奧鋼聯(lián)鋼鐵技術(shù)創(chuàng)新實例_L_Gould_圖文

1、第15卷第8期2005年8月中國冶金China M etallurg yV ol.15,N o.8A ug.2005 奧鋼聯(lián)鋼鐵技術(shù)創(chuàng)新實例L.Gould(奧鋼聯(lián)工程技術(shù)公司摘要:總結(jié)了一些對鋼鐵生產(chǎn)鏈有重大影響的技術(shù)發(fā)展情況,包括150萬t/a產(chǎn)能的FIN EX煉鐵廠、F IN-M ET直接還原技術(shù)的現(xiàn)狀、產(chǎn)能達180萬t/a的奧鋼聯(lián)?？怂剐滦蚒 LT IM A T E電弧爐、EU ROST RIP帶鋼生產(chǎn)技術(shù)、小方坯高速連鑄和高效長材軋制技術(shù)等。關(guān)鍵詞:FIN EX;FI NM ET;M IDREXT M TM;U LT IM A T E;EU ROST RIP;小方坯連鑄;長材軋制中圖分

2、類號:T F1文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1006-9356(200508-0027-05Examples of Innovative V A I T echnologie s for the Iron and Steel Industr yL.Gould(V OEST-A L PIN E IndustrieanlagenbauAbstract:A survey of the company's most exciting techno lo gical develo pments along the ir on and st eel pro ductio nchain is pr ese

3、nted.T o pics include a r eview of the just-awar ded contract for a1.5million t/a FI NEX ir onmak-ing plant fr om PO SCO(K or ea,status o f F IN M ET dir ect-reductio n techno lo gy,intro duction of the new1.8million t/a V AI F U CH S U LT IM A T E electric ar c furnace,an updat e o f EU ROST R IP d

4、irect-strip pro ductio ntechno log y and an outline o f pr oven solutions fo r hig h-speed billet casting and high-perfo rmance long-pro duct ro l-ling.Key words:FINEX;FINM ET;M IDREX TM;U LT IM AT E;EUROST RIP;billet casting;long-pr oduct rolling以氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(LD煉鋼技術(shù)的開發(fā)和市場化為標(biāo)志,奧鋼聯(lián)工程技術(shù)公司(VA I于20世紀(jì)50年代初成立,并

5、在鋼鐵工業(yè)的各個技術(shù)領(lǐng)域開始了創(chuàng)新歷程。本文綜合介紹一些對鋼鐵生產(chǎn)鏈有重大影響的技術(shù)發(fā)展情況。1最佳鋼鐵生產(chǎn)路線根據(jù)原材料和能源條件以及市場要求,可相應(yīng)選擇最佳鋼鐵生產(chǎn)路線(圖1,以更好地實現(xiàn)產(chǎn)量和質(zhì)量目標(biāo)。2創(chuàng)新技術(shù)實例2.1FINEX技術(shù)2004年8月16日,韓國浦項鋼鐵公司與奧鋼聯(lián)簽訂合同,在浦項廠建設(shè)1座年產(chǎn)150萬t的FINEX廠。FINEX工藝(圖2直接用粉礦生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵水。粉礦在一系列流化床反應(yīng)器中還原成海綿鐵,然后在熔融氣化爐中用煤作能源熔化成鐵水。粒度8mm以下的粉礦加入到多級流化床反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi),在靠重力下降的過程中同逆向流動的煤氣反應(yīng)生成直接還原鐵。還原煤氣來自于熔融氣化爐內(nèi)

6、煤與氧的燃燒反應(yīng)。反應(yīng)器系統(tǒng)壓力約為350kPa(3.5bar,最后1級反應(yīng)器(位置最低的1級內(nèi)的溫度在850e左右。添加劑與粉礦同時加入。流化床反應(yīng)器組出口處的直接還原鐵金屬化率達到約85%,然后被熱壓成塊,再被運到熔融氣化爐上方的料倉中,靠重力加到熔融氣化爐內(nèi)熔化,最終生產(chǎn)出的鐵水質(zhì)量與高爐鐵水和COREX鐵水相當(dāng)。FINEX輸出煤氣是極具利用價值的副產(chǎn)品,可在發(fā)電、海綿鐵/熱壓塊鐵生產(chǎn)、供熱、化工生產(chǎn)等多個領(lǐng)域中得到應(yīng)用。奧鋼聯(lián)同浦項公司從1992年起聯(lián)手開發(fā)FINEX熔融還原工藝,于1999年在現(xiàn)有COREX C-2000廠旁邊建成了1套日產(chǎn)150t的中試設(shè)備,目的是確認使用來自COR

