奥钢联钢铁技术创新实例_图文

1、第15卷第8期2005年8月中国冶金China MetallurgyVol.15,No.8Aug.2005 奥钢联钢铁技术创新实例L.G ould(奥钢联工程技术公司摘要:总结了一些对钢铁生产链有重大影响的技术发展情况,包括150万t/a 产能的FIN EX 炼铁厂、FIN 2M ET 直接还原技术的现状、产能达180万t/a 的奥钢联福克斯新型UL TIMA TE 电弧炉、EU ROSTRIP 带钢生产技术、小方坯高速连铸和高效长材轧制技术等。关键词:FIN EX ;FINM ET;MIDREXTM TM ;UL TIMA TE;EU ROSTRIP;小方坯连铸;长材轧制中图分类号:TF1文

2、献标识码:A 文章编号:100629356(20050820027205E xamp les of I nnov ative V AI T ech nologies for th e I ron and Steel I ndustryL.G ould(VO EST 2AL PIN E Industrieanlagenbau Abstract :A survey of the company s most exciting technological developments along the iron and steel production chain is presented.Topic

3、s include a review of the just -awarded contract for a 1.5million t/a FIN EX ironmak 2ing plant f rom POSCO (K orea ,status of FINM ETdirect 2reduction technology ,introduction of the new 1.8million t/a VA I FUCHS UL TIMA TE electric arc f urnace ,an update of EU ROSTRIP direct 2strip productiontech

4、nology and an outline of proven solutions for high 2speed billet casting and high 2performance long 2product roll 2ing.K ey w ords :FINEX ;FINMET;MIDREX TM ;ULTIMATE;EUROSTRIP;billet casting ;long 2product rolling以氧气顶吹转炉(LD 炼钢技术的开发和市场化为标志,奥钢联工程技术公司(VA I 于20世纪50年代初成立,并在钢铁工业的各个技术领域开始了创新历程。本文综合介绍一些对钢铁生

5、产链有重大影响的技术发展情况。1最佳钢铁生产路线根据原材料和能源条件以及市场要求,可相应选择最佳钢铁生产路线(图1,以更好地实现产量和质量目标。2创新技术实例2.1FINEX 技术FIN EX 工艺(图2直接用粉矿生产优质铁水。粉矿在一系列流化床反应器中还原成海绵铁,然后在熔融气化炉中用煤作能源熔化成铁水。粒度8mm 以下的粉矿加入到多级流化床反应器系统内,在靠重力下降的过程中同逆向流动的煤气反应生成直接还原铁。还原煤气来自于熔融气化炉内煤与氧的燃烧反应。反应器系统压力约为350kPa (3.5bar ,最后1级反应器(位置最低的1级内的温度在850左右。添加剂与粉矿同时加入。流化床反应器组出

6、口处的直接还原铁金属化率达到约85%,然后被热压成块,再被运到熔融气化炉上方的料仓中,靠重力加到熔融气化炉内熔化,最终生产出的铁水质量与高炉铁水和COREX 铁水相当。奥钢联同浦项公司从1992年起联手开发FIN EX 熔融还原工艺,于1999年在现有COREXC 22000厂旁边建成了1套日产150t 的中试设备,目的是确认使用来自COREX 熔融气化炉的煤基还原气体将粉矿还原成海绵铁的技术和经济参数。在此基础上,于2001年1月开始建设1座产能达60万t/a 的FIN EX 示范厂,以在半工业生产规模下验证工艺路线的可行性。示范厂于2003年5月建成,日产能力为2000t 。 图1可供最佳

7、钢铁生产路线选择的众多技术方案Fig.1Wide range of technical solutions available for selection of optimum steel 2production route图2150万t/a 产能的FINEX 工艺流程Fig.2FINEX process flow sheet for the production of 1.5M t/a hot metal82中国冶金第15卷FIN EX工艺的经济优势在于,不经烧结的粉矿成本比生产球团的成本低约20美元/t,这对保证炼钢盈利至关重要。再加上廉价粉矿(如今占到所有铁矿资源的60%左右和非焦煤来源

