钢铁新流程及工程应用.doc

钢铁新流程及工程应用1、钢铁新流程1COREX炼铁新工艺及其他非高炉炼铁法lCOREX炼铁新工艺简述COREX炼铁新工艺25年开发历程：6万吨KR中试装置南非ISCOR C1000 30万吨工业生产车间浦项C2000 65万吨工业生产装置南非SALDANHA C2000 65万吨COREX炼铁及MIDREX海绵铁、印度JINDAL2C2000 160万吨COREX炼铁,并以此建设新流程钢厂。COREX炼铁新工艺流程简介印度JINDAL钢厂生产流程图。C2000COREX炼铁流程图。2COREX炼铁新工艺的优点不用焦煤,省去炼焦工序。但目前用8-40mm小焦环保优势：Corex煤气化过程高分子碳氢化合物全部裂解生成CO和H2避免了炼焦过程中产生盼、氧、苯类和焦泊等有害物质。Corex煤气中的硫绝大部分被竖炉料层(海绵铁和造渣剂)吸收,全部硫分的90%左右以CaS和MgS等形式进入炉渣和煤气洗涤水污泥。但Corex使用球团矿时与烧结排放二氧化硫相似,Corex输出煤气含比H2S高。不计球团生产,仅Corex工序比高烧焦的粉尘排放量减少3040%。因使用氧气,减少氮氧化物排放。3COREX炼铁新工艺目前存在的几个问题COREX工艺是煤气化竖炉还原加化铁炉工艺,受竖炉还原限制,1100820的中温煤气无法利用,生产效率低,容积利用系数仅0.65C2000内容积3666立方米,日产铁2400吨,还未找到提高生产率的工艺途径。因煤热爆裂,无法维持固定床,需用1325%的焦炭137-263公斤/吨维持正常生产。 因铁矿还原粉化,竖炉易粘结堵塞,需定期停炉清理。.因摸索原料、冶炼工艺、控制,及设备检修等原因,铁水产量、作业率不稳定,达产期长达五年,MIDREX炉因还原气质量、作业率受COREX煤气牵制达不了产。铁水含硅量高且不稳定0.5-1.0%,工艺上还未解决。对铁矿和煤要求高。最好球团矿,块矿要抗热爆裂性好、还原性好、还原粉化少、还要水洗整粒入炉,很难找。煤要块度保证,要抗热爆裂性好,确保固定床,也很难找。煤气量太大,又是用氧气制得,成本高,含一氧化碳高、含硫高,还无法保证正常稳定供应,很难找到合适的有效利用途径。如算上生产球团排放二氧化硫,又因使用焦炭,目前比高烧焦流程的污染物排放总量少不了多少。,按上海地区条件测算,当使用粉矿比例达到30%以上时其生产成本才能与相同规模高炉持平。这就是浦项为什么要开发FINEX的理由。因此,目前COREX工艺还是一种在特定条件下使用的工艺,无焦煤、有合适廉价铁矿、煤气有出路印度JINDAL地区同时要建电厂,南非SALDANHA缺废钢生产海绵铁,如所考察两厂。或在污染物排放总量有严格限制的地方建钢厂,如浦钢搬迁罗泾工程。4COREX炼铁新工艺与现代高炉炼铁的比较1C2000COREX炉与高炉技术经济指标的比较序号项目单位C2000COREX（Jindal）750高炉（一钢）1250高炉（一钢）备注1有效容积m3366675012502利用系数t/( m3.d)0.653.02.43焦比Kg/t200340300梅山供焦4煤比Kg/t850180180COREX用块煤5渣铁比Kg/t3502902906熟料率%8592.592.57入炉矿品位%64.559598热风温度无热风115012009氧耗、富氧率m3/t5502830.510炉顶压力Kp工作日d/a33535035012年产生铁104 t/a8078.7510513煤气发生量N m3/t175016501650COREX煤气热值8000KJ/N