现代钢铁厂工艺流程概述
红色框表示的是钢铁厂
钢与生铁的区别：
钢铁最根本的区别就是含碳量不同。理论上，含碳量低于2.11%的钢一般称为钢，其熔点为1450-1500℃，而生铁的熔点为1100-1200℃。在钢中，随着含碳量的增加，其强度和硬度增加，而塑性和冲击韧性则下降。
炼钢定义：从生铁和废钢中，通过氧化除去杂质，并加入适量的合金元素，以制造具有高强度、韧性或其他特殊性能的钢的过程称为“炼钢”。
碳含量≤2.0%的铁碳合金，铁碳相图中2.0%C的含义。高温：奥氏体，热加工性能好；室温：主要为珠光体。
为什么要炼钢：生铁不能得到广泛应用。含碳量高：高温下不形成奥氏体；性能差：硬而脆，韧性差，焊接性能差，不能加工；杂质多：S、P、夹杂物含量高。
钢中常见元素：五大元素：C、Mn、S、P、Si（必填）。其他元素：V、Cr、Ni、Ti、Cu等（视钢种而定）。存在原因：①工艺限制：S、P不能完全去除；②原料残留：废钢中残留Cu、Zn；③改善性能：Mn提高强度、Al细化晶粒。元素含量：①国家标准要求：GB；②企业标准：企业自定；③其他国家标准：（日本）。
炼钢工艺
炼钢“全三脱硫”工艺配置4座300t KR脱硫站、2座300t脱磷转炉、3座300t脱碳转炉；脱磷、脱碳站采用“2+3”双高跨布置，便于“半钢”铁水外运；精炼配置2座300t双工位RH炉、2座300t CAS炉、1座300t LF炉；连铸采用4台双流板坯连铸机。工艺特点：采用先进的“一罐到底”和“全三脱硫”技术，钢水100%精炼工艺处理，铸机拉速高，打造高效、快节奏的洁净钢生产平台。“全三脱硫”工艺流程见图1。
转炉炼钢技术
将铁水与废钢混合，倒入转炉内，吹氧。炉温升至1600℃左右。炉内反应十分剧烈，犹如火山爆发，碳及主要杂质很快被烧尽（铁水中的锰、硅被氧化，铁水中的碳也被氧化成二氧化碳）。整个过程仅需30分钟左右，不用再加燃料，就能炼出一炉钢。甚至可以实现“负能炼钢”。用这种方法炼出的钢质量可与平炉炼出的钢相媲美，但所需时间却只有平炉的十分之一，效率很高。转炉炼钢已成为现代钢铁生产的主要工序。加装炉外精炼后，产品质量进一步提高。
外部精炼技术
精炼工序是优化钢水质量的一系列工作，包括脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物、合金成分微调、精确的温度等。钢水二次精炼过程可以提高钢水质量，满足不同钢种的特殊要求。因此，精炼是现代钢厂建设和生产顺序的核心部分。
精炼是钢厂开发新品种、增强市场竞争力的必要手段，是生产节奏的缓冲器，对控制钢厂生产节奏、保证产品质量有着不可替代的作用。
精炼工艺配置分为三类：LF炉工艺、CAS工艺、RH工艺。
目前，炼油工艺路线主要分为以下四类：
1）LF精炼工艺：对于低氧、低硫的钢种，例如低合金钢、低钢级管线钢等，需在LF钢包精炼炉中处理后再送入连铸机。
2）RH精炼工艺：低碳钢、超低碳钢及对气体含量控制要求高的钢种，在连铸前必须经过RH精炼。
3）LF+RH双处理工艺：对于一些有特殊质量要求的钢种，如高等级管线钢、高强度钢等，需采用LF钢包炉和RH真空脱气装置的双处理工艺。
4）CAS精炼工艺：CAS作为LF精炼的平行或替代工艺路线，可完成LF除脱硫以外的大部分功能。
板坯连铸技术
连铸：盛有精炼钢水的钢包被运送到转盘，转盘旋转到浇注位置后，将钢水浇入中间包，中间包再通过喷嘴将钢水分配到各个结晶器中。结晶器是连铸机的核心设备之一，对铸坯进行定型，并使其快速凝固结晶。矫直机与结晶振动装置配合，将铸坯从结晶器中拉出，经扇形段冷却，火焰切割成一定长度的铸坯。
连铸是将热的钢水转变成固体板坯的过程。
