冶金新技术讲座.ppt
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冶金新技术讲座,主要内容,中国钢铁工业现状电炉炼钢新技术转炉炼钢新技术铁水预处理直接还原与熔融还原炉外精炼连铸技术铁合金冶金技术电渣冶金真空冶金,一、中国钢铁工业现状,中国钢产量自96年以来保持世界第一。
目前转炉钢比例占85,电炉钢比例占15.2002年人均钢产量141kg/人年,首次超过了世界人均钢产量138kg/人年。
2009年我国全年粗钢产量达到5.68亿吨,比钢铁产业调整和振兴规划预计的4.6亿吨超出1亿吨。
各级政府审批的合法钢铁企业的产量只有3亿吨左右,另有约3亿吨未经批准。
1.钢铁工业崛起,钢铁工业的发展和现状,生产迅速扩张,总量不断扩大。
生产地区相对比较集中。
钢材产量超过4000万吨的地区依次为河北、江苏、山东、辽宁、天津,占全国产量的一半以上,其中河北超过1.5亿吨。
企业数量众多,2.结构优化,1)1990年100万吨钢厂仅16家2010年1000万吨以上钢厂为10家,集中度大大提高。
越来越靠近市场,越来越靠近资金密集地区,越来越靠近便于矿石进口的地区。
华北和华东仍是钢铁生产的主导地区,合计产钢约3亿多吨,占全国50%以上。
2)重点企业技术经济指标,平均综合成材率约96.20,(90年代为83.2),最高99.75%(三明)能耗:
0.605t标准煤/t钢高炉利用系数:
2.448T/m3.day入炉焦比:
396kg/T,最低289.85公斤/吨铁(宝钢)平均喷煤比:
135kg/T,最高(宝钢)207.74公斤/吨铁。
转炉寿命:
10000炉以上,2006年最高达30924炉。
连铸比:
约98(1990年为25.07)钢铁料消耗最低1049kg/t钢吨钢耗新水平均6.56吨/吨(09年邯钢3.6吨)转炉工序能耗最低-13.09kg标煤/吨钢(太钢)电炉平均综合电耗340千瓦时,废气、固体废弃物、噪声治理,2010年中国钢铁企业产量排名:
年产量大于2000万吨:
河北钢铁集团4020万吨、宝钢集团3890万吨、首钢钢产量达3154万吨、武汉钢铁集团3030万吨、鞍山钢铁集团3000万吨、江苏沙钢集团2639万吨、山东钢铁集团2638万吨;以下年产量依次为马钢(1500万吨)、包钢(1011万吨)、太钢(960万吨,不锈钢280万吨)、酒泉(856万吨)攀枝花(841万吨)、华菱集团、安阳、南钢;,2010年世界大型钢铁企业钢产量,Mittal(Arcelor)7320万吨、蒲项钢铁公司Posco2950万吨、新日铁Nippon2761万吨、日本钢铁工程公司JFE2628万吨、美国钢铁公司USSteel(1900万吨)、印度塔塔钢铁公司2009万吨。
经过近年的重组、并构,中国将形成宝钢集团、鞍本集团、武钢集团等几个5000万吨以上、具有国际竞争力的特大型钢铁集团,以及若干个1000万吨至3000万吨级的大型钢铁集团。
中国粗钢产量近7亿吨、日本1.18亿吨、美国0.915亿吨,其后为俄罗斯、印度、韩国、德国等。
3.中国钢铁工业快速发展原因,市场需求的拉动;建筑、机械、汽车制造、造船、铁道等钢铁消耗较大行业快速发展。
技术战略的正确选择(关键性技术的采用、生产流程的优化);工艺、装备国产化与高新技术的采用使单位产量投资额的降低;大量利用国际铁矿、铬矿、锰矿资源的促进作用。
关键性技术,连铸技术;高炉喷煤粉技术;高炉一代炉役长寿技术;流程工序结构调整结合产能技术;转炉溅渣护炉技术。
a.连铸技术,80年代后期确立了“以连铸为中心”的生产技术方针,九十年代先后攻克了达产技术关、全连铸技术关、高速高效连铸技术关,并积极展开了薄板坯连铸连轧技术有关工程项目的投资与开发。
连铸比:
1990年25.07(1480万吨)2003年932005年96.44%.2010年约99%铸坯合格率99%以上,转炉利用系数:
最高达82.7吨吨日,2001年平炉全部关闭。
最大连铸坯断面:
320毫米2300毫米。
b.高炉喷煤粉:
目前我国重点钢铁企业入炉焦比为396公斤(1990年577.44kg/t)减少焦炉投资;降低成本100元左右;提高利用系数。
c.高炉一代炉役寿命的提高:
8090年代,23年、34年。
现为8年12年。
d.流程工序结构调整综合节能技术,平均吨钢能耗已降低至0.645吨标煤,这是一系列节能措施实现的结果。
降低铁钢比.0.1%-80kg标准煤提高连铸比.降低100kg标准煤/t煤气回收.吨钢能耗降低10kg标准煤连铸坯热送.提高转炉作业率.,e.转炉溅渣护炉转炉炉龄4000炉提高到10000炉以上转炉有效作业率大幅提高;耐火材料消耗大幅下降;促进了连铸机多炉连浇和提高了连铸机作业率;减少了频繁的开炉、停炉作业,稳定了转炉的操作工艺。
除此之外,超高功率电炉技术和现代电炉生产流程在90年代中期起得到了较好的发展,90年代我国建了36台超高功率电炉,淘汰了1400台左右的电炉。
但废钢相对短缺、电价昂贵都制约了其发展。
大量利用国外资源,铁矿、铬矿、锰矿资源,不可再生。
2011年进口的矿产品:
围绕几项关键共性技术的资金约为1400亿元左右(其中在技术改造项目中约为1250亿元),占钢铁工业同期总投资的35左右。
有力的推动了上述几项关键共性技术的改造发展,并取得了良好的技术经济效果,大批钢厂结构得到调整,规模效益、成本效益十分的明显。
4.中国钢铁工业优势和面临问题,优势:
国内市场相对旺盛;充足的资金;具有投资后发优势,易于采用先进的市场定位,使采用新技术、新装备的余地反而较大,实现技术的跨越的可能性也较大。
问题:
资源短缺;交通运输制约;环境生态制约,节能减排任务更加艰巨,法律法规要求更加严格,钢铁生产绿色制造和低碳化趋势不可逆转,钢铁生产的环保成本将进一步加大。
淘汰落后产能与优化产业布局任务艰巨,产品同质化竞争加剧,竞争范围不断拓宽。
我国装备制造业进入产品优化升级阶段,要求优特钢材品种质升级,如果跟不上用户要求,进口钢材将有可能增加。
5钢铁生产技术的发展趋势,21世纪,世界钢铁工业的发展面临严峻的形势,必须采用“高效、优质、低成本、节能、环保”的技术发展方针。
开发新工艺技术,提高钢材品质,降低成本。
(1)高效生产炉体长寿,提高设备作业率;提高冶炼强度,缩短生产周期;加强生产调度,实现快节奏连续化生产。
(2)提高纯净度实现全量铁水预处理;转炉少渣冶炼,提高终点控制精度;强化和完善炉外精炼工艺,转炉冶炼钢种高级化、洁净化;特别是各类高级板带材钢种和部分转炉厂进入合金钢制造领域;加强钢水保护,(3)降低生产成本改善工艺,进一步减少铁消耗和辅助原料消耗;进一步提高成材率;实现连续化生产,减少中间产品的运输、存储和二次加热;实现智能化生产,提高全员劳动生产率;(4)节能与环境保护降低生产能耗,回收和利用“二次能源”;煤气、蒸汽等。
减少渣量,回收利用废弃物,实现“再资源”化;减少对环境的污染,实现零排放和清洁生产。
未来的钢铁企业从社会、经济角度看,钢铁厂生产流程应该是三种功能:
钢铁产品制造功能;能源转换功能;社会大宗废弃物的处理消纳功能。
实现清洁生产、绿色制造等技术措施,解决好钢厂与环境生态的和谐发展,即在获得良好的市场竞争力的同时,实现可持续发展。
一个年产8001000万吨的大型钢铁联合企业,采用可循环钢铁生产新流程每年大约消耗铁矿石1350万吨,煤炭630万吨,生产8001000万吨钢材,同时可消纳社会废钢120万吨,废塑料20万吨,发电90亿kWh,并向社会提供炉渣水泥300万吨。
中国钢铁工业应该通过钢铁制造流程的优化、产品结构的调整和优化,产品质量的提高,充分利用能源,节能、降耗和消纳处理社会大宗废弃物等方面的努力,到2020年左右,成为全球一流的产钢国。
二、电炉炼钢新技术,近年来,电炉炼钢发展迅速,尤其是工业化国家逐渐扩大电弧炉的应用范围和产量,电炉炼钢技术更加完善,已能够生产全部钢种甚至以生产普碳钢为主,随着二次精炼技术的不断发展和完善,电炉冶炼由原来的三期冶炼演变成仅作为熔化设备,并与二次精炼和连铸配套,形成自动化、机械化水平高,功率高、能耗低的“电弧炉炉外精炼连铸”生产系统,即短流程生产工艺。