m35FINEX技术用粉矿、煤、氧气生产铁水6HISMELT技术用粉矿、煤、氧气、热风生产铁水7MIDREX、HYL、FINMET技术(用粉矿、天然气生产海绵铁)2洁净钢的最新冶炼工艺技术1九大类高档洁净钢序号钢种C%P%S%0%N%H%备注1不锈钢R30-2R409L0.0030.0050.020.020.0050.0050.0030.0030.0030.0030.00020.0002川崎制铁2硅钢W100.0030.020.0030.0030.0040.0002武钢3IF钢0.0010.0030.0010.00150.00150.00015宝钢4DI材0.0010.0050.0010.0010.00180.00015大分、宝钢5石油关系钢X900.0050.0010.020.00250.00015君津、宝钢6油井管钢0.010.0030.0030.0050.0002宝钢7钢帘线钢0.010.030.0020.00450.0035宝钢8轴承钢0.0020.0010.0010.00015神户9特殊专用厚板钢0.0070.005SSAB、罗泾注:表中宝钢是指宝钢分公司2010年的目标。我国2003年进口钢材3666万吨,绝大部分是上述高档品种：不锈钢296万吨板275万吨,硅钢板158万吨,碳钢薄板1494万吨,镀涂板764万吨,钢管112万吨,棒线材98万吨,中厚板633万吨。2005年上半年进口板材1153万吨，冷轧薄板卷346万吨,镀涂板289万吨,不锈钢板169万吨,硅钢板67万吨。这些高档钢材品种正是目前我国各大钢铁企业的追逐目标,也是宝钢集团十一五规划全力发展的产品：一一宝钢分公司高牌号硅钢项目、高强度汽车板项目、电炉大方坯连铸项目；一一不锈钢分公司冷轧不锈带钢项目；一一特殊钢分公司特殊合金板带项目；一一罗泾特殊专用中厚板项目；一一梅山冷轧项目。2铁水预处理是生产洁净钢的基础九大类洁净钢要求的含硫0.005%,最低0.001%,含磷0.01%,最低0.003%，给铁水预处理提出了严峻的课题。铁水含饱和碳,还原气氛强烈,脱硫热力学条件最好,应该尽最大可能在铁水时将硫脱除。铁水脱硫从铁水罐顶喷石灰粉开始,到混铁车顶喷石灰粉加电石粉,又到铁水罐顶喷续粉粒,还没有找到一种简单、经济、安全地获得超低硫的方法,在解决搅拌头寿命、强化搅拌、使用廉价石灰粉作脱硫剂并稳定脱至超低硫后,铁水罐搅拌脱硫实现了这一愿望。一钢工程2套150t铁水罐搅拌脱硫装置很容易将铁水硫脱到0.002%,最低0.001%：一钢某月铁水脱硫生产实绩处理前铁水量处理前硫处理前硫脱硫率CaOCaF2脱硫时间t%总耗（kg）单耗（kg/t）总耗（kg）单耗（kg/t）min153.40.0120.0010.9211837.8590.436153.00.0130.0010.92153310.4620.436153.20.0230.0010.96167811.1730.533153.40.0180.0010.9414549.6790.536153.00.0210.0010.90165310.8790.535153.60.0140.0010.9314559.6760.536153.40.0180.0010.9413849.2760.536铁水脱磷面对二类问题,一是含铭液不能脱磷如冶炼不锈钢,二是常规转炉吹炼达不到极低磷或有些钢种碳己吹到而磷仍不及格。可以采用铁水罐喷吹脱磷工艺或脱磷-脱碳双联转炉工艺,但在脱磷前应在高炉用冶炼低硅铁工艺和/或炉前脱硅将硅降至0.25%以下,以确保脱磷时不喷溅。