回收技术创新
热脱硫渣回收工艺
为了提高脱硫剂的利用率，降低钢水材料消耗，减少处理工序温降，提高冶炼效率，减少脱硫渣产生量，提出了将热KR脱硫渣返回KR回用的工艺。
“脱硫渣热循环法”是将脱硫精炼后排出的钢渣（脱硫渣）在高温下预处理下一批铁水时直接再利用的方法。脱硫渣刚处理时处于凝聚粒子状态，但随后温度下降，凝聚粒子就会崩塌，形成新的未反应表面。脱硫渣的重复利用，
有效利用未反应表面可最大限度发挥炉渣的脱硫能力钢材加工工艺流程图，同时由于炉渣在高温下再利用，可回收排渣时放出的热量，有利于节约资源、减少环境负荷。
因此，热脱硫渣返回利用后，与少量脱硫剂配合使用，可降低脱硫剂消耗30%-40%，脱硫剂消耗控制在1.8-3.0kg/t，铁水温降相对减少10-15℃，总渣量可减少30%-40%，同时还可减少铁损，减少对环境的污染。
液态脱碳渣回收利用工艺
转炉热渣返回脱磷炉的工艺流程如图2所示。在脱磷炉中加入废钢和铁水后，开始吹炼脱磷。吹炼完毕后，倒出P2O5质量分数较高（ω（P2O5）=6%-8%）的脱磷渣，将半钢（ω[P]semi≈0.03%）倒入半钢包中，将半钢从半钢包加入脱碳炉进行吹氧脱碳冶炼。脱碳炉冶炼完毕后，将钢水排至钢包进行精炼冶炼，将P2O5质量分数较低（ω（P2O5）≈1.5%）的脱碳渣倒入渣罐中。 液态炉渣通过渣罐加入脱磷炉后，开始溅渣作业，待液态炉渣溅干后，加入废钢、铁水，进入下一步转炉双炉作业。
转炉粉尘综合利用技术开发
采用冷固结技术生产线后，转炉干灰自2012年11月起100%返回转炉冶炼工序再利用，2013年月产能达产，比2012年炼钢部接手前的月产量9588t增加了3697t。另外原料仓抽检粉化率由之前的26%降低到目前稳定控制在10%以下，有效降低了转炉干除尘系统设备运行负荷，减少了烟尘排放数量。冷固结球团生产线成为国内第一条采用全干除尘灰和冷固结技术压球以满足转炉进料要求的生产线，是国内利用干除尘灰压球的示范线。
冷固球团生产工艺改造后，冷固球抗压强度由改造前的1041N提高到改造后的1100N，强度增加5.7%；同时原料仓粉化率明显降低，由研发前的约26.12%降低到目前的9.07%。
大型转炉粗灰自循环技术研究
300t炼钢转炉一级除尘原设计为将粗灰依次经蒸发冷却器排灰系统、刮板输送机、斗式提升机排至储灰槽；经真空吸排车吸出，运至冷实球，与细灰等混合，加入黏合剂后压成球烘干；制球成品用汽车运至炼钢辅助原料地下料仓储存，根据生产需要经辅助原料皮带运输至炉顶辅料仓，再经振动给料机进入辅助原料溜槽加入转炉。通过工艺开发与设备改造，实现了大型转炉粗灰的自循环，工艺应用后，大大降低了粗灰的运输成本。
钢包浇铸渣及钢水回收工艺
铁水在脱磷炉脱磷、吹炼后，将半钢倒入半钢包，将RH/LF/CAS钢包铸渣从钢包倒入半钢包，每个半钢包承接3-4炉铸渣，之后将铸渣和精炼渣通过半钢包倒入脱碳炉，如图3所示。
热精炼渣、铸造残渣返回半钢包工业化生产投入运行后，将钢包铸造残渣以液态形式安全回收利用。钢包内钢水直接倒入半钢包，解决了废钢量大的问题；钢包内剩余钢水可提高高牌号钢种质量；高碱度炉渣可回收利用；铸造残渣以高温液态形式返回转炉，达到节能的目的。铸造残渣返回半钢包，每月可回收600t，减少48个格子。
工艺技术创新
脱磷转炉底吹快换技术
为提高脱磷炉底吹效果，进一步降低炉底半钢磷含量，在脱磷转炉进行了转炉底吹枪在线更换试验，3月至4月共更换底吹枪3把，更换后冶炼效果良好，半钢磷含量较更换前降低0.002%，半钢磷含量≤0.035%比例稳定控制在80%以上。脱磷炉底吹快速更换工艺已逐步成熟。同时脱碳炉采用少渣冶炼，整个三脱碳工序石灰消耗降低至22kg/t。
