第二节 钢铁冶炼技术
一、炼铁技术
黑龙江省炼铁生产从1958年大办钢铁到1985年,经过土高炉、简易高炉、现代小高炉3个
阶段,围绕着“精料、大风、高温、顺行”的冶炼方针,不断进行技术改造和完善配套。高
炉炉体由砖砌发展为钢结构;上料系统由人工推车发展为皮带、料仓、机械上料;高炉鼓风
机由离心式改为罗式;出渣系统由放干渣(火渣)改为冲水渣;铸铁系统由炉前模铸改为链
带式铸铁机;热风炉系统由U型管式改为格子砖考贝式,又发展为球式热风炉;煤气除尘系统
由重力除尘改为洗涤塔文氏管,又改为干式布袋除尘;燃料由土焦改为机焦;原料由原生矿
改为烧结矿、球团矿。由于炼铁技术的不断进步促进了炼铁生产的不断发展,并且对炼铁生
产进行了一些科学研究和探索,主要有:
(一)精料技术
黑龙江省在70年代以前,炼铁原料全部是原生矿和土焦,含铁品位不足40%,是炼铁生产
产量低、质量差、消耗高的主要原因。全省平均高炉利用系数每立方米每昼夜产铁0.5吨,
生铁合格率50%左右,每吨生铁消耗焦炭高达1.5—2吨,使炼铁生产严重亏损。进入70年代
,认真贯彻“精料方针”,全省先后建起18套选矿装置,各炼铁厂普遍建设了球团矿、烧结
矿设施,将铁精矿经过焙烧后生产出球团矿或烧结矿,统称入选富矿或熟料。炼铁原料逐步
由原生矿向熟料过渡,机焦逐步取代了土焦,使炼铁生产局面有了根本的改变。最早使用球
团矿的为黑河钢铁厂、双鸭山钢铁厂,从1972年开始,通过学习山东省烟台炼铁厂经验,在
全省逐步推广,到1976年已普遍采用,经过七八年的努力,到1980年全省入炉熟料比已达到
90%以上,使入炉矿石品位提高到54.85%,高炉每立方米每昼夜产铁2吨以上,生铁合格率达
到98%以上,每吨铁消耗焦炭降到810公斤。1985年全省熟料比提高到95%以上,焦比降到702
公斤,实现全省炼铁生产全面扭亏为盈,各项技术经济指标进入全国小铁厂先进行列。以精
料为基础的技术进步,促进了炼铁生产的不断发展。
(二)球式热风炉和布袋除尘
1975年勃利钢铁厂和扎兰屯钢铁厂首先应用球式热风炉和布袋除尘器技术,并在2—3年
内普及推广到全省各炼铁厂,全部将原考贝式热风炉改为球式热风炉,将原洗涤塔湿式除尘
改为干式布袋除尘球式热风炉是用耐火砖球代替考贝式热风炉的格子砖,增大了蓄热面积,
降低了维修费用。布袋除尘使煤气净化效果更好,并且解决了原湿式除尘冬季结冰问题。这
两项新技术的配套应用,使热风温度比原来提高300℃,全省炼铁风温普遍达到900—1000℃
,炼铁焦比大幅度降低,是推动全省炼铁生产的重大技术进步项目。
(三)硫酸渣炼铁试验
为了解决黑龙江省炼铁原料的不足,1970年黑龙江省科委下达了“硫酸渣选矿和烧渣炼
铁试验”课题,由庆安钢铁厂和黑龙江省冶金研究所共同承担,在庆安钢铁厂建设螺旋法重
力选矿设施,从硫酸渣中选铁精粉,并经焙烧后在高炉冶炼。至1971年,经反复多次试验,
炼出一些生铁,但因选矿和焙烧脱硫技术不过关,使生铁含硫高,经济效果差,而停止试验
。
(四)沸腾炉成型铁焦试验
1973年根据国外技术信息和马鞍山钢铁公司的成型铁焦试验情况,黑龙江省科委投资11
0万元,在桦南钢铁厂建1座沸腾炉,进行成型铁焦试验。将铁精粉与煤粉混合,在沸腾炉内
加热并鼓风,使其沸腾混匀,然后用煤球机趁热压制成球,即为成型铁焦,直接送高炉炼铁
