冶奖办[2017]1号

关于2017年冶金科学技术奖

申报项目基本情况公示的通知

 

有关单位:

2017年中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术奖(简称冶金科学技术奖)共收到61个单位申报的科技成果207项。现将申报项目的名称、完成单位、完成人和项目简介(见中国钢铁成果奖励网)等向社会公示(见附件1),公示期20天。

本次公示内容为申报的原始数据,如公布内容中有不准确或遗漏,请及时联系补正。

在本公示截止的3月15日前,任何单位或个人对公示内容有异议的,可以书面(格式见附件2)向冶金科学技术奖办公室提出,并提供正确有效的联系方式和必要的证明文件。个人提出异议的,应署真实姓名;单位提出异议的,应当加盖本单位公章。凡匿名异议和超出期限的异议一般不予受理。

 

冶金科学技术奖奖励委员会办公室  传真:010-65135278

联系人:曲起  电话:010-6513527865133322-1320

地址:北京东四西大街46号主楼320房间 邮编:100711

电子信箱:quqi29@163.com

中国钢铁成果奖励网网址:www.cmsta.org.cn

 

附件:1.2017年冶金科学技术奖申报项目基本情况表

2.冶金科学技术奖申报项目异议登记表(格式)

 

 

 

冶金科学技术奖奖励委员会办公室

2017220

 

 

 

附件2.冶金科学技术奖申报项目异议登记表(格式)下载

 


附件1

2017年冶金科学技术奖申报项目基本情况表

基 本 情 况

     

编号:2017001

项目名称:13MN冷剪的研发与应用

主要完成单位:北京京诚瑞信长材工程技术有限公司、中冶京诚工程技术有限公司//

主要完成人:

柯尊凤、周 琳、李 想、曹立冬、张 月、刘 炜、曲亚平、周 健、范思石、李明辉、陈立坤//

目前国内棒材生产线在对成品定尺剪切时存在两个难题:

1、大规格棒材定尺锯切效率低、噪音及粉尘污染严重,冷剪剪切效率高、污染小,但国内现有冷剪剪刃开口度不够,无法实现大规格棒材定尺剪切;

2、随着国家大力推广高强度螺纹钢筋的应用来减少钢材消耗量的同时,低低温轧制和控轧控冷等节能新工艺也随之逐渐发展起来,但在对高强度螺纹钢筋进行剪切时,由于现有冷剪剪切力不足,因此,不能满足正常生产时的轧制节奏。

针对上述问题,本研发项目开发了国内首台套13MN冷剪机,使大规格棒材产品的定尺剪切成为可能,使低温轧制和控轧控冷等节能新工艺得以充分发挥,为企业产品升级改造创造了有利条件,其主要创新点如下:1)研制了“自适应”剪刃侧隙调整机构,从而保证了剪切断面质量,使金属收得率提高0.1%;这种调整机构的使用寿命提高了1倍以上,减少停机时间,使剪机作业率提高了2%。2)开发了一种应用于冷剪机的气动增压系统,提高了冷剪离合器、制动器内部摩擦片的使用寿命,使每台冷剪摩擦片的年备件成本可减少约70%,剪机作业率可提高2%。3)在剪刃更换装置中研制了多自由度的连接装置,减少了冷剪机的停机时间,剪机作业率提高2%。4)开4)研发了一种“可拆卸组合式”篦条盖板,盖板可重复利用,节约盖板用钢量约70%,为用户节约了日常的生产运营成本,降低了吨钢成本。

在研制过程中获得实用新型专利5项[附件3],另有1项发明专利正在实审中[附件6],发表了1篇专题论文[附件7],经专家鉴定本研发成果达到了国际先进水平[附件2],并成功获得2013年度北京市科技创新专项资金支持60万元[附件5]。同时因拥有13MN冷剪机技术,使公司获得4个总承包合同,合同额共计约6亿元人民币[附件8],国产化的13MN冷剪机与进口同类设备相比,初期投资成本降低30%(约200万元/台),备件成本年节约50万元,创造了显著的经济效益。

编号:2017002

项目名称:高稳定性扭力杆材Qst32-3的开发

主要完成单位:邢台钢铁有限责任公司//

主要完成人:

王 郢、刘 超、陈继林、孟军学、李文奇、翟进坡、阮士朋、黄翠环、阎丽珍、回士旭、曹瑞春、丁玉龙//

该项目属于线材深加工技术领域。作为国内规模最大的高端线材专业化生产企业,邢钢结合自身装备特点,充分发挥深加工产业优势,针对高附加值产品-汽车安全带扭力杆用材Qst32-3,进行了高速线材-精制线材-冷加工汽车零部件全流程开发。

Qst32-3盘条通过线材精制后经冷镦制成安全带扭力杆,该产品附加值高,市场需求量大,但长期主要依赖进口,国内市场几乎为空白。鉴于此,邢钢对该系列产品的成功开发,并将汽车安全系统零部件打造成为拳头产品,以实现真正意义上从技术和价格层面对该产品的话语权,对于优化公司产品结构,提升盈利能力具有极大的推动作用。

高速线材工序:通过优化成分,制定合理可行的冶炼及轧制工艺路线,并精确控制各工序工艺参数,确保热轧盘条成分及组织、性能的稳定性和可靠性。

线材精制工序:(1)系统研究了以Qst32-3为代表的超低碳钢在不同拉拔及热处理工艺条件下,再结晶退火后材料的组织演化规律及机理。针对低强度和中强度扭力杆对性能的不同需求,采用“定制化”的研发思路,在线材精制工序设计差异化的退火工艺,得到不同的组织类型,满足了不同强度级别产品的个性化需求。(2)针对拉拔工艺,重点分析了变形道次及单道次变形量对组织及性能的影响规律及机理。结果显示,变形道次及单道次变形量的分配对材料塑性影响显著。针对低强度和中强度产品的不同需求,设计了不同的道次变形比,确保了材料塑性良好。

冷镦工序:分析了冷镦变形对材料组织及性能的影响,并重点研究了材料在扭转变形过程中的组织及性能演化规律及机理,确定了影响材料扭转性能的关键因素,完善了工艺参数控制。

邢钢母材盘条经检验,符合标准要求。精制线材性能稳定可靠,合格率高。扭力杆产品已通过了各项扭转性能测试。其中,尤以低温高速扭转最为苛刻,对材料性能要求也最高。利用邢钢优质母材制备的扭力杆在该项测试中表现极佳。

该产品工艺设计先进且合理,设备先进齐全,检测手段完备,高稳定性扭力杆Qst32-3产品已获得国际领先的汽车安全系统供应商的认可,并在国内外多家知名汽车品牌相关车型中得到应用,具有显著的经济和社会效益。

编号:2017003

项目名称:高疲劳性能高铁扣件弹条用60Si2MnA热轧盘条的开发

主要完成单位:邢台钢铁有限责任公司//

主要完成人:

田新中、崔 娟、孟耀青、郑永瑞、董 庆、王秋坤、赵铮铮、吴志远、段路昭、宋召勇//

随着国家建设“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”即“一带一路”的战略构想的提出,中国高铁“走出去”的步伐已呈现出逐步加快的态势,高铁建设投资处于高速阶段。60Si2MnA盘条是高铁扣件弹条生产的原料,据统计2016年我国高铁扣件弹条用钢需求量>4万吨,而且呈增长趋势,市场潜力巨大,该产品拥有良好的市场前景。

邢钢成立《高疲劳性能高铁扣件弹条用60Si2MnA热轧盘条的开发》项目组,目标是研究开发高铁扣件弹条用弹簧钢60Si2MnA,从而进一步拓展邢钢的弹簧钢的产品用途及产品市场,提高产品的市场占有率,增强企业的竞争力。邢钢通过成分设计及工艺优化,成功开发出高铁弹条用60Si2MnA热轧盘条。

主要技术内容摘要如下:1、采用高炉炼铁→铁水脱硫预处理→80t顶底复吹转炉冶炼→LF精炼→RH真空脱气精炼→大方坯连铸→开坯→热轧坯探伤、修磨→线材轧制→Stelmor控冷→盘条检验→打包、入库的工艺流程。2、优化钢水二次精炼技术,通过合理选择出钢脱氧合金化顺序及精炼渣系碱度,使钢水达到超低氧控制水平,同时控制钢中夹杂物形态,使钢中非金属夹杂物细小、弥散。3、大方坯连铸过程采用了全程保护浇注、中间包电磁感应加热、结晶器液面自动控制、结晶器电磁搅拌、凝固末端动态轻压下等先进技术,保证了良好的铸坯表面和内部质量。同时通过大方坯高温扩散技术有效改善钢坯成分偏析状态,为后续组织均匀性控制创造前提。4、高精度、高表面质量盘条轧制技术,省去了用户对盘条的拉拔加工处理。

通过一系列的实验室研究和生产工艺的不断优化改进,各项质量指标均已达到国际先进水平。经批量使用,盘条的化学成分稳定,钢中夹杂物的气体含量低,力学性能稳定可靠,可以满足高铁扣件弹条质量要求。加工成的弹条产品已经成功应用于国内合福、贵广、成渝、渝万等诸多高铁建设项目。

编号:2017004

项目名称:瑞丰信息一体化平台-手机微信审批

主要完成单位:唐山瑞丰钢铁(集团)有限公司//

主要完成人:

王鹏程、王 伟、白宗玉、孙凌燕、孟 壮//

科学技术领域:手机审批微信集成开发;手机审批集成微信,是一种无需下载、关注公司企业号就能够使用的全功能App,既有媲美甚至超越native app的用户体验,又具备webapp的可被检索与智能分发的特性,将有效解决优质应用和服务与移动用户需求对接的问题。