一钢铁水罐喷吹脱磷实绩为：一钢某月铁水脱磷生产实绩处理时间处理前重量CaoCaF铁矿粉处理后%MINKGKGKGKGCSIMNPS736380010581468953.6600.090.0060.035736380010581468953.6600.090.0060.03564654009631329503.5600.080.0030.02664654009631329503.5600.080.0030.02656632008821209493.8100.060.090.02572633009021238943.7300.050.0070.01961631008921229643.6900.070.0070.029注:铁水原始含磷0.12%。3脱磷脱碳双联转炉高速少渣冶炼洁净钢转炉炼钢是生产洁净钢的最好冶炼方法。转炉双联法经第一座转炉脱磷后,在第二座转炉脱碳时很容易生产超低磷钢（P0.01%,解决了常规转炉不能生产超低磷钢或吹炼中钢液碳含量已到而磷含量还未及格的问题。同时,因铁水脱硅后渣量减少,减少石灰消耗,延长耐材寿命,另外,脱磷后有利于锰矿的还原,减少锰矿、氧气消耗。钢水自由氧位稳定,提高铸坯质量。住友金属和歌山厂转炉双联法炼钢的主要技术参数序号项目名称单位数量备注1转炉座数吨位座tl210脱磷,2210脱碳2铁水比93943炉渣量Kg/t钢30404转炉炉龄炉10000/4000脱磷炉10000炉脱碳炉4000炉5脱P炉1)脱C炉返回渣Kg/t钢10152)氧枪类型专用氧枪,柔和吹氧3)吹炼时间min74)冶炼周期min25)终点P含量%0.0040.026)挡渣方式挡渣棒7)出钢后是否扒渣不扒渣8)炉渣处理热泼法9)脱P量全量脱P7脱C炉1)氧枪类型专用氧枪2)吹炼时间|min93)冶炼周期min204)终点P含量%0.0020.0125)炉渣返回返回脱P炉使用6)炉渣处理热泼法8加锰矿情况使用锰矿,一般使用锰矿1720kg/t在实际生产中转炉双联法可以灵活应用,如宝钢分公司一炼钢814万t/a总产量中使用双联法重点生产120万Ua低磷、超低磷钢种:川崎水岛一炼钢28万t/m钢中有7万t/m采用双联法冶炼,且分成一般、中等和高级钢种不同的脱磷深度。4)洁净钢生产对钢水精炼的要求钢水精炼对冶炼洁净钢来讲是最为重要的工序,是保底工序,所谓只有炼不出的钢,没有轧不出的钢,主要看钢水精炼的本事。钢水精炼的主要功能：深脱碳,脱气氧、氮、氢,去夹杂物及夹杂物变性,合金化,调整成分,调整温度等,以及协调与连铸的匹配。钢水精炼的主要装置有：RH,LATS,LF,VD,AOD,VOD等。生产高档洁净钢最常用的精炼装置为RE,冶炼不锈钢通常用AOD、VOD,配电炉通常用LF、VD。RH深脱碳：采用大能力和高效的真空抽气系统,钢液高循环速率,以及使用阻顶枪系统,可以将钢液含碳脱到0.001%。RH脱气氧氮氢：脱氧脱氢相对容易些,脱氮需与碳氧反应结合进行,要脱到0.0015%很困难。RH去夹杂物及夹杂物变性：关键是钢液含硫、磷、氧要极低,与脱氧剂有密切关系,要求塑性夹杂物10。RH脱硫：尽量在铁水将硫脱至0.001%，如转炉增硫后使达不到要求,可考虑阻喷粉措施。5无缺陷铸坯技术生产无缺陷铸坯不仅可减少铸坯的修磨清理，提高金属收得率,还是实现铸坯直接热装的前提条件。当今世界上无缺陷铸坯技术主要有：l 直弧型多点弯曲多点矫直机型。l 钢包下渣检测,全程无氧化浇注。l 大容量中间包,优化中间包设计,中间包连续测温,低过热度浇铸。l 优化浸入式水口,水口快速更换,水口设事故闸板。l 直结晶器,结晶器状态检测、在线调宽、漏钢预报,结晶器液面自动控制,共振式结晶器液压振动,自动开浇。l 二冷模型自动控制,小辊径密排分节辊布置,多支点支撑辊设计。l 辊缝测量及在线远程自动快速调节控制,铸坯动态轻压下。l 铸流电磁搅拌。l 上装引锭杆。