殷瑞钰

　　新世纪以来，中国炼钢-连铸技术在一系列措施支撑下，主要技术经济指标有了长足的进步。炼钢厂各工序与炼钢-热轧生产体制结构进一步优化。以连铸为中心的生产技术方针有了新的内涵，引领了高效率、低成本洁净钢生产技术的发展。一批炼钢工艺与装备技术的开发应用已成为新的亮点；钢渣、含铁尘泥处理再资源化技术取得进步。在此基础上，今后技术进步新命题的核心应该是“建设以恒拉速/高拉速连铸为核心的高效率、低成本洁净钢生产体系和过程能量高效转换、充分利用的能量流体系”。在此基础上，以信息化、智能化为手段，进行集成性的整体优化。

　　1新世纪以来中国炼钢-连铸取得的成就

　　1.1各项技术经济指标取得进步

　　从2000年到2012年中国粗钢年产量增加了60254万t，占同期世界年钢产量增量的84.98%。新世纪以来不仅钢产量大幅度增长（见B08版表1所示），同时一些反映炼钢科技水平的指标，例如装备大型化、连铸比、精炼比、铁水预处理比和转炉炉龄等均取得了长足的进步，说明中国钢产量的增长是有坚实的科技发展支撑的。

　　1.2中国炼钢工序与体制结构进一步优化

　　这主要表现在两个方面：即新建和改造了一些以流程优化为特点的具有代表性的炼钢厂和推进炼钢-轧钢一体化的钢轧厂建设。

　　1.2.1新建和改造了一些以流程优化为特点的具有代表性的炼钢厂

　　这些炼钢厂都以流程优化（动态-有序、紧凑-连续）为指导思想，采用优化适用工序技术，集成为新一代钢铁生产流程中全新的炼钢工序工艺与装备技术。与传统钢厂区别的创新亮点主要有：

　　1）采用与推进铁水包多功能化（俗称“一包到底”）技术，即铁水包从炼铁厂准确计重接铁→最短运输距离（靠总图设计优化和改造）送到钢厂→进行铁水高温预脱硫→直接兑入转炉冶炼。这一工艺大大减少了传统工艺倒罐的时间、热损失与对环境的污染，稳定了入炉铁水的成分、温度和重量，总图布置更加紧凑，降低了投资与运行成本。铁水包多功能化技术在首钢京唐、重钢长寿新区、沙钢、新余钢厂都已成功应用，并且形成了总图布置、运输周转形式多样、各具特点的流程网络格局，有的布置从炼铁出铁场到钢水铁水预处理工位仅200-300m，促进了炼铁-炼钢工序界面的紧凑高效衔接，“界面技术”的优化问题已引起全国广大钢厂和设计院、研究院乃至高等院校的重视。

　　2）研发和采用以转炉预脱磷、预脱硅为特点的全新高效、少渣、低耗炼钢新工艺

　　这种基于铁水包多功能化实现在铁水罐中高温、高活度状态铁水预脱硫，渣铁充分分离的条件下，在热力学、动力学条件优越的预处理转炉中进行预脱磷预脱硅，再去脱碳转炉中进行脱碳、升温，高效少渣炼钢的全新工艺是对传统转炉工艺的进一步创新。应当着重指出的是，这不是为超低磷钢定制的特殊工艺，而是一种实现转炉炼钢高效、优质、低耗、低成本、少排放的新工艺，目前主要适用于一些薄板作业线。和日本一样，这一全新工艺在我国有两种典型代表，即以曹妃甸首钢京唐钢铁公司炼钢厂为代表的铁水罐多功能化→专用脱磷炉→专用脱碳炉→RH→高拉速板坯连铸机全新工艺流程和铁水预脱硫→转炉双渣、留渣少渣炼钢→精炼→连铸工艺流程。

　　近几年来，在传统总图布置的钢厂中，许多钢厂已开展了铁水预脱硫基础上的“转炉留渣（如迁钢、首秦为全留渣）双渣少渣炼钢”新工艺的开发与工程化，取得了大幅度降低渣料消耗、钢铁料消耗和渣量减少，钢水质量提高并有效降低炼钢成本的良好效果，已有十几家钢厂不同程度地实现了工程化，一般企业都形成了前期脱磷渣控制和脱磷后充分倒渣，实现前期脱磷阶段内温度、氧压、底吹气量控制及脱碳阶段少渣炼钢，出钢后安全留渣的系统技术，渣料消耗和渣量可大幅度降低30%-40%，取得良好的经济效益。首钢迁钢与首秦这一少渣炼钢工艺应用的比例已高达65%-80%。但如何真正在较大范围内成为改变传统工艺的规范化新工艺，还应在细化操作，提高效率，进一步降耗与安全应用方面进一步付出努力和积累经验。

