“十三五”中國(guó)煉鋼關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步及思考摘要： “十三五”時(shí)期，中國(guó)煉鋼技術(shù)快速發(fā)展，在機(jī)理創(chuàng)新、關(guān)鍵工藝技術(shù)和裝備研發(fā)、高品質(zhì)鋼高效生產(chǎn)、智能化控制、低碳綠色發(fā)展等方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。中國(guó)粗鋼產(chǎn)量持續(xù)增加，達(dá)到了世界產(chǎn)量的56.49%，在發(fā)展的同時(shí)逐步實(shí)現(xiàn)煉鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化，高品質(zhì)鋼的高效綠色生產(chǎn)為中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展提供很好的支持作用。通過(guò)回顧和分析“十三五”期間中國(guó)煉鋼共性關(guān)鍵技術(shù)取得的科技成果，對(duì)“十三五”期間煉鋼科技進(jìn)步進(jìn)行了總結(jié)。代表性關(guān)鍵技術(shù)成果總結(jié)為兩個(gè)方面，即“高品質(zhì)鋼煉鋼-連鑄關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”和“潔凈鋼高效、低碳綠色煉鋼-連鑄技術(shù)研發(fā)”?！案咂焚|(zhì)鋼煉鋼-連鑄關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”技術(shù)主要的發(fā)展表現(xiàn)在高品質(zhì)不銹鋼脫氧及夾雜物控制技術(shù)，薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)電工鋼技術(shù)，重載車(chē)軸鋼冶金技術(shù)，高速和重載鐵路鋼軌用鋼煉鋼技術(shù)，特殊高合金鋼品種冶煉及連鑄關(guān)鍵技術(shù)；“潔凈鋼高效、低碳綠色煉鋼-連鑄技術(shù)研發(fā)”的主要發(fā)展體現(xiàn)在大型轉(zhuǎn)爐高效、綠色冶煉關(guān)鍵技術(shù)，綠色電爐高效冶煉技術(shù)，高品質(zhì)特殊鋼綠色高效電渣重熔關(guān)鍵技術(shù)，高品質(zhì)鋼高效連鑄技術(shù)。同時(shí)，煉鋼-連鑄智能化控制技術(shù)的應(yīng)用取得了進(jìn)展。實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵鋼鐵材料的自主保障和前沿技術(shù)的突破是“十四五”鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要任務(wù)，結(jié)合“十四五”時(shí)期發(fā)展需求及定位，今后煉鋼技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向包括潔凈鋼煉鋼-連鑄高效、協(xié)同生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用；煉鋼-連鑄智能控制技術(shù)的集成和應(yīng)用；低碳綠色生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用；近終形連鑄連軋技術(shù)。關(guān)鍵詞： “十三五”；煉鋼；高品質(zhì)鋼；高效；低碳；智能化鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為國(guó)家建設(shè)提供了重要的原材料保障，有力支撐了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)了中國(guó)工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程，促進(jìn)了民生改善和社會(huì)發(fā)展?！笆濉睍r(shí)期是“三步走”建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的開(kāi)局階段，也是鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)性改革的關(guān)鍵階段。“十三五”期間，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量持續(xù)增加，達(dá)到世界產(chǎn)量的56.49%，煉鋼技術(shù)從機(jī)理創(chuàng)新、關(guān)鍵工藝技術(shù)和裝備研發(fā)、高品質(zhì)鋼高效生產(chǎn)、智能化控制、低碳綠色發(fā)展等方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。本文回顧和總結(jié)“十三五”期間煉鋼科技進(jìn)步及關(guān)鍵技術(shù)成果，為下一步“十四五”煉鋼技術(shù)發(fā)展提供參考。1 “十三五”期間中國(guó)粗鋼產(chǎn)量不斷增加，逐步實(shí)現(xiàn)煉鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化
圖1所示為2015—2020年期間中國(guó)粗鋼產(chǎn)量變化情況。進(jìn)入“十三五”時(shí)期，中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，鋼產(chǎn)量持續(xù)增加，2005年中國(guó)粗鋼產(chǎn)量為3.49億t，約占全世界鋼產(chǎn)量的1/3。2016年，隨著鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策拉開(kāi)帷幕，中國(guó)鋼鐵行業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展時(shí)機(jī)，2016年中國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到8.08億t，占世界鋼產(chǎn)量的49.46%。2017年中國(guó)粗鋼產(chǎn)量接近8.7億t，占世界鋼產(chǎn)量的50%以上。之后持續(xù)增加，到2020年，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到10.53億t，占世界鋼產(chǎn)量的56.49%。轉(zhuǎn)爐煉鋼是中國(guó)主要的煉鋼方法，2005—2015年，轉(zhuǎn)爐鋼比例持續(xù)增加，由88.75%增加到94%，這是由于在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展?fàn)恳?，煉鋼設(shè)備(轉(zhuǎn)爐、電爐)大型化發(fā)展及冶煉效率不斷提高提供了支撐。