2010年世界钢铁装备技术研究报告

1 2010 年 世界钢铁装备技术研究报告 （炼铁卷） 前 言 根据世界钢铁协会公布的最新统计数据， 2009年全球粗钢产量为 t，同比下降 8%。包括欧盟、北美、南美和独联体国家在内的全球主要产钢地区钢产量均出现明显下滑，但亚洲，特别是中国和印度及中东国家钢产量仍持续增长。 2009 年中国粗钢产量达到 t，同比增长 再度成为年度粗钢产量创纪录的国家。中国粗钢产量占全球总计粗钢产量的 47%，与 2008 年相比提高了 9 个百分点。中国的钢产量已连续 12 年位居世界第一，成为名副其实钢铁大国。 从钢铁 大国到钢铁强国的转变是从量变到质变的飞跃，有很长的路要走，甚至需要几代钢铁人的共同努力。特别是在工业化进程逐步加快的今天，要看到我们与国际先进水平的差距。工艺技术落后、装备技术水平低、低端产能比重过高、能源消耗比例高、污染物排放量大、科技创新能力不强、盈利水平低等都是我们需要急待解决的问题。 尽管 2009 年我国钢铁工业发展取得了一系列成绩，但展望 2010 年可能是形势更为复杂的一年。随着世界经济的逐步复苏，各国为应对危机所采取的非常措施都将陆续退出，尽管前景看好，但仍然存在二次探底的可能。 面对更加复杂多变的 国内外形势，竞争将更加激烈，拥有先进的装备技术、极强的科技创新能力、科学合理的节能减排就显得尤为重要。成为企业可持续发展的重要基础。北京华冶钢联咨询中心联合世界钢动态等权威机构编译的世界钢铁装备技术研究报告将为钢铁企业在诸多方面提供有益的帮助。 世界钢铁装备技术研究报告多侧面、多角度反映了世界主流钢企在装备技术、科技创新、前沿科技、企业研发、节能降耗等方面为世界钢铁业提供的宝贵的经验与贡献。世界钢铁装备技术研究报告分为：炼铁卷、炼钢 连铸卷、轧钢卷、环保 节能减排卷，共四卷。每卷 22 25万 字左 右。 目 录 2 第一章：日本关于焦炭组织结构的研究 一节：实验和方法 二节：用四种焦炭来试料 三节：研究后所得出的结论 二章：新一代炼焦技术 一节：开发背景及概要 二节：开发的全过程 二 节： 日铁公司大分厂 三节：进一步提高技术的可靠性，努力加以推广 三章：铁焦制造工艺的开发 一节：试验方法 二节：对成形物及铁焦的评价 三节：试验结果及分析 四节：铁焦的制造工艺 四章：高比例焦炭混合装料技术在高炉上的应用 一节：矿焦混合装料的评价 二节：高比例焦炭混合装料对高炉作业的影响 三节：高比例焦炭混合装入技术 四节：高比例焦炭混合装料的实机应用 五节：通过高比例混合装料进行低熟矿比、高出铁比作业 五章：新日铁最新焦炉修补技术 一节：焦炉的破损 二节：焦炉诊断修补技术的开发 三节：大规模换砖修补工程 四节：新建工程中的问题 五章：我国干熄焦技术现状分析 一节：我 国干熄焦技术发展的两个阶段 3 第二节：我国已建和在建的干熄焦工程及经济效益 三节：我国干熄焦技术现状 四节：目前存在的问题 六章：国外高炉炉顶煤气循环利用新技术分析 七章：我国 提高喷煤比的技术措施 一节： 提高喷煤比的重大意义 二节： 我国炼铁企业提高喷煤比有较大潜力 三节： 影响提高喷煤比的因素分析 四节： 提高喷煤比的技术措施 五节： 高喷煤比的衡量标准 八章：高炉经济喷煤生产技术分析与实践 一节：经济喷煤的限制因素和确定经济喷煤量的原则 二节：宝钢高炉经济喷煤、低燃料比生产技术实践 九章：先进的高炉喷煤系统煤粉流量检测装置 一节：煤粉流量检测装置 二节：煤 粉流量检测装置技术性能 三节：煤粉流量检测装置选择和试用结果 十章：日本预还原烧结技术的开发 一节：预还原烧结工艺的概要与效果 二节 ：生产预还原烧结矿的基础研究 三节：还原过程的问题与准颗粒结构的研究 四节：压缩成型微粒及添加包裹微粒的效果 五节：预还原烧结矿在高炉内行为的评价 十一章：日本新日铁提高烧结矿 质量改善高炉运转技术 一节：决定烧结矿高温还原性的因素 二节：通过提高烧结矿质量改进高炉运转 