　　1.2.2 炼钢-轧钢一体化的钢轧厂是新世纪中炼钢厂体制结构优化的一个亮点

　　新世纪以来，我国一些钢厂建立了炼钢-轧钢一体化的“钢轧厂”。其特点是以钢厂的连铸机与轧钢机生产对应匹配，实现钢的流量、质量和能量、信息的一体化衔接，这不仅体现了以产品生产为核心的物质流优化，同时也体现了铸坯热送热装为特点的能量流优化和信息流协同化，从而解决了过去炼钢厂与轧钢厂在产量匹配，热能、质量传递等多方面间歇-停顿（甚至矛盾）等问题，大大提高两大生产单元之间生产的协同、顺行，具有优质、高效、低耗的明显优势，已成为各钢厂体制优化选择的方向。

　　1.3高效恒拉速/高拉速连铸技术，炼钢生产优化中最核心的技术

　　以连铸为中心的炼钢厂生产技术方针有了新的内涵，特别是高效恒拉速/高拉速连铸技术成为新世纪炼钢生产优化中最核心的技术，引领了高效率、低成本洁净钢系统生产技术的发展，成为“以连铸为中心，炼钢为基础，设备为保证”技术方针的升级版。

　　在90年代，中国钢铁工业的发展得益于以“连铸为中心”技术方针的实施与推动，当时的标志是实现全连铸炼钢厂、全连铸钢铁公司，以此带动了转炉炼钢、二次精炼、铁水预处理技术的发展，淘汰了模铸、混铁炉、平炉、小电炉等落后工艺/装备，使炼钢厂的结构得到重构性优化。全连铸工艺的实施也推动轧制技术的升级——连轧机技术得到了普遍采用；淘汰了初轧/开坯轧机、横列式棒材轧机、复二重线材轧机，基本淘汰了“两火”成材的轧制工艺，也加快了步进式加热炉等节能加热炉的发展和普及。

　　现在，全国钢厂（不包括机械制造系统钢产量）的连铸比已达到了99%以上。与此同时，以“连铸为中心”方针的价值没有变化，但其技术内涵和工程集成内涵进入到一个新的层次。随着冶金流程工程学理论研究的深化，对连铸工序的功能定位更为清晰，认识到连铸机既有凝固器功能，又有成型器、节能器和质量保证器的功能。因此，在炼钢炉-炉外处理装置-连铸机三位一体全连铸炼钢厂高效连铸技术的基础上，又发展了新一代连铸技术——高效恒拉速/高拉速连铸技术。

　　新一代以高效恒拉速/高拉速为核心的技术有着丰富的内涵，大体可以从几个方面来认识：

　　1.3.1是全流程层次上的工艺技术

　　1）高效恒拉速/高拉速连铸技术：包括炼钢厂内的恒拉速/高拉速连铸为核心的“专线化”生产技术，以动态GANTT图为特征的“层流化”运行技术。

　　恒拉速的意义在于反映了连铸工艺和铸坯质量的本质要求：即在整个连铸生产中实现稳定热交换过程和凝固过程；稳定炼钢厂中多工位/装置之间的物质流甚至能量流、信息流；稳定输出铸坯的热流和信息流。

　　高效恒拉速连铸技术是炼钢厂生产过程动态-有序-协同-连续运行之源。两年来这一技术不但在板坯、方矩坯连铸机上被广泛地应用，在炼钢、精炼、连铸各工位定时、定温、定质、定量的等节奏高效化生产也紧密与之配合，实现了动态-有序-协同-连续运行，全厂设备协同、顺畅运转方面也得到进一步优化，许多钢厂连铸恒拉速率保持在90%以上，现在厚度≥200mm板坯连铸拉速达到2.2-2.5m/min，150mm×150mm方坯拉速≥3.0m/min的技术都已在不同的钢厂生产中实现，并逐渐对高效恒拉速/高拉速连铸的引领优化作用形成了共识，进一步推动了炼钢厂各工序技术及互相衔接的界面技术的迅速优化与发展。

　　宝钢多年来实施的炉-机匹配，品种专一的“专线化”生产，进一步发挥了高效恒拉速/高拉速连铸技术的优势。

　　唐钢二钢轧厂用55t（70t）转炉与6流165mm×165mm铸机与螺纹钢（＞?0mm）热轧机之间进行专业化生产，实现铸坯100%在800℃以上直接热装运行，也是值得重视并推广的。

　　2）推动近终型-紧凑型连铸-连轧技术：发展以薄板坯连铸为核心的连铸-连轧一体化、高拉速、节能化技术是高效恒拉速/高拉速技术在近终型连铸生产中的体现，并推动了钢-轧一体化体制的建设与发展，为半无头轧制技术优化及大规模、高效、低成本生产“以热代冷”薄规格带材产品打下了良好的基础。唐钢FTSC铸机80mm厚度板坯拉速≥6.0m/min的技术已实现了多品种生产的工程化。

