钢铁生产技术现状和发展

1、,欢迎各位领导莅临邯钢,WELCOME TO HAN STEEL！,钢铁行业工艺技术 现状和发展,2009年10月23日,前 言 冶金发展史 一、钢铁生产工艺流程 炼铁、炼钢、轧钢 二、钢铁行业技术现状和水平 炼铁、炼钢、轧钢新技术 钢铁技术发展趋势 三、我国钢铁工艺技术现状和发展概况 我国钢铁工艺技术现状 面临问题、存在差距 工艺技术发展方向 四、河北省钢铁行业现状和水平 五、邯钢技术现状和水平,主要内容,辉煌历史,我国冶铁的历史可追溯到公元前五世纪。到了汉代，中国冶炼技术和炼铁点的分布，都有了很大进展。据汉书地理志记载，汉武帝 (公元119年)全国设立了48个铁官，下面设有炼铁场，分布在3

2、9个郡内,中国冶金发展,司马迁在史记货殖列传中记载：“邯郸郭纵以冶铁成业，与王者埒富。”这是中国有史记载的第一位企业家。,司马迁在书中还提到一个庞大的卓氏家族，卓氏在邯郸冶铁致富，池苑相连，好马成群。秦灭赵后，将其家族迁至临邛，之后卓氏家族重操就业，仍富甲天下。,发展历程,1856年英国人呗赛麦发明了酸性空气侧吹转炉；1878年法国人托马斯发明了碱性空气侧吹转炉；随着西方工业革命的浪潮，机械工业飞速发展；制氧技术的发明，催生了氧气定吹转炉的诞生；并于1950年以后Linz 炼铁燃料比较发达国家先进高炉多80-90 kg/t;高炉大型化程度低,环保节能性差等等.,节能降耗、生产高效化、过程绿色化

3、； 高煤比、高风温、高顶压、高煤气利用率； 高寿命、适量富氧和低硅等新技术。,高炉新技术,铁水预处理技术,普通铁水预处理有铁水脱硫、铁水脱硅、铁水脱磷和铁水三脱（同时脱硫、脱硅和脱磷）四种。我国最早在流程中使用的工业化铁水脱硫技术可认为是20世纪70年代武钢引进的硅钢生产流程中的KR法，90年代后铁水预处理技术在国内得到了广泛的认同，铁水脱硫剂已由CaO、CaC2基为主，向与镁基、纯镁共同应用的方向发展。考虑对环境的影响，进行了无氟化溶剂的应用等。,炼钢工艺技术发展,电炉炼钢新技术,电气运行合理化技术； 强化供电技术 ； 多元化的能量利用技术； 主原料多样化； 环保节能技术。,转炉炼钢技术,近

4、年来转炉技术发展迅速： 转炉钢水成分温度直接测定与转炉闭环控制技术;转炉全方位信息检测技术;转炉冶炼过程与终点智能精确控制技术;转炉铁水三脱技术; 转炉少渣溅渣相结合的冶炼技术;转炉生产高合金比钢种技术;转炉内熔融还原合金化冶炼技术；转炉低排放控制技术等等。 转炉逐渐由大型化、复合吹炼发展到现在的洁净钢冶炼技术。,我国尤其在长寿复吹转炉冶炼工艺和溅渣护炉技术取得了一定成果。,二次精炼技术在近年来发展很快,优质钢生产中得到广泛应用 在高品质钢的冶金生产中，如高质量的汽车用钢、特殊钢、电工钢、桥梁及船板钢等钢种，各种二次精炼技术得到了广泛应用。,二次精炼的高效化受到关注 为实现与初炼炉及连铸机之间

5、的高效匹配，各种二次精炼技术均强化冶金动力学环节，缩短精炼时间，高效精炼技术愈来愈得到关注。,工艺控制向精确化发展 采用计算机控制手段并结合冶金软件的开发，使得冶金工艺控制精确化,二次精炼装置专业化和多功能化并存 从流程合理化出发，一方面更加突出某一特定二次精炼装置的优势功能，使其更加专业化；另一方面不断开发装置的其他功能，使其多功能化。,新的二次精炼方法不断出现 如新日铁提出的REDA真空精炼法和乌克兰提出的GOR转炉冶炼不锈钢法等已经在实际生产中得到较多应用。,二次精炼技术,（2）高效连铸技术 结晶器优化技术、结晶器液面波动检测控制技术、结晶器振动技术、结晶器保护渣技术、铸坯出结晶器后的支

