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2015年世界钢铁工业十大技术要闻

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1
绿色化薄带连铸电工钢生产技术(E2Strip)成功开发
概述:东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL)开发出性能优异的无取向硅钢、取向硅钢和高硅钢,这一系列创新技术被命名为绿色化薄带连铸电工钢技术(E2Strip)。

这一短流程技术为生产高磁感无取向硅钢提供了新途径,可省去传统的常化处理、两阶段冷轧及中间退火工序。另外,铸带的初始厚度、热轧压下率、热轧温度以及冷轧压下率等参数均可灵活调控,有助于基于一种化学成分柔性化生产不同牌号的无取向硅钢产品。而且,RAL通过精确控制组织、织构和抑制剂,基于薄带连铸技术成功地制备出0.23mm厚的高磁感取向硅钢(B8=1.94T)。更重要的是,在超低碳(﹤0.003%)成分设计及薄带连铸亚快速凝固条件下,仍可通过调整常化工艺参数获得大量细小、弥散的抑制剂粒子。新流程省去了传统流程中的高温加热或渗氮处理,以及脱碳工序。RAL还创造性地提出了一种包含薄带连铸、温轧、冷轧、初次再结晶退火和二次再结晶退火的新流程,用来生产0.18-0.23mm厚的超低碳高硅取向硅钢。目前,RAL正在为武钢建设一条6.5%Si高硅钢薄带连铸中试线;还完成了薄带连铸电工钢工业化生产线的系统设计,并正在与企业一起探索工业化途径。

点 评:东北大学RAL成功开发的绿色化薄带连铸电工钢技术彻底改变了传统电工钢的生产工艺和成分设计,可以更低的成本、更简洁的工艺、更高的质量、更少的投资生产不同硅含量、不同厚度、性能优异的无取向硅钢、取向硅钢和高硅钢,为高品质电工钢的产业化开辟了一条新路。这一系列创新技术表明,薄带连铸技术具有广阔的应用前景。

 

2
世界首套焦炉烟气脱硫脱硝装置正式投运
概述:2015年11月6日,中冶焦耐工程技术有限公司设计/供货(EP)的宝钢湛江钢铁焦化项目焦炉烟气净化设施正式投运,标志着世界首套焦炉烟气低温脱硫脱硝工业化示范装置正式诞生。

焦炉烟气低温脱硫脱硝是世界公认的技术难题。中冶焦耐开发的“干/半干法脱硫+低温脱硝除尘热解析一体化技术与工艺”,有针对性地解决了焦炉烟道废气脱硫脱硝的技术难点,先进行烟气脱硫后除尘,然后低温SCR脱硝,实现污染物达标排放。该项目脱硝除尘热解一体化装置作为核心设备兼具低温脱硝、脱硫除尘、催化剂原位再生功能,应用了半干法脱硫与脱硝除尘联合技术、脱硝反应器内气流均布技术、氨气/烟气混合技术、脱硝催化剂单仓原位再生技术、焦炉烟道气负压控制技术、洁净烟气回配余热利用技术等多项节能环保新技术。整套工艺流程无废水产生,脱硫副产物可由相关化工厂家回收或直接排放,符合当前环保要求和烟气治理的技术发展趋势。目前,装置各系统运行正常。装置达产后,二氧化硫、氮氧化物排放量分别小于30mg/Nm3、150mg/Nm3,各项指标满足国家《炼焦化学工业污染物排放标准》规定的特殊限制地区环保排放限值。

点 评:从2015年起,新的焦化排放限值开始实施,治理焦炉烟气成为焦化行业重点环保项目。目前,针对焦炉烟气脱硫脱硝技术方法很多,但尚没有稳定运行的实绩。作为世界上首个对钢铁企业焦炉烟道废气脱硫脱硝的工程应用实例,此次焦炉烟气净化装置的正式投运,对于加快中国钢铁工业节能环保技术创新步伐有着积极的推动作用。

 

3
COURSE50试验高炉在新日铁住金开始热试
概述:日本钢铁业继续推进环境和谐型炼铁工艺技术开发项目COURSE50。该项目主要目标是在高炉炼铁过程中,使用H2作还原剂实现快速还原。为进行氢还原试验,日本钢铁业在2014年4月完成试验高炉的设计,并于当年10月在新日铁住金君津厂开工建设,2015年10月开始进入热试阶段。

试验高炉高约6m,炉内容积为12m3,日产铁水35t。该试验高炉在炉上部安装有风口,之所以这样设置,是因为研究人员认为这是喷吹氢气的最佳位置。现在的热试项目还包括试验高炉专用的热风炉等相关设备,以确认各设备的性能。