鋼鐵行業(yè)供給側(cè)改革不斷深入，尤其是2016年開(kāi)始，隨著中國(guó)“淘汰落后產(chǎn)能，淘汰地條鋼”政策的落實(shí)，加上廢鋼供應(yīng)量持續(xù)增加，使得電爐鋼比例有所增加，轉(zhuǎn)爐鋼比例相應(yīng)降低到88.36%。自2018年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)針對(duì)轉(zhuǎn)爐高廢鋼比冶煉技術(shù)不斷開(kāi)發(fā)和推廣，2020年轉(zhuǎn)爐鋼比例提升到89.60%(圖2)，電爐鋼產(chǎn)量持續(xù)增加，達(dá)到約0.96億t。2018—2020年，工信部發(fā)布《堅(jiān)決打好工業(yè)和通信業(yè)污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，鋼鐵行業(yè)供給側(cè)改革不斷調(diào)整、深化，逐步淘汰了小轉(zhuǎn)爐、小電爐、小連鑄機(jī)、中頻爐等落后產(chǎn)能，優(yōu)化了煉鋼產(chǎn)線(xiàn)結(jié)構(gòu)。2 “十三五”期間中國(guó)煉鋼共性關(guān)鍵技術(shù)取得的科技成果分析
鋼鐵工業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)對(duì)推動(dòng)鋼鐵向高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、智能、低碳方向發(fā)展具有重要意義?！笆濉逼陂g，煉鋼共性技術(shù)的進(jìn)步有力支撐了中國(guó)鋼鐵行業(yè)的高質(zhì)量轉(zhuǎn)型和發(fā)展?！笆濉逼陂g冶煉行業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)的數(shù)量分布以及煉鋼技術(shù)獲獎(jiǎng)數(shù)量的情況見(jiàn)表1。從表中可以看出，“十三五”期間，每年獲一等獎(jiǎng)以上獎(jiǎng)項(xiàng)由10個(gè)左右穩(wěn)定增加到15個(gè)以上，尤其是2020年，達(dá)到了23個(gè)。獲得一(特)等獎(jiǎng)項(xiàng)目數(shù)量逐漸增加，這說(shuō)明中國(guó)冶金科學(xué)技術(shù)進(jìn)步逐步加快，多專(zhuān)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新日益深入。“十三五”期間中國(guó)煉鋼技術(shù)所獲冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)和一等獎(jiǎng)項(xiàng)目的基本情況見(jiàn)表2?？梢钥闯?，“十三五”期間，共計(jì)11項(xiàng)煉鋼技術(shù)獲得冶金行業(yè)一(特）等科技進(jìn)步獎(jiǎng)，其中特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)10項(xiàng)，代表了煉鋼技術(shù)的主要進(jìn)步方向，主要包括大型轉(zhuǎn)爐高效冶煉技術(shù)、潔凈鋼冶煉技術(shù)、連鑄坯高效高品質(zhì)連鑄技術(shù)、薄板坯連鑄連軋、特殊鋼綠色高效電渣重熔關(guān)鍵技術(shù)等。圖3所示為所獲一(特)等獎(jiǎng)項(xiàng)目的專(zhuān)業(yè)分布狀況?？梢钥闯觯@獎(jiǎng)項(xiàng)目包含的專(zhuān)業(yè)方向?yàn)楦咝нB鑄、轉(zhuǎn)爐煉鋼、精煉、電渣重熔等，其中連鑄相關(guān)獲一等獎(jiǎng)項(xiàng)目為6項(xiàng)，超過(guò)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的一半。連鑄專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目不斷獲獎(jiǎng)，體現(xiàn)了多年來(lái)連鑄裝備、技術(shù)從引進(jìn)為主導(dǎo)到較為活躍自主研發(fā)的轉(zhuǎn)變。針對(duì)特定高品質(zhì)鋼種的煉鋼多工序綜合技術(shù)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目為2項(xiàng)，轉(zhuǎn)爐、精煉、電渣重熔各1項(xiàng)。煉鋼單工序技術(shù)不斷突破，形成關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合煉鋼過(guò)程各工序智能化及協(xié)同優(yōu)化，為高品質(zhì)鋼高效生產(chǎn)提供了保證。下面就“十三五”期間主要煉鋼技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況進(jìn)行歸類(lèi)總結(jié)。3 以企業(yè)為主體高品質(zhì)鋼煉鋼-連鑄關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
3.1高品質(zhì)不銹鋼脫氧及夾雜物控制技術(shù)不銹鋼產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域逐年增加，對(duì)不銹鋼的產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高要求。中國(guó)成為全球最大的不銹鋼生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)，但是產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外還存在較大差距，部分高端行業(yè)用不銹鋼還主要依賴(lài)進(jìn)口。太鋼針對(duì)高品質(zhì)不銹鋼的脫氧及夾雜物控制方面還存在的問(wèn)題，研究了高品質(zhì)不銹鋼的脫氧及精煉渣系對(duì)夾雜物的影響，針對(duì)降低不銹鋼中全氧含量及夾雜物塑性化、純凈化問(wèn)題，開(kāi)展了裝飾行業(yè)用不銹鋼硅脫氧下的夾雜物塑性化控制工藝技術(shù)、超潔凈含Ti鎳系不銹鋼脫氧及夾雜物控制技術(shù)、超低氧不銹鋼脫氧及夾雜物彌散化控制技術(shù)和超潔凈含Ti鐵素體不銹鋼脫氧及夾雜物控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)，以期開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足高端行業(yè)用的系列夾雜物控制技術(shù)。開(kāi)發(fā)了不同品種、多種工藝路線(xiàn)的超潔凈不銹鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)，生產(chǎn)的304、316、430、321、316Ti、Cr13系、436和 441等鋼種在高端裝飾行業(yè)、核電、石油開(kāi)采和高端汽車(chē)排氣系統(tǒng)等得到廣泛應(yīng)用。