新一代钢铁制造流程绿色化高效运行实践探索
杨春政
1
，董相娟
1,2
，赵长亮
1
，王飞
1,3
(1. 首钢京唐钢铁联合有限责任公司， 河北 唐山 063000;2. 钢铁研究总院有限公司
冶金工艺研究所， 北京 100081;3. 重庆大学材料科学与工程学院， 重庆 400044)
首钢京唐钢铁厂是以冶金流程工程学理论为指导，采用一系列先进技术构建的具有“动态-有序、协同-连续”特征的新一代钢铁制造流程。十余年的运行实践表明,新一代钢铁流程构建简捷顺畅的流程网络更有利于物质流高效快捷流动、能量流最小耗散、信息流全面贯通。高炉通过采用50%以上高比例球团冶炼、高富氧高风温、喷煤降焦、烧结降碳减排综合技术等措施，实现长周期绿色低碳高效顺稳运行，高炉利用系数达到2.52 t/(m
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·d)、焦比达到264.1 kg/t，煤比达到203.2 kg/t。通过高炉-转炉界面采用铁水罐多功能化技术并实施智能化管控，实现月均铁水温降小于95 ℃；1 400 ℃以上的高温铁水经过KR铁水脱硫预处理后w(S)不大于0.002 0%的比例超过95%。炼钢厂借助洁净钢平台先进的流程网络，采用专线化生产组织，通过一系列工艺技术提升，使转炉全炉役吹炼终点熔池平均碳氧积降低至0.001 47，2022年全年转炉平均出钢温度降低至1 641 ℃，生产IF钢中间包钢水全氧质量分数2022年全年平均低至0.001 5%，连铸低碳钢拉速达到2.0 m/min以上，实现了高品质洁净钢薄板持续稳定、高效、绿色化生产。通过高效能源转换、回收、利用技术，污染物及固体废弃物源头减量、高效处理、资源化再利用技术，实现了流程能效大幅度提升、CO
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减排，全流程吨钢新水消耗仅为2.62 m
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(其中海水淡化水占66%)，气体污染物排放全面达到超低排放水平、固体废弃物及水实现近零排放。
新一代钢铁制造流程； 洁净钢； 绿色化； 低碳化； 高效化； 专线化
首钢京唐钢铁厂是首钢搬迁调整的重要载体，是为实现中国钢铁工业结构调整、优化升级建设的大型钢铁联合企业，是以冶金流程工程学理论为指导，采用一系列先进的钢铁生产技术、节能环保技术、资源循环利用技术，以实现钢铁厂高效低成本的钢铁产品制造、能源转换和废弃物利用3大功能为目标，构建的具有“动态-有序、协同-连续”特征的新一代钢铁制造流程。首钢京唐十余年运行实践证明，新一代钢铁流程运行高效稳定，实现了高品质洁净钢薄板的绿色低碳化生产。
1构建新一代高效钢铁流程网络
首钢京唐钢铁厂经过两期建设，形成了年产铁、钢、材 1 400 万t的生产能力。一期工程采用简捷-协同-高效的“2-1-2”的流程结构(即2座高炉、1座炼钢厂、2条热轧线)，构建了新一代高效生产高端板材的流程网络。全流程按年产900万t精品薄板能力配置。产品主要包括汽车板、家电板、食品包装用钢(镀锡镀铬板)、高强管线钢、高强结构钢、车轮钢、耐候钢等，冷热转化比达到65%以上。二期工程是在首钢内部中厚板产能转移、盘活利用存量资产等特定约束条件下建设的。传承一期工程的建设理念，二期工程更加注重流程绿色化、低碳化，新建了2台500 m
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球团带式焙烧机、2座70×7.63 m焦炉、1座5 500 m
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高炉、1座200 t脱磷转炉、2座200 t脱碳转炉、1条多模式全连续铸轧(MCCR)生产线、4 300 mm和3 500 mm中厚板轧机各1套，以及后续相配套的产品深加工产线及相应公辅设施。以高炉大比例球团、多模式全连续铸轧(MCCR)等世界领先技术为支撑，形成了一、二期高效协同，优势互补新的流程网络。
1)新一代钢铁流程构建简捷顺畅的流程网络更有利于物质流高效快捷流动、能量流最小耗散、信息流全面贯通，契合“双碳”战略目标要求，是高炉-转炉长流程钢铁厂实现钢铁生产“绿色低碳发展”的有效途径。
2)经过工序功能集合的解析-优化，工序之间关系集合的协同-优化，建立的洁净钢生产平台是持续稳定、高效、低成本生产高端洁净钢产品，实现钢铁厂产品“品牌化”的根本保障。
3)新一代钢铁流程对流程界面充分优化，采取专线化层流生产组织运行模式，力求达到全流程物质流、能量流、信息流“动态-有序、协同-连续”的运行状态，为实现全流程“智能化”管控奠定了坚实的信息物理系统基础。
来源：《钢铁》2023年第11期 “冶金流程工程学”专刊
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