百年首钢创新成果专题报道:产业报国 艰苦奋斗
发布时间:2019-09-06 10:19

  首钢始建于1919年,至今已经历了百年沧桑和巨变,是我国冶金工业发展的缩影、改革开放的一面旗帜。100年来首钢依靠科技创新,创造了多项世界第一、中国第一,成为我国第一个由中心城市搬迁调整至沿海发展的钢铁企业,建成了我国第一座新一代可循环钢铁流程示范企业,被誉为中国从钢铁大国走向钢铁强国的“梦工厂”。百年首钢取得了两千余项科技成果,使首钢历经波折,仍然不断发展壮大。值此首钢喜迎百年华诞之际,《世界金属导报》梳理了首钢历史发展进程中多项重大科技创新成果,汇集成此次专题系列报道,以此向百年首钢致敬!

  由于氧气炼钢的大力发展,要求一种快而准的测定钢水碳含量的方法。20世纪60年代发展起来的将钢水快速冷却,测量其开始结晶的温度,从而决定其碳含量的方法称凝固温度定碳法。它具有测量速度快、准确、设备简单、操作方便等优点。首钢从1967年开始研究,新宝GG并于1969年用于生产。取得的主要技术进步:

  1)研制了一种炉前钢水快速定碳的新方法,利用测量钢水的凝固温度确定含碳量;

  2)研制了一种快速定碳头、定碳取样新装置及两种材质的样杯,选定了适合于定碳要求的偶丝,研究了偶丝的热电特性及检定方法;

  3)改制了定碳用的小量程高精度快速仪表。在首钢氧气顶吹转炉冶炼高、中碳品种钢时,使用了凝固温度定碳法,定碳误差基本上在±0.03%以内,定碳速度约20秒。并在武钢、鞍钢等钢厂和沈阳金属所、计量院、冶金自动化所等单位进行了试验研究,证明已能满足生产要求,通过了冶金部技术鉴定,并在国内广泛推广使用,不仅用于转炉,还可用于电炉。

  这种方法也可以用于转炉副枪上,不倒炉直接将装有热电偶样杯插入炉内钢水中取样定碳,发挥了这种方法的优越性,为炼钢过程控制和转炉自动化提供了得力的工具。凝固温度定碳方法经过生产现场的几年使用,证明是一种简便、快速、准确的分析方法,为炼钢生产的优质、高产、多品种创造了条件,促进了氧气炼钢的快速发展。

  1972年,在首钢钢研所试验高炉热风炉的基础上,建成了我国第一组(3座)试验性顶燃式热风炉。该热风炉的结构特点是:

  1)炉顶衬砖为独立的大帽子,采用侧面双烧嘴切线/h煤气的半喷射式短焰烧嘴。

  2)蓄热室的格砖采用带横向通道的整体型19孔蜂窝砖。这种结构取消了考贝式炉的燃烧室,也不需要另建燃烧室,同时,结构对称稳定而简单,能极大地改善耐火材料的工作条件,彻底消除了考贝式炉容易引起大墙串风、格子砖和大墙倒塌、寿命短等一系列弊病。

  3)减少了占地面积,节省了设备投资。此外,由于采用了余热法,在低发热值煤气(即贫煤气)、高流速下,能经济而有效地获得高风温,这在高炉焦比不断降低,煤气越来越贫的情况下,对提高风温、增加喷吹量、降低焦比、提高产量具有重要意义。

  从1972年5月烘炉投产一年多的工业性生产试验表明,该顶燃式热风炉工艺和结构合理可行,效果更好,能在贫煤气下,采用余热法可获得1250℃的高风温,高炉有效容积利用系数可达3.0-3.5t/(m3·d)。该顶燃式热风炉在山东济南钢铁厂等地推广使用。

  旋筒式水膜除尘器的除尘原理是:当含尘气流呈螺旋状前进时,借离心力的作用使位移到外壳的灰尘颗粒被水膜所去除。气流每次冲击水面时,也有除尘作用,较细的灰尘被气流多次冲击水面而产生的水雾、水花所吸捕、凝聚,加速了向除尘器外壳位移,并被水膜所去除。