7、EX熔融氣化爐的煤基還原氣體將粉礦還原成海綿鐵的技術(shù)和經(jīng)濟參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,于2001年1月開始建設(shè)1座產(chǎn)能達60萬t/a的FINEX示范廠,以在半工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模下驗證工藝路線的可行性。示范廠于2003年5月建成,日產(chǎn)能力為2000t。 圖1 可供最佳鋼鐵生產(chǎn)路線選擇的眾多技術(shù)方案Fig.1 Wide range of technical solutions available for selection of optimum stee-l production route圖2 150萬t/a 產(chǎn)能的FINEX 工藝流程Fig.2 FINEXprocess f low sheet for the

8、 production of 1.5M t/a hot metal28中國冶金 第15卷鑒于 FINEX 示范廠獲得了理想的結(jié)果,浦項于2004年8月決定建設(shè)1座產(chǎn)能150萬t/a 的 FINEX 工業(yè)生產(chǎn)廠。該廠計劃于2006年末投產(chǎn),然后就準(zhǔn)備向市場上推廣此技術(shù)。浦項將負責(zé) FINEX 廠、發(fā)電廠、制氧廠和原料系統(tǒng)的建設(shè),奧鋼聯(lián)將提供工程設(shè)計、知識產(chǎn)權(quán)設(shè)備以及安裝和調(diào)試技術(shù)服務(wù)。 FINEX 工藝的經(jīng)濟優(yōu)勢在于,不經(jīng)燒結(jié)的粉礦成本比生產(chǎn)球團的成本低約20美元/t,這對保證煉鋼盈利至關(guān)重要。再加上廉價粉礦(如今占到所有鐵礦資源的60%左右和非焦煤來源廣泛,進一步凸顯出 FINEX 工藝的光明

9、前景。2.2 直接還原技術(shù)自20世紀(jì)80年代初以來,奧鋼聯(lián)一直是直接還原技術(shù)的主要供應(yīng)商之一,可提供基于天然氣(M IDREXTM和FINM ET 和基于煤氣(COREX /M IDREX TM組合的多項優(yōu)化技術(shù)方案。通過詳盡的原材料、能源、技術(shù)和經(jīng)濟性等研究奧鋼聯(lián)擁有MIDREX TM技術(shù)使用許可。如今全球每年直接還原鐵總產(chǎn)量約5000萬t,其中MIDREX TM 工藝的產(chǎn)量達到3000萬t 左右,占65%。而由奧鋼聯(lián)建設(shè)的M IDREXTM廠的產(chǎn)量約為1000萬t 。 FINMET 是目前唯一投入生產(chǎn)的粉礦直接還原技術(shù),其優(yōu)質(zhì)熱壓塊鐵產(chǎn)品在美國和亞洲各地多家鋼鐵公司得到使用。截至2004年

10、9月底,已建成了2座FINM ET 廠,總共生產(chǎn)了820萬t 熱壓塊鐵:隸屬于BH P 比利頓的布達里亞鐵廠,位于澳大利亞海德蘭港,1999年2月投產(chǎn);奧里諾科鐵廠,位于委內(nèi)瑞拉的匹約托奧達茲,2000年5月投產(chǎn)。 在生產(chǎn)廠獲得的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上,FINM ET工藝的生產(chǎn)規(guī)模進一步擴大。如圖3所示的FIN -M ET 超系列,每條線的能力都超過100萬t/a,而原有FINMET 廠的1條線能力為50萬t/a 。圖3 FINMET 原有設(shè)計和超系列設(shè)計的對比Fig.3 FINMET -comparison of existing andmegatrain design有天然氣資源的條件下,FINM

11、 ET 是用廉價鐵礦粉生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵壓塊的經(jīng)濟而高效的技術(shù)。由于奧鋼聯(lián)既能提供MIDREXTM技術(shù)也能提供FIN -M ET 技術(shù),故能客觀地按照原材料和市場條件來制定最為合適的工藝方案。2.3 ULTIMATE 電弧爐奧鋼聯(lián)的全資子公司奧鋼聯(lián)福克斯能提供所有先進的電爐煉鋼和二次冶金設(shè)備,還率先推出了水冷設(shè)備、導(dǎo)電電極臂、帶廢鋼預(yù)熱的豎爐電弧爐和手指式豎爐電弧爐、雙爐殼電弧爐、雙工位鋼包爐等新技術(shù)。通過將先進的技術(shù)和設(shè)計能力相結(jié)合,奧鋼聯(lián)?？怂沟靡酝瞥鲂乱淮娀t,1臺出鋼量120t 、平均出鋼到出鋼僅為30m in 的電弧爐,年產(chǎn)量可達到180萬t 。這種稱之為ULTIMATE 的電弧爐,達到了