研究人员计划于2016年4月进行第一次试验操作,将利用试验高炉,在原料装入和送风操作两方面确立使氢还原效果最大化的操作技术,并对COURSE50项目第一阶段(2008-2012财年)获得的各技术要素的有效性进行验证。

此试验高炉与日本国内上一个试验高炉建设已相隔25年。试验高炉是模拟高炉的试验设备,尽管容积仅为实际高炉的几百分之一,但原料装入和出铁等结构基本相同。与必须连续生产10-20年的实际高炉不同,试验高炉可短期暂停,对类似黑匣子的高炉内部进行解体调查。

点 评:COURSE50是日本5家大型钢铁公司共同开展的“环境和谐型炼铁技术开发”项目,该项目于2008年立项,目标是通过开发氢还原和分离回收高炉煤气CO2技术,实现钢铁工业整体减排CO2达30%的目标。计划2030年前后,在1号机进行实际运行。试验高炉的热试标志着项目进入了新的研究阶段。

 

4
JFE开发新铁水预处理工艺 提升高级钢生产效率
概述:2015年6月,日本JFE钢铁公司成功开发出铁水预处理脱硫新工艺,并在全公司所有炼钢厂投入应用。新工艺可大幅提高脱硫效率,利于环保。该工艺不仅可减少一半脱硫剂用量,还可在铁水预处理工序减少30%脱硫渣的生成。

该工艺包括两部分,即“脱硫剂投射法”和对脱硫处理后的钢渣进行再利用的“钢渣热循环法”。本次开发的“脱硫剂投射法”,新安装了投射用的喷枪(喷嘴),使脱硫剂与高速输送气体一起吹入到铁水中。采用此方法,可实现直径1mm以下的脱硫剂添加到铁水以后,仍保持原有状态,抑制其凝结长大,从而解决了脱硫剂内部无法发生化学反应的问题。促进了脱硫剂与铁水的化学反应,脱硫效率提高了30%。

“钢渣热循环法”是在进行下一炉铁水预处理时,将上炉脱硫精炼后排出的钢渣(脱硫渣)在高温状态下直接再应用的方法。刚刚处理后的脱硫渣为凝结粒的状态,但其后温度下降使凝结粒崩散,形成新的未反应面。

反复使用脱硫渣,有效利用未反应面,可最大限度地发挥渣的脱硫能力。同时,由于是对高温状态下的渣进行再利用,还可回收排渣时释放的热量,有利于节约资源,降低环境负荷。

点评:残留的硫等杂质会影响钢材的品质,特别是高强钢等高级钢更需要彻底去除这些杂质。虽然以JFE钢铁公司为首的日本各大钢企已经实现了彻底去除钢中杂质,但随着高级钢产量的增加,需要进一步提高脱硫工艺的效率。通过采用新的铁水预处理工艺,将有利于钢铁企业提高高级钢的生产效率。

 

5
我国电弧炉炼钢复合吹炼技术取得实质进展
概述:电弧炉炼钢复合吹炼技术是以多元炉料结构为基础,以节能和降低成本为目标,通过强化熔池搅拌,将供电、供氧和底吹搅拌等单元操作进行多尺度集成,最大限度地降低金属料及辅助材料消耗、提高氧气利用率。主要技术进展如下:

1)将操作单元进行系统优化。该技术主要包括底吹长寿技术、底吹控制技术、底吹与供氧的控制模型,目前,已经在我国6座电弧炉上使用,取得了显著的经济效益。

2)电炉炼钢复合吹炼技术集成。综合考虑各单元的操作参数,实现总能量和各个时段能量的供需,达到炼钢生产高效、节能的目的。

3)研究复合吹炼下的能源回收。电弧炉冶炼过程中,高温烟气带走的热量约占输入热量的8%-20%,因此,研究高铁水比冶炼的能量及煤气回收利用具有重要意义。

点评:随着废钢积累量增加、废钢与铁水价格逆转以及环保需求的日益严格,电炉炼钢持续采用多元炉料结构优化配料是大势所趋。特别是在高铁水比冶炼条件下,采用复合吹炼的方法可以实现电炉的高效生产和原料的节约。

 

6
我国铁路机车用整体车轮关键制造技术实现国产化
概述:马钢瞄准我国铁路发展需要和国外需求,历经14年,开发出整体机车轮生产制造技术,填补了国内空白。

机车轮服役条件复杂,制造材料必须兼顾抗机械损伤和抗热损伤性能,既要保证车轮热处理后稳定获得较高强度,又要提高车轮韧性水平以提高车轮的抗裂性,同时还需降低车轮发生热损伤的倾向。