电弧炉已经成为一个低成本的废钢快速熔炼设备。
电弧炉炼钢技术进步,电炉主要技术指标,综合电耗:
106KWh/t。
(韶关)利用系数:
78.979吨/兆伏安(莱芜)。
电极消耗:
1.226公斤/吨。
(安阳)冶炼时间:
0.75小时。
日历作业率:
95.04%。
钢铁料消耗:
991公斤/吨。
热铁水用量:
888公斤/吨。
(3050%)工序能耗:
49.78公斤标煤/吨。
(安阳)电耗:
300KWh/t.,1.电弧炉炼钢发展,电炉炼钢,主要是指电弧炉炼钢,95的电炉钢是由电弧炉生产的,其余的由感应炉、电渣炉等生产。
EAFElectricArcFurnace促进世界电炉生产技术迅速发展的动力有以下三点:
1.社会废钢的积累和增长,2.降低生产成本,3.提高劳动生产率,短流程的劳动生产率可达2500t/人年。
2.现代电炉炼钢技术,本世纪70年代以前,电炉仅是生产少量优质合金钢的冶炼工艺,随着平炉的迅速淘汰和由于转炉熔炼废钢能力的不足,造成社会废钢积累增加,引起对废钢熔炼技术的开发热情。
经过20余年的发展,奠定了现代电炉技术的基础。
1.改善供电工艺:
UHP、DC、导电横臂等。
2.引入吹氧强化技术:
炉门碳氧枪、助燃烧嘴、泡沫渣冶炼工艺、偏心炉底出钢以及吹氩搅拌等新工艺技术。
3.废钢预热技术:
竖炉电炉、双壳电炉和Consteel连续加料电炉等。
现代电炉连钢技术,以上新工艺、新技术的采用,电炉的冶炼电耗从700Kwh/t下降到300Kwh/t,电极消耗从6.5kg/t下降到1.0kg/t,冶炼周期从210min缩短到55-60min,使电炉的生产周期能够与连铸相匹配,形成了短流程生产工艺。
钢材生产的整个周期缩短到3.5-4.0h,全员劳动生产率达到2500t/人.年,是高炉转炉流程的3倍,而投资仅为后者的50%,成本比BFBOF降低约20美元。
我国电炉钢生产现状,电炉钢比重,电弧炉装备水平,年份电弧炉数座lOOt5099t1149t10t2002199l224104592004l64l22879452006152173670292007148224953242010132355641-,大于50t电弧炉能约占电炉钢总产能的85,成为我国电炉钢生产的主体设备,100t电弧炉产能占电炉钢总产能的比例不及45,与发达工业国家仍存在较大差距。
生产情况,生产钢种,国外150t以上的电弧炉几乎都用于冶炼普通钢,许多国家电炉钢产量的6080均为低碳钢。
而我国受废钢和电力资源不足的限制,电弧炉主要用于冶炼高合金钢、大型铸锻件用钢、不锈钢等钢种。
随着技术开发力度的继续加大,我国电炉钢质量有较大提高,一些企业成功开发出氮含量80ppm钢种,最低的氮含量可控制在30ppm,达到了转炉钢的水平,但目前电弧炉普遍生产普通钢种不具备成本优势。
3.电炉炼钢技术发展重点,1.电炉能源结构的优化和强化冶炼:
UHP,氧燃助熔,熔池脱碳,二次燃烧,废钢预热。
以上技术可使冶炼周期缩短到50min以内。
2.无污染的废钢预热技术和连续加热技术。
3.短流程钢厂的计算机综合管理技术:
操作智能化(预报、识别、优化功能),提高生产效率,降低生产消耗。
4.提高电炉钢水洁净度的工艺技术。
交流电弧炉的问题:
1)电弧不稳,噪音过大,闪烁效应干扰电网、过度的炉壁烧损;2)热效率低,电力传输损失大;3)石墨电极消耗大。
大功率可控硅整流装置日趋完善,直流电弧炉重新获得发展。
直流电弧炉炉底电极寿命问题的解决,可建大容量的直流电弧炉。
炉底阳极:
导电炉底型(ABB型):
导电耐火材料做炉底,常用镁质石墨砖(含碳20%).金属触针式(德国MAN-GHH):
根据炉子容量在炉底中心区安置80-200根直径30mm的低碳钢触针,触针连接在炉底
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