三节：未来挑战 4 第十二章：烧结烟气脱硫现状与发 展动态 一节：烧结烟气特点 二节：烧结烟气脱硫方法 三节：烧结烟气脱硫艺比较 四节：烧结烟气脱硫最新进展 十三章：我国烧结生产技术评述 一节：国家环境保护部发布清洁生产标准 二节：对照清洁生产标准 钢铁行业（烧结）评述 十四章：济钢 320 烧结机智能控制系统 一节：烧结机全过程智能控制系统构成 二节：应用与实践效果 十五章： 国内外部分高炉球团矿配比及其布料控制特点 一节：国内外高炉球团矿使用比例 二节：高炉使用高比例球团矿的布料控制特点 三节：结论多配球团矿的应对措施 十六章：欧盟高炉炼铁炉料结构发展趋势分析 一节：欧 盟高炉炼铁炉料结构的现状 二节：对改善我国高炉炼铁炉料结构的借鉴作用 十七章：以含碳球团为原料的炼铁工艺 一节：以转底炉为反应器的炼铁工艺 二节：以竖炉为反应器的炼 铁工艺 三节：以多层焙烧炉为反应器的炼铁工艺 四节：以烧结床为反应器的炼铁工艺 十九章：含硼球团矿生产工艺和高炉冶炼试验 一节：含硼球团矿的开发 二节：含硼球团矿试验结果 含硼球团矿的高炉试验 5 第二十章：攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步 一节：装 备水平不断提高 二节：喷煤技术快速发展 三节：烧结矿质量逐渐改善 四节：炉料结构优化 五节：进一步提高鼓风动能，活跃炉缸 六节：加强高炉的上部调剂 七节：高炉主要技术指标变化 二十一章：我国高炉的炉料结构 一节：我国铁矿资源的特点 二节：我国高炉炉料结构的演进过程 三节：球团矿在高炉炉料中的配比 四节：高炉炉料结 构与软熔带 二十二章：德国现代高炉炉顶装料法 一节： 二节： 三节：上料过程与料层的形成 二十三章： 国外炼铁状况及发展方向 一节：非高炉炼铁工艺保持不断发展高炉炼铁工艺仍占据主导地位 二节：高炉炼铁的技术进步 二十四章：先 进的 国外高炉技术创新 一节：全面解决方案 二节：自动化和过程控制 三节：高炉 二十五章： 一节：炼铁业的市场变化及技术开发 二十六章：美国动力铁工艺一种炼铁的新方法 6 第三节：项目进度和成本 四节：动力铁生产 五节：动力铁未来发展 二十七章：日照钢铁公司炼铁技术进步 47 第一节：优化配料 二节：高铝渣冶炼 三节：多环布料 五节：提高煤比 六节：提高顶压 七节：低硅冶炼 八节：循环经济 二十八章：高炉渣显热回收前景分析 一节：高炉渣显热资源状况 二节：高炉渣显热利用现状 三节：高炉渣显热回收技术开发现状 四节：高炉渣显热回收技术开发探讨 二十九章：日本高炉炼铁工艺基础研究概况 一节：日本炼铁研究的变迁 二节：炉下部功能强化研究会的工作 三节：新人造块矿基础研究会和科技厅项目研究会的工作情况 四节： 近期展望 三十章：大型高炉炼铁竞争力比较分析 一节：国内外大型高炉概况： 二节：炼铁竞争力分析 三节：实现高炉大型化的途径和对策 四节：高炉大型化应注意的几个问题 三十一章：非高炉炼铁 与高炉炼铁能耗比较 7 第一节：高炉炼铁流程长期不衰 二节：高炉与非高炉炼铁能耗比较 三节：关于发展非高炉炼铁技术探讨 三十二章：印度非焦煤炼 铁工艺 三十三章：我国炼铁的现状及发展方向 81 第一节：坚持高炉炼铁主流程 二节：加强高炉流程的改进和优化 三节 ：我国高炉炼铁的应注意的问题 三十四章：高炉炼铁几个生产技术问题的探讨 一节：指导高炉炼铁生产的技术原则问题 二节：冶炼强度问题 三节：降低燃料比的技术问题 三十五章： 2008年中国炼铁生产评述 一节： 2008年全国重点钢铁企业高炉炼铁指标评述 二节： 2008年一季度高炉指标全面下滑 三十六章： 俄罗斯 一节：蒸汽冷却系统构造 二节：水流 /蒸汽流动状态 三节：水温差随着高炉高度变化而变化 四节：铜冷却壁的热工状态 五节：渣皮对蒸汽冷却系统的影响 三十七章：高炉炉衬冷却系统设计技术 14 第一节：开发新技术 