l 板坯质量自动判别系统,碳钢铸坯直接热装加热炉。(3)铁水冶炼不锈钢新工艺技术1我国不锈钢市场发展迅猛但生产原料不足,铁水冶炼不锈钢有优势据钦明申研究结果,当前冶炼300系列不锈钢,用不锈钢废钢比用低磷铁料、合金的炉料成本低,而冶炼400系列不锈钢,用不锈钢废钢比用低磷铁水、合金的炉料成本高。一钢不锈钢冶炼实践证明用高炉铁水、合金比用进口不锈废钢便宜约500元/吨。因此,我国已有的不锈钢企业大多以国内不锈钢废钢为原料采用感应炉或电炉-AOD冶炼不锈钢,在发达国家冶炼不锈钢也是如此。但由于我国不锈钢的消费和生产近年刚起步,不锈废钢资源严重缺乏,大规模生产不锈钢只能先立足高炉铁水,而工艺设备能适应扩大废钢比的要求。2高炉铁水冶炼不锈钢技术的发展日本住友高炉铁水脱磷一AOD一VOD工艺；巴西阿塞西塔高炉铁水脱磷一MRP一VOD工艺；太钢高炉铁水脱磷一KOBM一VOD工艺。3一钢不锈钢冶炼工艺特点一钢不锈钢生产工艺流程图。高炉铁水深脱磷一电炉熔炼母液一带顶枪强搅拌AOD一SSVOD。主要特点：既能适应高炉铁水又能适应大废钢比的原料结构,原料适应性强；既能三步法又能二步法,400系列可直接用AOD出成品,生产灵活；能不断开发世界上已有的不锈钢新品种,生产超纯铁素体、超奥氏体、超马氏体、双相钢等不锈钢；生产规模大,质量好,指标先进,生产成本低,市场竞争能力强。（4）薄板坯连铸连轧技术1薄板坯连铸连轧技术的优势n 省去加热炉和粗轧机,减轻设备重量,节省投资。1700mm级薄板坯连轧机与1780mm常规半连轧机相比,机械设备总重量由33146吨减为17800吨。连铸坯减薄且不下线,铸机重量减轻,1台2机2流70/609001560mm薄板坯连铸机工艺设备总重量3800吨,比1台2机2流2107001320mn传统厚度板坯连铸机的工艺设备总重量5000吨减轻1200吨。170Omm级薄板坯连铸连轧机车间(1台2机2流薄板坯连铸加2组辊道炉加1套连轧机)总投资工程费用为25亿元(其中外汇1.17亿美元),年产薄板坯200万t、热轧卷195.4万t,单位投资1279元/吨。一钢2台不锈钢铸机产坯144万t、2台碳钢铸机产坯216.6万t、1套1780mm半连轧机产不锈钢热卷139.7万t、碳钢卷212.4万t,总技资工程费用为56亿元(其中外汇2.16亿美元,按不锈钢与碳钢1213计算,单位技资为1421元/吨。可见建薄板坯连铸连轧机比建传统板坯连铸和热连轧要节省投资10%。n 红坯经辊道炉直接进精轧机,节省能源消耗。薄板坯连铸与传统板坯连铸相比,除氧气消耗减少2Nm3/t外其余能源消耗相似。而热轧工序因红坯经辗道炉直接进精轧机,省去加热炉和粗轧,节省能源消耗较多,薄板坯连轧的燃料消耗为0.58GJ/t、电耗为65kwh/t,传统热轧的燃料消耗为冷坯1.35GJ/t、热坯0.8-1.OGJ/t、电耗为110kwh/t，可节省0.77-0.32GJ/t燃料、45kwh/t电能,可节省成本为68-42元/t。从这里也可以看出传统热轧铸坯热装同样能节省可观的能源成本。2薄板坯连铸连轧能生产的钢种薄板坯连铸连轧技术经过20年的发展,己初步克服了结晶器拉速快夹杂物难以上浮及保护渣容易卷入板坯等问题,铸坯表面和内在质量比以前有了很大提高,使能生产的钢种也逐步扩大。据统计,目前约85%的热轧卷产品可以用薄板坯连铸连轧技术来生产,如珠江钢厂生产的钢种有普通碳素钢、CQ及少量DQ深冲钢、低合金钢、集装箱钢、低牌号管线钢、中低牌号无取向硅钢等,但是,目前薄板坯连铸连轧技术还不能生产高档洁净钢,如不锈钢、高牌号硅钢、IF钢、DI材、高牌号石油管线钢等。