3.2薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)電工鋼技術(shù)鋼鐵研究總院連鑄中心首先在實(shí)驗(yàn)室模擬薄板坯連鑄連軋流程，薄板坯加熱溫度為1 150～1 180 ℃，采用“固有抑制劑法”成功試制了CGO和Hi-B鋼。采用“固有抑制劑法”結(jié)合固態(tài)滲氮方式以及氣態(tài)滲氮方式的“獲得抑制劑法”，也成功試制了Hi-B鋼，成品磁性能達(dá)到27QG100及以上的水平。通過(guò)“十一五”國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)取向電工鋼新技術(shù)研究”，武鋼與鋼鐵研究總院等單位進(jìn)行合作研發(fā)，采用CSP流程成功進(jìn)行了普通取向硅鋼的試生產(chǎn)，成品磁性能達(dá)到30Q130和27Q140的水平。同時(shí)，開(kāi)展了HiB鋼生產(chǎn)的探索工作。武鋼開(kāi)發(fā)并集成了CSP和HiB鋼生產(chǎn)工藝。連鑄拉速達(dá)4 m/min，近2年黏結(jié)漏鋼率為0，關(guān)鍵成分Als、N雙合格率達(dá)96%，連澆爐數(shù)可達(dá)10爐；HiB率為95%以上。開(kāi)發(fā)了CSP生產(chǎn)硅鋼的表面質(zhì)量控制技術(shù)，HiB鋼表面缺陷率不超過(guò)5%。3.3重載車(chē)軸鋼冶金技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新與應(yīng)用為了改變高鐵及重載鐵道車(chē)輛用車(chē)軸等關(guān)鍵部件嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口的局面，組織開(kāi)展了一系列科研攻關(guān)，包括國(guó)家973重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目和安徽省科技重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目等，馬鋼聯(lián)合北京科技大學(xué)、中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司承擔(dān)了其中關(guān)鍵冶金技術(shù)的研發(fā)任務(wù)。通過(guò)研發(fā)和應(yīng)用形成了具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套工藝技術(shù)。高鐵及重載鐵道車(chē)輛用車(chē)軸鋼成分體系與歐系車(chē)軸鋼相比，鎳、釩和鈦含量較大增加，對(duì)鋼材強(qiáng)度與抗疲勞性能進(jìn)行了更合理匹配；簡(jiǎn)化LF精煉任務(wù)(主要進(jìn)行調(diào)鋁、造渣)，由RH精煉擔(dān)負(fù)超低氧控制任務(wù)，將車(chē)軸鋼液w(T［O］)控制在0.000 55％以?xún)?nèi)；利用固態(tài)夾雜物比液態(tài)夾雜物更易聚合和去除的機(jī)理，通過(guò)爐外精煉或?qū)⒐虘B(tài)夾雜物近乎全部去除，或使其轉(zhuǎn)變?yōu)樵谶B鑄過(guò)程不易聚合的液態(tài)夾雜物，顯著降低了車(chē)軸大型夾雜物探傷不合格比例；解決了長(zhǎng)期困擾特殊鋼大圓坯、大方坯冶金質(zhì)量的1/4直徑或厚度處正偏析問(wèn)題。馬鋼產(chǎn)40 t軸重車(chē)軸鋼和時(shí)速250、350 km中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組車(chē)軸鋼，冶金質(zhì)量和綜合性能明顯優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品，已順利通過(guò)中鐵CRCC認(rèn)證，并于2017年實(shí)現(xiàn)全路推廣應(yīng)用。馬鋼開(kāi)始批量生產(chǎn)高鐵及重載鐵道車(chē)輛用車(chē)軸鋼后，進(jìn)口車(chē)軸價(jià)格由4萬(wàn)元／件降低到2.5萬(wàn)元／件。3.4高速和重載鐵路鋼軌用鋼煉鋼技術(shù)集成和優(yōu)化針對(duì)高速和重載鋼軌鐵路發(fā)展需求、鋼軌標(biāo)準(zhǔn)提升、安全長(zhǎng)壽要求、稀土資源利用等方面新的挑戰(zhàn)，結(jié)合包鋼資源條件、裝備條件和工藝特點(diǎn)，包鋼聯(lián)合北京科技大學(xué)等單位開(kāi)發(fā)了高效和精準(zhǔn)潔凈化集成關(guān)鍵技術(shù)、均質(zhì)化連鑄關(guān)鍵技術(shù)、稀土處理性能提升關(guān)鍵技術(shù)。優(yōu)化了硅鐵-硅鈣鋇合金精準(zhǔn)化高效復(fù)合脫氧工藝，實(shí)現(xiàn)精煉過(guò)程中鋼液和精煉渣的深度脫氧，將高速軌和重載軌用鋼中總氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至0.000 61%。揭示了鋼中純液態(tài)非金屬夾雜物尺寸大、難上浮去除、軋制后呈長(zhǎng)條串狀的現(xiàn)象，開(kāi)發(fā)了精煉渣和合金成分協(xié)同作用的非金屬夾雜物半液態(tài)化精準(zhǔn)成分控制技術(shù)，將大尺寸非金屬夾雜物引起的鋼軌探傷不合格率降低至0.1%；發(fā)現(xiàn)了大方坯結(jié)晶器多孔水口流場(chǎng)下弱電磁攪拌改善連鑄坯元素偏析的規(guī)律，開(kāi)發(fā)了大方坯結(jié)晶器弱電磁攪拌和末端輕壓下協(xié)同控制技術(shù)，解決了高速軌和重載軌用鋼的大方坯中心偏析和1/4偏析的難題，鋼軌碳偏析度降至1.03；開(kāi)發(fā)了重載鋼軌連鑄坯控溫緩冷技術(shù)，首次構(gòu)建重載鋼軌用鋼連鑄坯控溫緩冷平臺(tái)，對(duì)固體連鑄坯進(jìn)行控制加熱和控制緩冷，將鋼坯中氫元素極限脫除至0.000 06%；發(fā)現(xiàn)了稀土處理細(xì)化非金屬夾雜物的特征，細(xì)化了非金屬夾雜物尺寸和凝固組織，提升了鋼軌的性能，實(shí)現(xiàn)了稀土鋼軌的規(guī)?；a(chǎn)。通過(guò)技術(shù)應(yīng)用，顯著提升了包鋼高速和重載鋼軌的潔凈化和均質(zhì)化水平，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外各個(gè)級(jí)別的鋼軌需求，應(yīng)用于包鋼年產(chǎn)100萬(wàn)t的鋼軌鋼生產(chǎn)。3.5特殊高合金鋼品種冶煉及連鑄關(guān)鍵技術(shù)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速、高質(zhì)量發(fā)展，國(guó)家對(duì)特殊高合金鋼的品種、質(zhì)量、產(chǎn)量提出更高的需求。