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2018年世界钢铁工业十大技术要闻

 1、热轧无缝管工业化在线控冷技术实现国际首创


  由东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室与宝钢股份协同创新,研发出兼具控制冷却和直接淬火功能的我国首台套热轧无缝钢管工业化在线控制冷却系统,实现国际首创。作为热轧无缝钢管组织性能调控核心手段的控制冷却技术,长期以来未能得到有效突破,导致产品性能提升仅能依赖于添加更多合金元素和离线热处理工艺来实现,因此,开发并应用控制冷却技术成为我国热轧无缝钢管行业的重点攻关方向之一。针对热轧无缝钢管环形断面特征,东北大学在突破高温管材高强度均匀化冷却机理机制及控制方法的基础上,与宝钢股份有限公司合作,依托宝钢鲁宝PQF460热轧无缝钢管生产线,开展万吨级无缝管控制冷却工艺研究。2018年工业化在线控制冷却系统在宝钢全面建成投产。自在线冷却系统投产以来,显示出良好的应用效果,冷后温度控制精度高、冷却均匀、冷后钢管管形良好;产品性能提升明显,工序减量化效果显著,已成为无缝管产品在线组织性能调控的平台性技术手段,为进一步开发高强韧性、高附加值钢管产品提供了有效支撑。

  点评:该技术的研发成功,突破了热轧无缝钢管领域产品组织性能调控的关键核心制约瓶颈,开发成功的具有自主知识产权的热轧无缝钢管在线控制冷却系统,填补了国际空白,实现了低成本、高品质及更高综合强韧性能无缝钢管产品的开发及稳定生产,也使得我国成为在热轧无缝钢管领域首个掌握该项技术并实现工业化应用的国家。

  2、兴澄特钢率先研制出2000MPa级桥梁缆索钢

  2018年3月,兴澄特钢率先研发出世界最高强度2000MPa级桥梁缆索钢,并成功应用于在建公铁两用大桥,实现国际首创,产品处于世界领先水平。兴澄特钢经过五年的潜心钻研,成功开发出1860MPa、1960MPa和2000MPa级桥梁缆索钢,1960MPa级桥梁缆索钢已成功应用于虎门二桥、杨泗港桥等关键节点工程。2000MPa级桥梁缆索要求缆索钢丝直径达7.0mm,强度高,扭转超过12次,强韧性匹配难度极大。兴澄特钢从成分设计、夹杂物控制、组织控制等入手,运用超纯净冶炼技术、中间包特殊浇注技术、控制轧制及EDC在线韧化处理技术等,经过反复试验,终于取得突破,成功在兴澄高速线材厂下线。经检验,线材断面收缩率≥30%,填补世界空白。用该产品生产的超高强钢丝强度达到2000MPa级以上,引领世界缆索钢制造。点评:2000MPa级桥梁缆索钢比目前主流产品强度提升13%,材料节约13%。该产品在公铁两用大桥上的成功应用,填补了国际工程应用的空白,表明我国高强度桥梁缆索钢实现了从“跟跑”、“并跑”向“领跑”的转变,将成为我国企业高质量制造和走向世界的一张新名片。

  3、汽车轻量化用吉帕级钢板在宝钢实现稳定制造

  吉帕级汽车板主要是指抗拉强度不小于1GPa的冷轧和镀锌的特超高强度钢板,是应对轻质材料竞争的关键材料,代表了汽车用钢的发展方向。针对汽车零部件不同部位的成形特点,利用相变强化机理,通过成分和工艺的精确设计,宝钢开发了五类抗拉强度不小于1GPa的系列钢板,主要包括高性能和低成本的双相钢(DP)、高弯曲性能和高抗延迟开裂的马氏体钢(M)和复相钢(CP)、冲压性能优越的淬火延性钢(QP)和孪晶诱发塑性钢(TWIP),并实现了批量生产。特别是在普冷QP系列全球首发的基础上,又实现了QP热镀锌合金化(GA)系列的首发。针对吉帕级汽车板产品合金元素含量较多、钢板的质量对工艺敏感且波动大等难题,宝钢重点攻克了炼钢高硅钢气泡控制;热轧钢卷的软化和均匀化控制、连续退火的动态工艺控制和高硅钢的表面质量控制技术,实现了吉帕级汽车板的稳定制造。目前,该技术的国内生产占有率近60%。特超高强度钢的成功开发,为我国汽车轻量化奠定了材料基础,为汽车的减重节能作出了贡献。

