由於一係列革新,平爐生產技術不斷進步,生產技術經濟指標提高。重點企業平爐平均利用係數(噸/平方米·日)一九五三年為4.91,一九九○年為11.47。其他技術經濟指標到1990年均達新的水平。
三、側吹轉爐煉鋼
舊中國留下酸性空氣側吹轉爐共七座,最大的爐體容量為4噸。新中國成立後,上鋼一廠、大冶鋼廠新建了三座2噸酸性轉爐,但由於酸性轉爐無法脫磷、脫硫,需要低硫、低磷生鐵,生產受到限製。一九五二年,唐山鋼廠試驗直筒型堿性空氣側吹轉爐成功,投入工業生產;隨後新疆八一鋼鐵廠試驗的渦鼓型堿性空氣側吹轉爐也建成投產,不久全國的酸性轉爐陸續改為堿性。側吹轉爐由酸性改為堿性,是一個革新。由於它的設備簡單,建廠快,投資少,在一九五八年至一九六○年間一度有較大的發展。一九五三年全國側吹轉爐鋼產量為16.2萬噸,一九五七年達到79.7萬噸,一九五八年154.4萬噸,一九五九年473萬噸。一九六○年735.7萬噸,占全國當年鋼產量的39.4%。經過國民經濟的第一次調整,側吹轉爐鋼產量才逐步減少。側吹空氣轉爐在中國開發生產以後,在生產實踐中有不少技術革新。如建立了一套完整的冶煉操作製度(特別是搖爐製度),針對不同生鐵條件的雙渣法、留渣法,減少噴濺和縮短冶煉時間的二排、三排風眼,不停風加料法,采用焦油白雲石爐襯(原為鎂砂),還試驗了風眼噴吹石灰粉和煤粉。這些技術不少與以後頂吹轉爐的新技術有相似之處。七十年代東北工學院還試驗成功用氧氣代替空氣吹煉,取得了良好的經濟效果。但是,比起氧氣頂吹轉爐,側吹轉爐在技術上有很多缺陷,八十年代上半期開始被逐步淘汰,大部分改造為頂吹轉爐。一九八○年全國側吹轉爐鋼產量下降到301萬噸,占全國鋼產量的8.11%,一九八五年,再下降到87.萬噸,隻占全國鋼產量的1.08%。在重點鋼鐵企業中,除了唐鋼改為純氧側吹外,側吹轉爐已全部被淘汰。從一九四九年到一九八五年的三十多年間,側吹轉爐共產鋼9300萬噸,占同期全國累計鋼產量的14.76%。側吹轉爐在中國鋼鐵工業發展中發揮過一定作用,也為以後氧氣轉爐的發展培養了一些技術力量。
四、氧氣頂吹轉爐煉鋼
奧地利的林茨、多納維茨工廠早在一九五二年就建成了氧氣頂吹轉爐,但這項技術在中國傳播卻較晚。五十年代前期,中國一些冶金專家就提出發展氧氣頂吹轉爐煉鋼的主張,一九五六年製訂十二年科學技術發展規劃時,才確定在唐山鋼廠進行5噸氧氣頂吹轉爐試驗,但並未進行。一九六二年,國家科委在廣州召開的全國科技工作會議上確定了發展氧氣頂吹轉爐和連鑄,並列入一九六三年至一九七二年科學技術發展規劃。一九六四年,國家科委在石景山鋼鐵公司投資建立了第一座氧氣頂吹轉爐,安裝有公稱30噸的轉爐2座,於年底投入試生產,標誌著中國煉鋼技術進入了新時期。
繼首鋼之後,一九六六年上鋼一廠三座30噸氧氣頂吹轉爐建成投產。一九六八年太鋼從奧地利引進兩座公稱50噸的氧氣頂吹轉爐成套設備,於一九七○年建成投產。進入七十年代,唐鋼、上鋼三廠、攀鋼、包鋼、馬鋼、鞍鋼第三煉鋼廠、本鋼、天津鋼廠等重點鋼鐵企業和濟南鋼鐵廠等中型鋼鐵企業,又有一大批氧氣頂吹轉爐陸續建成投產,使氧氣頂吹轉爐成為中國煉鋼工業的主力。一九六九年全國氧氣頂吹轉爐鋼產量僅90萬噸。占全國鋼量的6.8%;一九七九年增加到1295萬噸,開始超過了平爐產量,占全國鋼產量的37.5%;一九九三年達到5424.06萬噸,占全國鋼產量的60.55%。
初期建設的氧氣頂吹轉爐公稱噸位最大的是30噸和50噸,有些在30噸以下。一九七一年,中國自己設計、製造、建設了攀鋼的120噸轉爐廠;此後,本鋼的120噸轉爐、鞍鋼的150噸、180噸轉爐相繼建成投產,標誌著中國轉爐生產建設有了一次飛躍。一九八五年九月,寶鋼從日本引進的300噸轉爐分廠建成投產,又使轉爐的大型化和現代化達到一個新的水平。