6、撑技术、二冷强化冷却技术、铸坯矫直技术、过程自动化控制技术等。,（1）基础应用技术 如应用水力学模型和数值模拟对中间包和结晶器中钢液、气泡、夹杂物行为的研究；中间包覆盖剂、中间包涂料、结晶器保护渣对钢质量影响的研究；电脉冲、电磁软接触等对铸坯质量影响的研究；薄带连铸、反向凝固等方面的基础研究已取得一定的成果。,连铸技术,（4）结晶器冶金技术 近年来，在结晶器锥度及形状优化、先进结晶器振动方式及参数确定、电磁搅拌及制动工艺优化等方面，取得较好成绩。,（3）中间包冶炼技术 近年来，许多钢铁企业在中间包采用了湍流抑制器，挡墙、坝、堰等控流装置，以及中间包吹气等措施，显著提高了中间包的冶金效果。另外过

7、滤器、中间包喂线技术，中间包加热技术已在先进钢铁企业得到了广泛的应用，取得了较好的效果。,连铸技术,（6）电磁冶金技术 结晶器电磁搅拌和电磁制动技术、二冷区电磁搅拌及凝固末端电磁搅拌技术等已在国内外钢铁企业得到广泛应用，显著提高了铸坯质量。中间包电磁搅拌，中间包等离子炬和电磁感应加热技术已在国外企业得到应用，电脉冲和软接触电磁连铸技术正处于开发研究中。,（5）近终形连铸技术 主要包括薄板坯连铸连轧、异型坯连铸和薄带连铸3个方面。薄带连铸技术类型很多，较有应用前景的是双辊薄钢带连铸技术。我国宝钢、东北大学、重庆大学等分别进行了薄带连铸技术的研究，取得了一定进展，但与世界先进的带钢连铸工艺研究相比

8、还存在很大差距。,连铸技术,（7）无缺陷铸坯生产技术 近年来，对各种连铸坯缺陷产生机理进行了深入的研究，分别就各种表面和内部缺陷提出了针对性控制策略：如针对各种表面缺陷分别开发了钢水质量控制策略、结晶器钢液面稳定性控制、结晶器振动技术等；针对内部缺陷提出了钢水质量控制、低温浇铸技术；防止铸坯鼓肚变形技术等。,连铸技术,（1）高强度高韧性钢材冶炼技术 包括精确控制化学成分和高洁净度冶金技术；微合金化技术；高表面质量、夹杂物变性、最小偏析控制技术,（2）耐火、耐候、抗震钢冶炼技术 包括耐热合金元素、微合金化及控轧控冷利用技术；洁净钢冶炼、夹杂物变性、氧化物控制，提高第二物质点弥散度和组织物均匀性技

9、术,特殊钢冶炼技术,（3）环保、节能新型钢 冶炼技术 主要是含P、Cu钢连铸技术和含Mn、Al钢的薄带连铸技术,（4）耐腐蚀及特殊性能钢 和高纯净钢冶炼技术 主要是高洁净度冶炼技术 和微合金化生产技术,特殊钢冶炼技术,（5）特殊钢连铸 与普通碳素钢连铸相比，我国特殊钢的连铸发展明显处于落后状态，近年来国外特殊钢连铸技术发展较快，主要体现在中间包冶金和保护浇铸技术；选择合适的连铸坯断面电磁搅拌技术等。,特殊钢冶炼技术,流程 连续化，紧凑化 (轧钢及其上下游工序),过程 广义的控制轧制 控制冷却、柔性轧制 (发挥钢材性能潜力),近年来，轧钢生产中所涌现的新技术、新工艺主要是围绕节约能源、降低成本、

