鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新模式探究

周學(xué)鳳

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.106

摘 要：鋼鐵材料在我國工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，是工業(yè)生產(chǎn)的重要功能材料和結(jié)構(gòu)材料，在國民經(jīng)濟中起著重要作用。該文從鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新模式的必要性入手，著重分析了鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)模式及鋼鐵生產(chǎn)工藝前沿技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，并探索了鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新模式。

關(guān)鍵詞：鋼鐵生產(chǎn) 工藝技術(shù) 創(chuàng)新 模式

中圖分類號：F426 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（a）-0106-02

鋼鐵材料在我國工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，是工業(yè)生產(chǎn)的重要功能材料和結(jié)構(gòu)材料，在國民經(jīng)濟中起著重要作用，而且，鋼鐵行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，在國內(nèi)和國外都有著較大的影響力。而隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)經(jīng)濟的發(fā)展。在這種情況下，鋼鐵企業(yè)需要研究鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新，積極創(chuàng)新鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)的流程和方法，加快設(shè)備創(chuàng)新，不斷調(diào)整工藝技術(shù)參數(shù)，創(chuàng)新工藝技術(shù)模式。因此，鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新模式成為鋼鐵行業(yè)的重要項目。研究鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新模式不僅能夠優(yōu)化鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)，而且對鋼鐵行業(yè)的發(fā)展有著深刻意義。

1 鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新模式的必要性

首先，現(xiàn)階段，我國鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新難度較大，創(chuàng)新機制不夠完善，很多大型的國有鋼鐵企業(yè)缺乏健全的創(chuàng)新管理制度，鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新缺乏動力。我國對鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新的理論研究程度較淺，鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)。其次，鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新具有深刻的現(xiàn)實意義。我國的鋼鐵生產(chǎn)量較大，但是鋼鐵生產(chǎn)能力過剩，鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，缺乏高附加值產(chǎn)品。鋼鐵行業(yè)在發(fā)展的過程中面臨著原材料漲價的問題，鋼鐵生產(chǎn)的環(huán)保壓力較大。在這種情況下，鋼鐵企業(yè)應(yīng)積極創(chuàng)新鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)，解決原料問題和環(huán)保問題。最后，鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新能夠有效提高鋼鐵企業(yè)的競爭力，調(diào)整鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進而實現(xiàn)能源節(jié)約，適應(yīng)市場的產(chǎn)品需求和綠色發(fā)展的要求。由此可見，鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新十分必要。

2 鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)模式

2.1 煉鐵工藝技術(shù)

煉鐵技術(shù)主要包括非高爐煉鐵技術(shù)和高爐煉鐵技術(shù)，高爐煉鐵技術(shù)是現(xiàn)代煉鐵技術(shù)的主導(dǎo)，現(xiàn)代煉鐵技術(shù)主要包括熔融還原法、直接還鐵法和高爐煉鐵這3種方法。但是，熔融還原法的生鐵產(chǎn)量較低，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)仍采用高爐煉鐵技術(shù)，而且，世界上的生鐵生產(chǎn)也主要依靠高爐生產(chǎn)工藝。高爐生產(chǎn)主要包括高壓操作技術(shù)、加濕鼓風(fēng)技術(shù)、自動控制技術(shù)、高風(fēng)溫技術(shù)等。其中，高壓操作技術(shù)主要指使用30 kPa以上的高壓爐的壓力進行操作。富氧鼓風(fēng)技術(shù)主要指在高爐中加入工業(yè)氧氣，進而提高高爐大氣鼓風(fēng)的氧氣濃度，加強風(fēng)口燃燒，進而提高產(chǎn)量。加濕鼓風(fēng)技術(shù)主要指向鼓風(fēng)爐中加水蒸氣，進而增強鼓風(fēng)濕度的穩(wěn)定性。高風(fēng)溫技術(shù)主要指在高爐借助熱風(fēng)將鼓風(fēng)的風(fēng)溫加熱。

2.2 煉鋼工藝技術(shù)