  点评:吉帕级超高强度钢是实现汽车轻量化的关键材料,该项目最突出的创新是以淬火延性钢为代表的新一代特超高强度钢在国际上首次实现产业化应用,攻克了系列关键制造和使用技术,实现了稳定制造和应用。吉帕级特超高强度汽车板的开发成功,表明我国汽车用钢实现了从跟随到局部领先的跨越,引领了我国汽车轻量化用材的发展。

  4、二氧化碳在炼钢的资源化应用技术达国际领先

  北京科技大学研发团队以源头降低烟尘产生为目标,发现炼钢喷吹CO2,不仅可抑制烟尘产生,而且可强化熔池搅拌,降低钢液中磷、氮、氧含量,实现洁净化冶炼;建立了CO2炼钢理论体系,突破了关键技术,完成了CO2资源化应用的工业示范及推广。主要发明和创新为:1)国内外首次实现CO2资源化应用于300t转炉炼钢的工程示范,颠覆了炼钢烟尘传统治理方式,降低了钢铁料消耗及环境负荷,实现了CO2的质能转换。2)发明了喷吹CO2强化搅拌、实现高效脱磷的方法,突破了长期困扰炼钢高效深脱磷的技术瓶颈。3)发明了CO2深脱氮及终点氧控制方法,实现了高品质钢脱氮、控氧的洁净化生产。4)发明了利用CO2延长炼钢炉底吹元件寿命的方法,是转炉、电弧炉底吹长寿技术的重大突破。该技术依托首钢京唐300t转炉完成工业化应用示范,吨钢烟尘减排9.95%、钢铁料消耗降低3.73kg、煤气量增加5.2%、CO2减排20kg、节能4.37kgce。目前,该洁净化冶炼技术已应用到多家企业,开启了钢铁流程CO2资源化循环应用新时代。

  点评:该项目针对炼钢过程烟尘产生量大以及CO2排放量高两大技术难题,巧妙利用CO2的反应吸热效应,实现炼钢降尘。首次提出将CO2资源化应用于炼钢的方法,是一项重大技术发明,建立健全了CO2炼钢理论体系,在实现节能减排及洁净化冶炼的同时,完成CO2的资源化应用,是对传统纯氧顶吹炼钢工艺技术的补充及完善。

  5、世界首条万吨级清洁提钒生产线实现稳健运行

  针对我国现有钒钛磁铁矿利用过程钒、铬资源利用率低、生产过程污染重等问题,河钢承钢与中国科学院联合攻关,依托两届“国家973计划”支持,建立了多场强化亚熔盐高效转化新方法,形成了亚熔盐介质强化氧化、钒铬清洁结晶分离、介质高效封闭循环、钒铬高值化产品绿色制备、提钒尾渣全量化利用为特色的拥有全部自主知识产权的钒的清洁提取与产品绿色制造集成技术,于2009-2015年完成技术的扩试、千吨级中试,形成了完整的产业化工艺方案,并于2017年6月建成世界首条5万吨亚熔盐法钒渣高效提钒生产线,目前已实现连续稳定运行。项目技术经济指标及环境效益居世界领先水平,可实现钒渣中钒、铬的高效共提,年源头削减废气2500万立方米、高盐氨氮废水20万吨、重金属渣5万吨,整体流程无三废污染物排放,工艺清洁指数达97.6。项目的实施,将支撑我国大宗特色钒钛磁铁矿资源的高效清洁利用。

  点评:该亚熔盐法清洁提钒生产线的投产,是国际上首套具有自主知识产权的全湿法提钒清洁生产示范工程。该工程的竣工应用,使钒资源的利用率提高10%以上,铬资源利用率提高80%以上,将带动我国乃至世界钒资源加工制备技术向绿色清洁生产转型,是未来资源高效清洁利用的发展方向。