10、提高产品质量、开发新产品所进行的。轧钢技术向着高效、高精度、连续化、智能化和节能环保发展。,轧钢工艺技术发展,系统 高新技术的应用 计算机，人工智能， 信息技术，激光.,节能降耗,提高产品性能、质量,连铸坯热送热装技术、薄板坯连铸连轧技术、先进的节能加热炉、轧制润滑技术等。,TMCP 技术、超快冷技术、柔性化轧制技术、高精度轧制技术、先进的板形、板厚控制技术、计算机生产管理技术等；技术装备上主要是大型化、连续化、自动化，即热轧带钢、冷轧带钢的连续化，实现无头轧制、酸轧联合机组、连续退火及板带涂层技术等。这些技术的应用可极大地提高产品的竞争力。,节约能源、品质增效,以节能降耗为目标的新轧制技术,

11、（1）连铸坯热送热装技术 连铸坯热送热装技术是指在400以上温度装炉或先放入保温装置，协调连铸与轧钢生产节奏，然后待机装入加热炉。 大幅度降低加热炉燃耗，减少烧损量，提高成材率，缩短产品生产周期等。,（2）薄板坯连铸连轧技术 薄板坯连铸连轧厂可以生产大多数的热轧带钢品种，但是一些高性能要求和高附加值的品种还不能生产。 目前主要发展低碳和超低碳深冲钢、高牌号管线钢、高强度钢的生产技术。,（3）节能加热炉技术 高效蓄热技术是目前世界上先进的燃烧技术，可以从根本上提高企业能源利用率，对低热值煤气进行合理利用。 最大限度地减少污染排放，很好地解决燃油炉成本高、燃煤炉污染重等难题。,（4）热轧工艺润滑技

12、术 采用热轧工艺润滑，轧制压力比初期轧制时的轧制压力降低得多。 由于使用润滑剂附辊面上生成了薄膜，使辊面始终保持光滑的状态。从而降低轧辊磨损、轧制动力消耗并改善成品形状及断面。,以提高产品性能、质量为目标的新技术,TMCP 技术,通过控制轧制温度和轧后冷却速度、冷却的开始温度和终止温度，来控制钢材高温的奥氏体组织形态以及控制相变过程，最终控制钢材的组织类型、形态和分布，提高钢材的组织和力学性能。,可以替代正火处理，利用钢材余热可进行在线淬火回火（离线）处理，取代离线淬火回火处理，改善钢材的力学性能，大幅度减少热处理能耗 。,采用TMCP 技术，目前己经开发的新品种包括X70、X80、HJ58D

13、 、B620、B685 等低合金高强度钢，可以降低钢种的Mn、Nb、V 、Ti合金含量，降低冶炼成本；取代Q345D 、Q345C、DH36、16MnR 等钢种的正火处理工艺，实现HG70、HG785 等钢种的在线淬火，减少生产工艺环节，降低能源消耗。另外，通过TMCP技术，还可以提高钢板的性能合格率1-3。,新一代TMCP 技术,以提高产品性能、质量为目标的新技术,对于厚度在小于6mm的带钢，可以采取前置式UFC,对于厚度在大于6mm的带钢，可以采取后置式UFC,在层流冷却的前段和后段增加超快冷却装置（UFC），可根据相变C曲线，控制轧件在输出辊道上各位置的温度和冷却速率，从而实现相变过程和

14、相变产物的控制，以得到需要的性能。,超快冷装置（冷却速度150 /s）,以提高产品性能、质量为目标的新技术,超快冷技术,以提高产品性能、质量为目标的新技术,柔性化轧制技术,能不能使用 同一种化学成分的原料，通过改变轧制工艺,轧制出不同性能级别的钢产品啦？,柔性化轧制技术 ( FRT , flexible rolling technology) 是指能够导致轧制过程具有较大灵活性和适应性的轧制技术 一般可分为2种类型:外形尺寸方面的柔性轧制技术和组织性能方面的柔性轧制技术。,工艺 柔性,产品 柔性,扩展 柔性,维护 柔性,生产 柔性,运行 柔性,(a) 传统生产方式,柔性轧制技术生产与传统生产方