由于技術(shù)制約，這些特殊品種國(guó)外僅有個(gè)別企業(yè)實(shí)現(xiàn)部分連鑄生產(chǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)或只能采用模鑄生產(chǎn)，且成本高、效率低，限制了后步軋制流程、產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用，一些產(chǎn)品長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。特殊高合金鋼在冶煉、澆鑄及凝固過(guò)程中存在諸多難題。太鋼通過(guò)“產(chǎn)學(xué)研”合作，實(shí)現(xiàn)了特殊高合金鋼品種系列化、高質(zhì)量穩(wěn)定連鑄生產(chǎn)。開(kāi)發(fā)了VOD鋁合金化、KOBMS錳合金化和高鋁保鈦(稀土)等工藝，解決了高含量下合金化過(guò)程氧化和揮發(fā)難題，Al、Mn收得率分別達(dá)到94.8%和95.8%，合金化時(shí)間不超過(guò)50 min，Ti和RE收得率提高了50%。開(kāi)發(fā)了高鋁、高鈦、高稀土鋼的超低氧／氮冶煉及夾雜物微細(xì)彌散化控制技術(shù)，解決了Al、Ti、RE與O、N形成大尺寸夾雜物的難題，氮化物夾雜尺寸不大于5 μm，鈦系和稀土夾雜物尺寸不大于10 μm，顯著改善了可澆性。開(kāi)發(fā)了高鋁、高鈦鋼的CaO-SiO2基保護(hù)渣和高稀土鋼的CaO-Al2O3基保護(hù)渣，形成了特殊鋼連鑄保護(hù)渣的解決方案。形成了高碳高錳、高碳高鉻鋼的連鑄冷卻、鑄流電磁攪拌、鑄坯紅送等系列關(guān)鍵技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了6Cr13、Mn13、第三代汽車(chē)鋼Mn5等品種的高質(zhì)量多爐連澆。4 以院校為基礎(chǔ)潔凈鋼高效、綠色煉鋼-連鑄技術(shù)研發(fā)
4.1大型轉(zhuǎn)爐高效、綠色冶煉關(guān)鍵技術(shù)中國(guó)大型轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)起步晚，但是發(fā)展迅速，自2008年以來(lái)，通過(guò)引進(jìn)和研發(fā)逐步實(shí)現(xiàn)裝備現(xiàn)代化和穩(wěn)定生產(chǎn)。但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，仍存在鋼水潔凈度低(終點(diǎn)氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.060%~0.100%)、冶煉過(guò)程效率低、消耗排放大、生產(chǎn)不穩(wěn)定等難題。鋼鐵研究總院持續(xù)對(duì)煉鋼機(jī)理、關(guān)鍵工藝及裝備、工藝模型、智能化控制及成套技術(shù)進(jìn)行多年攻關(guān)，與寶鋼、馬鋼、鞍鋼等鋼鐵企業(yè)合作研發(fā)，成功突破了技術(shù)和應(yīng)用瓶頸。鋼鐵研究總院與鋼鐵企業(yè)合作，揭示了大型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池均衡攪拌的機(jī)理，并創(chuàng)建了熔池均衡攪拌的定量化工藝。實(shí)現(xiàn)了0.20 m3/(t·min)左右高強(qiáng)度底吹攪拌；基于機(jī)理技術(shù)創(chuàng)新，自主開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)爐高強(qiáng)度長(zhǎng)壽命復(fù)合吹煉關(guān)鍵裝備及控制模型；形成了大流量低噴濺氧槍技術(shù)，研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大流量長(zhǎng)壽命底吹環(huán)縫式供氣元件及底吹智能控制系統(tǒng)；針對(duì)大型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐高底吹強(qiáng)度與底吹壽命相矛盾難題，自主研發(fā)了高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命復(fù)合吹煉工藝，實(shí)現(xiàn)了全爐役100%復(fù)吹比，全爐役碳氧積降至0.001 33的世界領(lǐng)先水平；建立了大型轉(zhuǎn)爐高效率脫磷機(jī)理模型，在較少渣量和較低氧化鐵的條件下實(shí)現(xiàn)了高效率脫磷；研發(fā)了基于節(jié)能高效的快速出鋼技術(shù)，出鋼時(shí)間達(dá)到了70 t/min的世界最好水平；基于高效冶煉，開(kāi)發(fā)了大型轉(zhuǎn)爐綠色冶煉集成技術(shù)，主要包含低鐵耗少渣控制技術(shù)、煙塵控制技術(shù)、爐渣循環(huán)利用技術(shù)、低能耗和低CO2排放技術(shù)。生產(chǎn)效率提高18%，鋼鐵料消耗降低5 kg/t以上，合金消耗、爐渣排放減少20%，工序能耗達(dá)到-32 kgce/t，減少CO2排放12 kg/t以上。大型轉(zhuǎn)爐高效、綠色冶煉關(guān)鍵技術(shù)在工藝機(jī)理創(chuàng)新研究、技術(shù)與裝備研發(fā)和工藝貫通的生產(chǎn)實(shí)踐上均取得突破，并在中國(guó)的主要鋼鐵企業(yè)獲得應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)大型轉(zhuǎn)爐技術(shù)關(guān)鍵工藝指標(biāo)的引領(lǐng)。圍繞“高效、低耗、綠色化和智能化”的生產(chǎn)目標(biāo)，近年來(lái)電弧爐煉鋼領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出一系列新技術(shù)、新工藝、新裝備，電弧爐煉鋼技術(shù)及裝備水平不斷提高。國(guó)產(chǎn)電弧爐裝備技術(shù)水平與國(guó)外相比，在綠色節(jié)能、自動(dòng)化、智能化、生產(chǎn)服務(wù)以及配套檢測(cè)、機(jī)器人技術(shù)等方面差距很大，先進(jìn)大型電弧爐基本依賴(lài)進(jìn)口。中冶賽迪、北科大研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)長(zhǎng)期困擾國(guó)內(nèi)外全廢鋼電弧爐煉鋼生產(chǎn)的能量消耗高、質(zhì)量不穩(wěn)定、二英污染等重大關(guān)鍵問(wèn)題，以電弧爐煉鋼綠色節(jié)能、高效潔凈為目標(biāo)，與相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合完成了超高功率智能供電、高效深度潔凈冶煉、綠色輸送廢鋼預(yù)熱和跨尺度高效協(xié)同控制集成和應(yīng)用。