3薄板坯连铸连轧技术的生产规模这是薄板坯连铸连轧所存在的一大问题,连轧机能力可达到400万t/a以上,由于1套轧机只能配2流薄板坯连铸,使整体产量只能限制在200-240万t/a,如珠江200万t/a、包头240万饨,目前还没有解决这个问题的根本办法。4薄板坯连铸连轧技术的发展增加铸坯厚度,甚至中等厚度,有利于提高铸机产量,改善铸坯质量,使热轧有较大压缩比,保证热轧产品质量。多生产薄规格热轧卷,充分发挥轧机能力,使热轧产品以热代冷。目前珠江、包头、那钢能生产最小厚度1.2mm,唐钢达到0.8mm。2、循环经济三要素一资源和利用、能源利用和清洁生产（1）循环经济三要素的基本要求（2）宝钢集团十二五规划如何实施循环经济3、工程技术公司的技术创新1工程技术公司技术创新的重点:当代主要钢铁技术表生产工序高挡产品核心工艺技术关键装备技术备注一、炼铁高炉低硅低硫铁冶炼低硅低硫铁低氧大喷煤(200kg/t) 1250高风温长寿命高炉无料钟炉顶喷煤设备RASA法渣处理烧结球团低氧化亚铁烧结高强度烧结矿烧结脱硫球团技术高效率烧结机链篦机回转窰带式焙烧机焦化一级二级焦化工产品干熄焦大型焦炉大型焦炉干熄焦装置COREX低硅低硫铁煤气利用冶炼低硅低硫铁提高利用系数解决竖炉堵塞不用焦碳降低煤氧消耗降低对铁矿煤的要求大型化长寿命FINEX顺行稳定二、炼钢洁净钢冶炼IF钢，DI材，石油管线钢，油井管钢，钢帘线钢，轴承钢，特殊厚板钢铁水全量三脱脱磷脱碳双联法炼钢RH、LF、LATS精炼高炉炉前脱硅铁水罐顶喷脱磷双联转炉RH、LF、LATS烟气净化煤气回收除尘水处理不锈钢低镍不锈钢超纯铁素体超奥氏体铁水冶炼不锈钢强搅拌顶枪AOD二步或一步法超纯铁素体不锈钢冶炼贴水罐顶脱磷超高功率电炉强搅拌顶枪AODSS-VOD硅钢冶炼高牌号无取向硅钢取向硅钢多功能RH精炼高牌号无取向硅钢及取向硅钢技术铁水罐搅拌脱硫双联转炉多功能RH三、连铸板坯连铸上述洁净钢、不锈钢、硅钢无缺陷铸坯技术铸坯直接热装技术结晶器及液压振动扇形段大方坯连铸上述洁净钢、不锈钢无缺陷铸坯技术铸坯直接热装技术结晶器及液压振动扇形段簿板坯连铸除上述洁净钢、不锈钢、硅钢外簿板坯连铸工艺液芯压下辊道炉工艺高速结晶及振动动态轻压下装置辊道炉钢种四、热轧带钢热连轧机上述洁净钢、不锈钢、硅钢洁净钢、不锈钢、硅钢热连轧技术直接热装技术板形及表面质量控制步进加热炉高压水除磷定宽压力机热卷箱连轧机组层流冷却卷取机五、冷轧碳钢冷轧汽车面板、家电面板、深冲板、镀涂板、硅钢板退火酸洗-五机架冷轧工艺连续退火机组酸洗机组五机架冷连机组不锈钢冷轧BA、2B、HL表面板多辊轧机工艺直接轧辊退火酸洗工艺五机架轧机工艺连续退火酸洗机组20辊轧机五机架冷连机组六、表面处理镀锌板（热镀，电镀）、镀铝锌板、彩涂板热镀锌工艺热镀铝锌工艺彩涂工艺热镀锌机组热镀铝锌机组彩涂机组工程技术公司技术创新的重点：1宝钢集团公司新一轮发展规划、可行性研究2宝钢股份公司一体化规划、可行性研究3炼铁工程技术高炉喷煤、非高炉炼铁4炼钢工程技术一铁水预处理一双联法转炉,电炉一钢水精炼REf-LF、LATS、VD、VOD5连铸工程技术(板坯连铸、大方坯连铸、薄板坯连铸)6不锈钢冶炼工程技术7冷轧工程技术一高牌号无取向及取向硅钢板冷轧一不锈钢、碳钢联合冷轧8环保工程技术一烟气脱硫一除尘、水处理（2）工程技术公司机新的特点1）与钢厂、研究院、设备制造厂技术创新的任务不同钢厂开发新产品,对已有生产线、机组的工艺、设备和控制技术进行优化,局部开发新工艺、新技术。研究院从理论、实验室、中间试验研究开发新产品、新工艺、新技术、新设备。工程技术公司研究开发完整的新工厂、新生产线、新机组。设备制造厂研究开发新设备。