钢铁企业节能设计标准 GB/T50632-2019
Ⅴ 连铸
4.6 炼钢
4.6.1 新建和改造炼钢车间应采用“炼钢一炉外精炼一连铸三位一体”的工艺路线。
4.6.2 在满足基本工艺路线条件下，应对铁水预处理、冶炼、精炼、连铸消耗的各种能源介质配置计量器具。
4.6.3 炼钢工序能耗计算范围应从原材料进入炼钢车间开始，到合格连铸坯（锭）出厂为止，这一全过程的直接能源消耗量，并应扣除回收利用的能源量。
4.6.4 转炉炼钢工序能耗应包括铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸的能源消耗量。
4.6.5 电炉炼钢工序能耗应包括电炉冶炼、炉外精炼、连铸的能源消耗量。
Ⅰ 铁水预处理
4.6.6 新建转炉炼钢厂应按100%铁水进行预处理配套，宜与转炉同步投入生产使用。铁水预处理工艺、技术、设备应根据产品方案确定。
4.6.7 铁水预处理设施宜布置在炼钢主车间内。
4.6.8 铁水预处理能耗计算应包括预处理剂的上料、喷吹、机械搅拌、铁水扒渣，以及不包括炉渣后加工的渣处理设施、辅助设备、除尘环保等设施的能源消耗量。
4.6.9 铁水预处理能耗设计指标应符合表4.6.9的规定。
表4.6.9 铁水预处理能耗设计指标
Ⅱ 转炉冶炼
4.6.10 转炉车间设计应以铁水预处理一复吹转炉冶炼一炉外精炼一高效连铸作为新建和改造转炉炼钢的基本工艺路线。
4.6.11 转炉炼钢应做好废钢的分拣、加工，按质分级储存及运输，并应提高废钢比、降低铁水比。
4.6.12 转炉炼钢应采用顶底复吹技术与溅渣护炉技术，造渣应采用冶金活性石灰。
4.6.13 转炉出钢钢包应采用高效能钢包烘烤技术，宜采用钢包全程加盖技术，并应实现红包出钢。
4.6.14 铁合金烘烤应采用节能型烘烤炉。
4.6.15 新建或改造转炉炼钢车间，应配套建设煤气的净化、回收、利用系统，并应回收利用高温烟气的余热。
4.6.16 转炉冶炼宜采用煤气干法或半干法除尘技术。
4.6.17 当转炉煤气热值为6700kJ/Nm3时，回收转炉煤气的设计指标不应小于100Nm3/t；密排管烟道系统回收蒸汽的设计指标不应小于80kg/t。
4.6.18 新建钢铁企业生产普碳钢、优质碳钢及低合金钢品种，不得采用混铁炉储存铁水及铁水分包工艺。
4.6.19 转炉冶炼能耗计算范围应从预处理后的铁水开始到钢水送到炉外精炼为止，应包括转炉冶炼、不含后加工的炉渣处理、辅助设备、除尘环保等设施的能源消耗量，并应扣除回收的转炉煤气和余热蒸汽的能源量。
4.6.20 转炉冶炼能耗应按下式计算：
式中：
T——转炉钢水产量（t）；
M——转炉冶炼能源消耗量之和（MJ，kgce）；
A——辅助系统能源消耗量之和（MJ，kgce）；
R——回收转炉煤气、余热蒸汽能源量（MJ，kgce）。
T——转炉钢水产量（t）；
M——转炉冶炼能源消耗量之和（MJ，kgce）；
A——辅助系统能源消耗量之和（MJ，kgce）；
R——回收转炉煤气、余热蒸汽能源量（MJ，kgce）。
4.6.21 转炉冶炼工序能耗设计指标应符合表4.6.21的规定。
表4.6.21 转炉冶炼工序能耗设计指标
注：1 能耗指标按照普碳钢、一般优质碳素结构钢为主要冶炼钢种确定；
2 当生产钢种以深冲钢、超深冲钢，DQ、DDQ冷轧用钢，管线钢等为主，或以优质轴承、弹簧、齿轮、硬线钢、工具钢等为主时，能耗指标相应增加0.5kgce/t~1.5kgce/t.