使用范围:销售系统,包含销售系统中各种涉及到审批的单据如销售订单,销售合同,客户申请等业务单据;设备系统,设备维修计划、外委计划的审批和总工程师分配业务。劳保系统,劳保计划从制定到发放等一系列审批流程。采购系统,进口原料的采购合同、发运计划、关务申报等一系列业务审批和操作。

特点:第一:无需下载,关注公司公众号即可使用;以往的手机APP软件需要独立去下载并注册账号等业务操作,并且还要不断更新版本。占用用户手机内存对手机硬件有一定要求。该项目通过和微信企业号集成,通过大家经常使用的微信推送消息并实现业务审批减去用户的麻烦和心理上的抵触。第二:破壳检索,智能分发;公司领导层可能涉及到多种业务的审批,此项目的开发不是信息孤岛,对公司各个系统中的数据都可以检索,实现智能分发。第三:功能强大,扩展性强;目前该项目涉及到功能分为已办列表、待办列表和预警消息功能,但是在项目初期就已经预留后续涉及移动端业务录入业务接口。

编号:2017005

项目名称:高炉生产日报系统

主要完成单位:唐山瑞丰钢铁(集团)有限公司//

主要完成人:

王鹏程、孙凌燕、梁亚星、王 伟、刘 君//

本项目主要涉及自动化控制、软件编程、炼铁工业等科学技术领域。

主要内容为通过自动化与信息编程技术把炼铁高炉控制系统的plc数据采集到Oracle数据库中,并经过统计分析展示给高炉操作人员,提高操作人员的工作效率,节约开支成本。目前已在我公司3炉试用,效果良好。

为进一步推广本项目,又开发了信息化应用系统——高炉生产作业报表系统,分自动采集模式和手动采集模式,根据实际厂区内南区和北区要求的不同,设计不同的显示和采集页面。自动采集信息部分,从Oracle数据库直接采集数据到页面上,并对应相应的班组,自动刷新相关数据,且提供了数据查询和导出功能。手动采集部分,将传统的高炉操作表转换为电子表格形式,由生产人员自主填入系统,提供录入,修改,查询功能。系统实现了同时对数十张数据表的增删改查功能。

特点:数据分为自动采集和人工手动填入部分,自动部分直接从plc中采集,易于进行数据对照和分析,提高了数据的准确性和实时性,手动部分考虑以后的分析问题,提前设置和预留了相关算法,易于以后的成本分析等工作。将传统纸质数据转换为电子数据,实现了无纸化办公。数据通过web进行及时发布,方便公司人员随时随地查看生产信息。

应用推广:目前已在高炉3炉适用,适用情况良好。节省了大量的人力和物力。

编号:2017006

项目名称:瑞丰原料一卡通手持机软件开发

主要完成单位:唐山瑞丰钢铁(集团)有限公司//

主要完成人:

王鹏程、吴 彬、刘俊军、李承耗、孙凌燕//

科学技术领域:软件开发;

主要内容:质检收货确认-质检部门人员向IC卡内写入收货确认信息;质检取样-质检部门人员向IC卡内写入取样状态信息,将取样码与IC卡信息进行绑定;取样上传-质检部门人员将取样信息上传到服务器;收料组收货确认-收料组人员向IC卡内写入收货确认信息;环保料场收货确认-环保料场人员向IC卡内写入收货确认信息;发货确认-销售发货时,向IC卡内写入发货确认信息;数据库管理-手持机内部数据库与服务器数据库间数据管理操作;网络管理-无线连接配置管理;卡数据管理-IC卡数据读取及展示;身份卡识别-可通过定制身份卡登陆;

特点:手持机采用Android系统,易于上手使用;手持机成本较低,手动触摸,屏幕大;采用Java语言便于自主开发;可离线操作,数据存储本地,联网后可上传到服务器;具有身份识别功能;支持红外条形码识别;支持NFC;

应用推广情况:现有需求功能使用正常,后续需求可自主开发;

编号:2017007

项目名称:焦炉荒煤气显热回收利用技术

主要完成单位:常州江南冶金科技有限公司//

主要完成人:

韩 培、马庆磊、程家根、赵 健、谢建芬、白依华、梁 慧、高 波、蔡伟钧//

焦炉荒煤气显热回收利用技术是炼铁行业焦化工序过程中回收焦炉荒煤气显热的新型技术。

焦炉荒煤气的温度高、显热大,传统工艺是采用循环氨水冷却荒煤气,既流失了荒煤气热能,又增加了水资源的消耗。国内外相关人员对此进行了多项研究,至今未形成成熟、可靠、高效的回收利用技术。常州江南冶金科技有限公司研发的焦炉荒煤气显热回收利用技术取得了突破性进展,可高效回收荒煤气显热,并已经应用于国内大型焦炉上。该技术主要由汽包、循环供水系统、上升管换热器及配套控制系统等组成,采用新型的上升管换热器吸收荒煤气的显热,用以加热除盐水,产生饱和蒸汽。

焦炉荒煤气显热回收利用技术中的关键技术为上升管换热器,上升管换热器采用耐高温、耐磨耐腐蚀的纳米氮化铝导热涂层,解决了高温荒煤气腐蚀、凝结焦油的难题,内衬防腐材料适应1000的高温环境;结构上采用几何态无缝构体,解决了换热水漏入炭化室的难题,材质的极强抗热应变力,能抵御荒煤气温度多变的热膨胀及热应力;换热器部件采用柔性连接技术,解决了热膨胀及热应力问题。

焦炉荒煤气显热回收利用技术可在焦炉正常生产过程中安装投用,对现有焦炉运行不产生任何不利影响,且能回收荒煤气中的显热,具有良好的节能效益和环境效益。

该技术已应用于福建三钢焦化厂、河钢集团邯钢焦化厂、安阳钢铁焦化厂、邯钢集团邯宝焦化厂等,其中福建三钢项目为2座65孔4.3米捣固焦炉,2014年3月投入运行;河钢集团邯钢焦化项目为2座45孔6米顶装焦炉,2015年11月投入运行;安阳钢铁焦化项目为2座55孔6米顶装焦炉,预计2017年1月投产;邯钢集团邯宝焦化项目为4座42孔7米顶装焦炉,预计2017年2月投产。

项目实际运行稳定可靠,可有效回收焦炉荒煤气显热,焦油产率和粗苯产率略有提高。上升管筒体外壁温度显著降低,有效改善了作业人员操作环境。

该技术已于2016年11月通过河北省焦化行业协会鉴定。

焦炉荒煤气显热回收利用技术节能减排效果显著,整体达到国内外领先水平,在焦化行业具有广阔推广应用前景。

编号:2017008

项目名称:10mm以下宽薄规格钢板在五米生产线的开发及工业生产

主要完成单位:南京钢铁股份有限公司//

主要完成人:

廖仕军、陈富强、徐宽广、杜海军、王玉姝、郑明哲、张 动、陈维宇、黄 龙、孙旭东、王 剑、王艳青、顾小阳//

本项目以南钢薄板坯连铸机、西马克设计5000mm轧机、预矫直机、中冶赛迪自主开发的热处理炉等主体装备为核心,历经现场数据采集与分析、模型程序开发、设备功能开发改造、工业试生产等研发阶段。取得的主要创新成果有:1、原西马克产线设计极限厚度规格为10mm,通过程序优化、设计合理坯料尺寸和轧制策略,制定多档加热温度点;解决大负荷生产过程中,二级规程跳道次问题;解决轧制翘扣头问题,实现奇道次轧制;优化预矫模型,充分发挥预矫能力,对薄规格钢板进行往复矫直,保证在高温阶段将钢板矫平,实现8*4500mm钢板稳定轧制;2、优化二级模型,提高轧机二级模型的温度计算精度及轧制力预测精度;动态调整咬钢、抛钢速度和最大轧制速度,减少二阶段温降,提高入水温度;CVC、PFC、弯辊等控制程序优化改进,成功开发6*4000*36000mm规格钢板,为国内唯一能批量供应厚度6mm宽度3500~4000mm的厂家;3、优化PPO参数,保证轧件矩形度,开发预矫在线反矫功能,优化预矫模型,充分发挥预矫能力,优化温矫倾斜度和弯辊工艺,控制矫直温度,解决矫后钢板二次变形问题,实现10mm以下宽薄规格钢板批量生产,综合合格率由62%提高到了94%。

随着我国核电、船舶、能源化工、工程机械等行业快速发展,下游客户对10mm以下,宽度3000mm以上的需求日益增加,为满足国内市场对宽薄板迫切要求,响应《中国制造2025》对关键基础材料基础能力建设的要求,南钢充分发挥中厚板生产经验和技术优势,依托宽厚板厂现有的装备和技术,成功开发10mm以下宽薄规格钢板并批量供货。通过坯料设计、加热工艺、轧制规程排布、板凸度控制、温度模型优化等方面的攻关,使10mm以下宽薄板稳定生产。10mm以下宽薄板开发以来,月均产量1130吨。到2016年已实现了10mm以下船板A、A32、A36、A36N、E36、Q345R、核电Q265HR、结构钢Q345等宽薄板的批量生产,产品力学性能、板形及表面质量均达到供货要求。近三年,已累计生产56248.66吨,累计效益约3672.34万元。

产品成功供应于福清核电、南通中远重工、中车西安车辆厂等客户,原客户采用窄板拼焊或进口,现在从南钢采购宽板,降低了采购成本,提高了施工效率,减少了设备焊缝,同时大幅降低了钢铁下游制造企业的生产制造成本,为我国能源化工、工程机械装备等轻量化、国产化作出了重要贡献。

编号:2017009

项目名称:高品质系列低合金耐磨钢板研制开发与工业化应用

主要完成单位:南京钢铁股份有限公司、东北大学//

主要完成人:

王昭东、陈林恒、邓想涛、祝瑞荣、吴俊平、侯中华、杨 柳、靳建锋、付天亮、王丙兴、张 逖、李 翔、王 新、姜在伟、姜 辉//

本项目属于金属材料加工领域。

耐磨钢板是大型工程机械、矿山机械、冶金机械和水泥装备制造的关键原材料。2007年前,我国仅个别企业可生产低级别耐磨钢板,性能稳定性差,只能应用于某些非关键部件制造。而高端装备制造,只能选择进口。国外技术垄断,价格畸高,供货周期长,严重制约了我国高端装备发展。

在国家重点项目支持下,完成单位产学研合作,成功开发出低成本型、高韧性型、超级耐磨型和耐高温磨损型系列耐磨钢核心生产技术及产品,形成四大类、8个牌号,构建起钢板焊接、折弯、切削加工应用技术体系。

取得如下创新:(1)创新提出耐磨钢减量化合金设计方法,成功开发出NM360~NM600全系列低成本耐磨钢板,达到国际最高级别水平,解决了传统耐磨钢因添加大量稀缺合金导致成型、焊接性能恶化难题。(2)开发成功系列高韧性型、耐高温磨损型特种耐磨钢板,成型性和耐高温性能较传统耐磨钢提高1倍以上,突破了国际上SSAB等公司只提供90°冷弯和最高250使用温度极限,首次实现NM360~NM450钢板180°冷弯成型和500高温极端条件应用。(3)开发成功基于超硬碳化物粒子增强耐磨性的新型超级耐磨钢板,实现在焊接、成型不降低情况下,耐磨性提高到相同硬度传统马氏体耐磨钢板的1.3~2.0倍。(4)攻克了极限规格高级别耐磨钢板核心生产技术难题,成功实现国内最宽(4m)、最薄(4mm)、级别最高(NM600)系列耐磨钢板批量、稳定生产,解决了大宽厚比钢板板形、性能均匀性等控制难题,实现批量出口。

项目共申请发明专利31项,授权23项,发表论文48篇,出版专著1部。“NM360~NM500关键生产技术与应用”获江苏省科学技术一等奖,NM400、NM450、NM500耐磨钢板分别入选国家重点新产品,“调质耐磨钢的开发”获中国质量协会优秀质量奖;“NM500高级别耐磨钢板”获江苏省专利新产品金奖,“矿山装备用薄规格耐磨钢”获中国钢铁工业产品市场开拓奖。

近三年,项目累计生产高品质耐磨钢板11.6万吨,新增产值7.21亿元,利税1.91亿元。产品成功应用于美国Caterpillar(全球最大工程机械制造公司)、瑞士CV ACEROSAG(全球最大特殊钢材采购商)、力拓、FMG、张煤机、宁夏奔牛、北方重工、中联水泥等国际著名公司中大型刮板运输机、盾构机、自卸矿车、挖掘机、掘进机、水泥球磨机等装备制造,为促进相关行业发展、提升产品国际竞争力作出重要贡献。

编号:2017010

项目名称:海南矿业深部矿石预选及磨选应用研究

主要完成单位:海南矿业股份有限公司、中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司//

主要完成人:

郭风芳、杨任新、周 干、黎龙珠、袁启东、彭华生、朱海龙、黎树德、刘 军、张少平、郑川文、付 玉、王 炬、王开扬、陈 洲、吉才惠、蔡亲舜、李 亮、常鲁平、张 永、皇甫明柱//

该项目属矿山工程技术中选矿工程技术研究。海南矿业公司采出深部矿石铁品位为39%左右,设计每年采出的480万吨深部矿石,大部分需要入贫矿厂选别,采用流程破碎-磨矿-磁选-浮选或离心重选,可获铁精矿(品位63%),但不能获得高炉块矿产品。

深部矿石中还有部分铁品位大于54%的高品位铁矿石,这部分块状矿石为国内不多的高炉结构优化原料。该项目研究采用分级-跳汰选矿预选工艺或分级-强磁-跳汰选矿预选工艺,及早分选出铁品位大于54%的高品位铁矿石,预先抛出部分尾矿,还可以大幅度降低磨选能耗。其中,分级-跳汰选矿预选工艺主要用于中高品位铁矿石的预选,而分级-干式强磁-跳汰选矿预选工艺则可用于低品位铁矿石预选。跳汰抛尾后的中矿与-10mm粒级的物料合并为中矿给入后续磨、选作业进行选别。解决了海南矿业深部矿石直接磨选成本高、选矿比大的技术难题。可降低生产成本,提高经济效益。

海南矿业公司多次组织相关科研院所、设计、生产和管理等部门的专业技术人员进行了多项选矿试验验证、可行性研究,并对新型跳汰设备的应用现状进行实地考察,全面吸收和借鉴国内外铁矿预选先进技术和装备,进行集成创新。

海南矿业特委托中冶长天对海南矿业选矿厂进行技术改造项目进行设计,投资约1.35亿,2015年10月完成主体工程及设备安装。于2015年11月进行工业试验,分别进行了粗粒(40~10mm粒级矿物)跳汰作业的单机条件试验以及72小时连续试验。工业试验指标:当原矿铁品位为41.50%时,40~10㎜的块矿通过粗粒跳汰选矿作业可提前获得产率40.56%(品位54.10%)块矿产品,同时提前抛掉产率16.47%、的废石。跳汰中矿、粉矿及溢流进入后段工序选别,可获产率6.77%(品位61%)的铁精粉;产率10.44%(品位53.00%)的粉矿产品;产率3.45%(品位61.00%)的铁精粉。总成品率达61.22%,金属回收率81.23%,与原矿全入磨选工艺相比减少入磨选量占原矿量57.03%,金属回收率及产品率均大幅提高,原矿全入磨选工艺经测算金属回收率约65.91%。尾矿进行干堆,可开发为建材。

海南矿业深部矿石预选及磨选工艺适合于铁品位39%左右的赤铁矿石选别,该项目成功应用将对我国铁矿石以及其它金属矿石的选矿技术进步起到巨大的推动作用,不但可以提高资源利用率,增加我国铁精矿产量,为企业增效,还可节能减排,具有十分巨大的经济效益、环境效益和社会效益,研究成果推广应用前景广阔。

编号:2017011

项目名称:强富水灰岩区铁矿床减排减沉安全绿色开采研究

主要完成单位:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司、徐州铁矿集团有限公司、华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司//

主要完成人:

张传信、宋福昌、刘培正、刘成祥、张 鹏、孙向远、张 显、厉广军、远 洋、郭 伟、刘 卫、胡永泉、刘广步、王小敏、喻六平//

徐州铁矿集团有限公司现有吴庄铁矿和镇北铁矿两座矿山,吴庄铁矿为主要生产基地,于2005年投产。吴庄铁矿矿体自西北向东南赋存着1#~4#四个矿体,埋藏于地表以下300-500m,可采矿石储量为1428万t,平均品位48.87%。矿体主要产于下奥陶系大理岩、结晶灰岩、白云质大理岩、钙质和泥质白云岩与蚀变的闪长斑岩之间,岩溶裂隙发育普遍,岩溶水丰富。面临着井下实际涌水量过大,最大时达到1600m3/h,矿山地表多良田和民房,不允许塌陷,原有采矿方法生产效率低,采场涌水涌泥风险大,难以满足强富水条件下的矿体安全开采要求。加上矿山现有尾矿库库容已饱和,面临尾矿处理难题。

为解决以上难题,徐州铁矿集团于2008年1月委托中钢集团马鞍山矿山研究院进行强富水灰岩区铁矿床减排减沉安全绿色开采研究。项目于2008年1月正式进入现场实施阶段,2013年12月现场研究工作基本结束。主要开展了大水矿床采矿方法优化研究、高效低成本治水方案、地表充填系统优化研究以及井下试验采场生产实践等工作。

具体包括以下几个方面:(1)大水矿床防治水及开采国内外现状与评述;(2)基础资料调查及物理力学试验;(3)强富水灰岩区铁矿床治水方案研究;(4)基于突变理论的采矿方法优化选择研究;(5)分段空场嗣后充填采矿方法优化设计;(6)采场结构数值模拟优化研究;(7)采场运搬和底部结构选择的研究;(8)充填方式及充填系统的研究;(9)巷道支护与监测;(10)采矿方法工业试验。

研究成果在吴庄铁矿得到了成功应用。项目采用“地表井下联合以帷幕注浆为主的外截内排”的防治水方案,井下涌水量由原来的1260m3/h减少到300m3/h,矿井涌水量降低了76%,成功的堵截了地下水。针对本矿强富水矿床赋存特点,提出了本矿的最优采矿方法。经过11个采场生产试验,截止2013年12月底4#矿体共采出矿量108.31万t,试验矿块贫化率7.63%,回采率达89.42%,较矿山原采矿方法回采率(67%和45%)大大提高。

项目实施5年来产生的收益为17504.93万元,研究成果在吴庄铁矿进行推广后,矿山服务年限内将产生直接经济效益达178976.6万元。

同时,减少矿区地表和尾矿库征地1365.5亩,每年减少排放井下涌水量840.96万m3,保护了地下土地资源和水资源,社会效益和环境效益明显。其研究成果若在全国类似矿山推广,其效益将是巨大的。

编号:2017012

项目名称:大型露天矿境界外驻留矿产资源安全高效开采技术

主要完成单位:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司、包钢集团矿山研究院(有限责任公司)、包钢(集团)公司白云鄂博铁矿、江西理工大学、华北理工大学、金属矿山安全与健康国家重点实验室、华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司//

主要完成人:

章 林、牟英杰、温 贵、程建忠、代碧波、赵 奎、甘德清、孙丽军、周 瑞、汪为平、樊学豹、许一峰、江鹏飞、龚 囱、常 剑//

该项目属于矿山科学技术领域。

露天矿驻留矿产资源是指遗留在露天境界外,边坡附近,由境界内向外延伸的矿产资源。项目针对我国大型露天矿境界外驻留资源赋存特点,从高效、安全、经济的角度,对驻留矿产资源开采关键技术展开攻关研究,主要内容包括以下三个方面:

一、境界外驻留矿开采与露天开采耦合技术研究二、露天境界外驻留矿安全高效开采方法及工艺研究三、露天境界外驻留矿开采边坡岩体损伤与灾变智能控制技术研究四、露天境界外低扰动爆破技术研究该项目特点是集露天和地下开采两种工艺要素为一体的综合性开采技术。经过联合攻关,构建了“境界外驻留矿与露天耦合开采理论-驻留矿体一坑多方案自适应开采技术-低扰动高效能开采应用”为核心的露天境界外驻留矿安全高效开采成套新技术体系,并成功应用于工程实践,主要创新成果如下:1.创建了基于时空关联度-同步回采相互影响度的境界外驻留矿与露天耦合开采理论。构建出了驻留矿体与露天矿开采时空关联度模型Kt(时间)、Kn(空间)以及计算方法;首次通过单轴压缩过程岩石声发射来表征露天边坡岩石损伤,揭示了岩石声速与损伤、声发射的关系,推导出用岩石声速表征岩石损伤的理论公式,为露天矿与境界外驻留矿同步回采过程中的相互影响分析提供了理论依据,使驻留矿体和露天开采相互影响度降至最低。

2.开发出多因素干扰下的境界外驻留矿体一坑多方案自适应开采技术。建立了驻留矿体资源、露天资源高度关联一体化的开拓系统,构建了基于经济指标、采场低压控制指标、技术指标等多因素综合评价指标体系,为驻留矿体采矿方法的选择决策提供了科学的量化理论依据,实现了驻留矿体矿产资源地下开拓系统与露天工程的有效衔接。

3.开发出驻留矿体开采多场复杂环境下低扰动、微毒气、水力增压破岩技术。提出了水力增压爆破能量利用率和合理水柱高度计算理论,开发出差异微差-柔性缓冲的精准延时减振爆破技术,建立了爆破毒气收集及测试分析系统,研制了爆破毒气吸收剂,实现了驻留矿与露天矿开采低扰动高效能落矿和清洁爆破。

本课题已获授权专利发明4项,实用新型专利3项,发表论文50余篇(EI收录8篇),出版学术专著1部,获行业科技进步一等奖1项。整体技术应用于包钢白云鄂博铁矿、马钢姑山铁矿,近三年创直接经济效益:新增销售额22.5亿元,新增利税5.08亿元。

编号:2017013

项目名称:旋转射流帷幕雾化除尘器的研制及应用

主要完成单位:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司、华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心、金属矿山安全与健康国家重点实验室//

主要完成人:

李 刚、吴将有、陈 磊、任甲泽、黄寿元、贾敏涛、李书钦、王 飞、谭 辉、赵燕鹏、吴冷峻、贾安民、王 爽、周 伟、居伟伟//

本项目属矿山科学技术领域,主要包含矿山安全与节能环保技术、矿山电气工程。

近年来,受钢铁行业低迷和国际铁矿石价格持续下跌的影响,国内矿山的经营遭受严峻考验。在此背景下,消除和减少生产作业面和生产岗位的粉尘浓度,改善生产环境、提高劳动生产率、降低劳动成本、杜绝职业病等安全事故,是矿山企业寻求可持续发展的重要途径。

本项目主要针对国内外矿山使用的传统湿式除尘器普遍存在无法做到高效率和低能耗统一的现象。采取理论分析、实验室试验以及现场实践相结合的研究手段,对现有湿式除尘器进行优化研究,实现了矿山除尘关键技术和装备的重要突破,成功研制出了旋转射流帷幕雾化除尘器,建成了马钢罗河铁矿除尘系统改造项目典型应用示范工程。

本项目研究的主要内容及形成的关键技术有:首次提出湿式除尘器内部喷雾装置采用超声雾化器和压力式喷雾相结合的组合结构,强化雾化效果、与含尘气流接触面积大,卷吸和掺混能力加强,提高了湿式除尘器对总粉尘和呼吸性粉尘的除尘效率;采用先进的CFD技术,对旋转射流喷嘴雾化效果及除尘器内部气流分布进行数值模拟研究,优化影响除尘效果的参数。同时通过实验研究,验证数值模拟的模型,为除尘装置的结构设计提供理论依据;创造性地开发了双旋流除尘脱水装置,大大提高了离心分离粉尘和降低设备阻力的效果,设备阻力仅为600~980Pa;采用“调节器、执行机构、被控对象、传感器、变送器”的自动监控技术,实现了除尘系统高效、安全运行。

2016年11月,项目研制的旋转射流帷幕雾化除尘器被批准认定为安徽省高新技术产品。本项目累计授权专利7件,其中发明专利2项、实用新型专利5项,核心期刊发表学术论文数篇。

项目研究成果现已在安徽马钢罗河矿业有限责任公司、马钢(集团)姑山矿业公司、马钢(集团)桃冲矿业公司、安徽富凯矿业有限责任公司、安徽金安矿业有限公司、海南矿业股份有限公司、广西佛子矿业有限公司等矿山得到应用。项目实施后,各岗位除尘效果显著,极大地改善了岗位的作业环境,消除了生产过程中的安全隐患。项目实施后,马钢罗河铁矿经济、环境效益显著,2014~2016年,共计新增产值3.2亿元,新增利税0.34亿元。

本项目研究成果不仅在金属、非金属矿山的除尘系统具有广阔的推广应用前景,同时可广泛应用于其他工业生产系统的亲水性粉尘治理,是一种理想的更新换代湿式除尘装置。

编号:2017014

项目名称:梅山铁矿精确化磨矿与高效回收关键技术研究与工业应用

主要完成单位:南京梅山冶金发展有限公司、中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司、江西理工大学//

主要完成人:

杨 龙、张祖刚、杨任新、严刘学、吴彩斌、刘安平、孙炳泉、刘永召、周 润、朱华根、夏国忠、石贵明、盘 英、史广全、李向阳、衣德强、于 发、甘茂武、毕兵兵、彭志伟//

该项目属于选矿技术领域,特别适用选择性磨矿分级技术与混合铁矿石高效梯级回收利用技术范畴。

梅山铁矿为陆相火山-侵入型铁矿床,矿床矿物组成复杂,含有硫、磷等钢铁冶炼的有害杂质。为提高磨矿产品粒度均匀性和铁矿物金属回收率,项目开展了以下研究:

研究内容:1)精确化磨矿分级工艺研究。梅山入磨矿石的力学性能研究;球径影响因素与磨矿效果研究;一段粗磨最佳钢球直径的精确计算研究;磨矿工艺参数优化研究与应用;球磨机精确化装补球研究与应用;精确化磨矿粒度特性分析。2)混合铁矿石高效梯级回收利用技术研究。梅山铁矿矿石性质研究;两种脉动高梯度磁选机介质盒捕收磁性矿物分析研究;脉动高梯度磁选水平磁场和垂直磁场对比试验研究;混合铁矿石高效梯级回收工艺研究与产业化应用。

关键技术:基于入磨矿石的抗压强度研究,将段氏球径半理论公式首次在黑色金属矿山应用,形成了适合我国矿山情况的球磨机最佳钢球直径精确计算的具体步骤。基于钢球磨损规律的分析,首创考虑衬板磨损因素的球磨机“三测两表两平衡”精确化装补球方法,实现了磨机钢球充填率的动态平衡,大幅提高磨矿台时。根据梅山混合铁矿石性质差异,针对不同比磁化率的铁矿物,在国内首家开发了弱磁-浓缩-集中隔渣-水平磁场脉动高梯度强磁粗选-垂直磁场脉动高梯度强磁扫选的高效梯级铁矿物回收工艺。

主要技术经济指标:1)选择性磨矿,获得高的单体解离度和多的中间易选粒级,尾矿中-10μm含量下降15.56%;2)年均球磨效率提高7.6%,球磨机利用系数达4.23t/m3h,国内排名第1;电耗降低2.2kwh/t,钢球消耗降低0.15kg/t;2014~2016年三年直接降低选矿成本合计3083.95万元,每年间接降低尾矿处置成本1653.9万元;3)金属回收率较改造前提高1.68个百分点,三年增加效益6187.4万元。

本项目拥有完全自主知识产权,已申报12项专利,其中发明专利5项、实用新型专利7项,总结2项技术秘密,10篇论文在国家核心期刊发表。

目前,采用的水平磁场和垂直磁场脉动高梯度强磁机联合选别技术已在攀钢集团矿业公司推广应用;精确化磨矿技术也在湖南柿竹园有色金属有限责任公司应用。本项目的高效梯级弱磁性铁矿物回收工艺在难选混合铁矿具有广阔的推广应用前景,精确化磨矿技术对我国金属矿山磨矿技术进步也具有很好的借鉴价值。

编号:2017015

项目名称:基于采选工艺融合的贫磁铁矿床含铁围岩资源化利用研究与创新实践

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、马钢(集团)控股有限公司南山矿业公司、中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司//

主要完成人:

朱青山、王维勤、刘文胜、洪振川、陈于海、付永胜、方宗龙、任文田、杨任新、李重光、张志华、黄瑛彩、朱末琳、王广成、陈红权、王丛林、李 伟、汪 成、邓永前、程传麟、揣 新、王 炬、李 亮、杨 飞、杨秉阳//

本项目属矿业工程技术领域。以马钢集团南山矿业公司高村铁矿为试点,基于采选工艺融合的理念,通过高村含铁围岩(含铁品位15%以下的近矿围岩)资源化、规模化利用研究和创新实践,提高了矿山资源综合利用水平,经济、环境、社会效益显著。