中國在二十多年的氧氣轉爐煉鋼中,探索和積累了生產技術方麵的一些成功試驗,如:
多孔氧槍的采用,提高了冶煉效果。初期采用的單孔氧槍,攪拌能力差,化渣速度慢,熔煉過程易噴濺。後經北京鋼鐵學院、鋼鐵研究總院、鋼鐵設計總院、北京大學等單位試驗研究,於一九七○年和一九七一年分別在上鋼一廠、首鋼使用三孔氧槍,縮短了冶煉時間,並很快得到推廣。
提高爐齡。一九七八年以前氧氣頂吹轉爐爐齡較低,除了首鋼、唐鋼、濟南鋼鐵廠個別爐突破千爐外,大部分爐齡隻有一、二百爐,生產中常常出現斷吹現象。一九七八年,首鋼在洛陽耐火材料研究所的配合下,創造出一整套提高爐齡的工藝技術,他們用白雲石二步煆燒和輕燒油浸磚,采用濕法、並半幹法噴補技術,在造渣製度上作了改進,使爐齡大幅度提高。同年五月,首鋼二號轉爐爐齡達到2868爐,全廠年平均爐齡達到819爐。此後,上鋼一廠創造爐齡4332爐,濟南鋼鐵廠創造爐5070爐的紀錄。上鋼三廠采用貼補和幹法噴補技術,又創造爐齡10659爐的新水平。從此,轉爐爐齡逐步提高,一九七八年重點鋼鐵企業轉爐平均爐齡為398爐,一九八五年提高到606爐,其中上鋼三廠達3220爐,首鋼1353爐。
頂底複合吹煉,這是國際上七十年代末開始應用的一項煉鋼新技術。一九七九年末,首鋼在進行頂吹轉爐提铌試驗時,曾將底槍內管堵住,靠環縫供隋性氣體,進行過複合吹煉。一九八○年,唐鋼在30噸轉爐上進行了頂底複合吹煉的小量工業試驗。一九八二年底,首鋼、遼寧新撫鋼廠、鞍鋼等企業從試驗轉入工業生產。此後,這項技術迅速推廣,到一九八五年底,全國已有17個轉爐鋼廠共30座氧氣轉爐采用了頂底複合吹煉技術。鞍鋼、首鋼、武鋼等七個重點企業已全部實現了複合吹煉。實踐證明,采用複合吹煉技術,每噸鋼的鋼鐵料消耗可降低5—10千克,節約合金料0.6—1千克,爐齡提高10%,增產10%。
比起先進的產鋼國家,中國氧氣頂吹轉爐大都是六七十年代建設的,工藝設備不配套,技術裝備落後。相當多的爐子還沒有煤氣回收裝置,沒有鐵水預處理設施,沒有計算機控製係統,石灰質量較低,也沒有連續鑄鋼配套,操作水平和管理也有不夠科學的地方。一些地方小企業的轉爐,爐子噸位也過小。這都是在技術改造和進步中需要大力解決的問題。
特殊鋼冶煉和其他煉鋼技術
一、電爐煉鋼
中國的重點特殊鋼廠,除少數平爐外,主要用電爐煉鋼。有四種情況:一是經過改建、擴建的老廠,如大連鋼廠、撫順鋼廠、本鋼第一鋼廠、大冶鋼廠、太原鋼鐵公司、重慶特殊鋼廠等。一九四九年全國隻有大連鋼廠3台、撫順鋼廠4台、本鋼一鋼廠3台電弧爐進行生產,當年產鋼12028噸;一九五三年大冶、重慶、太原等特殊鋼廠恢複生產,全國年產特殊鋼達到5萬噸。當時電爐容量小,多是1噸、1.5噸、3噸固定式手工裝料爐子,生產碳素鋼和少量合金鋼。這些鋼廠以後經過改造擴建,增添了一些較大的電爐;二是五十年代興建,六十年代發展起來的新廠,如齊齊哈爾鋼廠、北京鋼廠、北京特殊鋼廠(後改為首鋼特鋼公司)、上鋼五廠等,其中齊齊哈爾鋼廠電爐容量擴大到10—20噸,裝備技術達到前蘇聯五十年代水平,平麵布置和采用的技術比較先進合理。後來建設的上鋼五廠等的電爐車間,都借鑒了齊齊哈爾鋼廠的經驗;三是六十年代新建或老廠搬遷形成的特殊鋼廠,有長城鋼廠、陝西鋼廠、貴陽鋼廠等;四是七十年代以後建設起來的特殊鋼廠,如舞陽鋼廠,電爐容量達到75噸。此外,在五十年代末還陸續建設了一批地方中小型電爐鋼廠,如無錫鋼廠、合肥鋼廠、萊蕪鋼廠、江西鋼廠、柳州鋼廠等。截至一九九○年底,全國共有16個特殊鋼重點企業,擁有500萬噸煉鋼能力,其中電爐能力為400萬噸。這些企業擔負著全國60%的合金鋼、65%—70%的特殊鋼和90%特殊鋼關鍵品種的任務。
近四十年來,中國電爐煉鋼技術有了較大的發展:
冶煉工藝的統一與改革。“一五”計劃時期,通過軸承鋼的全國性攻關,使電爐生產工藝規程係列達到統一,形成了熔化、氧化、還原三期式的煉鋼工藝。這種工藝一直延用到七十年代末期。一九八○年初,撫順鋼廠與北京鋼鐵學院合作,將三期式的傳統工藝改革為新工藝,其特點是:合理配料,提前造渣脫磷,用氧強化脫炭去氣,不用或少用礦石,還原期用鋁強製脫氧,采用爐中噴粉技術。新工藝的每爐冶煉時間縮短50分鍾,噸鋼電耗降低70—80千瓦時,鋼中高倍夾雜物降低,已為各特殊鋼廠普遍采用。
氧氣煉鋼。一九六○年撫順鋼廠、齊齊哈爾鋼廠、太鋼和其他一些鋼廠同時對氧氣冶煉不鏽鋼進行研究。大連鋼廠、本鋼一鋼廠、撫順鋼廠在冶煉高速工具鋼時采用了返回吹氧法,齊齊哈爾鋼廠在冶煉18鉻鎳鎢A鋼時也采用了返回吹氧工藝。經過一九六四年、一九六五年兩年的試驗,解決了衝擊值不合的問題,獲得了合理的工藝。電爐氧氣煉鋼可以提高生產效率,降低成本,推動了不鏽鋼、耐熱鋼等鋼種的發展。
白渣法工藝。冶煉軸承鋼,技術要求嚴格,用電石渣法冶煉有困難。一九五九年齊齊哈爾鋼廠開始探索用白渣代替電石渣新工藝,經過三年試驗獲得成功。用新法煉出的軸承鋼,夾雜物平均級別、點狀出現率、夾雜物總量都優於電石渣法。一九六三年以後,各廠冶煉軸承鋼和結構鋼都采用了這項工藝。
混合煉鋼工藝。一九五七年大冶鋼廠與鋼鐵研究院合作,在民主德國專家的指導下,試驗電爐—平爐混合煉鋼工藝,在5噸電爐與50噸平爐、20噸電爐與90噸平爐混煉上都獲得成功,經過混煉的鋼達到了電爐鋼的水平。一九五八年,齊鋼用堿性平爐—酸法平爐雙聯法冶煉炮鋼、軸承鋼、電站轉子鋼,也獲得成功。
除上述先進技術外,電爐煉鋼尚有采用高鋁爐頂、水冷掛渣爐壁、出鋼過程混渣脫硫、液壓控製爐蓋、電磁攪拌、煤氧助熔、爐料預熱等技術。
二、電渣重熔技術
這種冶煉方法可以冶煉電爐不能冶煉的鋼種。一九六○年重慶特殊鋼廠、大冶鋼廠開始試驗0.2—0.25噸單相單臂式電渣爐,到一九六二年許多鋼廠已能成批生產。一九六五年齊鋼製造了國內第一台10噸三期、雙臂、可自動調心的大型電渣爐;其後又有鞍鋼的雙極串聯步進導電供電式15噸板坯電渣爐、太鋼全液壓傳動和微機控製的電渣爐投入生產。到一九八七年,重點特殊鋼廠電渣爐生產能力達10萬噸,電渣重熔冶煉已成為生產軍工用鋼和機械、化工、動力設備用優質鋼的重要手段。
三、連續鑄鋼
連續鑄鋼是五十年代發展起來的新技術。它比起用鋼錠模鑄鋼的方法,具有成材率高、節省能源、改善勞動條件、提高生產效率等優點,正在逐步取代傳統的模鑄技術。一九八七年日本連鑄比達到94%,聯邦德國88%,法國93%,英國65%,美國59%,巴西46%,韓國84%。
中國連鑄技術起步不晚,但發展緩慢,最早的是一九五七年上海鋼鐵公司中心試驗室(上海鋼鐵研究所前身)建設的一台工業性試驗的高架75×180毫米立式連鑄機,一九五八年投入試驗;一九五八年在重鋼三廠建設了一台坑下175×250毫米立式連鑄機,並采用了機械剪切;一九六○年由北京黑色冶金設計院設計的唐鋼150×150毫米立式連鑄機投入試驗與生產;一九五九年首鋼、大連鋼廠進行了傾斜式連鑄機的試驗,但都未轉入生產。
一九六四年,在重鋼三廠興建了中國第一台弧形連鑄機,這台1700毫米板坯、方坯兩用連鑄機經過短期試驗,投入生產。這種新型連鑄機當時在國際上還處在初創階段。弧形連鑄機克服了立式連鑄機設備高、生產不便的弱點,於是上海、天津、首鋼、重鋼等鋼鐵廠先後建設了弧形連鑄機。到一九七二年,全國已有連鑄機30餘台(包括試驗機組),當年產連鑄坯50萬噸,連鑄比.2%。但這些連鑄機都存在裝備水平低、結構薄弱等缺點,生產不正常。當時上海有12台連鑄機,經常生產的隻有7台,一九七二年產量34萬噸,其中上鋼三廠的連鑄機是全國連鑄機中生產比較正常的一台。