  6、福斯干法一体化烟气治理技术助力钢铁超低排放

  FOSS(福斯)干法一体化烟气治理技术是中晶环境基于一贯的循环经济治污理念研发出来的,该技术以FOSS离子发生器、工业固废为主要原材料制成的BMP高分子吸收剂、强效吸收反应塔三项为核心关键技术,是集脱硫、脱硝、脱二恶英、脱氟为一体的多氧化物旋转吸附床工艺技术,能够将烟气中的二氧化硫、氮氧化物、粉尘在一个常规塔内、非高温环境、无需臭氧、无需喷氨条件下,实现硫与硝的超净脱除,且治理过程无二次污染、不排碳、无废水、烟气观感好、副产物可循环利用等优势,可帮助企业全面、稳定、经济地达到超低排放指标(还能在相对较经济条件下达到近零排放)。主要技术创新点如下:1)BMP高分子吸收剂的主要组成成分是由污泥、赤泥、电石渣、钢渣、水渣通过化学方法改性而来。2)通过采用BMP高分子吸收剂,在烟气中硫、硝和尘达到环保超低排放要求的同时,还能将脱硫渣100%利用,用于生产新型环保建材。3)整个FOSS干法系统对氟化物、汞、二恶英的兼容性较强,当国家要求将这些污染物列入排放考核标准时,只需简单调整上述三项关键技术中的某几项参数,即可轻松实现达标排放,而无需再增加其他设备或工艺技术。

  点评:FOSS干法一体化烟气治理技术已经在唐山德龙等多家企业成功应用。通过该技术的应用,不仅能够帮助企业实现超低排放,还可以使企业超前达到未来国家将实施的更严苛的烟气排放标准。该技术操作简单、实用性强、投资及运营成本低,具有很高社会及经济价值,并获得钢铁企业好评。该项技术的推广,对环保产业的技术进步及相关行业的产业升级具有重要意义。

  7、中冶京诚推出新一代钢铁智能制造整体解决方案

  智能制造是我国大力发展高端装备制造业和未来制造业技术进步的发展方向。中冶京诚集近70年钢铁工业工程技术之精华,比肩国际先进理念,创新性提出了钢铁工业新一代智能制造整体解决方案,以数字化为核心,基于BIM技术实现钢铁企业全生命周期数字化管理(规划、设计、施工、交付到运维),创新性构建了新一代钢铁企业智能制造体系架构。该方案用“一个中心、一张地图、一个平台”核心理念,融合新一代智能制造信息化系统(包括数字化工厂管控平台、全流程大数据分析系统、智能制造执行系统、智慧能源管控系统、全流程先进冶金智能化控制系统和各重点区域的专家控制模型等),将企业的管控中心、云数据中心和网络中心集于一体,构建企业日常生产运营的核心大脑;通过打造与实际工厂同比例大小的三维数字化工厂地图,构建虚拟化工厂,实现钢铁企业的全面数字化管理(包括工厂数字化、车间数字化、设备和管线数字化),通过集成企业的各级信息化系统数据信息,可视化、数字化、智能化集中管控企业的生产、能源、物流、设备等主要业务。新一代钢铁工业智能制造解决方案以工厂数字化为支撑,结合应用大数据技术和人工智能,实现工厂可视化,数据可分析,全生命周期运维服务管理,在产品全流程质量管控、能源平衡优化、设备预防性维修、新钢种研发等方面,给企业带来更优质的服务,大幅提高企业整体运行效率和降低运营成本,真正实现了自学习、自优化的智能化钢厂。

  点评:新一代钢铁工业智能制造整体解决方案,深度融合了新一代信息通信技术与先进制造技术,将全面数字化理念贯穿于规划、设计、施工、交付到运维等钢铁企业的全生命周期。该智能制造整体解决方案,既充分结合了国内钢铁企业已经建成的智能化、信息化成果,又清晰地阐述了未来需要进一步发展和完善的领域,能够很好地适应中国传统钢铁工业的设备复杂性、生产过程多态性和不可预知性,为我国钢铁工业未来的发展勾画了一张宏伟蓝图。

  8、中钢设备带式焙烧机球团技术达到国际先进水平

  世界上生产铁矿球团的工艺主要有两种,即带式焙烧机工艺与链箅机-回转窑工艺。由于带式焙烧机对原料的适应性强,生产效率高,并具有环境优化、生产智能化、大型化优势,因此,国外球团生产越来越多地选择带式焙烧机工艺。我国在中钢设备公司带式焙烧机球团技术问世之前,此项技术还属空白,技术的核心被德国公司长期垄断。中钢设备公司的“带式焙烧机球团技术研发与创新”攻关项目从五个方面进行了全面技术创新,包括:核心系统工艺技术、核心装备研发与制造、焙烧机热工系统与先进的燃烧技术、炉衬结构与新型耐火材料、EPC工程管理。该项技术通过了中国钢铁工业协会组织的科技评价,并确认为技术成果达到国际先进水平,具有重要推广应用价值。中钢设备公司带式焙烧机球团技术以自主核心技术体系,成功实现了带式焙烧机球团国产化技术和装备的应用,不仅打破了国外公司在该领域长期技术垄断,更极大地推动了我国炼铁向绿色生产、智能制造、节能环保目标的迈进。目前,该技术已在国内钢铁行业的新形势下发挥重要作用,为多家企业提供技术支持和服务。