通過(guò)研究獲得主要成果如下：技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出超高功率電弧爐變壓器和電極自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，形成了超高功率電弧爐供電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)明了熔池內(nèi)氣-固噴吹、CO2-Ar動(dòng)態(tài)底吹、出鋼過(guò)程在線(xiàn)噴粉脫氧等新方法，實(shí)現(xiàn)了低成本快速深脫磷、脫氮和鋼液氧含量控制，解決了長(zhǎng)期制約電弧爐潔凈化冶煉的世界性難題；開(kāi)發(fā)了適應(yīng)多元爐料結(jié)構(gòu)的全余熱回收、低阻尼除塵、高效急冷二英治理、階梯擾動(dòng)函道廢鋼預(yù)熱等新技術(shù)，顯著提高了電弧爐煉鋼節(jié)能環(huán)保水平；提出了以質(zhì)量為核心的煉鋼潔凈生產(chǎn)與綠色制造協(xié)同運(yùn)行新思路，開(kāi)發(fā)了非接觸鋼液連續(xù)測(cè)溫、爐氣成分在線(xiàn)分析、終點(diǎn)預(yù)報(bào)和成本質(zhì)量控制軟件等，實(shí)現(xiàn)了電弧爐煉鋼綠色-潔凈技術(shù)集成，進(jìn)一步提升了電弧爐煉鋼運(yùn)行效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著降低了生產(chǎn)成本。4.3高品質(zhì)特殊鋼綠色高效電渣重熔關(guān)鍵技術(shù)東北大學(xué)針對(duì)傳統(tǒng)電渣重熔技術(shù)的局限性，如耗能高、氟污染及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，開(kāi)展了系統(tǒng)研究，解決了傳統(tǒng)電渣鋼質(zhì)量提升和節(jié)能環(huán)保問(wèn)題；系統(tǒng)集成電極稱(chēng)量、電流、渣阻擺動(dòng)、同軸導(dǎo)電等技術(shù)，形成可控氣氛電渣重熔技術(shù)；集成雙極串聯(lián)、氣氛保護(hù)、低頻供電、鋼錠在線(xiàn)保溫等關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)特厚板坯電渣重熔技術(shù)；集成三相三電極、中點(diǎn)平衡法、組合式結(jié)晶器、氣霧強(qiáng)化冷卻等技術(shù)，形成電渣重熔特大型鋼錠技術(shù)；研發(fā)基于單電源雙回路導(dǎo)電結(jié)晶器、曲面錐度強(qiáng)化冷卻等多項(xiàng)技術(shù)的半連續(xù)電渣重熔實(shí)心和空心鋼錠技術(shù)；自主創(chuàng)新電流擺動(dòng)、爐內(nèi)氣氛檢測(cè)及控制、鋼錠二次冷卻等多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)。姜周華項(xiàng)目組自2003年起共建造新型電渣爐180多臺(tái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過(guò)50%。成果推廣到20多家特鋼企業(yè)中，節(jié)能減排效果顯著，噸鋼節(jié)電200 kW·h/t以上，除氟后廢氣中氟化物小于1 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)態(tài))，電渣鋼質(zhì)量及成材率顯著提升。中國(guó)連鑄從單一機(jī)型發(fā)展到包括薄板坯、薄帶等各種機(jī)型，硅鋼、不銹鋼、IF鋼、高品質(zhì)特殊鋼等高附加值產(chǎn)品的連鑄技術(shù)不斷進(jìn)步。通過(guò)多個(gè)品種高效連鑄的機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)和裝備的自主研發(fā)，逐步促進(jìn)了連鑄技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展。4.4.1高品質(zhì)鋼薄板坯高效連鑄技術(shù)中國(guó)的薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)由最初的成套引進(jìn)向自主設(shè)計(jì)集成開(kāi)發(fā)方向轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品也由最初的普通品種鋼向高端品種鋼轉(zhuǎn)變，硅鋼、低合金高強(qiáng)鋼、中高碳合金特殊鋼等鋼種已經(jīng)逐步成為產(chǎn)線(xiàn)的主要品種。然而，高端品種鋼合金含量高，裂紋敏感性強(qiáng)，特別是在薄板坯連鑄生產(chǎn)條件下難度大，漏鋼、裂紋、夾雜以及由合金成分偏析引起的帶狀組織等缺陷問(wèn)題尤為突出，成為產(chǎn)線(xiàn)品種結(jié)構(gòu)調(diào)整、穩(wěn)定順行的主要限制性環(huán)節(jié)。武鋼聯(lián)合鋼鐵研究總院等單位開(kāi)發(fā)了“高端品種鋼鑄坯整體偏析控制技術(shù)”，采用二冷分功能冷卻配合連鑄過(guò)程低過(guò)熱度和高拉速的控制工藝，鑄坯中心碳偏析比降低到1.04，帶狀組織級(jí)別由3級(jí)降為1級(jí)；創(chuàng)新性地引入鑄坯凝固收縮和坯殼變形低應(yīng)力的理念，解決了高端品種鋼裂紋發(fā)生率高和銅板使用壽命低的難題。鑄坯裂紋發(fā)生率降低了54.22%，銅板壽命達(dá)到12.7萬(wàn)t；以“動(dòng)態(tài)邏輯判斷算法”為核心判據(jù)的新型薄板坯漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用中無(wú)漏報(bào)，報(bào)警準(zhǔn)確率達(dá)到95.8%；通過(guò)技術(shù)應(yīng)用，武鋼薄板坯產(chǎn)線(xiàn)連鑄硅鋼、合金高強(qiáng)鋼、高品質(zhì)中高碳鋼等高端品種鋼突破100萬(wàn)t/a，占整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)年產(chǎn)量的50%以上。大方坯的中心偏析與疏松缺陷長(zhǎng)期以來(lái)未能得到根本性解決，已成為制約高端大規(guī)格型棒材高效化生產(chǎn)的共性技術(shù)難題。鑒于此，攀鋼集團(tuán)、東北大學(xué)等單位從理論研究、裝備設(shè)計(jì)、工藝開(kāi)發(fā)、控制技術(shù)集成等方面聯(lián)合研發(fā)形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連鑄大方坯重壓下裝備與工藝技術(shù)。