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1:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:中冶赛迪绿色智能超级电弧炉全套技术

随着国内环保需求和国内废钢量的不断增加,同时受国家“十四五”规划电炉发展政策和双碳政策的影响,电弧炉炼钢将迎来新的历史性发展机遇。短流程电弧炉炼钢过程的能源消耗和碳排放均只有高炉-转炉长流程的1/3,是钢铁工业实现可持续、绿色化发展的重要路径。 目前短流程电弧炉存在生产效率偏低、能量消耗高、生产成本高、电网冲击大、质量不稳定、电极消耗高、二噁英污染等重大关键问题。针对长期困扰短流程炼钢的这些问题,中冶赛迪进行了逐项技术攻关,并取得了一系列重大技术突破,并实现了首台套装备的落地实施。 围绕着如何解决国内外全废钢电弧炉生产效率偏低、能量消耗高、生产成本高、质量不稳定、二噁英污染等企业痛点问题,中冶赛迪以高效化、绿色化、智能化作为电弧炉炼钢冶金建设的发展方向,以节能环保为抓手,不断寻求提供绿色制造和提升冶炼技术水平的整体解决方案。 中冶赛迪自主研发的第3代废钢预热型电弧炉-绿色智能超级电弧炉(CISDI-SuperARC)是继第2代废钢预热型电弧炉-阶梯连续加料型电弧炉(CISDI-AutoARC)后,应用了新型IGBT柔性直流供电技术、电极无级双控智能调节技术、废钢连续预热技术、废钢阶梯连续加料技术、风冷触针底电极技术、二噁英治理和余热回收技术、智能炼钢技术等先进技术,可快速响应电弧炉内的冶炼供能需求和应对短路过流冲击工况,可缩短冶炼周期至30min以内,电耗可低至250-300kwh/t,电极消耗0.6-0.8kg/t,是新一代绿色、节能、环保、高效型电炉,在提高生产效率、降低电耗和电极消耗、提升金属收得率等方面相比常规电炉有极大的优势。
作者:高怀 发表时间: 2022-10-17 09:00:14 阅读(1375) 评论(0)

2:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:数据驱动融合机理的热连轧三维尺寸数字孪生模型 与CPS系统应用

通过对国内近百条热连轧生产线的过程控制模型精度和产品质量指标研究发现,造成非稳态过程难以控制的原因,既有板带材轧制本身的工艺因素,又受制于热连轧自身的控制特点,长期面临如下突出问题: (1)热连轧各机架存在着弹性变形和塑性变形的交叉耦合作用。热连轧各机架与带材直接接触并产生压下量时,轧机设备会发生弹性变形,轧件又会发生塑性变形,这种设备弹性状态和带钢压下产生的塑性状态耦合到一起,导致传统数学模型很难对其进行精准计算和表述,尤其在频繁换规格或换钢种状态下,一种弹塑性耦合状态下的模型未完自学习至最优状态,又会过渡到另外一种弹塑性状态,导致整个机组形成长时间的非稳态过渡过程。 (2)非稳态过程难以建立高精度的热轧数学模型。该过程具有不确定性、非线性等特点,存在润滑状态、设备工况等多种多样难以表述的变化,这些对薄带材轧制的影响远超过普通带材。而实际控制过程采用的单一常参数模型难以满足连续变化的要求,模型匹配性差,实际生产过程中轧制力、前滑等关键参数存在很大偏差。 (3)多工序间的过程控制参数波动的影响。热连轧生产过程装备由加热炉、定宽压力机、粗轧机组、精轧机组、控制冷却及卷取机组等多个区域组成,各个工序均具有非线性、快响应以及时变、不确定性、工艺控制模型复杂、过程变量维数高、规模大等特点,这就决定了各个工序的建模过程比一般的工业过程复杂得多。这种非稳态下的过程参数波动,均可对下游工序产生很大的影响,从而导致产品质量问题,如板形、尺寸精度以及工艺性能等。 针对热连轧制造领域内过程精准控制科学问题和相关技术瓶颈,2019年河钢集团有限公司、华为、东北大学在深圳举行联合组建“工业互联网赋能钢铁智能制造联合创新中心”签约挂牌仪式。三方成立的联创中心将作为钢铁行业工业互联网与智能制造产学研用平台,以钢铁全流程产线为基点,着力实现网络化、数字化、智能化的新钢铁,促进钢铁产业转型升级、高质量发展。 项目团队依托河钢邯钢公司邯宝2250mm热连轧生产线,基于现有自动化与信息化系统,深度融合数据驱动模型与机理模型,首次开发了热连轧过程动态数字孪生模型并建立了CPS控制系统平台,提高了轧制工艺对复杂多变工况的原位分析能力,改善了热连轧过程三维尺寸控制指标。
作者:高怀 发表时间: 2022-08-02 01:38:55 阅读(769) 评论(0)

3:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:铁工业煤气发酵法制生物乙醇及梭菌蛋白系统工艺集成研究及其工业化应用

钢铁工业煤气生物发酵法制燃料乙醇新技术使用的菌种为乙醇梭杆菌,是一种严格厌氧细菌,因此对原料气需要进行除氧处理,气体中的苯、萘、焦油、氰化氢、乙炔等均会影响菌体健康生长。保持菌体健康是发酵过程连续稳定运行的先决条件,因此需要通过研究钢铁工业煤气组分特点,优化气体预处理工艺设计及催化剂选型,确保发酵进气得到有效净化。 发酵反应过程在生物反应器中进行,菌体与气体充分接触,吸收气体中的CO并在微生物菌体代谢反应下转化为乙醇等代谢产物,同时实现菌体持续的增殖。CO利用率、乙醇浓度、乙醇产率等参数是影响项目成本及能耗的关键指标,通过研究搅拌速度、气体分布、CO供给等对CO利用率及代谢产物分布的影响,提高CO利用率、乙醇浓度等发酵性能指标。 本项目采用连续发酵工艺,持续的排出含有菌体及乙醇等代谢产物的醪液,发酵醪液中含有大量的菌体蛋白,经提取乙醇后的含菌余馏水如直接排入污水,高含量的菌体蛋白将会使污水系统无法运行。根据菌体蛋白特性,选择分离干燥工艺,开发菌体蛋白的高价值应用,将有助于降低后续污水处理负荷,同时通过回收副产品提高经济效益。 发酵工艺是一种需要在液体环境下进行的高耗水工艺,研究蒸馏余馏水及污水处理后中水回用对发酵性能及代谢产物积累的影响,实现高比例水回用,将有助于降低水及化学品消耗,降低污水处理负荷,进而降低生产成本。 通过以上研究,打通从原料气预处理、发酵、蒸馏脱水、菌体蛋白分离干燥、煤气处理、污水处理等全系统工艺流程,实现高性能发酵及产物高效提取,解决废水处理难题,形成循环化系统集成工艺,并在此基础上建立全球首套钢铁工业煤气发酵法制生物乙醇工业化示范装置,将工业煤气发酵技术从实验室技术转化为工业化应用。
作者:董鹏莉 发表时间: 2022-07-01 05:01:47 阅读(876) 评论(0)

4:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:大型高炉出铁场高效、环保耐材技术开发与应用实践

在高炉冶炼进程中,炉前作业是一个重要的环节,其主要任务是连续不断地将高炉内生成的渣铁从铁口排出,在主沟内渣铁分离后,高炉渣经渣沟进入渣处理系统,铁水流经铁沟和摆动溜槽进入鱼雷罐车运输至下道工序,保证高炉生产正常进行。炉前作业的主要场所为高炉出铁场,是除高炉本体之外最重要的高温区域,由出铁场平台、出铁口、主沟和渣铁沟、残铁沟、摆动溜槽和炉前除尘系统组成。宝钢高炉设有4个铁口分布在2个对称的矩形出铁场。出铁场由多种耐火材料组成,耐火材料性能决定了高炉的安全生产和正常运行。 目前具有近40年大型高炉操作经验、拥有9座4000m3以上大型高炉、大型高炉铁水年产能超过3300万吨的宝钢股份,经过多年技术研发及应用改进,出铁场耐火材料应用消耗水平总体保持在国内领先水平,但是还存在着很多薄弱环节,影响了出铁场耐材整体应用水平,给现场生产与环保造成了不少困难与安全隐患。 针对特大型高炉出铁场在出铁口和沟系统应用中存在主沟接头易钻渣渗铁、沟料施工烘烤时间长、采用沥青结合的出铁场耐材使用过程中产生可视环境污染、铁口区煤气火治理效果不佳影响铁口永久砖保护砖结构稳定、泥套损坏过快等技术难点,从现状问题着手,进行了损坏机理研究,产生改进方向,并试验出配套施工工艺,深入开展基础研究,提出解决方案后,以工业试验应用的方式验证、优化,取得显著的效果后,固化技术成果,形成大型高炉出铁场高效、环保耐材技术开发与应用技术,降低了劳动强度,消除了主沟接头处钻渣渗铁等事故,改善炉前作业环境和作业人员劳动强度。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-20 02:16:18 阅读(635) 评论(0)

5:[科技成果评价--炼铁工艺与技术]高品质涂镀钢板关键技术研发及产业化应用

本项目属金属材料技术领域,来源于河钢集团自主研发项目,包括彩涂钢板、冷基锌铝镁镀层钢板及热基无锌花超厚镀层钢板产品的研究开发与制造技术及产业化应用。该系列产品因具有良好的耐腐蚀性和绿色、低碳与环保的共性,与传统热轧或冷轧裸板相比,存在着国外专利壁垒、涂镀层附着力、基板表面海绵体结构形成、耐腐蚀性能机理等深入研究和亟需解决的难题,针对存在的难题采取实验室研究与工业化生产制造及推广应用相结合的路线与措施开展了研究与开发工作,取得了以下重大科技创新: 1. 系统研究了家用电器用彩涂钢板与薄膜复合匹配技术,形成了一整套彩涂覆膜家电用产品稳定生产体系。采用钢板清洁度控制技术、无铬钝化技术、UV涂层附着力失效模拟检测方法以及彩板弯曲起棱失效预判控制方法,探寻出了附着力评价时间的工业化临界值,解决了覆膜钢板加工过程层间附着力失效、UV涂层脱落及弯曲起楞的行业技术难题。 2. 攻克了家用电器钢板凹版印制技术,通过防腐性提升技术、鲜映性提升技术、微晶触感实现技术及抗菌功能研发,实现了印刷彩板在外观(高鲜映性)、功能(高防腐性、抗菌功能)及触觉体验(微晶触感)等全方位的技术升级。同时攻克了钢板数码喷绘技术,实现了高颜值和立体纹理兼具的高端定制化彩板方案在家电行业的首发。 3.首创具有自主知识产权的低铝系稀土锌铝镁产品成分设计生产控制技术。将0.02~ 0.05%稀土创新性地添加到低铝系锌铝镁产品中,增加了镀液的流动性,细化镀层结晶组织,增加产品的耐蚀性,解决了稀土元素镀液成分均匀性分布难点,形成一整套厚镀层低铝系稀土锌铝镁高表面生产控制技术,连续5次国内首发极限厚镀层310g/m2、350g/m2、430g/m2、450g/m2和0.30~0.35mm薄规格180 g/m2产品。 4. 开发了热基无锌花超厚镀层产品生产控制技术。从成分设计、酸洗表面质量提升、基板粗糙度均匀化、海绵体形成以及锌液成分、气刀参数、张力匹配等方面进行研究,实现了600-900g/m2双面无锌花超厚镀层,解决了无锌花超厚锌层的附着性能差、边厚浪形、斜疤、斜纹等技术难题,900g/m2超厚锌层产品填补了国内空白。
作者:wys@csm.org.cn 发表时间: 2022-05-12 08:28:55 阅读(1653) 评论(0)

6:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:无底层绿色环保涂层高磁感取向硅钢 的开发及规模化制造

取向硅钢被誉为钢铁中的“工艺品”,其制造技术和产品质量反映了一个国家特殊钢的生产技术水平。传统取向硅钢工业生产中钢板经过H2-N2-H2O气氛中连续脱碳退火将基体中碳脱到0.003%以下,并在钢带表面形成合适氧化层,然后表面涂布MgO隔离剂,在高温退火过程中MgO与钢板表面氧化层发生固态扩散反应2MgO+SiO2→Mg2SiO4,形成Mg2SiO4玻璃膜底层。硅酸镁底层硬度高,导致传统取向硅钢的加工性能差,不管是规模化的轧制还是冲制,对工装和工具都消耗极大,严重影响了加工效率,增加了制造成本,且底层与基体的粗糙界面对磁畴移动具有阻碍作用,不利于铁损降低。 研发无硅酸镁底层取向硅钢,可有效解决取向硅钢加工性能差的行业难题,无底层取向硅钢能直接用于轧制极薄规格取向硅钢(厚度≤0.12mm)。极薄规格取向硅钢是将传统的晶粒取向硅钢经过冷轧和退火而获得,主要用作高频变压器、大功率磁放大器、脉冲变压器、脉冲发电机、通讯的轭流圈、电感、储存和记忆元件,以及在振动和辐射条件下工作的变压器,在频率为400Hz~1000Hz范围显示出极低的铁损,被视为较高频率用的变压器铁芯材料,当前国内高端极薄取向硅钢带材仍以进口为主。采用无底层取向硅钢成品制作极薄规格取向硅钢减少去除硅酸镁底层工序,大大降低生产成本,提高生产效率。
作者:高怀 发表时间: 2022-05-06 09:25:34 阅读(620) 评论(0)

7:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:高速连续粉末喷涂技术研发及应用

彩色涂层板生产技术于上世纪80年代从国外引进到中国,已经伴随中国经济高速发展了三十多年,彩涂板用途已经渗透到建筑、家电、家居、交通、医疗器械等各个领域。传统彩涂板生产工艺是利用辊涂方法将溶剂涂料连续涂敷在金属带材表面,经加热固化形成彩色涂层。溶剂彩涂属于污染型生产工艺,溶剂涂料所含固体成分仅为55%,其余45%为有机溶剂,这些有机溶剂在涂料的制作合成、运输、储存、稀释搅拌、涂装、固化等过程中释放大量VOCs(Volatile organic Compounds,挥发性有机化合物),对环境造成严重污染。据统计,目前全国有400多条溶剂彩涂生产线,每年共释放50多万吨VOCs有害气体,若通过焚烧炉焚烧处理这些有害气体则需要消耗天然气4亿多立方米,向大气排放20多万吨CO2。 粉末彩涂技术起始于法国,1962年法国工程师发现了利用正负电荷相吸的方法将带有高压静电的粉末牢固吸附在钢板表面。在随后的20年时间里,粉末静电喷涂技术发展比较缓慢,始终停留在单件吊挂喷涂、速度只有2~4米/分钟的低效率生产状态。上世纪70年代,德国、英国、美国、日本等国家相继推出了金属卷材粉末喷涂技术,将单件吊挂喷涂工艺提升为连续卷材喷涂,生产效率得到很大提升,但机组速度仍然较低,最高生产速度也仅在30米/分钟左右。 长期以来,国内粉末彩涂技术一直滞后于欧美,绝大部分粉末彩涂板生产仍停留在低效率的单件吊挂喷涂状态。2010年后国内新建的几条金属卷材粉末彩涂机组最高生产速度仅为10米/分钟,且只能进行单面喷涂。
作者:高怀 发表时间: 2022-03-21 11:23:41 阅读(667) 评论(0)

8:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:新一代电加热节能环保辊底式钢板热处理炉开发

辊底式热处理炉是对钢板进行热处理(淬火、正火和回火)的主要炉型,无论是采用明火加热还是辐射管加热(带保护气氛),目前都是利用燃料燃烧产生的热量进行直接或者间接加热,高温烟气中不可避免会产生大量的NOx,而且连续生产过程中NOx易超标,特别是在各地区出台了比国标更加严格的超低排放标准背景下,需要开发更加环保的辊底式钢板热处理炉,否则在环保连续在线监测情况下NOx排放难以100%达标,存在停产限产的可能,不仅影响生态环境质量,也直接涉及到钢铁企业的效益和未来发展前景。 另外,现有辊底式钢板热处理炉的余热利用还不充分,尤其是辐射管加热的辊底式热处理炉,需要采用自身预热式燃烧器,其排烟温度相对较高(一般超过600℃),不利于节能,且超低氮燃烧技术的应用也受到一定限制,NOx排放也比较高。2020年9月,我国在第七十五届联合国大会上向世界庄严宣布2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,在此“双碳”背景下,如何降低辊底式钢板热处理炉的碳排放,对于实现钢铁行业的高质量发展、促进冶金工业炉窑的低碳技术升级,也具有十分重要的意义。
作者:高怀 发表时间: 2022-02-28 09:00:11 阅读(711) 评论(0)

9:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:莱钢400m2烧结机智慧烧结过程管控一体化平台

莱芜钢铁集团银山型钢公司炼铁厂(简称型钢炼铁厂)400㎡烧结机于2010年1月建成投产,采用莱钢电子自主研发的专家控制系统,配套了部分自动化控制装备、过程参数检测装备,初期装备水平、工艺技术条件处于行业前列,已生产运行十余年,尚未进行大规模的软、硬件技术改造升级,导致整个系统中影响烧结过程的关键参数选取不全,关键控制参数仪表不能精确、连续在线监测,烧结理论和控制逻辑陈旧,已经不能很好的指导实际烧结生产。开展烧结过程的系统分析和深度挖潜,在烧结过程智慧控制、大数据应用、持续节能降耗方面,有待进一步提升。因此,对于莱钢而言,提高烧结工序工艺技术水平,提升装备自动化水平,降低烧结工序能耗,实现烧结生产智慧控制及大数据应用已变得迫在眉睫。 基于以上原因,莱钢公司引进了和钢科技股份有限公司率先研发科技成果,建设莱钢400m2烧结机智慧烧结过程管控一体化平台,以加快推动山东省钢铁产业提质增效和节能减排、绿色发展。
作者:高怀 发表时间: 2022-01-27 03:22:54 阅读(753) 评论(0)

10:[研发项目动态--产业化示范工程]科技新进展:高速优特钢线材智能工厂

推进信息化与工业化深度融合是我国制造强国的战略任务之一,青岛特钢在中国钢铁业自动化和信息化应用方面拥有扎实的基础,经过多年的发展,青岛特钢建设了比较完整的信息系统架构,从产线级基础自动化、过程控制系统、生产控制系统(PES)/制造管理系统(MES)、一体化经营管理系统到数据仓库,建成了自下而上纵向集成的五级计算机体系。 在实施智能化改造过程中,针对高速优特钢线材轧制速度快、连续性高、精度要求高,青岛特钢选取该产线作为实施智能工厂的试点示范,通过试点突破一批关键技术,提高产品质量、降低能耗,达到降本增效目的。同时,在全国钢铁企业长材生产线中也起到示范作用。
作者:高怀 发表时间: 2022-01-11 01:42:57 阅读(705) 评论(0)

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