　　1.3.2不断完善连铸机多炉连浇、高效化稳定生产技术

　　高效连铸技术的涵义中包括了高连浇率的内容。新世纪以来，国内各厂积累了不少经验，大大提高了多炉连浇的生产水平。现在普通板坯连铸连浇炉数超过10炉/次，薄板坯连铸更是超过20炉/次，而不少钢厂的小方坯铸机连浇以天计，甚至有以周为计划的。除了确保钢水及时供应及稳定成分、质量、温度外，在工艺、生产组织及装备上，为适应不同订单要求及长时间连浇的要求，各企业还开发了以下的各种多炉连浇、稳定拉速与生产的技术：

　　◆相关、相近钢种合理组织多炉连铸技术；

　　◆异钢种多炉连浇技术；

　　◆板坯铸机在线调宽连铸技术；

　　◆快速更换中间包滑板、水口和快速更换中间包技术。

　　这些技术的开发和应用有效地提高了多炉连浇的生产水平，是铸机高效化生产的亮点之一。

　　1.3.3点、位性装备技术的持续优化

　　1）结晶器技术：结晶器技术主要包括结晶器结构与冷却优化技术、 结晶器振动技术、结晶器检测技术三大方面。结晶器结构设计优化及冷却优化是连铸技术诞生以来为提高生产效率和铸坯质量从未间断过的工作，各厂都有不少新的成果。但近几年大型板坯和大型方坯最具特色的技术之一是大倒角非均匀性冷却结晶器（有时还与倒角二冷导辊相结合）的研发和应用。结晶器振动则主要集中在非正弦振动的设计优化上，全数字液压和电动缸驱动的非正弦振动还显示出调节灵活快速，波形精度高等优点。而结晶器主要参数监测和控制技术则包括结晶器热流成像（还可配合保护渣加入调整）、黏结性漏钢预警与控制、结晶器钢水液面监测与控制的各类技术。实践证明，在这个领域我国自主研发和引进装备再创新的成果已居世界一流水平。

　　2）中间包流场优化、长寿技术：中间包流场优化、长寿技术主要包括中间包大容量化基础上的流场挡堰、墙、防溅垫的设置优化以及中间包耐材质量优化与复合修砌喷补等技术，目标是保证钢水在中间包内得到进一步净化和流场的稳定。与此同时，应该认识到大容量中间包在提高拉速，降低出钢温度方面的重要作用，京唐钢铁公司的中间包容量达80t，约占钢包容量的25%以上。

　　3）辊列优化技术：辊列优化技术是铸机设计的核心技术，尤其是大板坯连铸机和特大圆、方、矩形连铸机，对保证铸坯和铸机装备运行安全稳定性至关重要。对这项技术过去我们掌握不够全面和深刻，因而重复引进不断出现。新世纪以来，几大设计院经历了进一步探索、研发和样机试验等过程，自主开发和再创新，已基本掌握各类铸机多点弯曲、动态轻压下，多点或连续矫直的全系列辊列优化核心技术。

　　4）二次冷却技术：包括二冷喷嘴的结构和布置优化，带有铸坯表面、角部温度反馈控制和中间包钢水温度前馈控制的二冷自动控制模型的研发，已能适应各类钢种、断面优质铸坯生产的要求。

　　5）连铸电磁冶金技术：这是和二冷、扇形段辊列优化及动态轻压下一样并密切配合保证铸坯表面和内部质量的核心装备技术。20世纪90年代之前这一技术最具代表性的电磁搅拌（结晶器、二冷初段与末端）装置主要依靠引进。新世纪以来，这一领域的自主研发技术突飞猛进，到2011年电磁搅拌国产装备技术由于在中空水冷绕线结构，布线技术、变频技术、辊子材质与结构等系统技术上已全面赶上并领先国际主要厂商，在国内市场的占有率已超过90%，即全国3500流（台）在用的电磁搅拌装置中，国产的超过3100流（台），尤其是最近几年钢铁企业长期积累的经验与制造商的研发相结合，不但已实现了电磁制动、中间包钢水电磁感应加热装备与工艺技术的产业化，还研发了结晶器钢水搅拌/制动复合技术，磁约束结晶器技术、电磁水口技术等新技术，大大推动了我国和世界连铸电磁冶金技术的进步。

　　1.3.4连铸相关技术完善发展，实现了与连铸生产高水平的配套衔接

　　1）平面布置优化技术。

　　平面布置优化是充分发挥连铸为中心技术方针优势的重要基础。对炼钢厂来说，除了前面已详细分析过的以铁水包多功能化为核心的炼铁-炼钢平面布置、界面衔接优化外，还有两个布置也至关重要，即炼钢-精炼-连铸平面布置及连铸-加热炉-热轧机平面布置。