项目主要内容:1)对高村铁矿含铁围岩进行一系列多段多组合的预选抛尾探索性试验,研发了含铁围岩综合利用工艺技术。2)根据含铁品位15%以下围岩预选抛尾技术研究,确定了含铁围岩可经济利用的边际品位。据此圈定高村铁矿床12329.8万吨可利用围岩资源。3)在高村铁矿初步构建以半连续破碎、抛尾、运输工艺为纽带,以含铁围岩为主要利用对象的采选融合的新工艺框架。4)在高村采场创建年处理量530万吨含铁围岩综合利用示范生产线,年产铁品位19.0%的粗精矿140万吨,不同粒级尾矿用作建材原料总量超过300万吨,含铁围岩资源综合利用率超过80%。

特点:本项目基于采选融合的理念以及采选工艺一体化工艺框架的构建,从采场端对含铁围岩进行全方位综合利用属国内外首创。

本项目特点:1)创建采选工艺融合的一体化工艺框架。2)用高磁场强度的预选设备,在露天采场实现300~0mm闪长玢岩型含铁围岩的工业应用,该技术国内先进。3)粗中细三段逐段破碎、逐段预选抛废技术,解决了含铁围岩铁品位低、加工成本高、设备易磨损的技术难题。4)根据不同品位含铁围岩的选别结果,确定了可合理利用含铁围岩的边际品位,增加了可利用资源量。5)含铁围岩提铁的同时规模化利用不同粒级的粗粒抛尾,实现含铁围岩资源化利用的规模化、最大化。6)含铁围岩综合利用列入“铁矿山固体废弃物处置及利用技术规范”,为国家黑色冶金行业标准(YB/T4487-2015)。

推广应用情况:马钢集团投入约15000万元对高村采场进行采选融合的工艺技术改造,2015年9月创建年设计处理能力530万吨含铁围岩综合利用示范生产线,目前运行平稳,经济效益显著。含铁围岩综合利用项目在高村采场成功实施后,该模式已拓展到南山矿区另一座大型露天铁矿-和尚桥铁矿,目前已建成另一条年处理300万吨围岩的综合利用生产线。

高村、和尚桥采场含铁围岩的开发利用带动南山矿区资源综合利用水平的整体提升,该项目对类似黑色金属矿山具有重要的参考价值和借鉴意义,若推广应用将使我国铁矿资源量大幅增加,矿产资源综合利用水平显著提升。

编号:2017016

项目名称:极软弱矿体中采矿进路基于时效性稳定机理与控制技术

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、中国矿业大学//

主要完成人:

陈 轲、孟庆彬、李国平、韩立军、陈宪龙、黄小忠、董亚宁、何洪涛、张玉烽、李代林、贾丰杰、逯富强、祝小龙、王秀才、王 亮//

本项目属于矿山科学技术学科井巷工程与采矿工程交叉领域。

本项目以马钢(集团)控股有限公司姑山矿业公司和睦山铁矿无底柱分段崩落采矿法与进路充填釆矿法为工程背景,针对和睦山铁矿极软弱矿体中采矿进路围岩控制技术难题,综合采用围岩体物理力学试验?理论分析?数值模拟及工业性试验相结合的方法,对开拓与采矿进路围岩时效性稳定控制问题进行了系统研究,研究成果较好地解决了极软弱矿体中采矿进路围岩稳定控制和支护技术难题。

本项目开展的主要研究内容如下:(1)建立了-187.5m-200m-212.5m-235m等多水平的大型三维数值计算模型,揭示了采矿进路开挖与回采过程及回采顺序时围岩变形场?应力场的时空演化规律,确定了合理的采矿结构参数,矿体从中间到两端的开采方式,以及采用隔三采一跳采的回采顺序,确保了采场安全,提高了矿石回收率。(2)基于围岩物理与力学性质和松动圈测试,建立了和睦山铁矿巷道围岩稳定综合分类及围岩力学参数取值建议表,确定了上向水平进路充填采矿法采矿进路的合理断面尺寸;揭示了不同支护形式对采矿进路围岩位移及塑性区的影响规律,建立了和睦山铁矿极软弱矿体中采矿进路时效性控制成套技术。(3)针对采矿进路与开拓巷道围岩变形破坏特点,提出了以初次锚网喷和二次预应力让压锚杆为核心的让压支护体系及深浅孔与高低压耦合注浆技术,解决了软岩采矿进路在矿体回采期间的基本稳定与开拓巷道围岩长期稳定控制难题。

该项目研究提出的关键技术方案和参数经工业性试验证明效果良好,在和睦山铁矿巷道工程支护与采矿过程中得到了较好地推广应用,取得了显著的社会与经济效益,具有较好的推广应用前景。开展《极软弱矿体中采矿进路基于时效性稳定机理与控制技术》项目研究,显著提高了极软弱矿体中采矿进路的施工安全性和长期稳定性,降低了巷道施工中的安全事故发生的可能性,减轻了工人的劳动强度,同时提高了施工速度。本项目研究取得的成果,对和睦山铁矿乃至全国金属矿山同类井巷工程建设都会起到很好的辐射效应,可带动井巷支护技术的进一步发展和提高,对于我国金属矿山越来越突出的极复杂工程条件下的井巷支护难题的解决具有重大的意义,由此可产生更大更深远的社会效益,具有较好的推广应用前景。

编号:2017017

项目名称:高炉炉底应力监控模型的研究与应用

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司//

主要完成人:

丁 晖、廖海欧、徐兆春、田 竣、王成伟、殷朝海、高 鹏、安吉南、凌明生、陆 强、陈光伟、李华军、翟永辉、樊晶莹、李明亮、杨 进、陈志虎、黄 莹//

高炉炉底检测监控技术的实际应用,一直是国内外高炉炼铁行业的空白;如何发现科学的基本原理做立足点,如何找到可采集高炉整体变化产生的参数做切入点,如何应用现代成熟机、电、仪、控综合技术有机集成做突破点;一直是全球同行在“无人区”探索的目标。

高炉炼铁技术自18世纪以来,一直是炼铁生产的主要生产方法,由于高炉炼铁技术经济技术指标良好,工艺简单,生产量大,劳动生产率高,能耗低,这种方法生产铁水占总量的95%以上。我国目前已经拥有高炉千余座,4000m3以上高炉22座,该有突破的基础。

高炉横断面为圆形的炼铁高炉。炉壳通常用热轧BB503厚20~100㎜的钢板制成,壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。为了保护炉壳稳定,在炉壳与耐火材料内衬之间安装有冷却壁,通水冷却保炉壳的强度刚度稳定。

高炉生产过程中,炉内的压力、温度、气流、铁水液面及物理、化学反应产生的各种变化,全部作用到刚性钢质的炉壳上产生一定范围应力波动,最后自上而下的全部作用于炉底。

马钢第三炼铁厂,针对2座4000m3高炉投产近十年来的各种变化,通过系统分析研究发现了高炉刚性炉壳整体,承受炉高炉内各种变化产生的应力,自上而下集中作用于炉基、炉底基本原理-方向得以明确;

发明了压板式应力检测装置,选用普通称重传感器,精确检测到炉内各种变化,及变化集中作用于炉底所产生的应力波动-关键得以突破;

创建了炉底应力实时数据采集,对应高炉内部的压力、温度等各种工艺参数有机集成的大数据平台-目标得以实现;

同时创造性的完成了无损、接触式,双重稳定炉底的保护系统为基本保证;成功创建了高炉炉底应力监控模型指导高炉操作。

2015年11月先后完成了,马钢2座4000m3高炉炉底应力监控模型建立,连续发现了高炉生产变化数据量化的盲板力、热应力、有害元素分子力、边缘气流力等,指导高炉及时调整操作对策,为连续顺行1000天的最后冲刺,提供了全新技术支撑。

高炉炉底上翘近年来,国内1000、2000、3000、4000、5000m3高炉,都不同程度出现的上翘,部分高炉还同时伴随煤气泄漏,直接威胁高炉安全生产,迫使高炉频繁检修。

马钢率先完成稳定措施、原因分析、对策研究,创建了一条新的检测监控技术,指导高炉操作探索安全、低耗、高产、顺行、长寿的途径。

编号:2017018

项目名称:干熄炉耐火砌体结构及关键新型耐火材料技术研发与应用

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司、宜兴市恒祥耐火材料有限公司//

主要完成人:

钱虎林、邱全山、汪开保、朱乐群、夏鹏飞、崔 平、王春洪、佘世云、吴宏杰、徐安东、汪高强、张增贵、刘府根、方亮青、孙义波//

该项目属于炼焦科学技术领域。

主要内容:干熄炉耐火砌体结构及关键新型耐火材料技术研发与应用干熄炉转化设计砌体结构及材料性能不能满足高炉的连续运行要求。该问题是冶金行业共性难题。2010以来,马钢在干熄炉耐火砌体结构及关键新型耐火材料技术创新方面取得了系列技术成果,将年修周期由设计1~1.5年延长至3~4年、中修周期由4年延长至6年以上。在国内、国际干熄焦领域,本项目较早且系统地从影响干熄炉炉体寿命问题持续研究,取得4个关键技术的发明与实用新型专利,并有2个专利网上受理公示、5个专利正在申报受审之中,研发与应用水平在国内、国际处于领先水平。