该项目从车轮钢材料特性研究入手,开发了高韧抗伤损车轮材料合金设计、高洁净度-致密度冶炼连铸工艺设计、计算机仿真大尺寸车轮压轧工艺设计、高强韧匹配热处理工艺设计、高精度机加工与检测技术控制等5项关键制造技术,在塑性夹杂物改性技术、大尺寸车轮组织-性能稳定控制技术、零缺陷车轮无损检测技术等方面取得多项突破。

目前,整体机车轮用量已达90%以上,占铁路车轮总需求量近10%,市场价值却占到铁路车轮总市场价值30%左右,是高标准、高附加值产品。

“十三五”期间,我国铁路机车新造、维修需车轮将达10万片以上,市场容量十分巨大。不仅会对企业产品结构调整、效益提升产生重要推动作用,也会为钢铁行业转型升级提供示范效应,并显著增强“中国制造”铁路产品的影响力。

点评:该项目开发成功的一整套具有自主知识产权的高品质整体机车轮生产制造技术填补了国内空白,研究成果不仅成功替代了进口产品,还广泛出口到北美等国家和地区,提升了我国高品质机车轮市场影响力和竞争力,为我国铁路稳步健康持续发展提供必要的关键材料支持,为我国铁路行业关键高性能结构材料全面国产化提供示范效应。

 

7
宝钢焦炉上升管荒煤气显热回收中试工程成功运行
概述:2015年8月5日,宝钢承担的“焦炉荒煤气显热利用技术研究与开发”课题,通过了由中国炼焦行业协会组织的专家组鉴定。

针对焦炉荒煤气显热回收难题,宝钢通过系统全面的分析,提出将上升管与换热器功能合二为一的上升管高效换热器装置,并结合现场建成包括上升管高效换热器在内的荒煤气显热回收中试工程。

该工程建设在宝钢股份二期3B焦炉上,选择5个上升管改造为上升管换热器,并新建配套辅助设备。中试装置于2015年初投入运行,至今已稳定运行多月。

中试工程运行结果表明:

1)单根上升管换热器回收蒸汽最高可达102kg/h,平均每根回收蒸汽60-80kg/h;此系统可回收热量200-277MJ/t焦,炼焦工序能耗可下降6-9kgce/t焦,并可改善炉顶作业环境,节能减排指标达到国际先进水平。

2)对2座50孔6m顶装焦炉(年产焦炭约90万吨)而言,需要安装100根上升管换热器,小时平均回收蒸汽按7t/h计算,考虑维修等因素影响取系数0.9,则年回收蒸汽55188t,折合标煤5833t,约减少1.5万吨CO2排放量;

3)蒸汽按成本价148元/t计算,则年产经济效益约817万元,具有良好的经济效益和社会效益。

点评:焦炉上升管荒煤气具有很高的显热回收利用价值和潜力。但由于上升管受热面积狭小及荒煤气所含焦油蒸汽结焦等问题,焦炉上升管荒煤气显热的高效、稳定回收至今仍是世界性难题。宝钢对此难题的解决进行了有益探索,其中试工程的成功运行,为焦炉上升管荒煤气显热回收技术进步奠定了良好基础,有助于推动炼焦行业节能减排。

 

8
我国多项自主创新技术应用于湛江钢铁工程
概述:2015年9月25日,宝钢湛江钢铁一号高炉点火成功,标志着湛江钢铁正式进入生产阶段。宝钢湛江钢铁基地是中国钢铁工业结构调整、节能环保、转型升级的典范工程。中冶赛迪承担了工程前期规划、总体设计和工艺单元设计、项目的成套或总承包建设任务,并将一大批先进的核心装备和具有自主知识产权的技术成果成功应用于湛江钢铁。

在湛江高炉项目中,中冶赛迪凭借自主设计和研发实现了5000m3大型高炉装备的全自主集成,并且主要技术指标均达到国际一流水平;并与其他单位联合开发出具有国内自主知识产权和核心竞争力的高炉无料钟炉顶设备。

在节能环保方面,打造全封闭式环保料场;建造世界首个综合固废处置中心,并采用自主开发的转底炉系统技术,实现固废“零排放”。

在连铸项目中,中冶赛迪与宝钢联合研制出世界最大钢水罐回转台;在国内设计中首次采用在线机械火焰机械清理装置;大容量中间罐首次采用压延式圆弧罐底设计。此外,项目还采用了中冶赛迪自主知识产权的动态轻压下、动态二冷模型、结晶器液压在线冷热调宽、结晶器液压振动等核心工艺技术。