15、式比较,(a) 柔性轧制技术,柔性化轧制技术,以提高产品性能、质量为目标的新技术,以提高产品性能、质量为目标的新技术,高精度轧制技术,板带材组织与性能预测控制系统，生产超细晶粒钢等高附加值产品； 热轧带钢表面质量在线检测和分类系统（HTS-2）； 冷轧钢材性能预报和控制系统； 在线冷轧板r值检测系统等等。,在线质量检测技术,以提高产品性能、质量为目标的新技术,高精度轧制技术,热轧板坯的在线调宽，采用重型立辊、定宽压力机实现大侧压；宽度自动控制（A W C）系统；宽度自动控制（A W C）系统，液压厚度自动控制（A G C）；HC、CVC、PC板形的自动控制；全液压卷取机，助卷辊、液压伸缩采用踏

16、步控制，卷筒多级涨缩等卷形控制技术。,冷轧薄板厂产品质量的现代化措施：冷连轧机组全面配置液压AGC装置、机架间测厚仪和激光测速仪，投入流量AGC控制系统，使冷轧带钢的厚度精度达到3m。出口机架配置板形仪，实现闭环板形控制系统，保证冷轧板形10I。,热 轧,冷 轧,以提高产品性能、质量为目标的新技术,高精度轧制技术,型钢生产中采用柔性轧制技术、切分轧制技术和紧公差精密轧制技术，实现了H 型钢自由尺寸轧制、延伸道次无孔型轧制、多辊万能孔型轧制；其产品公差范围可控制在1/4-1/10,直接采用80-560mm 的连铸管坯，使其内部质量和尺寸公差都优于轧制管坯，金属收得率可提高10%-15% ，节能4

17、0% -50% ，管坯成本降低20%-50% ； 采用锥形穿孔机提高了穿孔效率，扩管比可达1.4-2； 限动（半限动）芯棒轧管机的应用，使钢管内壁光滑，工具消耗低，钢管降温少，可取消定径前的再加热炉； 最新开发的三辊可调限动芯棒连轧管机（PQF）可轧制高强度和壁厚更薄的钢管，对头尾可进行预压下，以减少管端增厚。,型钢生产,无缝管轧制技术,采用摩根第六代V 字形精轧轧辊箱结构组成的微型模块式轧机，可扩大产品规格范围，提高生产能力，其结构紧凑、换辊方便、利用率高，使最高设计速度达到140m/s，产品尺寸精度可达0.1mm ，生产率提高15%以上，轧机利用率提高5%-10% ，产品精度高，公差可达0

18、.1mm ，椭圆度0.1，可实现自由尺寸轧制，自由定径范围0.3mm ，还可通过机前水冷提高机械性能。,线、棒材轧,以生产连续化、自动化为目标的新技术,无头和半无头轧制技术,无头轧制使钢带全长都在恒张力下轧制， 故走行稳定、厚度精度高、板形波动减少、轧制速度快 ，可进行强力冷却，与传统轧制法相比，成材率可提高0.5% -1.0%；生产率提高15%，可生产薄且强度高的带钢 （ 0.8-1.0m m ）。 可进行润滑轧制和加大压下量轧制，为生产深冲性能良好的热轧板创造条件；同时由于润滑轧制，使产品的表面光滑性提高。,无头轧制主要应用在热轧带钢和棒线材生产中,半无头轧制主要应用在薄板坯连铸连轧生产中

19、,半无头轧制技术利用了连铸坯可以较长的特点， 减少了穿带过程产生的带钢温度降低、厚度不易控制和生产不稳定等问题，非常有利于薄规格的轧制。,以生产连续化、自动化为目标的新技术,计算机过程管理系统技术,钢铁生产 一体化管理,一体化管理是钢铁企业近期生产组织追求的目标，其核心就是计算机生产过程的管理与调度系统,实现一体化管理，做到前后工序计划同步，物流运行准时化，充分利用高温潜热，取消或减少再加热过程，降低能耗，减少烧损，缩短生产周期，减少在制品库存，增加企业效益和市场竞争力。,钢铁材料具有成本低、强度高、易回收、能再生等特点，广泛应用于国民建设的各个领域。在人们能够所预见的未来，还没有任何一种材料