3 本表指标不适用于提钒、脱磷、脱硅等用途转炉。
Ⅲ 电炉冶炼
4.6.22 电炉生产应向高效化、物料热装热送和余热余能回收利用的方向发展。
4.6.23 电炉冶炼工艺设计应以超高功率电炉冶炼一炉外精炼一连铸作为新建和改造电炉炼钢车间的基本工艺路线。
4.6.24 新建超高功率电炉应采用高阻抗供电、铜钢复合直接导电臂、泡沫渣埋弧冶炼、电极自动调节技术、计算机过程控制、电炉烟气余热回收利用等先进节能技术。
4.6.25 电炉钢厂应采用辅助能源强化冶炼工艺，宜采用炉壁多功能超音速集束射流氧枪、炉门碳氧喷枪、氧燃烧嘴等装备。
4.6.26 电炉炼钢以废钢、DRI为主原料，当企业有富余铁水时，电炉可采用铁水热装工艺。
4.6.27 电炉炼钢应加强废钢管理工作，应提高废钢质量，并应减少泥石、炉渣等非金属物混入量，应改进废钢装炉设备，并应减少废钢加料次数。全废钢法时，装料次数不应超过二次，铁水热装时，废钢应实现一次加料。
4.6.28 电炉炼钢应加强造渣料与铁合金等材料的管理。电炉炼钢车间使用的造渣料与铁合金应为合格料。
4.6.29 电炉冶炼应做好钢包烘烤与调度工作，应采用高效能钢包烘烤技术，宜采用钢包全程加盖技术。
4.6.30 电炉冶炼能耗计算范围应从原料进入电炉车间，到钢水送至炉外精炼装置为止；应包括废钢和辅料的储运和处理、电炉冶炼、炉渣清运与处理、辅助设备及除尘环保等设施的能源消耗量，不应包括钢渣加工的能源消耗量。
4.6.31 电炉冶炼工序能耗应按下式进行计算：
式中：
T——电炉钢水产量（t）；
C——碳粉、碳块折热量（MJ，kgce）；
F——燃料折热量（MJ，kgce）；
P——冶炼电耗（MJ，kgce）；
E——加工能耗（动力电耗、耗能工质等）折热量（MJ，kgce）；
R——电炉烟气余热回收折热量（MJ，kgce）。
4.6.32 电炉冶炼能耗设计指标应符合表4.6.32的规定。
T——电炉钢水产量（t）；
C——碳粉、碳块折热量（MJ，kgce）；
F——燃料折热量（MJ，kgce）；
P——冶炼电耗（MJ，kgce）；
E——加工能耗（动力电耗、耗能工质等）折热量（MJ，kgce）；
R——电炉烟气余热回收折热量（MJ，kgce）。
4.6.32 电炉冶炼能耗设计指标应符合表4.6.32的规定。
表4.6.32 电炉冶炼能耗设计指标
续表 4.6.32
注：1 全废钢法炉料组成应为85%废钢、15%生铁（炉料总配碳2.14%），每减少或增加生铁1%，能耗指标相应增加或减小1.2kW·h/t。
2 在铁水比不大于50%时，配加铁水量每增加或减小1%，相应能耗减小或增加4.66kW·h/t。
3 表中的数据是基于钢铁料消耗1080kg/t进行计算的，钢铁料消耗每增加1kg/t钢水，工序能耗值增加3MJ/t钢水。
Ⅳ 炉外精炼
4.6.33 新建和改造炼钢车间应配置钢水炉外精炼设施。
4.6.34 LF精炼炉应采用管式全水冷钢包盖和铜钢复合直接导电臂，电极中心圆直径应小，二次侧导电短网长度应短，三相阻抗不平衡度应小于5%。
4.6.35 各种真空精炼炉宜采用干式机械真空泵；采用多级蒸汽喷射泵时，宜采用水环真空泵作为前置泵。
4.6.36 炉外精炼装置的平面位置应考虑与炼钢炉、连铸机的匹配关系，应采用物流顺畅，钢水的倒运次数少和运输距离短，靠近炼钢炉或连铸机，并应缩短精炼周期的最佳工艺布置。
4.6.37 转炉或电炉应采用无渣或少渣出钢技术，必要时可在炉外精炼前设置扒渣站，并应准确控制出钢量。
4.6.38 炉外精炼能耗计算范围应为钢水进入炉外精炼装置，到钢水吊到连铸钢包回转台为止，应包括精炼、不含二次加工的炉渣处理、辅助设备及除尘环保等设施的能源消耗量。
4.6.39 炉外精炼能耗设计指标不应大于表4.6.39的规定。