2工程技术公司创新项目及其主要内容和成果落实到明确的工程载体中.消化吸收引进技术,在工程项目中自主集成生产线。参加中间试验研究,自主开发新工艺、新技术生产线。在工程项目中试用自己研究开发的局部新工艺、新技术、新设备,或利用人家的研究开发成果。3对外合作与外商合作,购买其设备或图纸,自己集成生产线,如ASP。利用钢厂优化的工艺参数、操作模型和工艺诀窍、局部开发的新工艺、新技术，在工程中实施。参加研究院的中间试验研究,开发完整的新工厂、新生产线、新机组。购买其开发的数学模型。与设备制造厂结合研究开发新设备,或直接利用设备制造厂研究开发的新设备。3工程技术公司技术创新的基本要求1）工艺设计应包括流程和系统设计,确定参数,设备选型,确定设备规格,提出设备设计任务书,工艺布置,功能需求书,三电控制要求。达到国外基本设计深度。2）设备设计 完成主体设备总装配设计，其中重要复杂的设备部件总图设计。3）三电设计完成L1和L2基本设计,包括三电系统、硬件配置和功能规格书设计。完成主要控制模型的基本设计。4、工程咨询、工程设计、工程总承包1设计院向工程公司的转变计划经济时代,代表国家的行业设计院,专业齐全,从生产线工艺、设备、控制到整个工厂的全部工程设计。市场经济并逐步向国际接轨,原有设计院逐步转变成工程技术公司。少数将成为大型综合型国际工程公司,拥有本行业甚至跨行业的核心技术及生产线系统集成能力,EPC承包工程,设计、采购、工程管理,交钥匙,或PMC设计加工程管理,跨行业承揽大型工程。多数中小型公司仍在本行业从事中小型工程的设计及承包业务。还有一大批专业性公司诞生,如某类设备、除尘、水处理、钢结构等,从设计到供货,作为大型公司的外围或独立承接技改项目。工程设计是工程的灵魂,设备按设计图纸制造,设备材料按技术规格书采购,施工按施工图进行。工程技术公司以设计为龙头,按设计要求采购设备材料,指导施工安装,负责调试投产考核,控制投资和工程进度。由于工程咨询、工程设计都必须具备单位和个人的两种资质证书,因此在中国一般都由设计院发展成工程公司。2工程项目的一般业务流程工程项目通常分为新建项目和改造项目两类。按涉及范围不同又分为全厂性和车间或机组单体项目,主体和公辅项目。按投资额大小又分为特大型、大型、中型和小型项目。特大型和大型工程项目的一般业务流程为：项目规划可行性研究、项目申请报告项目审批初步设计及审批设备基本设计和设备技术规格书施工图设计,同时设备制造和订货现场土建施工设备、管线安装冷热调试技产及考核。3工程项目总设计师的主要任务1工程咨询阶段(项目规划、可行性研究、项目申请报告)n 掌握好工程项目的产业符合国民经济发展需要,产品的数量和质量能满足市场长期的要求。主持项目市场分析和产品方案确定。n 注意资源和能源容易得到,长期供应有保证,运输方便,价廉。n 设计的主体生产工艺技术和技术经济指标达到世界或国内先进水平,是成熟的,有实际生产依据。主持确定主体工艺。n 设计选择的设备安全可靠,尽量国内制造。n 公用和辅助系统留有余量。n 总图布置合理,物流顺畅,留有发展余地。技术改造项目既要兼顾好建设期生产,更要注意将老企业改造成现代化工厂。主持确定项目总图。n 控制好项目对生态和环境的影响,注意当地政府对污染物排放总量的控制要求,达到清洁生产标准。n 应道循循环经济原则,各类固液废弃物和二次能源充分利用,单位能耗、水耗达到国内外先进。n 投资合理科学,结合物价走势适当留有余地。n 研究产品和主要原材料长期价格走势,确定合理的价格，使经济分析结论安全可靠。我国钢材价格三起三落,铁矿煤炭价格三起不落。n 配合业主顺利通过项目审批。2工程设计阶段(初步设计、设备设计、施工图设计)工程设计