8、广泛,进一步凸显出FIN EX工艺的光明前景。2.2直接还原技术自20世纪80年代初以来,奥钢联一直是直接还原技术的主要供应商之一,可提供基于天然气(M IDREX TM和FINM ET和基于煤气(COREX/M IDREX TM组合的多项优化技术方案。通过详尽的原材料、能源、技术和经济性等研究分析,确定最佳的工艺路线。奥钢联拥有M IDREX TM技术使用许可。如今全球每年直接还原铁总产量约5000万t,其中M IDREX TM工艺的产量达到3000万t左右,占65%。而由奥钢联建设的M IDREX TM厂的产量约为1000万t。2004年10月,奥钢联从沙特阿拉伯哈迪钢铁公司获得合同,将其

9、炼铁和扁平材生产能力扩大到200万t/a左右,比现有能力提高2倍以上。该项目中将建成世界上最大的MIDREX TM直接还原铁厂,生产能力将达175万t/a,所生产出的海绵铁将以600的温度直接“热装”到下游炼钢设备中。新设备计划于2006年底或2007年初投产。FINM ET是目前唯一投入生产的粉矿直接还原技术,其优质热压块铁产品在美国和亚洲各地多家钢铁公司得到使用。截至2004年9月底,已建成了2座FINM ET厂,总共生产了820万t热压块铁:隶属于B HP比利顿的布达里亚铁厂,位于澳大利亚海德兰港,1999年2月投产;奥里诺科铁厂,位于委内瑞拉的匹约托奥达兹,2000年5月投产。在生产厂

10、获得的实践经验基础上,FINM ET 工艺的生产规模进一步扩大。如图3所示的FIN2 M ET超系列,每条线的能力都超过100万t/a,而原有FINM ET 厂的1条线能力为50万t/a 。图3FINMET原有设计和超系列设计的对比Fig.3FINMET2comparison of existing andmegatrain design有天然气资源的条件下,FINM ET是用廉价铁矿粉生产优质铁压块的经济而高效的技术。由于奥钢联既能提供M IDREX TM技术也能提供FIN2 M ET技术,故能客观地按照原材料和市场条件来制定最为合适的工艺方案。2.3U LTIMATE电弧炉奥钢联的全资子公

11、司奥钢联福克斯能提供所有先进的电炉炼钢和二次冶金设备,还率先推出了水冷设备、导电电极臂、带废钢预热的竖炉电弧炉和手指式竖炉电弧炉、双炉壳电弧炉、双工位钢包炉等新技术。通过将先进的技术和设计能力相结合,奥钢联福克斯得以推出新一代电弧炉,1台出钢量120t、平均出钢到出钢仅为30min的电弧炉,年产量可达到180万t。这种称之为UL TIMATE的电弧炉,达到了原来所难以达到的低成本和高生产率。120t UL2 TIMATE电弧炉(图4的重要参数:出钢量120t,留钢量40t,出钢温度1620,废钢加入量130t×1篮/炉,金属收得率90%,废钢密度018t/m3,出钢口设计为能量优化的

12、偏心炉底出钢,炉壳直径712 m,水冷块总高度3.4m,炉盖高度1.5m,(C/O喷吹组合式精炼烧嘴4×2500m3/h×3.6MW,烧嘴2×3.6MW,二次燃烧喷枪3×400m3/h,喷碳枪3×70kg/min。UL TIMA TE电弧炉除基本设计的改进外,还进行机械设备、供电系统、水冷部件、机器人装置、检92第8期L.G ould:奥钢联钢铁技术创新实例 图4奥钢联福克斯UL TIMA TE 电弧炉Fig.4G eneral view of a VAI FUCH S electric arc furnace测手段、C/O 喷吹技术、过程控制

13、和自动化系统等多方面的改进,包括:废钢料篮自动预定位;炉门清理机器人;非接触式钢水测温;组合式精炼烧嘴超高功率C/O 喷吹技术(图5;借助摄像机从主控室进行自动出钢控制;IRIS 电弧炉出钢下渣红外检测系统;出钢口清理机器人。应用先进的计算程序,计算出UL TIMA TE 电弧炉的性能指标。吨钢消耗指标(计算值:电耗340kW h ,电极消耗1.2kg ,氧气35m 3,煤气5m 3,煤加入量10kg ,煤粉量(造泡沫渣7kg ,石灰40kg 。 该炉型缩短了不通电时间,改善了生产稳定性,降低了消耗指标和生产成本。图5C/O 喷吹工具的布置Fig.5Arrangement of oxygen