平爐煉鋼技術(shù)歷史較長，已經(jīng)有130多年，在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐技術(shù)出現(xiàn)之后，平爐煉鋼技術(shù)的統(tǒng)治地位開始改變，并且，很多國家都已經(jīng)淘汰了平爐煉鋼技術(shù)。而電爐煉鋼技術(shù)作為重要的煉鋼技術(shù)受到世界各國的重視，很多國家都采用電爐煉鋼技術(shù)。

3 鋼鐵生產(chǎn)前沿技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼鐵生產(chǎn)工藝的前沿技術(shù)

第一，低碳煉鋼技術(shù)。在綠色環(huán)保環(huán)境下，低碳生活成為未來生活的重要發(fā)展方向，低碳煉鋼技術(shù)正是低碳生活的產(chǎn)物。低碳煉鋼技術(shù)主要采用新型原料和設(shè)備，對原料進行循環(huán)利用，減少原料的浪費。具體來說，低碳煉鋼技術(shù)主要包括電解技術(shù)、氫利用技術(shù)、二氧化碳捕集和存儲技術(shù)等。第二，非高爐煉鐵技術(shù)。非高爐煉鐵技術(shù)能夠改變煉鐵能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能源節(jié)約，而且，非高爐煉鐵技術(shù)能夠減少煉鐵過程中的有害廢棄物排放，保護環(huán)境。而非高爐煉鐵技術(shù)主要包括熔融還原技術(shù)、豎爐直接還原技術(shù)、混合氫技術(shù)、核氫還原技術(shù)等。第三，煉鋼二次資源利用技術(shù)。二次資源利用技術(shù)主要包括提高產(chǎn)品附加值的技術(shù)、元件回收技術(shù)、爐渣利用技術(shù)等循環(huán)利用技術(shù)。第四，一體化控制技術(shù)。一體化控制技術(shù)主要對鋼鐵生產(chǎn)的煉鋼、連鑄、冷卻、熱處理等流程進行一體化控制。具體來說，一體化控制技術(shù)主要包括潔凈鋼冶技術(shù)、連鑄凝固技術(shù)、熱軋控制技術(shù)、熱處理技術(shù)等。第五，薄待連鑄技術(shù)。薄待連鑄技術(shù)主要對連鑄、冷軋、熱軋和特處理進行自動化控制，提高產(chǎn)品性能。

3.2 鋼鐵生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵技術(shù)

首先，鋼包噴射冶金工藝技術(shù)，這一技術(shù)主要研究鋼包底噴粉原理，從理論上解釋噴粉元件的運動規(guī)律，合理掌握元件內(nèi)在關(guān)系，保證粉氣流的穩(wěn)定性。其次，鋼包噴射技術(shù)需要對噴粉元件進行研究，探索噴粉元件磨損的對抗方法，提高噴粉元件的使用性能。再次，高品質(zhì)連鑄坯技術(shù)。這一技術(shù)主要研究連鑄坯質(zhì)量控制和連鑄坯生產(chǎn)技術(shù)，提高微合金產(chǎn)品的質(zhì)量。最后，熱軋鋼材控制技術(shù)。熱軋鋼材控制技術(shù)主要包括控制技術(shù)、控制設(shè)備和控制手段的創(chuàng)新，進而增強產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。

4 鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新模式

隨著鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)正在不斷改進。鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新主要有合作創(chuàng)新、自主創(chuàng)新和模仿創(chuàng)新這3種模式，而且，每種模式都有自己的優(yōu)勢和不足。鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)受到技術(shù)領(lǐng)域、鋼鐵行業(yè)發(fā)展階段、企業(yè)管理方式、企業(yè)發(fā)展方向等多種因素的影響。