,可以不加焦炭。该项试验断断续续进行了4年,因操作技术不过关,没有取得成功而停止试
验。
(五)直接还原法生产金属化球团试验
1977年,林甸县提出采用回转窑直接还原铁(即金属化球团)作原料,建设年产3万吨电
炉钢厂的试验项目,经黑龙江省科委和计委批准并投资250万元,自筹资金30万元,委托北京
钢铁研究院设计,拟建一条利用回转窑生产金属化球团的工业性试验装置,后因条件不具备
而没有试验成功。该回转窑后来改作生产水泥用。
(六)塔式立窑焙烧球团矿试验
为改变“平地吹”土法焙烧球团矿烟尘大、污染环境和劳动条件差的问题,1983年黑龙
江省冶金工业厅组织帽儿山钢铁厂、庆安钢铁厂等赴广东、广西两省考察用水泥立窑焙烧炼
铁球团矿的可能性,并由黑龙江省冶金研究所和帽儿山钢铁厂合作进行工业性试验,在帽儿
山钢铁厂建成直径2米、高5米的塔式立窑,1984年进行焙烧炼铁球团矿的试验,并生产出自
然碱度球团矿。后因需要增填部分关键设备没得到解决,而停止试验。该塔式立窑用作水泥
生产。
二、炼钢技术
黑龙江省的炼钢方法比较齐全,有平炉、转炉、电弧炉及电渣炉、真空感应炉等特殊冶
炼设备。多年来炼钢设备不断改进,生产技术不断进步,推动了炼钢生产发展。平炉炼钢经
过超装、扩容、热装、吹氧,以及由烧煤气改为烧重油,不断强化冶炼,使生产能力成倍增
长;电弧炉炼钢由固定式人工加料,改为炉身开出式炉顶加料或改为液压旋顶式加料,电极
升降系统由直流放大机组改为可控硅,冶炼工艺由熔化、氧化、还原老三段改为熔氧合一,
炼制普碳钢又取消还原期,大大缩短了冶炼时间;转炉炼钢由空气侧吹改为富氧侧吹,又发
展为纯氧顶吹,提高了质量,扩大了品种;炼制特殊钢又发展为电渣重熔、真空冶炼;铸锭
技术由坑铸改为车铸,由模铸向连铸发展;进入80年代又开始应用电子计算机技术。多年来
,炼钢生产技术取得了10余项科技成果,其中有7项成果获省级以上科技成果奖。
(一)电渣重熔炼钢代替碱性——酸性平炉双联炼钢工艺
50年代建设的齐齐哈尔钢厂和第一重型机器厂,各有70吨平炉3座,均为2座碱性平炉、
1座酸性平炉,在炼制炮钢、电站钢时,采取碱性平炉—酸性平炉双联工艺,先在碱性平炉中
炼出化学成分合格的钢水后,再兑入酸性平炉中精炼,去除非金属夹杂物,得到物理性能更
高的特殊钢。双联工艺在70年代被电渣重熔炼钢所代替,酸性平炉改为碱性平炉。
(二)平炉扩容改造
1977—1980年,齐齐哈尔钢厂将3座70吨平炉通过大修改造为3座90吨平炉,由烧煤气改
为烧重油,由原3个上升道改为单上升道,由原固定式沉渣室改为活动式沉渣室,实现了机械
化整体出渣,减轻了劳动强度,并改进了操作仪表自动控制。经过改造使炉顶寿命由原337次
提高到472次,作业率由80%提高到87%,使钢产量增加近1/3。该项改造1980年通过技术鉴定
,并向全国同行业推广。
(三)电弧炉冶炼工艺的改进
1958年齐齐哈尔钢厂在8号电弧炉上首创“白渣法”冶炼轴承钢新工艺,改变了过去国内
传统用电石渣冶炼轴承钢的方法,有效地降低了钢中非金属夹杂物。1965年总结“白渣法冶
炼工艺”,并向全国推广,该工艺又经不断完善,已普遍应用于高碳钢、中碳钢、不锈钢、
高温合金及超纯轴承钢等品种的生产,为我国炼钢生产做出了贡献。
1978年齐齐哈尔钢厂冶炼优质碳素结构钢、碳素工具钢,研究成功强化冶炼工艺,将熔
化期、氧化期合并,以炉内喷粉沉淀脱氧法代替扩散脱氧法,使传统的电弧炉老三段(熔化
