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2010年世界钢铁工业十大技术要闻

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2010年世界钢铁工业十大技术要闻

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【摘要】:
首钢京唐钢铁厂采用配合大型焦炉的260t/h大型干熄焦 (CDQ)设备。
      一、世界最大CDQ在首钢京唐钢铁厂成功应用
 
      首钢京唐钢铁厂采用配合大型焦炉的260t/h大型干熄焦 (CDQ)设备。1号干熄焦装置在2009年5月19日顺利投产,并于2009年8月5日进行了最大处理量测试,各项参数均达到设计指标;2010年1月21日2号干熄焦装置顺利投产。目前两套干熄焦装置运行平稳。
首钢京唐钢铁厂的这套干熄焦设备是目前国际上最大的干熄焦装置,创纪录地达到260t/h。建成后每年可生产蒸汽约110万t;如上述蒸汽全部用于发电,每年可发电约3亿kWh;每年可减排CO2约24万t。
 
      随着国家环保法律法规的进一步完善,对钢铁企业发展提出了更高的要求,具有节能、环保突出功效的干熄焦技术成为钢铁企业加大节能的重要选择。干熄焦是使用惰性气体循环来回收热焦炭显热的设施,回收了热焦炭显热的循环气体通过余热锅炉产生高温高压(或中温中压)蒸汽,用该蒸汽可以发电或者作为钢铁厂的蒸汽热源使用,它是一种经济性很高的节能系统。而且回收显热使用的惰性气体在冷却焦炭的“干熄槽”和“生产蒸汽的余热锅炉”之间是以密闭状态进行循环的,不会向外排放造成大气污染的物质。因此,干熄焦技术彻底改变了传统的湿法熄焦中余热资源浪费以及含有粉尘和有毒、有害物质雾气对大气环境严重污染的状况,是焦化领域中的一次重大变革。除此之外,还可提高焦炭的内在质量,降低高炉入炉焦比2%~2.5%,提高生铁产量1%。干熄焦也因此成为国家鼓励和推广的项目。
 
      二、欧洲超低CO2炼钢技术ULCOS取得进展
 
      2004年欧洲钢铁技术平台指导委员会决定实施超低二氧化碳炼钢技术研发项目——ULCOS:Ultra Low CO2 Steelmaking。它是欧盟钢铁业为大幅减少二氧化碳排放而正在研发的突破性炼钢技术。该项目的目标是研发比目前最先进生产工艺的吨钢CO2排放减少50%的科技。该项目得到15个欧盟国家和48家欧盟企业及相关机构的支持,共同参与合作研究和开发。
 
      这个项目分三个阶段实施:第一阶段是研究试验阶段,从2004年到2009年。这一阶段的主要任务是分别测试以煤炭、天然气、电以及生物质能为基础的钢铁生产路线,判断是否有潜力满足钢铁业未来减排二氧化碳的需求;第二阶段是示范阶段,从2010年开始。这一阶段则是在第一阶段测试成果的基础上,在现有工厂进行两个工业化试验,至少运行一年,以检验工艺中可能出现的问题,便于进行修正以及估算投资和运营费用;第三阶段是应用阶段,在对第二阶段工业化试验成果进行经济和技术分析的基础上,建设第一条工业生产线,它将成为真正的工业实践。
 
      在研究初期,ULCOS项目组收集了当前世界上近80种钢铁生产前沿技术,对其应用模型、试验等方法进行了二氧化碳排放、能源消耗、炼钢成本以及可持续性等方面的评估。从中选择了4种具有发展前景的突破性技术进行深入研究:即高炉炉顶煤气循环 (TGRBF)、先进的直接还原工艺(ULCORED)、新的熔融还原工艺(HIsarna)、电解铁矿石(ULCOWIN,ULCOLYSIS)。
CCS技术主要用于配合以碳为还原剂的钢铁生产工艺路线,是大幅减排二氧化碳技术中最具发展前景的选择之一。这项技术是从工艺废气中捕集CO2,并通过地质储藏将其封存,从而阻止CO2排入大气。
 
      ULCOS项目组还研究了利用生物质制造的材料 (部分)代替钢铁工业所用化石类还原剂炼钢的技术目前,TGRBF技术的中试和示范厂的建设已于2010年启动,ULCORED工艺启动的时间紧随其后。
 
      三、中冶京诚370mm厚板坯连铸机创国产新纪录
 
      2010年10月1日,由中冶京诚工程技术有限公司自主研发、自主设计断面370mm×2600mm宽厚板坯连铸机在江阴兴澄特钢钢铁有限公司成功完成370mm厚铸坯首次热试,热试铸坯断面为370mm×1800mm,钢种为HSLA,连浇三炉,达到了预期要求。取样分析结果表明,铸坯表面质量无缺陷,中心偏析全部小于C1.0级,中心疏松全部小于1.0级,完全满足客户要求。
 
      该连铸机于2008年开始设计,2009年6月投产,研制周期比国际上通常做法缩短了近三分之一,投资比进口同类装备节省三分之二,所采用的工艺设备、三电控制系统及二级模型等由中冶京诚工程技术有限公司自主研发、设计,具有完全自主知识产权。该连铸机采用了结晶器液压振动系统、结晶器专家系统、动态二冷(自适应的二次冷段)及动态轻压下系统等先进技术,达到国际先进水平,实现了投资少、见效快的目的。
 