  点评:带式焙烧机球团技术以自主核心技术体系,成功实现了带式焙烧机球团国产化技术和装备的应用,是一项顺应时代需求的绿色生产技术。铁矿球团是高炉炼铁的重要原料,发展高品质球团矿生产,提高优质球团矿入炉比例,将使炼铁品质大幅提升,同时,将改变现代炼铁以烧结矿为主的格局,将对钢铁企业智能制造、绿色发展战略产生巨大的推动作用。

  9、浦项研发出高耐腐蚀性表面处理钢板PosPVD

  浦项钢铁公司研发出名为PosPVD(浦项物理气相沉积)的第二代高耐腐蚀性表面处理钢板产品。PosPVD采用电磁加热的物理气相沉积技术,运用连续真空沉积工艺,在钢板表面涂覆锌、锌-镁、铝-镁等涂层,产品可以应用于汽车、家电和建筑等行业。该产品的最大特点是电磁加热涂层,在真空条件下感应线圈对涂层物质进行加热,蒸发后形成的蒸汽向钢板表面移动,由高温加热的喷嘴进行喷射。这一涂镀工艺不仅可以实现连续涂装,而且加热效率高,尽可能降低热损失,以金属蒸气的形式连续供应涂层金属,并通过电磁搅拌制备出均匀的合金涂层。截至目前,浦项钢铁公司已经安装了宽幅PVD产线,并于2018年11月推出PosPVD钢板的锌-镁涂层试制产品。该套产线与多重涂镀设备后端相连,可以生产规格为厚0.4-2.0mm,宽900-1450mm的产品,同时还可进行脱脂和无铬的后处理,不仅可以形成均匀的涂镀层,而且表面质量也非常突出,相比现有涂镀产品,晶粒的外观更为规则,加工后的耐腐蚀性和切割后的耐腐蚀性也较高。

  点评:由于PosPVD钢板在涂装后不会形成气泡,因而成形后的耐腐蚀性较高;由于不会产生较大磨损,也会提高冲压工序的效率。另外,焊接性能试验显示,焊接部位的断裂强度达到镀锌钢板的同等水平。该产品可作为双重接合钢板,替代高价铝板和不锈钢板或者作为辅材,与铝母材采用树脂黏结剂进行粘接,可用作高级建筑材料。

  10、墨龙HIsmelt新工艺实现连续工业化生产

  HIsmelt熔融还原生产工艺是当今冶金领域的前沿技术,经过三十多年的研究开发,工艺技术逐步成熟。2005年,澳大利亚奎纳纳厂通过生产实践验证了HIsmelt工艺工业规模的可行性,但同时也存在很多问题。2012年,山东墨龙石油机械股份有限公司引进了澳洲奎纳纳厂的HIsmelt技术和装备,并联合北京科技大学等单位,针对设备、技术、生产流程等方面存在的问题,对HIsmelt工艺进行了改进与优化,在工艺稳定性、设备耐用性、操作灵活性以及资源能源综合利用方面取得了长足进步。经过5年来的多次工艺调整及设备优化,HIsmelt熔融还原生产工艺于2016年首次实现了连续工业化生产,是目前全球唯一工业化的、不用造块工艺的、粉状物料直接冶炼的熔融还原新工艺。2018年5月,中国金属学会在北京组织召开了“墨龙HIsmelt熔融还原技术的研发与应用”项目科技成果评价会,专家委员一致认定该项目达到国际领先水平。

  点评:墨龙HIsmelt工艺是HIsmelt工艺第一次实现商业化生产,也是当前唯一可以不用焦炭及铁矿粉造块的炼铁新工艺,相比于当前的高炉炼铁工艺,具备超低排放的环保优势及投资成本低的效益优势,且可采用低品质的含铁及含碳原料,生产出高品质的洁净铁水,该工艺为钢铁行业转型升级提供了新思路。


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