表4.6.39 炉外精炼能耗设计指标
Ⅴ 连铸
4.6.40 新建连铸工程应采用连铸坯热送热装工艺，并应根据条件预留今后实现直接轧制的可能。
4.6.41 新建连铸车间设计时，宜采用炼钢一连铸一轧钢厂房相连、设备相接的紧凑式工艺流程和平面布置。
4.6.42 现有炼钢厂或车间应继续完善优化生产工艺条件。
4.6.43 连铸宜发展近终形连铸技术，宜采用薄板坯、异型坯、薄带连铸工艺。
4.6.44 全连铸车间设计应根据生产规模、生产钢种、炼钢炉容量和数量以及轧机组成确定，应实现炉机匹配或多台连铸机的协调生产，并应发挥连铸机能力。
4.6.45 连铸机的配套设施应齐全，应采取全程钢水保温和提高收得率的有效措施；根据条件宜采取铸坯保温技术，应采取完善的计量和检测手段。
4.6.46 炼钢应向连铸机提供优质钢水，浇注前钢水应进行炉外精炼，并应满足连铸钢水在成分、温度、纯净度方面的要求。
4.6.47 连铸能耗计算范围应从钢水送入钢包回转台，到合格坯运出连铸车间为止；并应包括连铸、辅助设备及除尘环保等设施的能源消耗量。
4.6.48 连铸能耗设计指标应符合表4.6.48的规定。
表4.6.48 连铸能耗设计指标
条文说明
4.6.4 转炉炼钢工序能耗包括铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸的能源消耗量。通过对全国转炉炼钢平均工序能耗的调查，从2012年到2017年，全国重点钢铁企业转炉工序能耗逐年递减，如表4所示。考虑到平均能耗涵盖了不同级别的转炉，本文对转炉工序能耗的限定是合适的。
表4 重点钢铁企业转炉炼钢工序单位能耗（kgce/t）
Ⅰ 铁水预处理
Ⅰ 铁水预处理
4.6.6 转炉炼钢厂炉外精炼设施选择如下：
转炉炼钢用铁水硫含量高于0.030%时，采用脱硫预处理。生产超低硫、超低磷钢种的转炉炼钢用铁水，采用三脱预处理，即脱硫、脱硅、脱磷预处理。
铁水脱磷预处理前先进行脱硅预处理，铁水中硅含量小于或等于0.20%。当转炉采用少渣冶炼方法时，采用铁水脱硅预处理。
经过脱硫预处理后的铁水（兑入转炉铁水）硫含量小于或等于0.015%，生产超低硫钢种的铁水硫含量小于或等于0.005%，经过三脱预处理后铁水磷含量小于或等于0.030%。
经过脱硫预处理后的铁水（兑入转炉铁水）硫含量小于或等于0.015%，生产超低硫钢种的铁水硫含量小于或等于0.005%，经过三脱预处理后铁水磷含量小于或等于0.030%。
经炉外脱磷预处理后的铁水磷含量小于或等于0.030%；转炉炉内脱磷预处理的铁水磷含量小于或等于0.030%；超低磷钢种预处理后的铁水磷含量小于或等于0.005%。
Ⅱ 转炉冶炼
4.6.15 根据《钢铁产业发展政策》第十二条“焦炉、高炉、转炉必须同步配套煤气回收装置”。转炉炼钢厂（或车间）配套建设转炉煤气的净化、回收、利用系统，是减少转炉煤气放散，提高二次能源利用效率，降低转炉冶炼能耗的有效措施，回收高温烟气的余热，用于产生余热蒸汽，可解决后部钢水精炼环节生产所需的蒸汽，也是一项重大的节能措施。
4.6.18 采用混铁炉储存铁水及铁水分包工艺，是由于炼铁与炼钢生产的衔接匹配不合适产生的，这种方式增加铁水温降，浪费铁水潜热，增加炼钢环节的能耗，是能源浪费行为，应予以禁止。
Ⅲ 电炉冶炼
4.6.22 炼钢电炉的高效化，主要是通过缩短电炉冶炼周期以提高生产效率和能量利用效率，更有利于与连铸机的匹配，降低整个生产流程的能耗。电炉的高效化目前主要通过配置超高功率变压器和强化辅助能源输入，如炉壁氧枪和烧嘴等技术手段来实现。
炼钢电炉的物料热装主要是电炉冶炼用钢铁料的热装，如铁水热装和DRI热装等，是通过优化工序流程之间的界面衔接技术来减少能量的损失和浪费，以达到节能的目的。