      中冶京诚充分考虑客户对于更宽、更厚铸坯的需求,以及在投资方面的限制,经过精心设计、制造、调试和工业化生产检验,使得该连铸机不仅在类似规格、相同产量的板坯连铸机中投资最省,而且在产品质量、铸机作业率、设备寿命、降低运行费用方面都超过了许多引进的连铸机。同时创造了多项纪录:370mm×2600mm在目前世界上已投产的板坯连铸机中铸坯断面最大,而且全部国产化;370mm厚铸坯是目前国产板坯连铸机能够生产的最大厚度。
 
      该连铸机可生产的钢种包括碳素结构钢、低合金结构钢、船板钢、管线钢、海洋结构钢、机械工程用钢、模具钢、高合金容器钢、锅炉钢等,供给4300mm宽厚板轧机。
 
      随着我国核电、海洋钻井平台、造船、超高层建筑、重型机械制造等行业中的快速发展,高强度、高韧性和良好焊接性能的超宽、超厚钢板的需求越来越迫切和明确。2000年以来,中冶京诚工程技术有限公司自主设计和总承包的宽度在2000mm以上的宽板坯连铸机累计达11台。370mm厚板坯的生产,为满足客户高性能厚钢板需求打下了坚实的基础。
 
      四、太阳能光伏非碳冶金技术实验取得新进展
 
      “非碳冶金”的含义是指在冶金过程中不使用含碳介质为燃料和还原剂,而采用清洁能源炼钢,如太阳能冶金、风能冶金、氢冶金、核能冶金等。北京科技大学冶金与生态工程学院将“非碳冶金”的理念与太阳能光伏发电技术集成,提出“太阳能光伏非碳冶金”概念,并就此进行了实验研究。
“太阳能光伏非碳冶金”是以电子为介质的“非碳冶金”过程,具有很小、极快速的时空尺度,其生产过程中需要的全部能量不涉及化石能源,不使用含碳介质为还原剂,而是利用电流、电弧或氢气还原,这样有望将冶金过程的碳消耗和CO2排放量降至最低。太阳能光伏非碳冶金技术实验研究包括:1)太阳能光伏高温冶金研究,包括直流电弧炉熔炼研究;直流电渣炉熔炼研究;2)太阳能光伏非碳还原研究,包括水溶液电解还原金属研究;电解制氢还原铁矿石研究;3)太阳能光伏非碳还原一熔融研究。无论采用非碳还原何种方案所得到的铁元素,可使用太阳能光伏非碳高温熔炼技术进一步在熔融状态下进行分离、精炼。通过多次实验,已经证明了太阳能光伏非碳冶金在技术上是可行的,并摸索出系统正常运行的相关参数及冶炼数据,为进一步工业化推广奠定了基础。
 
      非碳冶金不再消耗传统化石能源而由清洁、无碳排放的太阳能光伏产生电力。正是由于太阳能光伏发电在能源、资源及环境保护等方面的优势,国家相继出台政策鼓励扶植光伏产业的发展。在碳排量越来越受到关注的时代,非碳冶金的优势会愈加明显,必然会引领钢铁工业向 “生态钢铁冶金”的方向发展。
 
      五、世界上第一台异形坯/板坯组合连铸机投产
 
      2010年2月,由西马克公司(SMS Siemag)改造的德国派纳H型钢有限责任公司(Peiner Träger)异型坯/板坯组合连铸机成功投产。位于德国萨尔茨吉特集团旗下的派纳公司是世界著名的异型坯和型材(如钢梁、钢桩和其它特殊型材)的生产基地。在派纳公司系列扩产改造项目中,西马克康卡斯特公司于2005年对该厂大方坯连铸机进行了成功改造。为满足派纳公司多规格产品需要,西马克公司于2009年又负责将原2号异型坯连铸机改造为X-Cast®异型坯/板坯组合连铸机。
 克公司改造后的X-Cast®双流组合连铸机能够浇铸250mm厚、500mm~1100mm宽的板坯以及1150mm×490mm×130mm的异形坯。派纳公司的2号连铸机现在不仅能够生产世界最宽的H型钢异形坯,而且成为世界上第一台浇铸异形坯和板坯的组合连铸机。
 
       克公司在本台组合连铸机改造项目中提供了浇铸板坯的所有铸坯导向装置、结晶器以及包括工艺过程模型在内的X-Pac®电气和自动化系统。第3和第4夹送辊(第8和第9传动扇形段)可用于浇铸板坯和异型坯的所有规格,更换断面时均不需要更换,因此可缩减投资成本、减少更换时间和提高产量。西马克公司也提供了浇铸异形坯的扇形段,并在设计上作了进一步的创新,可用吹扫和边部加热装置替换扇形段3~5。在该铸机项目中,西马克公司共提供了40个扇形段。该设备经改造后于2010年2月浇注了第一批板坯,随后又成功浇注出异型坯。