二节：操作工艺对炉衬耐材的影响 三节：传统与现代设计对比 三十八章：高炉耐材和冷却系统统筹设计 一节：设计思路 8 第二节：高炉耐材和冷却系统重要性 三节：关于冷却水及冷却系统研究 四节： 铁公司高炉升级计划 三十九章：高炉封口大量破 损原因分析 一节：风口损坏的数量统计 二节：风口破损的可能原因 三节：减少风口烧损的主要措施 四十章：气基竖炉直接还原技术的发展 一节： 二节：希尔技术的发展 三节：适于竖炉直接还原的煤气化技术 31 第四十一章：煤基直接还原铁及铁水生产工艺 一节：新铁源工艺的特征及最新运转状况 二节：中试厂的试验结果 三节：其他原料的应用试验 四节：对电炉粉尘处理设备的影响 五节：将来煤基熔化工艺的开展 41 第四十二章：我国煤基直接还原铁发展现状及前景 一节：煤基直接还原铁生产现状 41 第二节：我国煤基直接还原铁现状 三节：发展前景及建议 46 第四十三章： 特定条件下使用的 一节 ： 二节： 三节：从四座炉子的实际生产看 四节： 四十四章：关于发展熔融还原炼铁技术的思考 9 第一节：世界发展熔融还原炼铁技术的背景 二节： 艺推广应用情况 三节：我国炼铁生产的基本国情 61 第四节：我国发展熔融还原炼铁技术的方针和策略 61 第四十五章： 原燃料对 艺性能的影响 一节： 原燃料的基本要求 二节： 三节： 四节： 五节： 六节：燃料消耗的多线性回归分析 四十六章： 宝钢 一节：工艺选择 二节：主要工艺设计 三节：节能措施 四节：环保措施 四十七章： 常用熔融还原炼铁技术分析评估 一节： 艺 二节： 三节： 四节：综合分析评价 四十八章： 直接还原工艺需求的煤气化工艺技术比较 一节：直接还原工艺对还原气的品质要求 二节：主流煤气化工艺技术特点 四十九章： 新型粒铁制造技术的开发 一节：基于如下概念推进新型煤基粒铁制造工艺的开发 二节 ： 10 第三节：试验工厂的试验 89 第四节：确立向实机化规模扩大的技术 五十章：熔融还原新方法 一节： 二节：原料及产品 三节： 四节 ： 五节： 97 第一章：日本关于焦炭组织结构的研究 11 为弄清焦炭在高温下发生粉化的行为，日本研究了焦炭在反应前后的组织变化，为弄清焦炭气孔结构，开发了在真空下能使添加荧光涂料的树脂渗透到焦炭中 的方法，即：将紫外线照射到由这种方法制作的试料，同时进行观察，使焦炭气孔结构的解析变得容易。 在焦炭粉化的问题上，考虑的重点不仅是焦炭的强度，还有焦炭的粉化行为。以前对焦炭进行了许多研究 (例如，焦炭在炉下部的行为、焦炭的反应劣化、焦炭的粉化和强度的关系、热滞后、导热率、液体的滞留量，还有焦炭的反应性、反应动力学和催化剂的影响等 )，但由于焦炭在高炉内的变化行为非常复杂，要准确叙述其原因并不容易，而且研究人员也有很多不同的意见。一般认为是由于焦炭的化学性质 (反应性 )和力学性质 (强度 )具有相互关系的缘故。 在考虑焦炭反应性的问题上，重要的是各光学异向性组织的反应性。以前也是以这些组织的反应性为中心进行研究。但是，在以前的研究中日本已弄清了某种直径的焦炭 (10反应率存在着由表面向内部分布的情况，还有川上等人提出的低温下反应方式近似于更加均匀反应。这表明，与各组织的反应性不同相比，气孔内气体扩散的影响最大。除此之外，在 1500致焦炭强度的增加和反应性的下降，因此必须弄清焦炭中各组织在每个不同温度变化情况下石墨化性质的差异。根据在1670C 时，普通 炼铁用焦炭发生反应后焦炭内部气孔率分布的模式图 (直径 25 应时间 30知，由于组织不同，石墨性质也不同，局部会发生明显的石墨化现象，出现密度高的矩形区域。由于这一部分的反应性低，会残留至最后，在反应界面发生反应的同时，在时间经过的某个点焦炭会产生缺陷，因此高温区域中的反应界面形状会变得不规则。 关于多孔质材料的反应性及其气孔直径，如果按照相同气孔体积来比较，则是气孔径越小，反应表面积越大，气孔径越小，对反应性越有利，但如果气孔径过小，气孔会进入分子扩散的区域，因此 气孔径的最小值存在着临界值。