电炉余热余能回收利用主要指回收电炉冶炼过程产生的烟气中的余热和余能，目前主要有烟气预热废钢和余热锅炉两种技术。电炉第4孔排出口处的废气温度高达1250℃~1450℃，不仅带有大量物理热（显热），而且使废气中的CO燃烧可产生大量化学能，利用这些热能预热废钢炉料，可节约电能70kW·h/t~110kW·h/t，或利用这些热能通过余热锅炉生产蒸汽，可回收蒸汽80kg/t~120kg/t。
4.6.26 电炉铁水热装，由于铁水带入大量物理热与化学能，故冶炼电能消耗可明显降低，每配加1%铁水，冶炼电耗降低4.66kW·h/t钢水。但如果为电炉铁水热装专门建设小高炉生产铁水，则是极不合理的，因为这样做生产1t钢所需的总能耗大大增加。而且还消耗大量矿产、土地等不可再生资源，还带来严重的环境污染和交通运输负荷。因而为电炉铁水热装建设小高炉不符合循环经济原则和可持续发展的方针。
4.6.30 电炉冶炼能耗计算中不包含废钢料场的能耗。
4.6.32 原料条件对电炉的能耗指标及炉型的选择影响最为明显，目前由于能源结构的原因，我国电炉钢厂极大多数采用废钢和部分铁水热装，极少采用直接还原铁为原料。此外，当代超高功率电炉有多种形式，但在我国技术成熟和应用广泛主要有传统型电弧炉和Consteel型废钢预热电弧炉两种炉型。不同形式的电炉其能耗指标有较大差别，但影响因素主要为是否利用烟气余能预热废钢和是否回收蒸汽。因而本标准在确定电炉冶炼工序能耗时，按以上几种情况来区分。
4.6.32 原料条件对电炉的能耗指标及炉型的选择影响最为明显，目前由于能源结构的原因，我国电炉钢厂极大多数采用废钢和部分铁水热装，极少采用直接还原铁为原料。此外，当代超高功率电炉有多种形式，但在我国技术成熟和应用广泛主要有传统型电弧炉和Consteel型废钢预热电弧炉两种炉型。不同形式的电炉其能耗指标有较大差别，但影响因素主要为是否利用烟气余能预热废钢和是否回收蒸汽。因而本标准在确定电炉冶炼工序能耗时，按以上几种情况来区分。
Ⅳ 炉外精炼
4.6.33 新建和改造炼钢车间炉外精炼设施选择如下：
（1） 转炉炼钢车间通常配置LF精炼炉和RH真空脱气装置（VD真空脱气炉）或CAS钢包精炼和喂丝设施及以上设施的组合。无低碳产品时选用VD真空脱气炉。
（2） 电炉炼钢车间通常配置LF钢包精炼和VD真空脱气炉/ VOD真空脱气炉（RH真空脱气装置）和喂丝设施及以上设施的组合。
（3） 不锈钢车间通常配置AOD氩氧精炼炉（或复吹转炉）或VOD真空吹氧脱气炉，当生产超低碳、超低氮不锈钢时选用三步法生产不锈钢。
4.6.35 VD/VOD炉抽真空系统、采用全蒸汽喷射真空泵或采用蒸汽喷射真空泵与水环泵组合系统时的能耗比较可以得出：采用蒸汽喷射泵与水环泵组合抽真空系统较单一蒸汽喷射泵抽真空系统节能。
Ⅴ 连铸
4.6.40 连铸工程是极好的节能、环保项目。连铸生产已成为钢厂节能降耗、提高经济效益的重要环节。新建钢铁企业除特殊钢厂生产极少数因连铸铸坯质量无法确保的特殊产品采用模铸外，都应采用全连铸工艺。
连铸坯热送热装是一项节能降耗、提高轧钢生产率的重要措施。实现连铸坯热送热装是一项复杂的系统工程，需要全厂生产统一调度，炼钢、连铸及轧钢各工序密切配合、协调、稳定生产操作，炼钢、连铸工序按生产节奏提供无缺陷的高温铸坯，加强铸坯在运送过程中的保温控制，减少温降，充分利用连铸坯的热能，节约能耗。
连铸坯直接轧制是比热装轧制档次更高的连铸连轧工艺，它同样具有节能、提高金属收得率、缩短工艺流程、改善产品质量等突出优点，因此连铸坯直接轧制正日益广泛地得到推广应用。