通过一系列技术措施和设备改造，该炉半钢磷含量逐步降低钢材加工工艺流程图，更重要的是半钢磷含量波动明显缩小，为脱碳炉低渣冶炼奠定了良好的基础。
在半钢磷含量稳定控制在低水平的条件下，围绕脱碳炉低渣冶炼，开展了如下工作：1）结合脱磷炉滑板挡渣工艺，严格控制半钢下渣量；2）优化脱碳炉留渣工艺下渣量，减少加热硅铁使用量，脱碳炉石灰消耗降至12kg/t钢。
转炉CO2-O2混喷技术
本文对转炉炼钢过程中CO2气体的作用进行了热力学分析，通过在300t脱磷转炉和脱碳转炉上进行CO2与O2混合喷吹工业试验，验证了CO2气体的冶金效果。试验炉半钢脱磷率比原工艺提高6.99%，炉渣中TFe降低0.64%，烟尘量降低2.65%。常规冶炼试验发现，在不影响转炉冶炼节奏的情况下，将5%～10%的CO2与顶吹氧气混合用于转炉炼钢，转炉终渣TFe降低3.59%，最终碳氧产物降低0.0001，碳氧产物分布更稳定。 与原工艺相比，试验过程中炉气中CO含量提高2.66%，煤气回收量提高5.24Nm3/t钢。
降低转炉出钢温度技术
转炉出钢温度1678℃，明显高于国内外同行业先进公司的控制水平，对冶炼成本、钢水质量、生产稳定性影响较大。钢包蓄热量低、生产节奏慢是造成出钢温度高的主要原因。针对影响京唐公司转炉出钢温度高的原因，确定增加钢包盖工程，加快生产节奏，提高生产线生产效率，推行RH单工位生产模式，降低工序温度损失，从而带动转炉出钢温度的降低。
通过研发，2017年转炉出钢温度逐月下降，2017年9月份出钢温度降至1652℃，比研发前降低了26℃。出钢温度的降低为增加废钢加入量、提高钢坯产量提供了保障。通过增加废钢加入量，钢坯产量得到明显提高。
转炉低氧控制技术
随着RH强制脱碳工艺的推进，汽车板品种相应开展了降低转炉终点氧含量的研究，结合降低转炉碳氧积累、降低转炉炼钢温度等控制工作，IF钢转炉终点氧含量由年初到目前已逐步降低。
IF钢顶渣改性技术
生产优质钢板时，一般对顶渣中的TFe含量进行严格控制，如宝钢一般控制在5%左右，奥钢林茨将平均TFe含量控制在10%左右。针对顶渣中TFe波动的问题，可以采取一系列措施，将顶渣的氧化性降低到4%以下。
提高钢包自开率的技术
为了提高盖包自开率，避免因钢包不能自动开包而造成钢锭裸浇造成的经济损失，保证重点钢种的冶炼，经过一年多的实践探索和技术攻关，找到了盖包自开率下降的原因，制定了提高盖包自开率的具体措施，有效提高了盖包自开率。
重点分析了结瘤形成机理及其对自开的影响，钢包加盖后自开率下降的原因，通过规范钢包烧眼、引流砂加砂操作，规范钢包翻渣、钢包边缘处理操作，规范钢包倒装试滑操作，缩短双精炼加盖钢包从出钢到浇注时间等措施，通过上述改进现场工艺和引流砂质量，使钢包未自动开炉次数由重点攻关前的8-9炉/月降低到2炉/月以下。
个性化内含物控制技术
根据钢水实际情况，计算钙处理控制窗口，指导不同S、TO条件下的合理加钙量。通过优化处理工艺，钢中钙含量由原工艺的30～40ppm降低到10～20ppm，钢锭中夹杂物类型为低熔点夹杂物与高熔点夹杂物-（CaO）-CaS复合，B类夹杂物≤2.0一次检验合格率由96.5%提高到97.5%，由夹杂物引起的探伤不合格率由10%降低到1.5%以下，提高了管线钢的产品质量。
FC结晶器应用技术
研究了结晶器单/双流控制技术，临界吹氩量由14L/min降低到10L/min，为FC结晶器的使用奠定了基础；d.为充分发挥下磁场的制动作用，加大了进水角度和插入深度。