主要内容:1、炉口砌体及新型水封装置技术开发。嵌入式砖槽的发明设计,避免与高温直接接触;设计新型浇筑预制水封槽装置。解决了炉口水封槽装置寿命短的问题,从当年设计的半年寿命,延长到2年以上安全运行能力。2、环形气道砌体结构技术进步与及膨胀约束工装开发。环形气道砌体新型咬合设计及膨胀约束工装技术,有效抵抗储焦张力和低料位装焦热冲击,同时提高循环风道严密性,两大技术保证大型干熄炉环形风道寿命由不足2年延长到6年以上。3、斜道支柱砖型技术开发与新型耐火材料研发。斜道支柱双砖咬合结构设计技术,提高斜道支柱结构的稳定性;新型红柱石斜道支柱砖材料研发,其高强、高热震稳定性能填补斜道区耐火材料技术空白,斜道支柱可由原来1.5~2年提高至3年以上;研发耐磨涂抹料配套使用,有效延长斜道支柱砖至4年以上寿命;耐材制品高温使用性质的改进,以及高强度、低膨胀耐火泥保证火泥的研发与应用,系列技术解决斜道区制约炉体寿命的短板。4、冷却室新型耐磨材料技术开发与应用。复合相抗剥落耐磨型新材料的研发与应用,解决了冷却室磨损难题。5、高温烟气通道新型耐火砌体设计。设计干熄炉与锅炉之间高温烟气通道耐火砌体组合砖结构,解决浇注料的脱落问题。使用寿命由1.5年延长至4年以上。6、炉体多段立体式吊顶维修技术开发与应用。独创性地开发了多段立体式吊顶维修技术,有效缩短检修时间、延长运行周期。炉体检修工期由39天缩短到25天。

编号:2017019

项目名称:高寒地区结构用热轧H型钢关键制造技术研究与应用

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司、安徽工业大学、钢铁研究总院//

主要完成人:

张 建、吴保桥、张卫斌、程 鼎、潘红波、吴 坚、刘学华、杨忠民、龚庆华、曹 杰、邢 军、胡春林、彦井成、王厚昕、尹孝辉、杨应东、吴湄庄、朱旭光、柏 胜、石 雷、金国法、夏 勐、张文满、张步海、吴 娟、邓从佳、蒋树锴//

本项目属金属材料加工制造科学技术领域。

随着油气资源开采逐步向高寒地区进军,极地等高寒地区对热轧H型钢等的需求日益增加。北极等气候条件恶劣的高寒地区使用的结构钢要求在-60以下具有高的强度、良好的韧性和焊接性能,普通结构钢不能满足要求。热轧H型钢由于其复杂的断面结构和厚度规格范围宽而具有更大的技术难度。马钢自2011年起瞄准该领域开展了关键制造技术研究,取得了技术突破并实现了工程应用。

主要技术创新点为:1)突破国内外Nb-Ni、V-Ni和Ti-N等微合金化设计技术的限制,首次设计了-60条件下低温韧性和焊接性能优异的大H型钢V微合金化与中小H型钢Nb-V复合微合金化经济型合金体系,实现了工业化应用。2)开发了V和Nb-V微合金化异型坯表面裂纹控制技术,解决了含Nb、V、Al的亚包晶钢异型坯表面裂纹问题,实现了铸坯无清理轧制,形成了高效稳定的异型坯连铸技术;3)通过有限元模拟、实验室和中试试验,研究了加热、变形与冷却等工艺对晶粒长大、变形渗透、再结晶及相变的作用机制,开发了大H型钢的低温轧制+弛豫-析出-控制相变与小H型钢的高温轧制及超厚规格的变形渗透控制技术;4)研究了焊接材料强韧性匹配、焊接方法、焊接工艺参数等对热轧H型钢焊接接头微观组织和性能的影响,揭示了焊接工艺、组织和性能间的规律,首次开发了满足-60低温韧性要求的V与Nb-V微合金化热轧H型钢焊接技术。

项目申报国家发明专利6项,授权4项,形成企业技术秘密9项,发表科技论文7篇,制定企业标准3项,形成了完整的具有自主知识产权的高寒地区热轧H型钢制造与应用技术,总体水平达到国际先进。

应用该技术,马钢在国内率先开发出-60条件下低温韧性和焊接性能优异的高强度系列热轧H型钢,其碳当量为0.34~0.38%,-60低温V型冲击功达280J。于2014年6月国内率先取得欧盟CE证书,8月国内首家通过法国Technip公司认证并获得法国道达尔公司全球油气项目供应商资格,实现批量供货,填补国内空白。已开发52个规格的H型钢,翼缘厚度覆盖4.5~50mm,实现了国内最厚规格50mm高低温韧性H型钢的突破。为全球最大的油气结构工程Yamal项目供货近5万吨,成为国内海洋工程龙头企业中石油海工、中海油海工等首选供应商。实现新增产值2.9亿元,新增利税1.7亿元。经济效益和社会效益显著。

编号:2017020

项目名称:薄板坯连铸连轧生产无取向电工钢技术集成及应用

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司、钢铁研究总院//

主要完成人:

高海潮、朱 涛、仇圣桃、王立涛、裴英豪、施立发、项 利、陈友根、沈新玉、董 梅、胡 柯、武战军、夏雪兰、司小明、裴陈新、黄社清、汪飞松、何 峰、占云高、张振海//

本项目所属科学技术领域涉及冶金、材料、轧钢、化学工程、自动化控制等专业。

无取向电工钢是电力电子和军事工业不可或缺的功能材料,与传统板坯生产流程相比,薄板坯连铸连轧工艺流程生产电工钢不仅具有成本低、流程短、能耗低等优势,而且具有厚度精度高、板形质量好、磁感高等特点,同时也带来了钢水洁净度控制、夹杂物总量控制、流程组织困难,特别是铸坯组织和最终成品“瓦楞状”缺陷控制等突出难题。

针对以上难题,马钢依托国家和省科技攻关项目,联合钢铁研究总院进行深入研究,取得以下创新成果。(1)通过RH脱碳结束后钢中[O]的控制以及RH后期净循环工艺优化等措施,实现了钢中有害元素∑C+S+N+Ti<80ppm的控制水平。(2)通过连铸过程低过热度、铸坯弱冷和液芯大压下,配合轧制过程铸坯低温加热、热轧初轧道次大压下,降低热轧板中带状铁素体比例;并通过相匹配的常化工艺,获得理想的常化板组织(等轴晶),解决了中高牌号无取向电工钢产生“瓦楞状”缺陷的技术瓶颈。(3)自主开发了电工钢热轧道次分配及板形控制模型,实现了热轧板凸度与楔形的稳定控制;并开发了冷轧工作辊高次方程辊形曲线,优化了中间辊窜辊模式,实现了同板差小、厚度精度高的稳定控制。(4)通过热轧过程除鳞工艺与卷取温度的匹配,解决了热轧原料难酸洗的技术难题,且采用干气氛下连续退火,保证了电工钢成品的表面质量。(5)基于连铸薄板坯厚度薄、凝固速度快、热轧过程带钢边部温降小、头尾温差小的特点,自主开发了热轧和常化过程织构控制技术,实现了对无取向电工钢磁各向异性的控制。(6)自主设计了高效电工钢成分,利用CSP的特点配合连续退火冷却工艺优化,开发了低硬度、易加工的高效电工钢,产品成功应用于高效电机行业。

CSP流程生产无取向电工钢技术的集成和应用,使马钢成为继TKS之后,国内首家采用CSP流程生产全系列无取向电工钢的厂家,产品达到国际领先水平。

截止到2016年12月,马钢CSP线实现了M50W1300~M50W270、M35W550~M35W250、高效及个性化电工钢等系列产品的生产,磁性能合格率>95%(2.2W/kg<P1.5/50<6.0W/kg、1.64T<B50<1.78T),成材率>88%,同板差≤8μm,且广泛应用于中小电机、压缩机、EI片、电动汽车、大电机等领域。

项目实施过程经济效益显著,近3年累计生产无取向电工钢110万吨,实现利税2.62亿元。

编号:2017021

项目名称:马钢高速车轮制造技术创新

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、中国铁道科学研究院、钢铁研究总院、北京科技大学、西南交通大学、马鞍山钢铁股份有限公司//

主要完成人:

苏世怀、江 波、李 翔、丛 韬、苏 航、高海潮、陈 刚、任学冲、鲁连涛、安 涛、乌力平、吴耀光、龚志翔、沈 昶、王志刚、肖 峰、赵 海、鲁 松、张 弘、毕军华、潘 涛、宫彦华、金友林、崔银会、高振波、张明如、邹 强//

高速车轮是高速列车的核心走行部件,属新材料领域。

高速列车是我国首先走向世界的战略性高端装备。高速车轮承受巨大动载荷和热负荷,易发生各类疲劳损伤,是世界上公认的技术要求最高、生产难度最大的尖端车轮产品。国外将高速车轮技术列为战略性核心技术高度保密(不申报专利、不发表论文),以高于普通车轮十倍以上的价格向我国出口产品。但进口车轮服役过程中暴露出的疲劳损伤、多边形、寿命短等问题已影响到车辆的运行安全和使用成本,更是制约“高铁走出去”战略。实现高速车轮技术自主化、产品国产化,对支撑我国战略性产业安全具有重要意义。

马钢作为我国铁路车轮制造基地,在多项国家、安徽省科技项目支持下,联合铁科院、钢研总院、北科大、西南交大等知名院校,历时20多年,投入50多亿元,紧随我国铁路从120km/h提速、160km/h准高速、270km/h高速试验向250、350km/h中国标准动车组的发展历程,通过系统调研、试验研究、试生产和装车考核,建成年产10万件高速车轮生产线,建立了完整的高速车轮生产制造技术体系,形成硅钒合金化、脆性夹杂物控制、轮辋/辐板强度匹配、N/Al比控制、硬度差异化热处理、超声波定量探测和全生命周期质量管理信息化等7大技术创新,授权发明专利11项,企业技术秘密数十项,行业标准2项,产品通过60万公里运用考核、CRCC试用认证。

与国外产品相比,马钢在高速车轮材料设计、冶金质量、综合性能、检测技术、智能制造方面优势明显,达到国际先进水平。

近三年来,马钢快速客车轮市场份额达60%以上,销售收入3.7亿元,利润1.4亿元;已出口韩国、德国高速车轮3036件,销售收入1291万元,利润343万元;350km/h中国标准动车组车轮已获正式订单并已陆续交货。高速车轮国产化使进口车轮价格从4万元/件降到2万元/件,为我国铁路用户每年降低资金数亿元。目前我国高速车轮年需求约6万件,未来将达10万件以上,市场空间广阔。