　　多年来各厂实践证明，优化的平面布置技术可使物质流的输送顺畅高效，能量流的传递简捷低耗。炼钢-精炼-连铸的平面布置中，精炼设备的放置位置是关键，可以减少天车调运次数及距离。而连铸机出坯线应该直接对准轧钢加热炉进坯线，这样最有利于无缺陷铸坯向轧钢的高温输送。武钢四炼钢RH装置钢包车在线卷扬提升的布置方式和重钢等一些新建厂与唐钢二钢轧改造实现铸坯出坯到轧钢加热炉的辊道直接输送的方式都取得了良好的效果。

　　2）连铸耐火材料技术已能满足我国连铸技术发展的需要。

　　20世纪90年代，首先在青岛引进的连铸耐火材料三大件配方、生产的工艺和装备技术，经过消化再创新，已完全变为自主技术主导的局面。包括不定形耐火材料的应用及维护，各种结构与材质复合的钢包、中间包耐火材料都具有优良的性能，已经可以立足国内生产，成为炼钢-连铸高效生产的重要支撑条件。主要有以下功能型产品：

　　◆以功能化复合技术为基础发展了系列高服役安全性、长服役寿命的连铸三大件产品，如复合无碳低膨胀内衬材料的免预热长水口、高抗侵蚀性渣线设计的长寿命浸入式水口、铝镇静钢、合金钢等钢种连铸用复合结构防堵塞浸入式水口、适应不同钢种连铸的多种低碳材质棒头的整体塞棒等。以适应高速連铸技术发展为目的开发出了快换式定径水口、快换式浸入式水口，薄板坯连铸用浸入式水口等。在连铸技术发展的推动下，国产连铸三大件的制造水平、产品服役可靠性、服役寿命已达到或接近国际先进水平。

　　◆以节能降耗和适应品种钢、洁净钢连铸为目的发展了以新型高效隔热材料为背衬材料的钢包保温技术、刚玉-尖晶石预制块或机压不烧砖无碳钢包衬技术、低碳镁碳砖技术等，在提高钢包包龄、减少耐火材料对钢液污染、减少钢液温降、降低外壳温度和热疲劳损伤、提高现场施工效率和改善操作环境等方面都显示了较好的效果。连铸中间包耐火材料实现了全碱性化、长寿化和功能化，采用碱性干式料的中间包可以连续浇钢20-50h，采用镁质挡渣堰、中间包气幕挡墙等技术有效减少钢液中夹杂物数量。钢包、中间包耐火材料技术的发展为高效连铸发展提供了支持。

　　3）连铸保护渣基本实现了以国内企业为主和外资在中国的合资、独资企业共同供货满足各类钢种铸坯生产需要的目标，还有不少出口。保护渣研究（包括配方系列、生产应用中对铸坯质量影响，传热与拉速振动对应的润滑消耗协调关系等）正在日趋活跃，保护渣系列标准已逐步建立。但是，还应在研发与生产体制结合、资金投入等多方面进一步努力，更好地提高国产保护渣的生产与应用水平。

　　4）相关检测装备技术已全面用于连铸生产各个方面，并有出口。除前面提到的结晶器系统有关检测装备技术外，如钢包下渣监测与控制，铸坯测温，辊缝测量、表面质量监测等技术与装备均可基本立足国内。钢包下渣振动监测仪已可出口。

　　以上几个方面的分析可清楚地看到，以连铸为中心的技术内涵更为深入具体，不仅是全面的、不断创新的重点，而且仍然具有带动炼钢厂各工位技术优化的引领作用。

　　1.4炼钢工艺与装备技术的研发已成为新的亮点

　　1.4.1转炉干法除尘与煤气回收利用国产化技术产业化并迅速推广应用，已达到国际先进水平，有力地提高了“负能炼钢”的水平

　　到20世纪末，我国转炉只有宝钢二炼钢引进了干法除尘，由于昂贵的投资和应用中故障频发，国内一直未能推广。十年前，国内转炉钢厂鉴于除尘环保要求提高和国内已掌握了干法除尘的基本设计、设备制造技术，因此新建和改造的转炉纷纷选择干法除尘工艺与装备，虽然头两年应用并不顺利，但大多数企业还是看准了这个方向，并迅速掌握了生产应用与工艺紧密配合的关键技术，还大胆地改进了电除尘设备的设计，首钢京唐公司在世界上率先采用300t级转炉的干法除尘技术；宣钢150t级自主设计制造应用的转炉干法除尘设备平稳运行连续3年无泄爆事故，除尘效果良好，还提高了煤气回收的数量和质量，均达到了世界先进水平。