針對(duì)大方坯重壓下過(guò)程應(yīng)變速率高、溫度跨度大、組織差異明顯的特點(diǎn)，建立了準(zhǔn)確表征大變形條件下金屬流變行為的本構(gòu)方程，揭示了大方坯大變形行為與應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，為重壓下關(guān)鍵工藝技術(shù)與裝備研發(fā)奠定了重要的理論基礎(chǔ)；建立了基于“壓力-壓下量”在線(xiàn)測(cè)定數(shù)據(jù)及溶質(zhì)偏析非均勻分布計(jì)算的凝固末端在線(xiàn)定位技術(shù)，研發(fā)了連續(xù)、多點(diǎn)、動(dòng)態(tài)的大方坯凝固末端動(dòng)態(tài)重壓下技術(shù)(SEDHR)；研制了大方坯重壓下核心裝備-漸變曲率凸型輥(CSC-Roll)，解決了常規(guī)凸型輥輥坯接觸應(yīng)力大而導(dǎo)致鑄輥使用壽命低、壓下限定多的難題，大方坯的中心致密度與均質(zhì)度顯著提高。應(yīng)用上述研究成果，建成了首條可實(shí)現(xiàn)凝固末端及鑄坯完全凝固后連續(xù)、穩(wěn)定重壓下大方坯連鑄生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。生產(chǎn)的連鑄大方坯中心疏松區(qū)域?qū)挾扔稍瓉?lái)的95.5 mm降至55.3 mm；鑄坯中心致密度比原來(lái)提升了0.86%，對(duì)應(yīng)軋材中心區(qū)域致密度提升了12.05%；大規(guī)格合金結(jié)構(gòu)鋼探傷合格率由原來(lái)的70%提高到100%；突破了軋制壓縮比大于6∶1的嚴(yán)格限定，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)軋制壓縮比3.73∶1條件下42CrMo、45M等結(jié)構(gòu)鋼、車(chē)軸方鋼、氧氣瓶鋼等大規(guī)格型棒材產(chǎn)品的成功制備。4.4.3微合金鋼板坯表面無(wú)缺陷連鑄新技術(shù)微合金鋼是鋼鐵生產(chǎn)的主力產(chǎn)品，但在微合金鋼板坯連鑄過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種鑄坯表面缺陷，如鑄坯角部裂紋、厚板坯窄面鼓肚、“S彎”以及由兩者引起的寬面偏離角凹陷及裂紋缺陷，薄板坯邊部翹皮、爛邊、掉塊等，這些已成為制約微合金鋼高質(zhì)、高效與綠色化生產(chǎn)的共性技術(shù)難題。東北大學(xué)針對(duì)微合金鋼板坯連鑄過(guò)程頻發(fā)邊角裂紋難題，研發(fā)出了基于鑄坯邊角部組織高塑化的表面無(wú)缺陷連鑄新技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)應(yīng)用。揭示了微合金鋼板坯邊角裂紋產(chǎn)生的根本原因及機(jī)理，即鑄坯邊角部凝固過(guò)程因晶界集中析出微合金碳氮化物并生成先共析鐵素體膜而大幅降低塑性，鑄坯在矯直等變形過(guò)程發(fā)生沿晶開(kāi)裂并擴(kuò)展；探明了微合金鋼板坯角部碳氮化物彌散析出與晶粒細(xì)化工藝條件，提出了根治裂紋的新思想及途徑，即鑄坯角部通過(guò)結(jié)晶器快冷以彌散化析出碳氮化物和二冷高溫區(qū)循環(huán)相變以超細(xì)化晶粒，實(shí)現(xiàn)其凝固組織高塑化而根治裂紋產(chǎn)生。研制出角部高效傳熱新型曲面結(jié)晶器，定量化探明了耦合坯殼-結(jié)晶器銅板間保護(hù)渣膜與氣隙動(dòng)態(tài)分布行為的微合金鋼凝固熱/力學(xué)行為規(guī)律，研制出了“上部快補(bǔ)償、中下部緩補(bǔ)償、角部多補(bǔ)償”連續(xù)曲面變化的角部高效傳熱新型曲面結(jié)晶器；在凝固過(guò)程中，鑄坯中下部的角部的冷速可以達(dá)到傳統(tǒng)窄面直板結(jié)晶器冷速的3倍，鑄坯角部微合金碳氮化物彌散析出，并顯著細(xì)化原奧氏體晶粒(細(xì)化程度大于60%)；從源頭控制了致使微合金鋼連鑄板坯邊角裂紋產(chǎn)生的析出物沿晶界集中析出與生成粗大原奧氏體晶粒降低角部塑性的關(guān)鍵成因。開(kāi)發(fā)了連鑄坯角部晶粒超細(xì)化二冷控冷新技術(shù)，基于鋼高溫相轉(zhuǎn)變機(jī)制，全新開(kāi)發(fā)形成了基于連鑄機(jī)窄面足輥區(qū)鑄坯角部局部超強(qiáng)冷、彎曲區(qū)快回溫的“γ→α→γ循環(huán)相變”晶粒超細(xì)化二冷控冷新工藝與裝備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各系列微合金鋼鑄坯角部組織由傳統(tǒng)粗大的“奧氏體＋晶界先共析鐵素體膜”低塑性結(jié)構(gòu)向尺寸不大于20 μm的高塑化組織轉(zhuǎn)變(塑性提升30％)。技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用至鞍鋼、寶鋼、河鋼以及韓國(guó)現(xiàn)代鋼鐵等國(guó)內(nèi)外12家大型鋼企21條產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了薄板坯、中薄板坯、常規(guī)板坯、寬厚板坯以及特厚板坯等全系列板坯坯型應(yīng)用，微合金鋼鑄坯邊角裂紋率穩(wěn)定控制至不大于0.08%的水平。4.4.4基于特征單元的連鑄凝固過(guò)程熱模擬技術(shù)連鑄成為鋼鐵生產(chǎn)的主流工藝，但由于選分結(jié)晶和強(qiáng)制冷卻等特點(diǎn)，連鑄坯往往出現(xiàn)柱狀晶發(fā)達(dá)、宏觀偏析嚴(yán)重、凝固裂紋和夾雜物偏聚等缺陷。連鑄凝固過(guò)程控制成為冶金工業(yè)技術(shù)發(fā)展亟需解決的問(wèn)題。上海大學(xué)聚焦凝固過(guò)程研究方法的迫切需求，提出基于特征單元熱相似性的凝固過(guò)程熱模擬方法，發(fā)明了連鑄凝固過(guò)程熱模擬技術(shù)及裝備。歷時(shí)20年，在不斷完善連鑄凝固過(guò)程熱模擬技術(shù)及裝備的同時(shí)，發(fā)明了異質(zhì)形核、凝固裂紋和亞快速凝固等熱模擬技術(shù)及裝備，構(gòu)建了一套比較完整的面向冶金生產(chǎn)工藝流程的凝固熱模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)條件下凝固過(guò)程的離線(xiàn)再現(xiàn)。這一成果對(duì)認(rèn)識(shí)凝固過(guò)程、組織及缺陷形成規(guī)律和優(yōu)化工藝具有重要價(jià)值，并為凝固數(shù)值模擬提供了簡(jiǎn)單可靠的試驗(yàn)支撐。5 煉鋼-連鑄智能化控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展