点评:宝钢湛江钢铁基地代表世界钢铁工业发展的最高水平。中冶赛迪凭借丰富的工程技术经验和强大的创新能力,在钢铁各流程单元形成了一批具有自主知识产权、达到国际一流水平的技术成果,并成功站在湛江钢铁核心技术和装备集成供应商的前列,为打造全球最具竞争力的碳钢板材精品基地做出了突出贡献。

 

9
宝钢推出超轻型白车身样车
概述:2015年11月12日,在“第三届宝钢汽车板EVI论坛”上,宝钢推出了其研发的超轻型白车身BCB(Baosteel Car Body)样车。

超轻型白车身是宝钢自主研发的安全性、舒适性和轻量化达到国际先进水平的超轻型白车身。BCB长4949mm,宽1860mm,轴距2797mm,高1484mm,重量298kg,零件数309个。BCB白车身用材涵盖宝钢第一代、第二代和第三代汽车用钢,包括最新开发的1180QP、1500MS、950TWIP等新材料。BCB白车身大量应用高强度材料,高强钢应用比例达77.5%,镀锌板应用比例达75%。在成形工艺方面,宝钢BCB应用了热冲压成形、液压成形、辊压成形、VRB板成形和激光拼焊板成形等先进成形技术,通过高强减薄,实现整车性能不下降、车身轻量化的目标。实车重量284.1kg,实车轻量化系数2.7。BCB整车正碰满足C-NCAP五星要求;BCB整车40%偏置碰、侧碰、柱碰满足E-NCAP五星要求;BCB车体结构性能满足FMVSS216A法规要求。行人保护满足E-NCAP五星要求。

作为第一代宝钢BCB,在结构设计方面仍存在一些需要改进的地方,部分材料的选用还需要仔细斟酌,也未进行全流程计算成本。未来宝钢将在BCB一代的基础上,进一步完善提升整车性能、降低综合成本;而且还要开发BCB电动车平台。

点评:宝钢超轻型白车身BCB项目是国内钢厂首次自行正向设计,整合新材料、新工艺和新结构优化技术而完成的白车身,是国内钢厂在汽车材料研发与应用领域的新里程碑。促进了汽车工业更为合理地使用高强钢和先进成形技术。在有效增强宝钢汽车板用户服务和EVI能力的同时,为其他钢铁企业如何提高用户服务能力具有借鉴意义。

 

10
浦项开发隔音高锰钢 WP/WF产品再发力
概述:2015年6月,韩国浦项钢铁公司成功开发出楼层地板专用的高锰钢,可以有效减少楼层间的噪音污染。此次开发的高锰钢产品属WF钢种,比普通钢材防震性能高10倍以上。

韩国实验室认证机构(KOLAS)对浦项开发的高锰钢在地板上的应用情况进行了测试。结果证实,与厚度120mm以下的混凝土地板相比,楼层噪音可减少13分贝以上,地板厚度可减少15mm以上,这不仅为后期的管道铺设提供了便利,而且可以省略现有的湿法喷射混凝土施工的支模工序,而采用半干法施工,可以减少5天的工期。

2015年9月,浦项宣布计划将自主研发的PosSD STS(WP产品)尽快替代现有的STS 304不锈钢产品。PosSD STS是Lean Duplex(节约型双相不锈钢系列)的一款新产品,采用浦项的新工艺不锈钢薄板连铸轧技术,省略了连铸和热轧工序,产品一旦生产完毕,就能达到STS 304不锈钢的成形性和耐腐蚀性,而且镍含量为0.5%-1.5%,比STS 304不锈钢更具有经济性。PosSD STS产品可用于建筑装饰、西餐具、配管用钢管、家用电器、铁道车辆部件等。如用于铁道车辆,因该材料的屈服强度和抗拉强度指标优秀,可将车身重量减轻7%左右。

浦项钢铁公司多年来以技术领跑的优势,持续开发出WP(World Premium,高附加值)/WF( World First,世界首创)产品,保持其在世界钢铁工业的竞争力。

点评:浦项钢铁公司多年来以技术领跑的优势,持续开发出WP/WF产品,保持其竞争力。浦项从2009年开始战略产品的销售及世界首创领先产品的开发,已经实现了从“跟进”到“领先”。在当前低迷的市场形势下,“自主研发”、“技术创新”不仅是钢铁企业技术水平的体现,更是企业提高竞争力、在未来发展道路上立于不败之地的制胜砝码。

 

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来源:世界金属导报

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