　　1.4.2转炉滑动水口出钢技术逐渐在转炉钢厂推广应用

　　这一技术由福建三明钢铁公司炼钢厂于2006年首先研发，显示了良好的挡渣效果，可大幅度降低出钢脱氧过程中的合金消耗和降低精炼工序的负荷。很快受到生产板材和高合金比钢种为主的钢厂关注和采用，取得了良好的效益。目前较先进的钢厂滑板寿命已可达24-26次，一般的寿命也都在10次以上，可以和板坯连铸机的连浇炉数匹配；更换时间最短已可小于10min，钢包内渣层厚度可降至25-40mm。

　　1.4.3转炉计算机全自动炼钢水平大幅度提高，先进的大中型钢厂已达到国际先进水平

　　新世纪以来，以副枪检测为特点的计算机全自动炼钢技术首先在宝钢、武钢取得成果，终点碳、温双命中率平均达到90%以上。其后首钢迁钢、莱钢等十几个钢厂进一步形成了武钢首次命名的“一键式”计算机全自动炼钢正常生产的能力，宝钢和武钢无后吹的一次倒炉出钢率均超过90%，首钢京唐钢铁公司专用脱磷转炉+专用脱碳转炉的全新工艺更为高水平的计算机全自动化炼钢创造了良好的条件，取得了突出的成绩，2013年一次倒炉出钢率平均＞95%，最高月份达97%；对稳定生产、提高效率、降低消耗有良好的作用。

　　与此同时，武钢、马钢、三明等在无副枪条件的中小型转炉上利用投掷式探头终点测温定碳定氧或炉气分析定碳等方法，也开展了计算机全自动炼钢的生产，取得了一次倒炉出钢率超过80%的好成绩。

　　1.4.4真空精炼技术的创新与发展成为新世纪炼钢生产技术进步的突出亮点

　　具体体现在4个方面：

　　1）宝钢、武钢炼钢总厂、首钢京唐等重点大型企业真空精炼比都已超过70%。

　　2）RH、VD、VOD等系统工艺、装备技术已可完全立足国内。仅宝钢从2004年起就在本公司、国内和国外钢厂推广了35套具有完全自主知识产权的RH装备技术，已经与国内其他公司一起主导了国内市场，并有出口。

　　3）高效RH真空精炼技术工业化效果良好。

　　这是“十一五”国家科技支撑项目“新一代可循环钢铁流程工艺技术”的一个研究课题，自主创新和集成了优化的平、立面布置、多功能顶枪、快速合金加料、智能化控制等技术，大大提高了RH的生产效率与冶金效果。课题研究成果实现了在生产中的应用，精炼周期可≤25min，生产效率提高20%，能稳定生产[C] ≤13×10-6 IF钢和[S] ≤10×10-6的高牌号无取向硅钢，还实现了RH100%应用无铬耐材及长寿化。

　　4）机械真空泵系统的钢水真空精炼装置从2011年起在国内快速实现产业化取得了大幅度节能与优良冶金效果“双赢”的突出成绩。

　　重钢转炉厂采用200t机械真空泵RH为世界上首台，运行良好，节能效果显著，初步资料显示，与同吨位蒸汽喷射泵RH相比，仅节能一项，降成本7元/t以上；包钢一炼钢运行16年的VD，2012年改造成机械真空泵系统VD，运行稳定，扣除投资、折旧，效益也在4元/t以上。包钢二炼钢2台210t RH也正待改造，新区新建2×260t RH全部采用机械真空泵系统。

　　真空精炼技术的进步对我国钢铁产品结构优化与质量提高，尤其是高品质钢的低成本生产有重大意义。在真空精炼技术与装备飞速进步的同时，各种非真空精炼技术立足于充分发挥功能特点，适应各钢类洁净度的要求，降低生产成本和特别关注与炼钢炉、连铸机之间生产节奏的协调匹配等方面，无论是认识，还是实践都有了长足的进步。各钢厂的吹氩喂丝工艺更加规范与优化。对LF的钢种适应性的认识逐步取得共识，精炼技术的高效化和数学模型、终点控制技术的研发应用也取得了很大的进步。

　　从20世纪末以后的钢铁指标体系中已没有全行业铁水预处理比和钢水精炼比的统计，但从新世纪迅速建设的装备能力分析数据可见，2012年起，我国铁水预处理比和除去单纯吹氩喂丝的钢水精炼比均已超过65%，这是我国钢铁生产水平全面提高和产品优质化发展的重要基础。

　　1.5电炉生产技术创新成果显著

　　20世纪90年代中期冶金部曾组织过研讨电炉流程优化与发展的工作会议，旨在推动电炉生产高效化发展。当时提出电炉大型化、高效化，建设冶炼-精炼-连铸“三位一体”生产工艺体制，特别强调“以连铸为中心”的技术方针。当时，老的三段式冶炼的电炉冶炼周期≥3h，甚至≥4h的低效生产状况难于和连铸多炉连浇的要求适应，从而导致老三段的小电炉快速淘汰，大型超高功率电炉快速发展。进入新世纪后，我们又在2005年再次召开现代电炉流程优化与发展的研讨会，大力推动电炉生产发展与技术进步。在电炉大型化、高效化步伐迅速加快的同时，“三位一体”工艺已成为电炉钢厂的主流工艺流程，并关注余热回收利用。电炉炼钢的研发成果产业化亮点频现。主要有如下几个方面。