12、原來所難以達到的低成本和高生產(chǎn)率。120t UL -TIMATE 電弧爐(圖4的重要參數(shù):出鋼量120t,留鋼量40t,出鋼溫度1620e ,廢鋼加入量130t 1籃/爐,金屬收得率90%,廢鋼密度018t/m 3,出鋼口設(shè)計為能量優(yōu)化的偏心爐底出鋼,爐殼直徑712m,水冷塊總高度3.4m,爐蓋高度1.5m,(C/O 噴吹組合式精煉燒嘴42500m 3/h 3.6MW,燒嘴23.6MW,二次燃燒噴槍3400m 3/h,噴碳槍370kg/min 。ULT IM ATE 電弧爐除基本設(shè)計的改進外,還進行機械設(shè)備、供電系統(tǒng)、水冷部件、機器人裝置、檢29第8期 L.G ould:奧鋼聯(lián)鋼鐵技術(shù)創(chuàng)新實例

13、 圖4 奧鋼聯(lián)?？怂筓 L T IM AT E 電弧爐Fig.4 General view of a VAI FUCHS electric arc furnace測手段、C/O 噴吹技術(shù)、過程控制和自動化系統(tǒng)等多方面的改進,包括:廢鋼料籃自動預(yù)定位;爐門清理機器人;非接觸式鋼水測溫;組合式精煉燒嘴超高功率C/O 噴吹技術(shù)(圖5;借助攝像機從主控室進行自動出鋼控制;IRIS 電弧爐出鋼下渣紅外檢測系統(tǒng);出鋼口清理機器人。 應(yīng)用先進的計算程序,計算出ULT IM AT E 電弧爐的性能指標(biāo)。噸鋼消耗指標(biāo)(計算值:電耗340kW #h,電極消耗1.2kg ,氧氣35m 3,煤氣5m 3,煤加入量10

14、kg,煤粉量(造泡沫渣7kg,石灰40kg 。該爐型縮短了不通電時間,改善了生產(chǎn)穩(wěn)定性, 降低了消耗指標(biāo)和生產(chǎn)成本。圖5 C/O 噴吹工具的布置Fig.5 Arrangement of oxygen and carbon -injection tools2.4 EUROSTRIP 帶鋼連鑄技術(shù)突破性技術(shù)的另一實例是 EUROSTRIP 帶鋼連鑄技術(shù)。在同阿塞洛和蒂森克虜伯的聯(lián)合開發(fā)下,經(jīng)多年的試驗以及在德國Krefeld 的TKN 廠( 不銹鋼和意大利Terni 的TK AST 廠(碳鋼的預(yù)工業(yè)化生產(chǎn)后,該工藝如今已具備了可靠性和經(jīng)濟性。采用EU ROSTRIP 技術(shù)可直接從鋼水生產(chǎn)出寬度達1

15、600m m 、厚度1.0 3.0m m 的帶鋼,其力學(xué)性能相當(dāng)于甚至優(yōu)于商業(yè)熱軋帶鋼。連鑄的碳鋼帶鋼首先應(yīng)用在建筑業(yè),經(jīng)鍍鋅后軋制成管材或型材。德國K refeld 的EU ROST RIP 廠示意見圖6。圖6 德國Krefeld TKN 廠的EUROSTRIP 帶鋼連鑄生產(chǎn)線Fig.6 EUROSTRIPstrip -casting plant atTK -N,Kref eld,Germany建在現(xiàn)有跨EUROST RIP 的成果(截至2004年6月:連鑄時間達到5h;連鑄寬度創(chuàng)世界紀(jì)錄(1430mm ;單位小時產(chǎn)量121t;在下軋制壓下量46%。其優(yōu)點是:在低產(chǎn)能(約30萬t/a下也可經(jīng)