4.6.41 铸坯运输时间是热送热装工艺中的重要环节，直接影响节能效益。新建钢铁企业，炼钢连铸与轧钢厂房毗邻，上下工序有效地衔接，减少铸坯运输距离，采用带保温罩的热送辊道运送热坯，为提供高温铸坯创造条件。
对于改造工程受总图限制无法实现短流程工艺时，也应创造条件，采用保温车运输等方式实现铸坯热送热装。
4.6.42 完善优化生产工艺条件，使现有连铸机尽快实现高效化，提高产能，提高铸坯热送温度、热装温度和热装率。
我国连铸技术近20年来发展迅速，连铸机台数、铸坯产量、连铸比大幅度上升，各种机型齐全，新建的大、小方坯，板坯连铸机及薄板坯连铸连轧基本上都是高效连铸机，随着连铸技术的发展，许多20世纪90年代初以前建设投产的连铸机都需要进行高效化改造，以最大限度发挥连铸机的综合经济效益。
连铸机的高效化改造以“生产高质量铸坯为基础，高拉速为核心，实现高连浇率和高作业率”为目标。完善优化生产工艺条件，有选择地采用提高铸坯质量和提高铸机作业率的先进技术措施，改进设备结构，提高设备可靠性和铸机装备水平。
连铸机高效化改造注重以炉机匹配为原则，简化炼钢生产调度，使流程顺畅。
随着连铸高拉速的技术进步，使方坯免加热直轧技术得到较大发展，同时板坯的热送和直接轧制有了更大的空间，因此需要对现有连铸、轧钢工艺布置进行优化，以提高热送铸坯温度，节能降耗。
4.6.43 近终形连铸技术是在保证产品质量的前提下，力求浇铸尽可能接近最终产品尺寸和形状的铸坯。近终形连铸是近年来世界钢铁行业备受关注的新技术，是连铸技术发展的基本趋势之一。应根据产品结构要求和建厂条件推广采用。
薄板坯连铸连轧技术、异型坯连铸技术已成熟应用于工业生产。
方坯免加热直轧工艺近年在较多企业采用，这种新工艺的要点是：合理提高铸坯温度，高温铸坯切断后，经过高速辊道直接送入轧线进行轧制。铸坯不经加热炉，也无须补热，完全省去了加热炉的燃料消耗，可以大幅度节省能源。
4.6.44 全连铸车间设计，应合理配置，实现炉机匹配和多台连铸机的协调生产，充分发挥连铸机能力，提高铸坯热送比例。
4.6.45 新建或改、扩建连铸车间设计应结合新建或改建连铸的具体条件，有选择地采用带加盖装置的钢水包回转台、大容量中间罐、中间罐排渣在线更换装置、中间罐浸入式水口快换装置、结晶器电磁搅拌和制动、结晶器在线调宽、结晶器液面自动控制、上装引锭杆、液压非正弦振动、二冷气水雾化冷却动态模型控制、动态软压下、辊缝仪、高速切割机、铸坯在线去毛刺机、喷号以及主机设备整体快速更换离线维修等提高铸坯质量和铸机作业率的先进技术措施。同时，连铸机本身所需的各种介质的计量和检测也是连铸本身综合管理和考核的有效手段。
4.6.46 钢水是保证连铸质量的重要先决条件，只有根据生产计划供应充足的质量合格的钢水，才能保证连铸机的产品质量和产量。钢水在浇铸前经炉外精炼，确保连铸钢水成分、温度和纯净度方面的要求，为连铸操作创造稳定的工艺条件。炉外精炼装置的型式应根据原料条件和产品要求确定。
4.6.48 工序能耗指标的确定：
（1） 连铸机类型分为方坯连铸机和板、圆、异型坯连铸机两大类。
（2） 能源消耗指标与产品方案有较大关系，2010年以来，一方面部分企业通过提高连浇炉数、单一专业化生产、加强综合管理等有效手段降低了连铸能耗；另一方面，部分企业为提高竞争力、加大优特钢的生产，提高连铸机的装备水平（如电磁搅拌技术、轻压下等）和按订单式生产，相应地增加连铸的消耗。同时薄板坯连铸连轧、方坯免加热直轧等技术的采用，使得连铸一轧钢整体能耗降低许多，但主要节省在轧钢环节。
因此，综合国内外的平均先进指标和平均理论测算，《钢铁企业节能设计规范》GB50632-2010版的连铸工序能耗指标仍为目前先进水平，因此本次修订不做调整。
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