　　1.5.1供电优化与配料优化推动了电炉冶炼电耗大幅度下降和冶炼周期大幅度缩短

　　我国自主研发的电炉供电曲线实时监测与供电模型优化系统技术在大中型电炉上迅速推广应用，使全固体料条件下，经优化配料的电炉冶炼周期可降到1h以下。不同钢厂的冶炼电耗降低幅度均超过30%，冶炼周期缩短到60min左右，优化了与连铸生产周期的匹配，有力地推动了我国电炉生产的发展。由于我国废钢相对短缺，特别是废钢价格上涨，配加部分热铁水的工艺已广泛地在我国电炉钢厂应用，也对降低电耗、缩短冶炼周期起到了很大作用。但电炉采用高铁水比冶炼，总体能耗和环境负荷与全废钢冶炼相比是高的，因此电炉生产采用过高的铁水装入比是不应提倡的。

　　1.5.2自主研发的集束氧枪装备和技术迅速主导了国内市场

　　新世纪以来电炉化学能输入强度提高已成为电炉高效生产的另一个特点。自主开发并应用的电炉集束氧枪技术大大提高了氧气的输入强度和利用效率，而且吹炼平稳，生产效率高。该技术很快占据了国内市场的主导地位。但是，电炉用氧量也应注意不宜过度，特别是当前产能过剩，更应注意用氧成本。

　　1.5.3电炉余热利用有了新进展

　　电炉余热利用主要有两种形式，一是烟气预热废钢，二是烟气余热转换成蒸汽利用。

　　废钢预热的多种方式都在我国电炉钢厂使用过，且都是引进的，目前除Consteel工艺有十几台电炉投产外，其他方法都没有太多发展。

　　莱钢特钢与北科大合作在60t超高功率电炉上采用烟罩余热锅炉产生蒸汽供VD使用，并稳定应用，在排除管道积灰等多方面有所改进，与较早投用的集束氧枪技术一起形成了电炉输入能量高效利用与工艺优化、余热利用相结合的电炉节能技术，已推广到了10台60-150t电炉上应用。

　　1.5.4电炉顶底复吹技术推动电炉生产高效化

　　20世纪90年代中期，我国电炉顶底复吹技术就在10t电炉上实现工业化生产，但此后一直没有推广，原因之一是底吹枪寿命短制约了炉龄的提高。从2011年起，复吹技术再次研发并在西宁70t电炉和天管150t电炉上应用，随即快速推广到10台不同吨位的电炉上使用，对较高铁水比的电炉工艺起到提高效率、优质节能的良好作用。同时结合耐材改进，实现了底吹枪龄可与700-1000炉的炉衬寿命同步。

　　从2011年起，我国电炉钢年产量就跃居世界第一，2012年产量近7000万t，但因全国年产钢总量增长过快，电炉钢比相对下降至10%左右，而且吨钢废钢用量也在不断下降，要真正加快电炉钢生产和高效节能，还有不少认识问题有待更新，不少技术工作有待开发、研究和集成创新。

　　1.6钢渣与含铁尘泥处理再资源化技术取得进步

　　进入新世纪后，钢渣水淬、风淬、闷渣、热泼、滚筒法等各种工艺装备竞相出现，在处理效率、处理特征、降低成本与减少环境污染等各个方面分别展示出各自的特点，使钢厂有较多的选择，并都注意到了渣内钢粒近零排放、游离CaO、MgO有效控制并达标，以及提高效率，不产生再次污染等关键问题。目前大包采用的方法是热闷法、滚筒法、风淬法，水淬因安全顾虑一直只有在济钢小转炉钢厂应用，热泼法则因二次污染问题正在逐渐淡出。近几年宝钢创新的滚筒法钢渣处理装备推广应用较快，已有近40套在运行。值得注意的是钢渣细粉制备与应用的研究和实施已在一些钢厂中进行，正加强与建材行业的合作并有所推进。

　　钢渣余热是钢厂余热的一个大项，已有一些钢厂开展了余热利用（产生热水、蒸汽回用）的研发，但尚需进一步完善，才能真正工程化、产业化应用并推广。

　　在我国，炼钢-连铸生产产生的含铁尘泥利用率是很高的，应当说大多已在钢铁生产流程内循环再利用了。新世纪以来，随着废钢结构的变化（如汽车废钢增加），炼钢尘泥中Zn、Cu、V等有价元素的回收利用装备工艺研究也有了进展，如引进或国产的转底炉处理含铁尘泥，提取Zn、Cu、V等，已在某些钢厂开展探索性的应用。