期、氧化期、还原期)简化为两段工艺,缩短了冶炼时间,降低了各种消耗。该项技术于19
82年通过技术鉴定,并已将这一工艺推广到合金钢的生产上。
1979年西林钢铁厂试验成功取消还原期在钢包中脱氧和合金化的新工艺冶炼普通碳素钢
,使每炉钢冶炼时间缩短20—40分钟,钢的质量可靠。
(四)转炉炼钢工艺的改进
70年代以前,黑龙江省转炉炼钢皆为空气侧吹转炉,吹损大,原材料消耗高,钢中含氮
量高,钢的质量不好。70年代初,哈尔滨钢厂改为富氧侧吹。1976年西林钢铁厂建成纯氧顶
吹转炉,1982年建成120吨混铁炉,氧气顶吹转炉逐步走向正常生产。降低了原材料消耗,提
高了质量,扩大了品种,并成功地冶炼出低合金螺纹钢。
(五)特殊冶炼设备
60年代,随着航空工业的发展,齐齐哈尔钢厂成立了特殊冶炼车间,自行设计制造3台电
渣炉、1台2.5吨真空自耗炉,1964年引进1台公称容量为0.2吨的真空感应炉,冶炼高温合
金、精密合金和钛合金,为军事工业生产出航空不锈钢、坦克曲轴钢等特殊钢。1980年从联
邦德国引进1台容量为10吨的单支臂、双熔位电渣炉,这台电渣炉采用微型电子计算机控制熔
化速率,并有烟尘净化设施,属80年代的先进设备,1983年组织消化吸收引进技术,获冶金
工业部重大科技成果奖。
(六)炉外精炼技术
1978年齐齐哈尔钢厂开始试验钢包吹氩(CAB法)炉外精炼技术,1980年试验成功。据1
980年统计,全年吹氩处理钢水量达3500吨,主要钢种有轴承钢、曲轴钢、模具钢、冷轧辊用
钢等,使钢中气体含量下降1/4。
1981年,齐齐哈尔钢厂从瑞典引进“SL”喷射冶金钢包喷粉技术及100吨和50吨钢包喷粉
设备各1套,分别安装在平炉车间和电炉车间。该项技术是80年代国际上发展起来的新技术,
经过4年的生产试验和全面消化,用硅钙合金粉处理电炉和平炉钢水100余炉,对钢的脱氧、
去硫、控制钢中夹杂物的形状等均有明显效果。用钢包喷吹硅钙粉精炼轴承钢,其疲劳寿命
比未进行喷吹精炼的产品提高近3倍,并使每炉钢冶炼时间缩短10—20分钟。1982年采用钢包
喷粉技术又研制成功武汉钢铁公司引进的1700毫米冷轧机工作辊用钢,填补了国内空白。19
83年在消化吸收和应用“SL”喷粉设备取得成功的基础上,冶金工业部决定在国内推广,到
1984年在成都无逢钢管厂、天津第一炼钢厂、舞阳钢厂、重庆钢铁公司等单位安装了4套50—
100吨系列喷粉设备,推动了国内钢包喷粉精炼技术的发展,1985年获国家技术进步奖和冶金
工业部重大科技成果二等奖。
1982年西林钢铁厂采用钢包吹氮冶炼螺纹钢获得成功。
为了解决国内喷射冶金所用粉剂的生产,1983年冶金工业部和黑龙江省计委、科委联合
下达了《钢包喷吹用氧化钙基粉剂研制及冶金效果试验研究项目》课题,由黑龙江省冶金工
业厅组织小岭铁合金厂、齐齐哈尔钢厂、黑龙江省冶金设计院、黑龙江省冶金研究所、东北
工学院等单位参加的联合攻关小组,于1984年试制成功氧化钙基粉剂100吨,质量达到瑞典、
日本同类产品水平,填补了国内空白。经在齐齐哈尔钢厂、抚顺钢厂、鞍山钢铁公司等企业
应用试验,取得较好的冶金效果。1985年通过冶金工业部鉴定,并获冶金工业部重大科技成
果二等奖。
(七)钢的保护浇铸
为了提高钢锭质量,齐齐哈尔钢厂自1958年就开始进行钢的保护浇铸工艺试验研究。在