綠色化、智能化鋼鐵制造流程及品種技術(shù)集成研發(fā)與應(yīng)用是“十三五”時(shí)期中國(guó)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的總體任務(wù)。圍繞鋼鐵流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化及智能化升級(jí)是重點(diǎn)內(nèi)容之一。鋼鐵企業(yè)不斷加大對(duì)智能化研發(fā)、應(yīng)用的投入力度，分別在轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉、連鑄關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、模型化和自動(dòng)控制。“十三五”期間，中國(guó)主要大中型轉(zhuǎn)爐逐步實(shí)現(xiàn)了“一鍵煉鋼”，寶鋼實(shí)現(xiàn)了300 t轉(zhuǎn)爐“一鍵煉鋼+全自動(dòng)出鋼”，開(kāi)展合金智能化控制、一鍵煉鋼技術(shù)優(yōu)化、自動(dòng)出鋼、轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程可視化4模塊技術(shù)集成等工作。寶鋼、馬鋼基于高強(qiáng)度頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)和高效脫磷技術(shù)，優(yōu)化了動(dòng)態(tài)控制模型，實(shí)現(xiàn)了冶煉終點(diǎn)不倒?fàn)t出鋼。萊鋼和鋼鐵研究總院合作以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，在創(chuàng)新應(yīng)用激光爐氣分析技術(shù)的基礎(chǔ)上，完善轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)智能控制模型、自動(dòng)出鋼技術(shù)。萊鋼、梅鋼、首鋼、河鋼等企業(yè)也相繼實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出鋼技術(shù)的應(yīng)用，提高了冶煉的連續(xù)性和生產(chǎn)效率。中冶京誠(chéng)、中冶賽迪等設(shè)計(jì)院相繼開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐全自動(dòng)冶煉技術(shù)，中冶京誠(chéng)副槍系統(tǒng)的過(guò)程碳溫測(cè)成率達(dá)到96%，終點(diǎn)碳偏差可控制在0.009 9%以?xún)?nèi)。寶鋼開(kāi)發(fā)了一鍵RH精煉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了真空排氣開(kāi)始到排氣結(jié)束的RH吹氧、合金化、冷材、真空、環(huán)流氣、測(cè)溫取樣等所有工藝操作按時(shí)間進(jìn)程有序自動(dòng)控制，一鍵RH精煉率近90%。2020年，鞍鋼和本鋼通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)參數(shù)模型，優(yōu)化三級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信，相繼實(shí)現(xiàn)了一鍵RH操作，整體系統(tǒng)更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)、更智能、更快速。中冶賽迪、北科大研發(fā)了新一代綠色電弧爐高效智能控制技術(shù)，將冶煉過(guò)程信息采集與過(guò)程基本機(jī)理結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行分析、決策和控制，追求電弧爐煉鋼過(guò)程的最優(yōu)化解決方案。以更短的冶煉周期、更少的能源消耗和電極消耗、更高的廢鋼收得率和盡可能低的人力成本為目標(biāo)，形成控制手段更加多元化，性能更加穩(wěn)定、可靠和高效的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電弧爐冶煉過(guò)程的高度自動(dòng)化和初步智能化。鋼鐵研究總院根據(jù)CSP等連鑄結(jié)晶器特點(diǎn)，采用“動(dòng)態(tài)邏輯判斷算法”為核心判據(jù)，開(kāi)發(fā)了開(kāi)澆漏鋼、黏結(jié)起步再黏結(jié)漏鋼等非穩(wěn)態(tài)凝固狀態(tài)下的控制模塊，完善了薄板坯高拉速結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)，攻克了復(fù)雜工況條件下誤報(bào)率高、漏報(bào)率高的技術(shù)難題。東北大學(xué)開(kāi)發(fā)了連鑄結(jié)晶器智能化專(zhuān)家系統(tǒng)，具備熱監(jiān)控、振動(dòng)及摩擦力監(jiān)控、結(jié)晶器潤(rùn)滑效果評(píng)價(jià)、漏鋼預(yù)報(bào)監(jiān)控、液位自動(dòng)控制等功能，有效降低了漏鋼誤報(bào)率。北京科技大學(xué)開(kāi)發(fā)出在線(xiàn)使用的新一代三維動(dòng)態(tài)配水軟件，全面準(zhǔn)確模擬連鑄過(guò)程中鋼水凝固傳熱過(guò)程，通過(guò)不同季節(jié)、澆注周期測(cè)溫和噴嘴噴水量分布測(cè)定， 對(duì)換熱系數(shù)進(jìn)行了修正，確定了更為接近實(shí)際二次冷卻的復(fù)雜邊界條件?；跈C(jī)理、關(guān)鍵工藝及裝備一體的漏鋼預(yù)報(bào)、液位控制、電磁攪拌及二冷配水系統(tǒng)等智能控制技術(shù)，為高質(zhì)量鑄坯的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保證，提高了連鑄生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)效率。“十三五”期間，中國(guó)在煉鋼的機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)與裝備技術(shù)創(chuàng)新方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。當(dāng)前，中國(guó)正加快構(gòu)建以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局，國(guó)際形勢(shì)不確定性和國(guó)內(nèi)大循環(huán)倒逼鋼鐵行業(yè)補(bǔ)短板，解決“卡脖子”等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵鋼鐵材料的自主保障和前沿技術(shù)的突破是“十四五”鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要任務(wù)。