　　以上情况简要地概括了新世纪以来我国炼钢厂生产过程优化的主要成绩，也是炼钢厂对钢铁生产流程发展所起重要推动作用的体现，但在更加稳定、规范、精细化各个工位的工艺操作，进一步优化炼钢厂的制造流程内部与相邻厂的界面衔接技术以提高效率、提高质量、节能减排等方面还有许多紧迫的任务等待我们去完成。

　　2在现有技术进步基础上的新命题

　　新世纪我国炼钢连铸生产取得的进步显著，但是在技术进步的主要方向上，还有待进一步提高认识、统一思想。我们首先应该看到的是钢铁企业的总体性目标，而不是个别技术，更不是盲目的大型化和产品“万能化”。今后新命题的核心应该是“要建设以恒拉速/高拉速连铸为核心的，高效率、低成本的洁净钢生产体系”和能量高效转换并充分回收利用的体系，在此基础上，以信息化、智能化为手段，进行集成性的整体优化。据此我们梳理出在现有基础上的一些新的科技创新命题，供大家参考。

　　2.1如何更高效地实现各工位间的协同-匹配

　　在高效恒拉速/高拉速为核心的连铸技术引领下，如何加快各厂向专线化生产方式的转变，即对现有生产作业线的节奏，特别是铁素物质流、能量流与信息流进行合理组织和优化，努力组织效率更高，工艺和装置更协同，质量更稳定优良的专线化生产。应当指出，市场订单碎片化对各生产工序的影响程度是很大的，但宝钢股份就是在分析各工位装备、工艺特点基础上，进行合理调整优化，坚持按专线化方式，实现稳定高效的生产。方向必须明确并坚持，各厂才能努力定位好适合本厂工艺装备和产品结构的专线化生产方式，实现各工位间的协同-匹配“层流”稳定运行。这也是推动高效恒拉速/高拉速连铸工艺实现的重要前提。

　　2.2要以“流程网络”指导炼钢厂的设计和改造

　　在炼钢厂改造过程中，一定要高度注意物质流/能量流网络的优化设计，这是一个似隐时显工程科学问题。具体来讲，要高度重视炼钢厂的平面布置图设计和生产组织的网络化设计。平面图一旦确定，就很难用“攻关”的方法来解决。平面图——“流程网络”实际上包含了物质、能量、时间、空间相关信息和框架结构。其中既包括了高炉-炼钢厂之间的界面技术、连铸机-热轧厂之间的界面技术，也包括了炼钢厂内部各工序、装置之间的空间位置、时间节奏和能力匹配/协同。因此，要以“流程网络”和动态-有序、协同-连续的概念来指导炼钢厂的设计和改造，要用界面技术和动态运行GANTT图作为手段来组织炼钢厂生产。

　　2.3要高度关注大幅度提高信息化程度的新命题

　　为了提高生产效率和能量利用、转化效率，我们在2009年就提出了应当认真研究构建并优化钢铁企业物质流/能量流网络的命题。不少单位近几年做了大量工作，取得了很好的效果，但仅就炼钢厂来讲，涉及各个工位的物质/能量的传递、变换网络是十分复杂的，要做到实时调整优化，必须依靠信息化手段，即将与物质流/能量流相伴随的信息流（数码、图像等）真实、及时采集，科学分析并通过大数据等手段找出低成本、高效率运行的规律，建立有效的信息提取和控制工具，使物质流/能量流网络按照动态-有序、协同-连续的规则实现信息化运行。

　　为此信息监测收集手段，运行控制的软硬件都有大量的研究工作要做，信息化水平的高低，直接涉及炼钢厂生产水平提高、产品质量稳定和成本降低的大事，我们必需高度重视。

　　2.4必需高度重视产品质量的提高

　　在工艺稳定的基础上，促使现有产品（特别是大宗产品）质量提高，重点应放在产品质量的稳定性、可靠性和适用性上，这是我们必需重视的又一个重要命题。

　　过去许多企业的质量指标习惯以合格率、平均值来评价水平的高低，这掩盖了产品生产过程中有关参数大幅度波动的情况。早在20世纪90年代冶金部开会时以轴承钢[O]为例，提醒了大家不要讲平均值小于多少，而要讲最高值是多少，平均[O]≤10×10-6和[O]≤10×10-6是完全不同的，前者最高值可达20×10-6以上，最低也可≤6×10-6，体现的是工艺不稳定，效率不稳定和性能不稳定、不可靠，用户就不敢用你的产品。后者则体现了稳定和可靠，用户就放心。