16、濟地生產(chǎn)熱帶鋼;單位投資成本低于同等產(chǎn)能規(guī)模的傳統(tǒng)生產(chǎn)線;可有效利用過剩煉鋼能力;占地面積小,可建在現(xiàn)有跨內(nèi);節(jié)能和降低排放是熱帶鋼生產(chǎn)的示范性工藝;改善材料性能,均勻性、夾雜尺寸、耐腐蝕性、磁性能和力學(xué)性能等均受益于獨特的工藝。EUROST RIP 的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢,使其在現(xiàn)有鋼廠和新建鋼廠都有條件建設(shè)。2.5 小方坯連鑄技術(shù)1995年至2004年11月30日,DIAM OLD 高速連鑄技術(shù)已應(yīng)用在52臺小方坯連鑄機共226流上。只要簡單地將原有結(jié)晶器銅管替換成DIA -M OLD 銅管,現(xiàn)有連鑄機即可方便地升級為高速鑄機。該技術(shù)的特點是在結(jié)晶器下部加大錐度,改善坯殼與銅管的接觸條件,加速坯

17、殼的冷卻和生長,因而允許提高拉速。另外,銅管角部特殊的/開放式設(shè)計0減小了坯殼與銅管之間的摩擦力,促進了坯殼生長的均勻性。結(jié)晶器長度不必增加,但使用壽命卻30中國冶金 第15卷很長。這樣,在很大的操作窗口內(nèi)能以高拉速且保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全性。1997年,DYNAFLEX高精度液壓振動技術(shù)被引入市場;到2004年11月30日,采用該技術(shù)的方坯連鑄機有42臺,總共200流。該系統(tǒng)可在澆鑄中動態(tài)調(diào)節(jié)頻率、振幅和波形;無磨損板簧導(dǎo)向系統(tǒng)確保了高精度導(dǎo)向、高度安全的操作和低成本維護;所有流體介質(zhì)均采用快速接頭,便于結(jié)晶器和振動裝置的更換;結(jié)晶器和振動裝置自動實現(xiàn)對中。在板坯和大方坯連鑄機成功應(yīng)用連續(xù)矯

18、直技術(shù)的基礎(chǔ)上,奧鋼聯(lián)波米尼于2003年開發(fā)了新型小方坯連鑄拉矯機,降低了應(yīng)變和應(yīng)變率,減少并簡化了維修。其主要設(shè)計特點有:剛性框架,內(nèi)部全水冷;拉坯輥內(nèi)部水冷,表面耐磨,使用壽命長;配置水冷隔熱,避免電氣和液壓部件受熱損壞;馬達安裝在框架頂部,便于維護,提高了安全性;拉矯機構(gòu)可快速更換。2.6長材軋制技術(shù)剛性、可靠性和快速換輥能力是這種用于生產(chǎn)棒材、線材、角鋼、扁鋼、槽鋼和萬用梁的先進軋機所具備的顯著特點。心軸和所有介質(zhì)均為全自動連接,故機架能迅速互換。水平式、立式和平立轉(zhuǎn)換式等不同型式的機架能快速適應(yīng)各種軋材的生產(chǎn),以滿足市場要求的變化。靈活的生產(chǎn)線能處理溫度較低、高合金、道次范圍大等條件

19、下的軋制。目前,已向世界各地提供了超過4000架紅圈軋機。它是軋制尺寸公差極為嚴(yán)格的產(chǎn)品的理想方案。操作迅速的箱體更換設(shè)備,加上先進的自動化系統(tǒng),保證了高效靈活的生產(chǎn),即使對于小批量訂單也是如此。機架配置既可采用/X0型布局,也可水平-垂直布局。它是一種特殊的定減徑系統(tǒng),所采用的箱式機架不僅設(shè)計成定徑機架以提高產(chǎn)品公差指標(biāo),且簡化了整個軋制工藝。它提供了以少量入口規(guī)格廣泛生產(chǎn)大量規(guī)格圓鋼而公差極小的可能性。鋼坯對焊技術(shù)于20世紀(jì)90年代末投入工業(yè)化應(yīng)用,仍需進一步優(yōu)化。EBROS系統(tǒng)采用閃光焊接技術(shù)自動將鋼坯焊接在一起,從而連續(xù)向軋制線供應(yīng)材料,不間斷生產(chǎn)棒線材產(chǎn)品。不論鋼坯質(zhì)量如何,均能生產(chǎn)出任何規(guī)格的盤卷。冷床上不會出現(xiàn)短尺。奧鋼聯(lián)波米尼自20世紀(jì)90年代中