马钢高速车轮制造技术创新促进了我国冶金和制造行业的进步,实现了我国战略性优势产业的安全,为我国高铁走出去战略的实施提供坚实保障,进一步彰显国有骨干企业在支撑国家经济发展和重大战略实施上发挥的重大作用。

编号:2017022

项目名称:冷轧薄板精整处理线自动化系统关键控制技术研发

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司、安徽马钢自动化信息技术有限公司//

主要完成人:

梁越永、鲁 明、张 弘、汪红兵、程 鹏、张世友、曹承奇、王 伟、丁红菲、何寒冰、王 强、倪顺利、王建军、范卫锋、张 然、洪志祥、胡 江、曹开翔、彭叶斌、戴隆基//

技术领域本项目属于冶金过程控制和自动化技术领域。

主要内容冷轧薄板精整处理线是冷轧横切机组、纵剪机组、平整机组、重卷检查机组等短流程冷轧薄板处理线的总称,是对冷轧薄板产品进行精加工的一道重要工序。本项目以该类型冷轧处理线的电气自动化控制为主要研究对象,针对这一类型生产线的工艺特点,创建标准化、模块化的软件结构,特别对速度控制、张力控制、延伸率控制、定位控制、带钢跟踪等关键控制技术进行重点研发,以提高电气自动化系统的整体控制精度,完善其控制功能,实现对生产线的精细化控制,最终实现提高冷轧薄板产品质量及成才率的目标。

系统特点冷轧薄板精整处理线自动化控制系统具有以下特点:控制系统采用标准化的结构设计,通用性强;充分考虑到该类型生产线的配置特点,创建了兼顾成本和性能的标准化的硬件平台;创建了标准化,功能完善的模块化的软件结构;软件通过参数设置适用于不同机械设备配置的冷轧精整类型生产线;控制功能完善,实现了对带钢速度、张力、带钢定位、工艺设备、物料跟踪的高精度控制;速度控制配置有5段独立的主速度斜坡发生器,由速度协调发生器协调所有带钢传输的处理过程,适用于各种类型冷轧精整线;构建了张力控制模型,充分考虑到生产线速度和加速度、相邻区域张力等因素,采用预控、级联、调节参数自适应等控制技术,以提高张力控制精度及稳定性;开卷取机的卷径计算采用多种计算方法及容错技术,穿带过程中采用改善带头印控制技术,有效的提高了成材率及成品卷质量;采用可配置高容错等物料跟踪技术,实现高精度的物料跟踪。

应用推广情况:项目研发的关键技术已应用于马钢冷轧2#重卷检查线,控制系统运行稳定高效,各项性能指标满足或超越设计要求。作为自主研发,具备自主知识产权的项目,实现了自我突破,性能达到了国内领先水平,树立了马钢在自动化控制领域的崭新形象。

项目研发的很多关键技术,如:速度和张力控制、开卷及卷取控制、延伸率控制、平整机控制、钢带跟踪等技术可以推广应用到类似冷轧板带处理线,目前研发的关键核心技术已经应用于马钢(合肥)公司镀锌线等重点板带工程,推广应用前景广阔。

编号:2017023

项目名称:优化冷轧连退线出口段电气自动化控制技术,提高成材率

主要完成单位:马钢(集团)控股有限公司//

主要完成人:

程 鹏//

技术领域本项目属于冶金过程控制和自动化技术领域。

主要内容:本项目是我公司“冷轧连退线自动化系统集成研发”项目的一部分,基于马钢(合肥)公司新建1#连退线工程,该生产线年产75万吨,产品定位为家电板及汽车板。连退线按工艺及功能分为入口段、工艺段、出口段,本项目以冷轧连退线出口段电气自动化控制系统为研究对象,通过优化生产线速度及张力控制、平整机控制、带钢剪切、带钢卷取等控制技术,实现提高带钢成才率的目标。

技术特点:冷轧连退线出口段输出带钢为成品卷,对系统的控制精度要求高,一点小的划檫都会影响带钢表面质量。通过研究和优化控制技术方案,避免划伤,提高成材率,形成自己的技术特点如下:冷轧连退线出口段分为平整区域和出口区域,每个区域配置3组主速度斜波发生器,每组速度斜坡发生器相互关联,由速度协调发生器协调所有带钢传输的处理过程,确定各斜波主从关系及速度关联,实现各段速度根据生产工况平滑稳定切换。

构建了多种类型的张力控制器模块,使用了摩擦补偿、惯量补偿、弯曲力补偿、转矩计算、负荷平衡控制等控制方法,实现高精度的张力控制,保证高速下带钢平稳运行。

活套的套量控制和张力控制直接影响整个出口段是的运行状态,活套控制预设了三种充套策略,保证了各种工况需求,使用五种张力补偿技术确保活套张力控制稳定,采用立式双活套动态平衡技术保证双活套的同步,实现活套高精度控制。

冷轧连退线出口配置双卷取机,卷取机的张力控制、速度控制、穿带、尾部定位、卸卷等控制功能都基于卷径计算这一核心功能,卷取机的卷径计算采用5种计算方法及容错技术,提高其计算精度和稳定性。在卷取机穿带过程中采用改善带头印控制技术,有效的提高了成材率及成品卷质量。

平整机为单机架6辊平整机,前后配有张力辊,平整机入口和出口的张力稳定直接影响延伸率控制精度和板形控制效果。平整机采用以出口张力调节为基础调节其前后张力差技术,特别是在平整模式下采用了延伸率前馈补偿、动态补偿、调节参数自适应等控制技术,以提高平整机张力控制精度及稳定性。

应用推广情况采用优化控制技术的电气自动化控制系统已投入生产应用,性能稳定可靠,实现了提高带钢成才率的目标,可推广应用到镀锌线、彩涂线等冷轧处理线。本系统的关键技术推广应用到马钢镀锌线项目。

编号:2017024

项目名称:ISO5003“铁路用热轧钢轨”等7项冶金优势领域国际标准研制

主要完成单位:冶金工业信息标准研究院、中冶建筑研究总院有限公司、攀钢集团研究院有限公司、首钢总公司//

主要完成人:

任翠英、王晓虎、冯 超、王玲君、栾 燕、朱建国、刘宝石、董 莉、侯 捷、颜丞铭、郭 华、鞠新华、赵 辉、戴 强、陈 洁//

该项目属于冶金国际标准研制领域。

为实施我国标准化国际突破战略,推动冶金领域国内标准国际化,本项目以“十二五”国家科技支撑计划课题“支撑传统产业升级的国际标准研制与培育”为契机,以提高冶金领域国际竞争力为核心,以冶金优势领域国际标准为主题,以国内重点技术标准为基础,研制ISO5003“铁路用热轧钢轨”等7项国际标准。

冶金技术国际标准化工作是国际上比较活跃的领域之一,德国、日本等钢铁强国以“争取”、“控制”型国际标准化策略,依托其技术优势抢占先机抓住国际标准主动权、占领技术和市场话语权。我国冶金国际标准化工作以实施我国标准化国际突破战略为指导,随着行业技术实力不断增强,冶金领域国际标准化工作不断开创发展新局面。7项国际标准中,ISO5003是利用我国承担ISO/TC17/SC15优势,打破欧洲主导该领域国际标准历史,首次由我国主导制定,将我国实际获得成熟应用的U71Mn、U75V牌号纳标,发挥钢轨国际标准在推进“一带一路”建设中的基础支撑作用,促进以钢轨标准“走出去”带动中国装备、技术和服务走出去;ISO13270是自1993年承担ISO/TC17/SC17并主导起草多项国际标准的基础上,首次拓展到金属制品深加工领域,ISO16124有力的印证了我国在该领域的主导权,增强了金属制品领域国际竞争力;ISO4969、ISO7800、ISO16574和ISO18468是我国首次主导制定,实现了“十二五”期间我国在该领域由跟踪参与到深入主导的转变。国际标准由ISO正式发布,并作为国际标准在全球应用,在德国、日本和我国等国家不同程度的参照执行。

冶金优势领域国际标准的制定,是我国冶金行业落实《钢铁工业“十二五”发展规划》等政策的重要技术支撑,有利于提升我国冶金领域核心国际竞争力,有利于满足供给侧结构性改革需要,有利于更好符合调整结构转型升级新要求;通过国际标准引领技术进步,推动整体技术水平,为我国优势产品抢占国际市场的制高点,提升产品国际竞争力,在国际标准化组织中发挥实质性作用,进一步实施我国标准化国际突破战略做出贡献。本项目的实施可带来良好的经济效益和巨大的社会效益。

编号:2017025

项目名称:海洋油气开发用双相不锈钢管研制与应用

主要完成单位:江苏武进不锈股份有限公司、永兴特种不锈钢股份有限公司、钢铁研究总院//

主要完成人:

张贤江、宋志刚、高亦斌、高 虹、吴明华、翟丽丽、丰 涵、陈根保、宋建新、郑文杰、慎琪琦、朱玉亮、陈泽民、章建新、彭 飞//

海洋油气开发用双相不锈钢管的研制与应用海洋油气开发工程装备是海洋经济的先导性产业之一,是国家战略性新兴产业的重要组成部分,是《中国制造2025》重点支持和发展方向,对推动海洋资源开发和海洋经济发展,支撑我国海洋强国建设具有十分重要意义。我国在这方面的研究开发、应用较晚,长期受制于人,需支付大量外汇购买,制约了我国相关产业发展。因此研究、开发和生产具有特殊要求的双相不锈钢特殊管材,实现国产化,对提高我国海工装备制造水平,促进海洋经济发展,保障国家海洋产业安全有着重要意义。