4.1 煉鐵工藝技術(shù)創(chuàng)新模式

首先，現(xiàn)階段，我國的高爐煉鐵技術(shù)比較成熟，技術(shù)創(chuàng)新能夠有效促進產(chǎn)量。而高爐煉鐵主要依靠焦炭煉鐵，具有高污染、高成本和高焦比等不足。在規(guī)模生產(chǎn)的過程中，鋼鐵生產(chǎn)采用破壞性技術(shù)創(chuàng)新，以減少焦化和污染。新的鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)在環(huán)境保護方面有著重要優(yōu)勢，生態(tài)保護已經(jīng)成為我國鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新的重要趨勢。現(xiàn)階段，我國的煉鐵工藝技術(shù)創(chuàng)新模式主要采用合作創(chuàng)新的模式，這是因為，合作創(chuàng)新能夠?qū)崿F(xiàn)各合作主體之間的資源共享和技術(shù)共享，共同研究新型的煉鐵技術(shù)。另外，煉鐵技術(shù)創(chuàng)新的資金消耗較大，單一的鋼鐵企業(yè)無法依靠自身的力量來解決資金需求。而合作創(chuàng)新能夠讓各合作主體共同分擔(dān)創(chuàng)新資金，降低企業(yè)的資金壓力。其次，合作創(chuàng)新能夠利用各合作主體的人力資源優(yōu)勢進行共同研究，縮短技術(shù)創(chuàng)新的周期，提高技術(shù)創(chuàng)新的速度。而自主創(chuàng)新對鋼鐵企業(yè)的資金要求、人才要求、技術(shù)要求等各方面的要求較高，我國大多數(shù)鋼鐵企業(yè)的發(fā)展水平還無法滿足自主創(chuàng)新的要求，因此很少有企業(yè)采用自主創(chuàng)新的模式進行生產(chǎn)工藝創(chuàng)新。另外，模仿創(chuàng)新受到技術(shù)原型的限制較大，不利于技術(shù)突破。因此，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)都選擇合作創(chuàng)新的模式來進行煉鐵工藝技術(shù)創(chuàng)新。再次，鋼鐵企業(yè)在創(chuàng)新煉鐵技術(shù)的過程中十分重視能源解決技術(shù)和能源回收利用技術(shù)的創(chuàng)新，以實現(xiàn)能源的循環(huán)利用，減少能源浪費現(xiàn)象。最后，鋼鐵企業(yè)在創(chuàng)新煉鐵技術(shù)的過程中十分重視節(jié)水技術(shù)的創(chuàng)新，加強研究水循環(huán)技術(shù)，提高水資源的利用效率，減少煉鐵過程中的水資源浪費。

4.2 煉鋼工藝技術(shù)創(chuàng)新模式

我國的煉鋼技術(shù)創(chuàng)新屬于工藝創(chuàng)新，而工藝創(chuàng)新作為產(chǎn)品創(chuàng)新的前提，與產(chǎn)品創(chuàng)新相互促進。產(chǎn)品創(chuàng)新需要根據(jù)市場需求進行創(chuàng)新設(shè)計，了解用戶對產(chǎn)品的要求，進而根據(jù)用戶要求來改進產(chǎn)品。在這種情況下，煉鋼工藝技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)積極重視用戶的產(chǎn)品需求和產(chǎn)品要求，根據(jù)用戶要求來創(chuàng)新煉鋼工藝技術(shù)，進而生產(chǎn)出用戶需求的鋼材產(chǎn)品?，F(xiàn)階段，在用戶對鋼材產(chǎn)品要求不斷提高的情況下，我國鋼材企業(yè)應(yīng)重視自身在生產(chǎn)工藝創(chuàng)新中的主體地位，積極與科研院所合作共同建立生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新體系，進而提高鋼鐵企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。

參考文獻

[1] 張壽榮.構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的高爐煉鐵技術(shù)是21世紀我國鋼鐵界的重要任務(wù)[J].鋼鐵，2004（9）：7-13.

[2] 胡恒法.鋼鐵智能制造技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的發(fā)展和展望[J].梅山科技，2014（6）：1-2.

[3] 王國棟，吳迪，朱苗勇，等.后工業(yè)化時代的生態(tài)化軋鋼工藝技術(shù)：鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心工藝與裝備開發(fā)平臺簡介[J].中國冶金，2014（11）：1-8.endprint