14、and carbon 2injection tools2.4EUR OSTRIP 带钢连铸技术突破性技术的另一实例是EU ROSTRIP 带钢连铸技术。在同阿塞洛和蒂森克虏伯的联合开发下,经多年的试验以及在德国Krefeld 的T KN 厂(不锈钢和意大利Terni 的T K AST 厂(碳钢的预工业化生产后,该工艺如今已具备了可靠性和经济性。采用EU ROSTRIP 技术可直接从钢水生产出宽度达1600mm 、厚度1.03.0mm 的带钢,其力学性能相当于甚至优于商业热轧带钢。连铸的碳钢带钢首先应用在建筑业,经镀锌后轧制成管材或型材。德国Krefeld 的EU ROSTRIP 厂示意见图6。

15、图6德国K refeld TKN 厂的EUR OSTRIP 带钢连铸生产线Fig.6EUR OSTRIPstrip 2casting plant atTK 2N,K refeld,G erm any建在现有跨EU ROSTRIP 的成果(截至2004年6月:连铸时间达到5h ;连铸宽度创世界纪录(1430mm ;单位小时产量121t ;在下轧制压下量46%。其优点是:在低产能(约30万t/a 下也可经济地生产热带钢;单位投资成本低于同等产能规模的传统生产线;可有效利用过剩炼钢能力;占地面积小,可建在现有跨内;节能和降低排放是热带钢生产的示范性工艺;改善材料性能,均匀性、夹杂尺寸、耐腐蚀性、磁性

16、能和力学性能等均受益于独特的工艺。EU ROSTRIP 的技术和经济优势,使其在现有钢厂和新建钢厂都有条件建设。2.5小方坯连铸技术1995年至2004年11月30日,DIAMOLD 高速连铸技术已应用在52台小方坯连铸机共226流上。只要简单地将原有结晶器铜管替换成DIA 2MOLD 铜管,现有连铸机即可方便地升级为高速铸机。该技术的特点是在结晶器下部加大锥度,改善坯壳与铜管的接触条件,加速坯壳的冷却和生长,因而允许提高拉速。另外,铜管角部特殊的“开放式设计”减小了坯壳与铜管之间的摩擦力,促进了坯壳生长的均匀性。结晶器长度不必增加,但使用寿命却03中国冶金第15卷很长。这样,在很大的操作窗口

17、内能以高拉速且保证产品质量和生产安全性。1997年,D YNA FL EX高精度液压振动技术被引入市场;到2004年11月30日,采用该技术的方坯连铸机有42台,总共200流。该系统可在浇铸中动态调节频率、振幅和波形;无磨损板簧导向系统确保了高精度导向、高度安全的操作和低成本维护;所有流体介质均采用快速接头,便于结晶器和振动装置的更换;结晶器和振动装置自动实现对中。在板坯和大方坯连铸机成功应用连续矫直技术的基础上,奥钢联波米尼于2003年开发了新型小方坯连铸拉矫机,降低了应变和应变率,减少并简化了维修。其主要设计特点有:刚性框架,内部全水冷;拉坯辊内部水冷,表面耐磨,使用寿命长;配置水冷隔热,

18、避免电气和液压部件受热损坏;马达安装在框架顶部,便于维护,提高了安全性;拉矫机构可快速更换。2.6长材轧制技术刚性、可靠性和快速换辊能力是这种用于生产棒材、线材、角钢、扁钢、槽钢和万用梁的先进轧机所具备的显著特点。心轴和所有介质均为全自动连接,故机架能迅速互换。水平式、立式和平立转换式等不同型式的机架能快速适应各种轧材的生产,以满足市场要求的变化。灵活的生产线能处理温度较低、高合金、道次范围大等条件下的轧制。目前,已向世界各地提供了超过4000架红圈轧机。它是轧制尺寸公差极为严格的产品的理想方案。操作迅速的箱体更换设备,加上先进的自动化系统,保证了高效灵活的生产,即使对于小批量订单也是如此。机架配置既可采用“X”型布局,也可水平-垂直布局。它是一种特殊的定减径系统,所采用的箱式机架不仅设计成定径机架以提高产品公差指标,且简化了整个轧制工艺。它提供了以少量入口规格广泛生产大量规格圆钢而公差极小的可能性。钢坯对焊技术于20世纪90年代末投入工业化应用,仍需进一步优化。EBROS系统采用闪光焊接技术自动将钢坯焊接在一起,从而连续向轧制线供应材料,不间断生产棒线材产品。不论钢坯质量如何,均能生产出任何规格的盘卷。冷床上不会出现短尺。奥钢联波米尼自20世纪90年代中期起同J SP 公司合作