考虑到下部磁场强度过高会使上部回流强度增大，将正常拉速时下部线圈电流设为500～600A。应用后，弯月铜板温度提高13℃，钩壳（Hook）深度由2.3mm减小到1.7mm，达到了日本JFE公司千叶工厂的实际效果。
通过优化电流参数与拉速匹配、SEN浸入深度、SEN侧孔角度、Ar流量调整等工艺参数，FC结晶器d拉速范围由之前的“≥1.8m/min”扩大到“≥1.5m/min”，使用FC结晶器d后，3号铸机LCAK钢带产出率由0.69%降低到0.35%。
板坯高拉速铸造生产控制技术
目前高效连铸技术已成为现代连铸生产的重要发展方向，高拉速作为其主要技术，一方面可以大大减少建设投资，降低成本，提高产量；另一方面缩短了浇铸时间，带动炼钢精炼加速，减少钢水被炉渣或空气二次氧化的时间，提高钢水洁净度。
但随着拉速的提高，结晶器出口处坯壳厚度减小，易引发漏钢事故；另一方面，保护渣的消耗随拉速的提高而减少，剧烈的液面波动严重恶化结晶器内部的传热和润滑条件，加剧的波动极易卷渣，造成轧板表面出现线状缺陷。针对以上问题，采用强冷结晶器、高拉速保护渣、电磁制动、非正弦振动、漏钢预报等技术，改善结晶器的传热和润滑，防止漏钢，最终保证产品质量。最高拉速可达1.8m/min。
MCCR工艺介绍
薄板坯连铸连轧工艺流程紧凑，自动化程度高，有助于实现智能化生产。在采用先进技术的基础上，我国薄板坯连铸连轧生产线进行了优化漏钢预报系统、在原有层流冷却系统基础上增加轧后超快冷系统、采用二次除鳞技术、铁素体轧制技术、半无头轧制技术、无头轧制技术等技术创新。薄板坯连铸连轧技术的不断进步为其产品发展提供了保障。
连铸连轧定义：由连铸机生产出来的高温无缺陷钢坯，不需清理和重新加热（但需经过短暂的均热保温处理），直接轧制成产品。把“铸”和“轧”直接连成一条生产线的工艺过程就叫连铸连轧。
连铸与连轧紧密结合的方法：连铸坯热装与直接轧制。连铸坯热装工艺是指将连铸机生产的坯料在热态下送入加热炉加热，不经冷却，再进行轧制的方法。连铸坯直接轧制工艺是指将连铸机出来的高温坯料不经加热或只对边部进行轻微的补充加热，直接送入轧机轧制成产品的方法。
连铸连轧的优点：1）生产工序简化，生产周期短；2）占地面积少；3）固定资产投资少；4）金属回收率高；5）钢材性能好；6）能源消耗少；7）工厂人员大大减少；8）劳动条件好，易实现自动化。
MCCR多模式连铸轧生产线工艺流程：大钢包回转台钢包车→130/110高速薄板坯连铸机→摆动式方坯除鳞机→摆动式方坯纵剪→隧道式均热炉→粗轧前除鳞机→三机架粗轧机→滚筒式头剪→感应加热装置→精轧前除鳞机→五机架精轧机→强化层流冷却段→高速飞剪→两台地下卷取机。该生产线采用无头轧制技术，以高质量、高强度、薄规格产品为主导方向；以薄规格低碳软钢为主，替代传统冷轧低端产品，也可为单机架冷轧提供薄规格母材，降低轧制成本；生产薄规格耐候钢、薄规格结构钢； 发展高强度、高性能薄规格热轧产品，具备3.0mm以下薄规格高强度热轧品种生产能力。首钢京唐MCCR多模式连铸轧生产线的最大特点是采用无头轧制/半无头轧制/单坯轧制三种生产模式：1）无头轧制模式生产0.8～2.0mm薄规格产品；2）半无头轧制模式生产2.0～4.0mm一般薄规格产品；3）单坯轧制模式用于头尾坯轧制、单卷取机生产条件维持生产，可生产1.5～12.7mm轮廓覆盖的全部产品。
大量的理论研究和生产实践证明，薄板坯连铸连轧生产的高质量薄规格热轧产品将大量替代冷轧产品。一方面，传统热轧工艺生产的热轧带钢将由中间产品向最终产品转变；另一方面，薄板坯连铸连轧工艺批量生产高质量薄规格热轧产品将对现有冷轧产品的生产工艺产生重大影响。未来的发展方向是采用薄板坯连铸连轧技术，进一步开发提高薄规格产品比例的技术，建立薄规格产品的标准体系。