　　除了成分精确控制，各类钢种对夹杂物、偏析乃至组织的控制要求也应成为我们关心和研发的重点，尤其是一些高品质钢，不仅对夹杂物的大小、数量、分布有要求，甚至还不允许某些夹杂物的存在。对此我们必须在找出与国外先进产品的质量差距的基础上，着力研发解决问题的有效工艺措施。这里核心问题是工艺技术和装置控制的研究和生产过程是否规范、稳定，是否注意到了每一个哪怕细小的参数波动对质量的影响而一丝不苟地进行控制和管理。对质量的稳定性、可靠性和适用性必须进行仔细的研究和管理。

　　产品质量问题是一个普适性的问题，无论是螺纹钢、线材等大宗产品，还是硅钢、汽车板、管线钢、轴承钢等所谓“高档产品”都有质量问题有待研发。我们现在质量的研究往往局限在某些产品甚至个别性能上，而对螺纹钢、线材、45钢等大宗产品实际上也有很多质量问题有待深入开展研究工作。

　　2.5进一步推动关键技术集成包的优化和应用

　　前面总结过的先进技术几乎都有这个任务。例如铁水包多功能化在新建厂实施时如何集现有不同经验之优点，设计出衔接界面更紧凑，过程温降更低，铁水量控制更准的平面布置与装备，老厂改造则要解决已有平面布置上的距离远、折返运输和无序等待等问题。这是一个技术包的集成问题，不是单一技术问题。

　　又如转炉滑动水口出钢口怎样改进滑板结构、提高寿命，怎样缩短更换时间，怎样优化出钢口形状保证挡渣良好的情况下少留余钢。与此同时，还应研究包内渣层减少条件下钢包内渣-钢之间氧的传递及其对质量的影响问题。

　　要深入研究与高效恒拉速/高拉速连铸相适应的不同钢种的最佳拉速参数和与之相应的炼钢厂内各工位间的物质、能量、信息传递与控制的最佳方式并进行优化和分类模块化。

　　关于薄板坯连铸-连轧和半无头轧制的技术，已有几个厂试验或正式生产，发挥了生产薄规格钢材的流程优势；但批量化半无头轧制比例还有待提高。更有怎样大幅度提高薄板坯连铸铸速，提高半无头轧制切分卷数，甚至向无头轧制过度的可行性问题有待我们研究。

　　此外，现有企业已成功应用的小方坯-螺圆/线材高温直装技术，这是量大面广的共性技术，应该创造条件积极推广。扩大板坯可热送钢种及其热装温度等技术包的优化和推广也是很重要的问题。

　　还有对推动炼钢生产高效、低成本起了重要作用的转炉溅渣护炉技术，在当前的发展中也面临着如何改善冶炼工艺，控制炉底上涨，确保底吹元件功能和[C]·[O] 合理化，如何制定少渣炼钢条件下的溅渣护炉工艺等也已是十分紧迫的课题。

　　电炉冶炼配加铁水可能是我国相当长一段时间中必须面对的原料结构问题。虽然高铁水比冶炼决不是电炉生产的发展方向，它带来的能耗增加和环境污染问题更是值得引起注意，但面对现实，在当前研究更适于配加铁水冶炼的氧枪结构、炉型结构，进而对配加铁水条件下的电炉煤气回收利用、电炉烟气余热高效回收利用装备与工艺技术加以研究，以降低能耗，也是我们应当关注的命题。

　　新世纪以来，中国炼钢-连铸已经取得了很大的进步，又面临许多新命题，我们应该坚定创新方向，开拓前进，相信会在钢厂结构调整、钢铁工业产业升级的过程中，发挥新的作用，取得新的成就。

表1  近年来我国炼钢生产、设备主要情况

年份

2000

2005

2010

2011

2012

2013

粗钢产量，万t

12850

35579

63874

70197

73104

77904

连铸坯产量，万t

11218

34505

62673

69047

72007

76624

连铸比，%

87.30

96.98

98.12

98.36

98.50

98.36

电炉钢产量，万t

2020

4179

6632

7094

6477

电炉钢比例，%

15.72

11.75

10.38

10.11

8.86

转炉铁水预处理比，%

25.30

51.72

65.60

69.45

63.70

钢水精炼比，%

22.5

66.74

72.52

70.14

69.20

大型转炉座数，座

≥300t

3

3

10

10

11

100-299t

27

91

218

260

299

转炉炉龄，炉

2688

5647

10880

11887

12774

≥50t电炉座数，座

16

44

80

77

72

钢铁料消耗，kg/t

1114

1090

1063

1071

1066

1064

废钢消耗，kg/t

100

152.35

72.57

101.13

78.83

62.79

注：表中粗钢产量、连铸坯产量、连铸比、电炉钢产量和电炉钢比例为全国数据，其他各项数据为重点统计企业数据。2013年数据为快报数。