  它具有除尘效率高、阻力损失小、耗水量小和运行、维护方便的优点,已在生产上广泛推广应用。但也存在问题,根据《关于下达1973年国家建筑标准设计及研究计划》通知:成立以首钢钢研所、南昌有色设计院等单位组成的“旋筒式水膜除尘器国家重复使用图编制小组”。通过调查,试验及工业性试验又在除尘器的内芯横断面形状、水位控制和脱水方式三方面进一步改进,改进措施如下:

  2)提出了灰浆斗全隔开措施,新宝gg创造奇迹登录使各图水位在使用风量范围内自动调整、平衡、并能长期、稳定地运行;

  3)提出了旋风和担板两种脱水方式,解决了除尘器出口带水问题。同时,提出旋筒式水膜除尘器国家重复使用图案系列和设计参数。

  通过改进,基本满足了机械、冶金、耐火等行业除尘的需要,有的单位用于电炉、小型氧气顶吹转炉、焙烧回转窑等烟气除尘也取得一定效果。

  通过氧气顶吹转炉冶炼,进行工业试验研究,提出了GSiMnRe农用轴承用钢新钢种,并确定了从冶炼、轧制、球化退火及淬火到回火的工艺制度。

  经过工业应用证明,钢的质量和性能符合轴承钢的生产工艺要求和农用轴承钢的使用要求,可替代GCr15轴承钢,从而可节约较贵重的Fe-Cr合金。

  该钢种的研制成功,节约了较贵重的Fe-Cr合金的使用,降低了生产成本,增加了轴承钢品种,可为用户提供更多选择。新宝GG

  1974年,在45Si2Mn钢筋试制的基础上,通过对钢的化学成分调整,并对炼钢及轧钢工艺的优化,1975年又进行了较大批量的工业试制。试制结果表明,采用转炉冶炼低合金高强度钢筋45Si2Mn在工艺上是可行的。

  在轧制工艺上,采取适当的低温轧制制度,转炉冶炼的45Si2Mn钢,其性能达到55/85级低合金高强度钢筋的要求。总体质量达到国外同类产品水平。

  首钢45Si2Mn低合金高强度钢筋分别在北京丰台桥梁厂和丰台轨枕厂进行试用,用于制作预应力混凝土桥梁和预应力轨枕,质量完全满足应用要求;随后,在首钢850初轧厂建设工程中批量应用。

  金属化球团半工业性试验是从1973年到1976年,在首钢钢研所Φ0.57m×10m回转炉上用迁安矿精矿粉造球,用无烟煤作还原剂,烟煤(或加部分无烟煤)作燃料进行的。三年多的试验说明,设备基本满足工艺要求,工艺流程可行,操作稳定,达到了较好指标。

  平均指标如下:金属化球团化率平均91.88%;再氧化率平均0.87%;设备连续运转40天;回转炉利用系数平均0.7t/(m3·d);煤耗平均1.0t/t金属球。1973年与1976年两次用1.5t电炉进行了炼钢试验。金属化球团加入量占废钢总量的40%-50%,操作稳定;与同类钢相比,冶炼时间和电耗与全废钢冶炼相近,渣量没有明显增加。

  该研究于1975年6月10日至14日在首钢由冶金部主持召开技术鉴定会,肯定效果,并决定在福建、浙江、上海等地建设中试设施。

  提高氧气顶吹转炉炉龄是增加钢产量,降低耐火材料消耗的重要途径。从1970年开始,紧紧围绕提高转炉炉龄这个课题,首钢在北京钢铁研究总院等单位的协同下,在改善炉衬材质、精细冶炼操作、改进造渣制度、加强喷补护炉、摸索砌炉经验等方面进行了研究,形成了振动成型大砖、三孔氧气喷枪、水冷炉口、轻烧油浸大砖热处理新工艺等关键技术。

