现代钢铁生产流程的优化与发展

现代钢铁生产流程的优化与发展 2009-07-22 13:44:10.0 浏览:149 来源:万方数据 关键词: 钢铁 流程 优化 发展 现代钢铁生产流程进入新世纪后正加快优化的进程。紧凑、高效和智能化是主要发展方向;新流程发展和现有流程的改造相结合，是流程变革的主要特点;与多学科新技术的结合，将成为发展的主要特征;符合社会可持续发展的要求是钢铁流程优化最重要的目标。 现代钢铁工业诞生于19世纪中叶，而在20世纪，尤其是20世纪50年代之后进人全盛发展的时期。一个半世纪以来，钢铁工业一直是支持与推动工业、农业、交通、建筑、军工等各个产业革命和发展最重要的基础。 20世纪80年代中期，美国钢铁工业因没有及时进行淘汰模铸、平炉，发展连铸为主要内容的结构调整与流程优化，竞争能力下降，产量跌至6,800万t/a 的低谷，加上一些非钢铁材料(如铝及其合金材料、工程塑料等)的性能改进，生产规模扩大，大有替代钢铁产品的势头，钢铁生产更面临着环保日益严格的要求，使得以美国一些行业内外专家为首的人们，掀起了一场钢铁工业是不是夕阳工业的争论，有人甚至预言，钢铁产品到2000年将在大多数领域被取代。但十几年的发展早已证明了这种议论的片面与肤浅。 —钢铁仍将是用量最大，使用最广泛，能够满足各种要求的不可完全替代的材料。全世界对钢铁的需求仍在增长，尤其是中国，需求量的增加最为明显。2000年世界钢产量首次突破8亿t，今年将首次突破11亿t。进人新世纪的头4年，我国钢铁产量年均增3,608万t，成为世界上首个钢产量超2亿t的国家。 2005年钢产量预计将达3.4亿t。可以肯定，在未来5年中，年均增长量仍将超过1,000万。 —钢铁材料在性能价格比上将继续保持对其他材料的明显优势。半个多世纪中，尤其是近20年来，钢铁产品性能不断优化，不仅强度、塑性等基本性能大幅度提高，在满足高速运行装备和各种抗腐蚀性能、超高温度或超低温度使用等特殊条件要求方面显示了其独特的能力，而价格却始终保持在一个稳中有降的水平上，成为各方面用户的首选材料。 —钢铁生产资源广泛，并具有再循环使用(如废钢、余气、余热等)的明显优势。这正是钢铁工业可持续发展的一个重要特征，也是新世纪中需继续生存与发展的各个产业必需具备的基本条件。 —钢铁工业具有自我完善、优化和发展的强大能力，这不仅 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现在因生产流程、 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 和装备的不断优化，确保了钢铁生产在开拓新品种、优化质量、降低消耗与成本 (尤其是原、燃料涨价，而钢铁产品销价基本稳定，保持巨大的竞争能力)的自我生存能力，还表现出它与各种基础材料以及替代钢铁的其他材料结合相配套使用的良好适应能力。这是钢铁生产在新世纪必然发展的另一个重要原因。 有人断言，知识经济为主导的新世纪，钢铁工业属落后产业，不应发展。可是他们恰恰忽视了这样一个基本的事实:即知识经济的代表产业之一 1 —信息产业并不能直接制造出工业、农业、交通、建筑、军工所需要的材料，只能在传统产业的应用中，体现它优化传统行业生产和流通的价值，更不用说信息、生物工程等知识经济的新兴产业，其本身的存在，也必须依赖包括钢铁在内的传统产业提供的各种基础材料。 我们必须认清并坚定钢铁工业在新世纪中必将继续发展这一基本信念，认真分析各方面的要求和条件，积极开拓、创新，实现钢铁生产更紧凑、更灵活、更清洁、更经济、更优质、更智能化的高层次发展。 1 新世纪钢铁生产流程的发展特点和方向 钢铁生产在20世纪创造了许多崭新的成果，但最具影响和起主导作用的是生产流程的革命所带来的连续、高效、优质、低耗和高效益的发展。几年来，不少专家在 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 20世纪钢铁工业发展的历史经验时指出，氧气转炉与连铸在50年代出现，开创了现代钢铁生产，淘汰慢节奏的平炉、模铸，实现高效、连续的第一次流程革命，而80年代初日本新日铁公司大分厂淘汰初轧开坯，实现全连铸、连轧的第二次流程革命，不仅改变了“万能”工厂的模式，而且使钢铁生产专业化，连续高效，优质低耗的生产发展到下一个更高的层次上。1989年美国钮柯公司克莱福兹维尔厂第一条CSP生产线的投产，又开创了紧凑流程的钢铁生产新时代，被公认为钢铁流程的第三次革命，从现在来看，这已肯定将影响新世纪钢铁工业的发展。