.钢铁智能制造技术在钢铁行业的发展和展望[J].梅山科技,2014(6):1-2.

[3]王国栋,吴迪,朱苗勇,等.后工业化时代的生态化轧钢工艺技术:钢铁共性技术协同创新中心工艺与装备开发平台简介[J].中国冶金,2014(11):1-8.