20、能够动摇钢铁材料的霸主地位，而作为钢材成型的支柱技术的轧钢生产工艺也无法取代。因此，近些年我国钢产量迅猛发展，一些企业都在忙于建设新项目。 但由于国际市场钢材需求量已呈下降趋势，我国钢材需求也接近饱和状态，而我国的一些企业，特别是民营企业近几年所上的项目，相当一部分都是低水平重复建设，缺乏竞争力。 因此，要想在激烈的竞争中占领市场，必须要淘汰落后的工艺与设备，大量采用新工艺、新技术。,钢铁技术发展趋势,钢铁技术发展趋势,绿色钢铁工业技术（节能环保） 绿色钢铁材料研发,钢铁工业生产流程的连续化、紧凑化和自动化,钢铁生产装备大型化、 集约化、 柔性化发展,钢铁企业的结构 重组与兼并,三、我国钢铁工

21、艺技术现状和发展,技术水平不断提升,中国大中型钢铁企业的技术水平与世界先进水平的差距正逐步缩小，有些科技成果已居世界领先水平，技术创新能力明显增强,（1）一批资源勘查、开采、分选等先进工艺技术和装备的研发、完善、应用取得进展。如高精度磁测、遥感地质、露天高强度开采工艺、多金属共生矿综合利用等。,（2）除铁矿等金属矿产外，国内钢铁生产用其它基本原材料已经可以满足钢铁生产数量与质量的要求，并已有高新技术产品出口。,（3）新一代钢铁材料、冶金新材料开发及大部分钢铁材料性能优化工作取得实质性进展。 钢铁材料实物质量稳定提高，产品结构不断优化，工艺与装备改进、超细晶钢等新一代钢铁材料逐步实现产业化。,（

22、4）做为流程工业的钢铁产业已从总体上加强解析、重组和优化。高效连铸、高炉高效长寿、高炉喷煤、转炉溅渣长寿、型线材连轧和综合节能等等技术发展迅速。高炉喷煤、转炉溅渣、复吹长寿等工艺技术进入世界先进行列,三、我国钢铁工艺技术现状和发展,技术水平不断提升,（5）计算机自动控制已具备了在全行业深入应用的良好基础，转炉终点自动控制、全数字控制装备和技术、原位检测进入世界先进和领先行列。,（6）重点大中型企业主流程装备已经达到国际先进水平，大部分设备已经具备立足国内制造的基本条件。,（8）科技教育旺盛发展，中国已经成为世界钢铁科技人才最大的培养基地。 企业科技开发投入激增，逐渐成为科技创新的主要力量。,（

23、7）一批钢铁前沿科技开发正不断提出新思路。如熔融还原、薄带连铸、薄板坯连铸连轧紧凑流程的优化等。,我国钢铁工艺技术面临问题、存在差距,在消化、学习国外引进的先进技术的基础上突破创新,淘汰落后装备和工艺的任务艰巨，新建项目要达到国际先进水平,应用现有装备条件不断改造，生产高、新钢材产品，逐步替代进口,加快产业结构调整和产品结构调整,我国钢铁工艺技术发展方向,中厚板：高强度、高韧性、耐火、耐候及大线能量焊接的特殊性能钢板,国内钢材品种发展和开发方向,热卷板：超细晶粒钢、抗大变形管线钢、高强度耐候钢车厢板、耐海水和海洋气候用薄板、工程用低碳贝氏体钢、各种压力容器用钢等,冷轧板：（IF钢）、双相钢（DP）、烘烤硬化钢（BH）、 TRIP钢、DP钢等汽车用钢，,镀锌板:锌铁（GF）、铝锌（GL）、耐指纹镀锌板、自润滑板等,产品发展方向,线、棒材：冷镦钢、易切削钢、高性能轴承钢、轮胎行业的钢帘线用线材、焊丝以及各类特殊钢线材,四、河北省钢铁行业现状和水平,装备水平不断提升 产品结构调整取得一定成效 联合重组，产能不断优化 环保节能取得新成绩 同时也面临不少问题,钢铁行业