1962年以前采用炭化稻壳、石蜡草圈和焦油木框等进行保护浇铸。1963年在国外科技信息的
启发下,开始了固体粉状保护渣的试验研究,经过多次试验选中了鸡西柳毛中碳石墨配制的
ML131石墨保护渣;在电炉车间同时研究试验用电厂灰无碳固体保护渣,均取得较好效果,使
钢锭表面清理效率提高近2倍。电厂灰保护渣属国内首创,并于1979年在全国特钢铸锭会上发
表。由于柳毛石墨保护渣易使钢锭头部增碳,电厂灰保护渣成分不稳定,且熔点较高易形成
夹杂问题,1979年齐齐哈尔钢厂、北京钢铁学院同穆棱炼钢保护材料厂协作,经过反复试验
,以穆棱天然低碳石墨为基底的低碳新型保护渣,命名为MB2—6保护渣,又经过一年多试验
,于1983年取得成功。该保护渣由穆棱炼钢保护材料厂生产,成批供应齐齐哈尔钢厂,在平
炉、电弧炉上广泛应用,效果良好,钢锭表面光滑,低倍质量好,不沾模,不增碳。并形成
了低碳保护渣、膨胀发热剂、绝热板“三位一体”保护浇铸新工艺。该新工艺使钢锭成材率
由1978年的74.66%提高到80.5%,创历史最好水平,取得经济效益793万元。该项保护渣在
1985年获黑龙江省科技进步二等奖。
(八)钢水连续测温技术
1977年齐齐哈尔钢厂研制成功钢包钢水连续测温新技术,解决了过去靠人工“点测”钢
水温度不够准确的问题。该技术深受国内外专家的重视,可供选择最佳的镇静时间和浇铸温
度、浇铸速度,保证钢锭的质量。随后又研制成功注流测温、中频炉半连续测温等新技术,
构成了较完整的钢水测温体系。该技术1980年获黑龙江省优秀科技成果三等奖。
(九)滑动水口新技术
钢包浇铸的传统工艺为塞棒水口,操作不便,且容易漏钢。1978年齐齐哈尔钢厂在平炉
、电弧炉的钢包浇铸上实现了滑动水口代替塞棒水口,操作灵便,减少了漏钢事故。以后西
林钢铁厂也普遍应用了滑动水口新技术,均取得较好效果。
(十)稀土镁球墨铸铁钢锭模
1981年齐齐哈尔钢厂研制成功稀土镁球墨铸铁钢锭模,提高了钢锭模的使用寿命近1倍,
使浇铸每吨钢消耗钢锭模由原来的30公斤降低到10—12公斤,每年节约费用136万元。该项技
术获1981年黑龙江省优秀科技成果三等奖。
(十一)钢包用镁碳质衬砖
1984年牡丹江耐火材料厂与齐齐哈尔钢厂合作研制成功钢包用镁碳质衬砖,提高钢水包
使用寿命2倍左右,获黑龙江省优秀科技成果三等奖。
(十二)水平连铸技术
1985年齐齐哈尔钢厂引进水平连续铸钢技术及设备,并纳入国家科技攻关项目,年末该
项试验装置建成,并投入工业性试验。
(十三)炉前快速化验
1973年以来,齐齐哈尔钢厂炉前化验分析应用直读光谱仪、氧氮联合测定仪、定氢仪、
碳硫联合测定仪,及1台由微型计算机控制的直读光谱仪,这些检验分析仪器仪表的投入使用
,结束了手工操作的化学分析方法,实现了炉前快速分析检测手段的现代化。
(十四)电子计算机的应用
1983年,齐齐哈尔钢厂电炉炼钢车间成立了电子计算机处理站。1984年5月采用线性规划
原理用计算机编制配料单,实现微型计算机控制炉料配比计算,做到投料准确,使每吨钢降
低成本80—100元,1985年通过鉴定后推广应用。
1984年由黑龙江省电子技术研究所与齐齐哈尔钢厂联合研制大型炼钢企业物资微机管理
系统,1985年投入运行,有效地控制了企业库存,降低储备资金250万元。齐齐哈尔钢厂共拥
有微型计算机33台,实现了计算机宽带网,应用到生产和管理系统。