加強(qiáng)煉鋼、精煉、連鑄關(guān)鍵工藝技術(shù)的創(chuàng)新，結(jié)合煉鋼多工序高效協(xié)同的需求，建立煉鋼-精煉-連鑄多工序協(xié)同的高效低碳生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)并開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)是今后的攻關(guān)方向。結(jié)合“十四五”時(shí)期發(fā)展需求及定位，今后煉鋼技術(shù)需關(guān)注如下方面的工作。(1)持續(xù)推進(jìn)潔凈鋼煉鋼-連鑄高效、協(xié)同生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，提高煉鋼過(guò)程單體爐/機(jī)的生產(chǎn)能力，并使之相互匹配形成“動(dòng)態(tài)-有序”、“協(xié)同-連續(xù)”的準(zhǔn)一體化的煉鋼模式，是實(shí)現(xiàn)全流程高效、綠色穩(wěn)定生產(chǎn)煉鋼技術(shù)的重要抓手。根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，轉(zhuǎn)爐冶煉周期和連鑄拉速普遍存在是限制性環(huán)節(jié)。大型轉(zhuǎn)爐冶煉周期縮短到32 min以?xún)?nèi)，中、小型轉(zhuǎn)爐冶煉周期縮短到25和20 min以?xún)?nèi)是主要方向，為此需要針對(duì)性開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐高強(qiáng)度低噴濺供氧技術(shù)和匹配的高強(qiáng)度底吹技術(shù)。在不斷提升恒拉速/高拉速連鑄水平的條件下，克服不同鋼種連鑄坯裂紋、偏析與疏松等冶金缺陷，結(jié)晶器、二冷區(qū)和凝固末端等連鑄機(jī)重要部位新技術(shù)開(kāi)發(fā)需要關(guān)注，以解決高拉速條件下出現(xiàn)的凝固坯殼不均勻、結(jié)晶器卷渣、鑄坯質(zhì)量等技術(shù)難題。運(yùn)用流程工程學(xué)技術(shù)融合單體工序關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“鐵水預(yù)處理-煉鋼-精煉-連鑄”多工序的高效協(xié)同，這是煉鋼技術(shù)進(jìn)步的重要方向。(2)以數(shù)字化、智能化為手段，集控平臺(tái)為依托，推進(jìn)煉鋼-連鑄智能控制技術(shù)的集成和應(yīng)用。對(duì)于煉鋼過(guò)程而言，冶煉過(guò)程涉及多個(gè)工位，因其流程長(zhǎng)、涉及多物質(zhì)多種形態(tài)(氣、液、固)的轉(zhuǎn)變、消耗及排放量大、運(yùn)行規(guī)律復(fù)雜、過(guò)程控制參數(shù)多變，其高質(zhì)量、高效、綠色低碳、低成本的穩(wěn)定運(yùn)行需依賴(lài)智能化實(shí)施途徑做保障。推進(jìn)煉鋼集控平臺(tái)建設(shè)，建立“鐵水預(yù)處理-煉鋼-精煉-連鑄”多工序大數(shù)據(jù)協(xié)同控制平臺(tái)，以滿(mǎn)足煉鋼多工序工藝升級(jí)和煉鋼過(guò)程動(dòng)態(tài)高效、安全、低碳環(huán)保、質(zhì)量及成本等多目標(biāo)管控的需求。依托數(shù)字化、智能檢測(cè)及控制、大數(shù)據(jù)分析、智能算法、裝備自動(dòng)控制等手段，針對(duì)不同工序的冶煉功能建立或開(kāi)發(fā)基于機(jī)理和關(guān)鍵控制技術(shù)的模型，促使關(guān)鍵工藝與檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)耦合，實(shí)現(xiàn)全冶煉周期的自動(dòng)化煉鋼、一鍵式精煉等單體工序智能控制，鋼包智能動(dòng)態(tài)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)坯鑄機(jī)全自動(dòng)無(wú)人澆鑄等技術(shù)。(3)深入推進(jìn)低碳綠色生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用。對(duì)于低碳綠色發(fā)展而言，煉鋼技術(shù)需要做幾個(gè)方面的工作：一是提高生產(chǎn)效率，從源頭降低輔料、合金、耐火材料等物料的消耗水平，減少渣量，降低鋼鐵料消耗，降低過(guò)程能耗；二是促進(jìn)煉鋼過(guò)程低碳綠色生產(chǎn)，最大限度地提高鋼水潔凈度，減少碳排放污染、降低物料消耗和能耗并實(shí)現(xiàn)回收及資源化利用(少渣煉鋼、少渣精煉、爐渣熱循環(huán)、爐渣梯級(jí)資源化利用、煉鋼煙氣和爐渣余熱回收、爐渣及煙氣鋼化聯(lián)合利用)；三是深化BF-BOF流程高廢鋼比冶煉技術(shù)，配套完善能量平衡體系，開(kāi)發(fā)廢鋼分揀與雜質(zhì)元素控制等技術(shù)，為BF-BOF流程低碳技術(shù)升級(jí)提供支撐；四是開(kāi)發(fā)全廢鋼電爐短流程技術(shù)，全廢鋼電爐流程能耗低、環(huán)境負(fù)荷小，噸鋼CO2排放量?jī)H為高爐-轉(zhuǎn)爐流程的1/3，是典型的低碳、環(huán)保、高效的鋼鐵制造流程，隨著社會(huì)循環(huán)廢鋼的增加，依托城市鐵資源的循環(huán)利用，開(kāi)發(fā)高效低成本電爐冶煉技術(shù)、廢鋼冶煉高品質(zhì)鋼技術(shù)、全廢鋼電爐流程技術(shù)，逐步發(fā)揮電爐低碳冶煉的優(yōu)勢(shì)已成為“十四五”發(fā)展重要議題；五是推進(jìn)煉鋼工序“CO2捕捉-資源利用”技術(shù)，綜合評(píng)估CO2捕捉、運(yùn)送過(guò)程能耗及碳排放與利用效率的平衡關(guān)系，有效提高CO2利用過(guò)程效率并降低CO2利用全過(guò)程的能耗排放。(4)近終形連鑄連軋技術(shù)。近終形連鑄連軋技術(shù)能夠極大地精簡(jiǎn)鋼鐵制造流程的時(shí)間和空間，在實(shí)現(xiàn)高效化生產(chǎn)的同時(shí)顯著降低制造過(guò)程能源和二氧化碳排放量。近年來(lái)，以無(wú)頭軋制和薄帶連鑄連軋為代表的近終形制造技術(shù)在中國(guó)的鋼鐵工業(yè)得到快速應(yīng)用，但從總體水平而言，仍處于跟跑階段。在國(guó)家碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)的背景下，近終形連鑄連軋技術(shù)必將成為鋼鐵工業(yè)進(jìn)行流程再造的重要技術(shù)路徑之一。楊利彬. “十三五”中國(guó)煉鋼關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步及思考[J]. 鋼鐵, 2022, 57(8): 1-10. YANG Li-bin. China steelmaking technology progress in the 13th five-year plan and prospection[J]. Iron and Steel, 2022, 57(8): 1-10.