新世纪钢铁生产流程发展的特点和方向，主要表现在3个方面。 1.1 流程的紧凑、高效和智能化成为发展的主要方向 可以断言，紧凑型的新流程将在21世纪初迅速占据主导的地位，这是新世纪钢铁行业改造和投资必须认真考虑的方向问题。 紧凑流程最初诞生在被称之为以废钢为主要原料的短流程的电炉厂，近几年已在高炉一转炉长流程的联合企业中得到了更加迅速的发展，并推动了紧凑流程的完善与发展。 紧凑流程是指以近终型连铸为基本条件的、把钢水凝固成形到成材的过程连续化，使炼钢、轧钢成为同一工厂中完全连续衔接的两个工序，实现生产周期以分钟(甚至以秒)来计算的极高效、优质、经济的崭新钢铁工艺流程。其发展极限可能与融熔还原和半凝固加工等前沿技术相结合，形成一种融炼钢与轧钢于一体的高度灵活、高效、清洁、优质、完全智能化的新流程。 紧凑流程首先在薄(中厚)板坯连铸连轧生产中实现了产业化。从1989年首次产业化至今，已发展成为占世界薄板材生产12%以上(即6 500万t/a能力)的重要流程。外国专家预测，2015年将占板材生产30%以上。15年来，新流程始终保持着比传统厚板坯连铸— 连轧流程更好的投资与劳动生产率优势;而且生产规模因连铸水平的提高，已逐渐发展成为与连轧能力基本匹配、具有更加灵活性与竞争能力的250-300万 t/a，宽度超过3,000mm的薄(中厚)板坯连铸也已投产，第一次为生产2,800mm的宽度以上的板卷创造有利条件;新 2 流程在现有生产线基本无真空精炼及以废钢为主要原料的电炉流程为主的条件下，已能将产品覆盖面扩大到了绝大部分板材钢种，具有真空精炼能力及配置前景的转炉紧凑生产厂，都未放弃生产轿车面板等传统流程仍然垄断的高质量钢种。 进人新世纪以来，紧凑流程的发展表现出了如下新特点: 连1)生产规模和生产效率进一步快速增长，已达到和超过了常规板坯连铸—轧的现有水平。薄板坯连铸连轧紧凑流程产业化十几年来，不少专家一直认为，这一流程因连铸能力影响，轧钢能力不能充分发挥，生产规模鉴250万t/a，不能与常规板坯连铸—连轧相比。但新世纪的发展表明，无论是电炉还是转炉紧凑流程，已完全可以达到300一350万t/a的生产能力，甚至从目前薄板坯连铸浇铸速度的潜力来看，还可能达到更大规模。如印度的ISPAT公司CSP生产线2004年实现了1万t/d的最高日产量目标;我国包钢CSP、唐钢 FFSC日产分别超过了9，000t和10，000t，最高月产分别达26.7万t和27.6万t,2005年的目标均朝270-300万t/a的实际产量努力。而且目前连铸的浇铸速度仅为设计最大浇铸速度的3/4，而且生产十分平稳，连浇〕20炉/次(12一14h),溢漏率0.1%，还经常出现拉速提高受转炉能力甚至轧钢能力(生产蛋2mm厚热轧板卷时)限制的现象。 2)产品质量向高档次化的方向发展。薄板坯连铸连轧紧凑流程已不仅是只能生产普通低碳钢的流程，有的专家根据这几年的发展认为，这一全新流程已能生产传统流程几乎所有的产品。例如德国蒂森、印度ISPAT、中国马钢的CSP生产线热轧卷供冷轧坯料比例均超过了70%;蒂森CSP冷轧硅钢产量2004年达到 20%，中国武钢 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 专门兴建生产冷轧硅钢的CSP生产线;不少企业也已开始试验与生产超薄高强度集装箱板用钢、高强管线钢、双相钢、含NB无混晶高强微合金钢、不锈钢、汽车用钢(包括汽车大梁高强度钢、轿车面板用钢)等。印度ISPAT和中国包钢的生产钢种均已超过40个。可以肯定，随着紧凑流程钢厂，与常规流程钢厂配置越来越完善的各类真空与非真空钢水精炼、铁水预处理装置，进一步优化连铸工艺(尤其是稳定结晶器液面)和装备，优化轧制工艺(如控轧控冷工艺)，新流程的产品优化生产是必然的。 3)产品规格多样化。新型薄板坯连铸连轧紧凑流程在继续保持生产薄规格超薄规格热轧带卷(包括可以以热轧代冷轧的薄规格板卷)的优势基础上，正朝宽度更大，厚度更大的优质板卷方向发展。现在，介于薄一厚板坯连铸中间的中厚度(90一130mm)板坯连铸机在美国和中国已能生产宽度达3，000mm以上的连铸坯，并由于薄(中厚)板坯连铸高速凝固，可以细晶化的特点，以较薄厚度铸坯生产较厚板材是完全可能的。紧凑流程大规模化，质量高档化，规格多样化的发展特点，更加突出了它在投资省、生产效率高、生产成本低等方面对传统流程的优势，而且以它比传统流程消耗低，污染少，更清洁的本质特征突现出新世纪中的发展优势。 