根据用渗汞孔隙率测定仪测定炼铁用焦炭气孔率的结果可知，普通焦炭的气孔大多在 200用该测定法无法获得准确的气孔率分布。此次主要研究 12 10然 10由于数量较多，如果换算成表面积，就占了 70以上，据此可以认为支配反应速度的气孔在10是，当气孔径变小时，气体的扩散阻力也会增大，因此还有许多研究人员认为在实际焦炭中更大的气孔径有助于反应。 即使对于铁矿石的还原反应，也同样可以认为微气孔能有效作用于反应 速度，但在铁矿石还原的情况下，还应考虑到生成的铁的扩散和成长会导致气孔径增大等复杂因素，因此关于气孔径对反应速度的影响，不能和焦炭时的情况做简单的比较。另外，对于焦炭中气孔的争议在于开气孔和闭气孔的争议。在焦炭研究中，对于一般所认为的闭气孔，目前尚不清楚实际焦炭存在何种气孔、气孔中有多少是闭气孔。 基于上述原因，日本采用单向树脂渗透法对焦炭中的开气孔和闭气孔的比例进行了评价。另外，弄清了 10m 以下的微气孔存在于何种组织中以及它对反应有何影响。 第一节：实验和方法 1、用于观察开气孔和闭气孔 的单向树脂吸引法 (1)开气孔的观察 将焦炭切割成圆柱形 (30 40用蜡固定在塑料容器中。此时如果蜡和焦炭侧面的密封性差，树脂就无法渗透到焦炭内部而从侧面上升，所以必须注意。用真空泵从塑料容器的一端进行抽风，使树脂朝一个方向从焦炭的另一端进行渗透，并就此原样进行硬化后作为试料。使用的树脂为双液混合型的环氧树脂，在混合硬化剂前，预先加热到 40风泵的抽风速度为 60l 风时间大约 15脂可以被抽吸到高度 4030焦炭上部。此时，使用的树脂为添加 荧光涂料的树脂，通过在紫外线下观察，能清晰地观察到焦炭中的气孔。在紫外线下由于添加在树脂中的荧光涂料会发光，因此在气孔部分和焦炭基质的碳部分中存在着明显的亮度差。也就是说，碳部分的亮度整体变低，在各组织的差消失的同时，呈现为单一的黑色。因此，通过图像处理能容易地区分出气孔部分和焦炭基质部分。 13 (2)闭气孔的定义和观察 如上所述，有树脂进入的气孔实际就是与试料外部相连的气孔，可以明确地说这种气孔就是开气孔。但是，对于闭气孔，如果仅仅是没有树脂进入，还不能完全说是闭气孔。也就是说，这是因为气孔越 小且气孔的路径越长，树脂就越难以进入的缘故。这就是说即使存在完全孤立的闭气孔，也很难明确地对其进行表示。因此，本研究将闭气孔定义为 完全孤立的气孔或因气孔细小弯曲而使树脂难以进入的气孔 。 另外，在紫外线下的光学显微镜观察中只能观察到开气孔。因此，采用 这里，必须注意的是以下 2点： (a)气孔的深度由表面开始变浅，因此要注意研磨中树脂脱落的部分。 (b)要注意残留在树脂中的气泡。 属于 (a)、 (b)两个范畴的气孔不能看作闭气孔。 对于闭气孔的判断，目前必须靠人工判断，因此不可避免地会产生误差。但是，由于闭气孔的面积比例只占试料总体的大约 5，因此可以一个一个进行谨慎判断，减小误差。 2、反应前后存在于焦炭中的 10开气孔 )的观察 在 10m 以下的气孔中虽然闭气孔的面积比例会增加，但开气孔的比例仍很大，是闭气孔的 2 6倍。调查了这些 10究了它对气化反应的影响。 与前面所述一样，采用添加荧光涂料的树脂对反应前后焦炭的气孔结构进行了观察。采用与以前相同的实验装置，用 00应温度在 1500 1700之间，分 4个阶段变化。 第二节：用四种焦炭来试料 使用的焦炭有 3种： 应性低的焦炭、 结果和研究 14 1、采用单向树脂吸引法的开气孔和闭气孔的比例 整个试料的气孔率为 51 5。它与研究过的 0 4相比，尽管测定的焦炭不同，但却是非常相近的值。对此，被看作闭气孔的气孔占整个试料的 右，占 总气孔的比例为 10 5 (=5 1)。另外，闭气孔的最大气孔径为 300，在 200 300之间存在着气孔面积的最大值。但是，从气孔的数量来说， 10 50每单位面积 248个 )。虽