  研究提出:优良的炉衬材质是提高炉龄的基础,精心冶炼操作(改进原料质量、“早化渣、化好渣、终渣黏”的造渣原则、合理的装入、供氧制度)是提高炉龄的关健。

  加强喷补护炉是延长炉龄必不可少的有力措施。采用喷补护炉后,使年平均炉龄由1965年的233炉提高到1973年的639炉,1977年单炉炉龄达到1370炉,1978年首钢2号转炉创造了炉龄2868炉的成绩,刷新了该厂1977年1616炉的最高炉龄纪录。

  由于炉龄的提高,炼钢厂钢产量有了较大幅度的增长,为稳定高产创造了良好条件。年产钢由1969年的44万吨提高到1976年的113万吨,使转炉炼钢年年完成国家计划,1977年实际生产能力为设计能力的187%。

  首钢机械厂从1962年开始,历经十五年,潜心研究制作新型蜗轮,先后试制成功了球面、直齿平面、斜齿平面和二次包络平面等四种蜗轮副。1971年试制成功独创的二次包络平面蜗轮副SG-71(即所谓新型蜗轮副)。

  SG-71型蜗杆-涡轮传动机械在齿形上和啮合原理上都不同于其他蜗杆-涡轮传动,技术特性也优于其他蜗杆-涡轮传动,具有加工准确性高、光洁度好、工装简单、工艺性能优越、蜗杆与蜗轮经久耐用等特点,并在传动效率上和承载能力上都有突出效果,比普通圆柱蜗轮副使用寿命长几十倍。该项技术填补了我国在该领域的空白,达到国际先进水平。

  从1963年至1977年,向全国各地提供了200多套球面和平面蜗轮副,打破了西方国家的封锁,解决了我国工业生产上的急需。1976年,自制成功国内第一台大型蜗杆机床,并生产出了第一批大中心距二次包络平面蜗轮副,为发展我国重载涡杆-涡轮传动闯出了一条新路。1977年3月,向全国推广这项新技术,并命名这种蜗轮副为SG-71型蜗杆-涡轮传动机械。

  高炉喷吹烟煤系国家经贸委和冶金部下达的科研任务。研究如何安全喷吹烟煤,对推进我国喷煤技术,进一步发展及扩大喷吹煤种,合理利用我国煤焦资源都具有重要的意义。

  从1975年开始准备,于1978年开始进行喷吹烟煤试验,从设计及操作上均采取安保措施。控制气氛含氧,隔绝火源,消除煤尘长期沉积,使烟煤煤粉不具备爆炸和自燃条件,是安全喷煤的关键。

  试验平均喷煤量为90-125kg/t铁;喷吹率为11%-16%;作业率为98%;最好置换比为0.79;生铁合格率达100%;炉况顺行。

  该研究改变了“迁安矿区铁矿是板状单斜构造控矿”的传统观念,建立了“迁安矿区铁矿是向斜构造控矿”的新观念,提出了“迁安矿区构造是一系列复杂的紧密褶皱,呈复杂‘U’字型构造的设想”。经宫店子铁矿钻探证实,在两个单斜之间,深部潜赋着厚厚的矿体,形成向斜槽部控矿的模式。

  由“向斜控矿模式”指导找矿,先后在二郎庙-马家山铁矿、羊崖山铁矿、前裴庄铁矿、孟家沟铁矿、蔡园西沟铁矿、柳河峪铁矿、北屯铁矿、水厂铁矿等地证实了“向斜控矿模式”,实现了找矿突破,使首钢迁安铁矿区铁矿资源量倍增。“向斜控矿模式”的建立,使首钢迁安铁矿区铁矿资源量倍增,轰动了全国地质界。

  李四光地质科学奖获得者王永基教授在他的一篇总结冶金地质铁矿勘查50年的历史与经验科技论文中,对首钢地质勘探队的这一发现给予高度评价,他说:“七十年代初,首钢地质勘探队对冀东地区迁安宫店子铁矿进行构造研究分析,突破了铁矿产于单斜构造的认识,查明铁矿赋存于复杂的向斜(或向形)构造中,在向斜轴部铁矿体增厚。这一认识的总结和应用,促进了此类型铁矿床的勘查工作,发现了一大批隐伏矿体,大幅度地增加了储量。”