虽然目前还有争论，而且日、德的生产线正在关停，但以薄带连铸(包括双辊薄带，反向疑固薄带等)为特点的最新流程正以其更简化、更紧凑、更高效的流程 3 特点，优质及品种适应性广的特点，显示出在新世纪初仍将迅速发展的良好前景，而且最终可能超过薄(中厚)宽板坯连铸连轧，成为新世纪30一40年代薄带材生产的主流。各种异形、管、线近终形连铸技术的发展，也将在新世纪成为紧凑型流程的可能性。 由于新流程的高效优质特点，要求生产过程必须高度稳定。紧凑流程必然具有全过程高水平的自动控制特点，并将在新世纪实现全流程的智能化。 1.2 新流程发展和现有流程的改造相结合，是新世纪初流程变革的主要特性 紧凑型新流程的发展是不容置疑的，但绝不会一律新建。欧美及我国一些企业的实践已证明，传统流程具有一定的可改造性，可使新流程的发展具有充分利用存量资产的更佳投资效益。这种改革要视现有工厂布置及包括与最低容量1000冶炼炉匹配等必要条件是否具备而定，以保持新流程在投资、规模、质量、效率、效益等方面的全面优势。对不能适应新流程要求的现有企业，则应逐步淘汰。即改造与淘汰相结合。这里重要的是要提高对新流程定成为新世纪主导流程的必然性和重要性的认识，积极推进新世纪之初流程变革的进程。 除了紧凑流程的发展外，传统流程也在改造中加快优化的步伐。主要方向依然是高效、连续、优质、低耗，可控与智能化。一批各工序先进技术适应流程优化的要求不断开发与推广应用，也推动着传统流程的优化。这些技术主要有: 1)系统精料技术使流程工序衔接与质量优化、效率提高更迅速地取得成效(如高炉配料优化，铁水全量预处理、转炉终点精确控制与精炼高效化、连铸坯质量在线判定等) 2)各工序高效化的生产技术(如炼铁富氧高风温、高速冶炼转炉、双联法转炉、高效电炉、钢水多功能化精炼、高效连铸、半无头、无头高速轧制等)。 3)全过程动态、智能化监控(高炉专家系统、全自动化炼钢、设备在线动态监测、全数字化的控制技术与装备、神经元网络技术等)。 4)各种原位快速连铸检测、直接测定技术与装备开发应用(如钢水成分直接测定，钢坯钢材夹杂物原位直接测定，全厂检测快速响应平台技术等)。 5)装备的在线维修与快速更换技术(如冶炼炉工作衬的快速在线喷补，装备、部件的在线喷涂，修磨，维修更换等)。 6)各类资源回收利用技术。 7)一些新建与改造的传统流程则更加重视从总图布置上优化各工序间的衔接匹配，甚至充分关注了排放物资源化处理，循环回收利用的流程衔接关系。 1.3 与多学科新技术的结合将成为钢铁新流程发展的重要特征 4 现代科技发展的重要特征是多学科综合性，钢铁生产流程的变革也不例外。 信息科技为主导的多学科新技术及电磁(或磁)冶金学的影响是最突出的两个方面。现代 以微电子技术为基础的信息科技已在过去相当长的时期(尤其是近10年中)对钢铁生产流程各工序、各相关产业的配套优化及全流程的优化产生了巨大的影响，新流程的智能化发展就是明证。但纳米技术将成为新世纪主导科技，比微电子技术更能有力地带动和促进经济实现跨越式发展的前景必须引起我们的高度重视。已有专家预言，纳米技术对传统产业、环保、宇航、生物农业、计算机信息、新材料、医疗、国家安全等各方面都将产生革命性的变化。我们实际上已从普通低碳钢细化晶拉 (到1一5tLm )即可获得超高强度，耐材中加人亚纳米级超细粉可根本改变杭热震性，连铸保护渣加人纳米级碳黑对渣的性能优化等例子中，已初步感悟到了纳米技术的神奇影响，更加关注它将对高速、高效的钢铁新流程急需解决的高温在线检测，均匀凝固、改变钢材组织结构，实现全流程智能化等关键问题产生决定性的影响。 电磁与磁冶金学将对钢铁流程中冶炼凝固产生的影响，是我们必须关注的另一个 近终形连铸的重点。当前已越来越在连铸工序，尤其是紧凑流程的基本条件—完善与优化中显示出了重要的作用。概括地说，主要将对生产效率与质量施加重要的影响。 2 钢铁流程的发展在各个方面都必须突出可持续发展的要求 流程紧凑化、高效化和智能化本身就体现了这一要求。钢铁生产的可持续发展是自身生存与发展的基本条件，也是社会发展的必要条件。 除了紧凑型新流程主要体现出新流程生产比传统流程更少消耗、少排放，因而是更少污染的清洁流程外，还必将在钢铁生产资源的最大限度利用、环境污染治理与二次资源回收综合利用相结合;产品长寿，提高再使用性;充分发挥钢铁生产对社会废弃物的环保处理功能等方面取得进展。 由上可见，新世纪流程优化对钢铁生产的发展产生的影响最大，它使现代钢铁生产劳动生产效率大幅度提高，成为钢铁生产工艺稳定，质量提高的保证，大大提高了节能降耗清洁生产的水平，对降低投资与生产成本，全面优化生产经营管理都产生了决定性影响。 这就是新世纪钢铁生产流程的优化与发展。 5