江苏武进不锈股份有限公司联合钢铁研究总院、永兴特种不锈钢股份有限公司组成研发团队,在实验室研发、产线自制集成和产业化过程中不断实践、创新,掌握了一系列工序控制技术,形成自主知识产权。该项目列入浙江省科技计划项目、江苏省科技成果转化计划项目。产品的成功研发,使研发团队成为国际上少数掌握核心技术并产业化的企业,项目整体技术处于国内领先水平。

其主要创新点:1.开发了高合金双相不锈钢氮合金化精确控制技术,通过研究氮对双相不锈钢中组织性能的影响,摸索出科学合理的控N工艺,使N含量偏差可以控制在目标值±50ppm。2.研究出高合金双相不锈钢相比例控制技术:研究奥氏体和铁素体的相比例对双相不锈钢材料热加工性能、力学性能、腐蚀性能的影响,并掌握了双相不锈钢相比例控制技术,保证了双相不锈钢加工及使用性能。3.开发出高合金双相不锈钢微合金化技术:通过对双相不锈钢稀土、硼微合金化应用,显著提升钢的热塑性,为后续热加工创造有利条件。4.摸索出高合金双相不锈钢冷加工变形量和进给速度等工艺参数的控制方法,提升了两相组织分布均匀性,确保了材料的综合性能要求,并解决了冷加工过程中的开裂、表面裂纹等一系列技术难题。5.研究出高合金双相不锈钢固溶热处理温度、保温时间精确控制,保证了成品管的两相组织(α/γ)比稳定控制在合理范围,改善了两相的形态及分布,形成更均匀、细小的两相组织,从而保证产品的力学及耐蚀性能。项目获专利35项,其中发明6项,申请已受理专利3项。起草7项国家标准,发表论文25篇。技术经济指标达国际先进水平,已获经济效益4.06亿元。在国内外150多个海洋油气开采工程及其装备制造项目上应用;在推动不锈钢产业技术向高精尖、高附加值方向发展方面具有重要意义。

编号:2017026

项目名称:冶金露天矿山高陡边坡智能在线监测及预警系统的研究与实践

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司//

主要完成人:

杨忠林、黄永强、薄建芬、曹 阳、薛守宝、刘高峰、赵阳囤、杨礼元、赵志远、冯金旭、张德胜、赵洪涛、刘晓宇、赵玉垚//

本项目属于矿山安全监测技术领域。

尖山铁矿已形成边坡高达399m,边坡角45°左右,边坡长度3000m,边坡线形状为“几”字型,监测面积高达9km2,这就给监测系统研究造成了多个技术难题:1、边坡的特殊形状导致单台监测设备无法覆盖全部边坡,需通过多套设备进行协作;2、检测区域面积大、高差大、状况复杂,存在通视问题,需要多种监测手段协同,且布点难度大。结合上述问题,通过无缝集成以智能机器人为核心的位移监测、气象监测、视频监控、入侵监控、通讯系统、智能预警系统,实现了全区域覆盖的毫米级高精度全自动智能远程实时可视化无人监控预警,以及边坡检测关键设备的自我监护,并预留了超低成本扩展接口。

五大主要子系统有:1、位移监测:采用由2台智能机器人以及大量监测点构成边坡地表位移监测系统。2、气象监测:利用气象监测系统及时掌握监测区域详细、精准的气象信息,为安全生产提供科学依据。3、视频监控:在采场、边坡、排土场设高清视频监控点,对高边坡坡面、土场、道路节点状态进行动态监控,为了解边坡状态提供直观的视频信息。4、入侵监控:在采场边坡平台关键位置建设红外入侵监测高分贝语音告警系统,对通过的车辆人员进行告警提示并回传调度室,实现安全管控。5、预警系统:专家系统通过对自动采集的各项指标数据,利用相应的数据模型统计分析,形成稳定状态的可视化管理成果,实现人机交互。

主要创新点:1、通过位移监测、气象监测、视频监控、入侵监控、通讯系统、智能预警系统无缝集成,在国内率先实现超大面积超复杂区域全覆盖高精度全自动智能远程实时可视化无人监控预警。2、以多套智能机器人为核心多种监控手段集成的低成本高可靠性的监控预警方式为国内首创。3、国内首次实现金属矿山边坡检测关键设备的自我监护技术。4、系统预留的超低成本位移监控扩展接口国内首创。

通过边坡在线监测预警系统的研究与实践,提高了采场安全管控和预警水平,自动实现边坡位移等关键数据的实时监测,提高了边坡检测数据采集量95.8%,系统建成以来,边坡位移监测提供预警预警21845次。本项目是山西省首家在冶金露天矿山高陡边坡监测上得到研究与实践,同时也是信息化、自动化“两化融合”在数字化矿山领域的技术应用结合体,为国内同行业提供借鉴,应用前景广阔。

编号:2017027

项目名称:太钢使用大比例小粒度焦炭和部分劣质原燃料实现高煤比稳定运行技术

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司//

主要完成人:

徐纪山、李夯为、张 军、杨志荣、李昊堃、李勇刚、任建中、路振毅、曹建华、梁建华、王晓冰、张 华、梁桐栓、汤海明、赵雪斌//

本项目属高炉炼铁技术领域。

2013年11月随着太钢第二座4350m3高炉投产和1650m3高炉的停炉,造成高炉大块焦紧张,小粒度焦炭过剩;基于1800m3高炉在太钢的定位,不适合两座大高炉质量要求的劣质原燃料全部由1800m3高炉消化利用;特别是2013年下半年岚县矿业公司新矿山建成,停止采购进口矿粉,全部采用自产精矿粉生产烧结矿,烧结矿产能下降及袁家村220万吨酸性球团生产线投用后,高炉炉料结构发生较大变化。因此,1800m3高炉面临的主要困难一是如何消化大量小粒度焦炭及部分劣质原燃料,二是如何克服大比例球团下的料面不稳定问题,三是如何在大比例使用小粒度焦炭和劣质原燃料情况下进行高煤比冶炼。

本项目团队通过技术攻关,成功解决了小粒度焦炭和及其他劣质原燃料的消化利用难题,并且在高炉入炉原燃料质量整体劣化的条件下,实现了高炉的长寿和高煤比稳定运行。在攻关过程中取得以下技术创新:1、开发了小粒度焦炭消化利用技术。通过“3批(小粒度焦炭和大块焦)分段装入焦+1批大块焦”的周期性入炉焦炭布料技术,在小粒度焦炭占入炉焦炭总量60~80%的前提下,实现了高炉煤气流的合理分布、渣皮的稳定、排锌排碱及炉缸活跃。申报的《一种高炉布焦方法》发明专利已受理。2、开发了劣质原燃料消化利用技术。通过合理控制劣质原燃料在高炉内的布料位置、布料量及矿焦负荷,实现了对不适宜大高炉使用的劣质原燃料的100%消化利用,同时保证了高炉的稳定顺行,有效降低高炉炼铁成本。3、开发了高炉大比例使用球团矿布料技术,通过“球团矿+烧结矿+球团矿+烧结矿+球团矿+烧结矿”的布料优化研究,解决了高炉高球团配比条件下的料面不稳定性问题,稳定了高炉上部气流,改善了高炉煤气利用率。《一种高炉球团布料方法》已获得国家专利。4、开发了高炉在劣质原燃料条件下的高煤比操作技术和操作炉型稳定控制技术,实现了40%酸性球团矿配比下2014年~2015年连续两年平均煤比202kg/t·Fe,单月最高煤比达到223kg/t·Fe的高炉稳定运行。

本成果应用于生产后累计降低成本7442.45万元。项目总体技术达国际先进水平。项目形成发明专利3项,实用新型3项。本项目中的大比例使用小粒度焦炭技术、高球团配比的布料技术填补了国内空白。本项目对提升我国钢铁行业面对产能过剩、成本、环保多重压力下的生存能力,具有积极的推广和应用前景。

编号:2017028

项目名称:超纯净不锈钢脱氧及夹杂物控制关键技术开发与应用

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、北京科技大学、山西太钢不锈钢股份有限公司//

主要完成人:

翟 俊、李建民、王丽君、郎炜昀、庄 迎、陈景锋、白海旺、杨永杰、刘睿智、李 筱、闫志伟、王建昌、刘卫东、卫海瑞、李治国//

本项目属于冶金科学和不锈钢精炼工艺技术领域。

近年来,随着国民经济的快速发展以及不锈钢产品应用领域的拓展,各行业对不锈钢氧含量和夹杂物提出了更为严格的要求,且与碳钢相比,不锈钢合金含量高、易氧化元素多,脱氧和夹杂物控制更为复杂。国内不锈钢产品在高端行业应用领域存在以下问题:因基体中存在硬质夹杂物,无法用于高端装饰行业;含Ti不锈钢因含Ti类夹杂物的控制问题,无法实现多炉连浇和应用于高端汽车行业;部分产品因氧含量高和夹杂物数量多无法在强腐蚀环境下使用。

本项目围绕不锈钢脱氧及夹杂物控制的关键技术,通过“产学研”的模式自主开发出一整套精炼工艺技术,与国内外先进企业相比,具有以下四方面创新性:(1)开发了“装饰行业用不锈钢硅脱氧下的夹杂物塑性化控制技术”,与国外企业采用铝脱氧和延长精炼时间等相比,本技术通过优化AOD钢渣成分及双渣还原、LF炉采用低碱度精炼渣系及钙处理等工艺的实施,抑制了硬质夹杂物的生成,实现了夹杂物的塑性化,生产的304、316、430等轧制产品应用于高等级装饰行业。(2)开发了“超纯净含Ti镍系不锈钢脱氧及夹杂物控制技术”,与国外企业硅、铝、钙等复合脱氧工艺相比,本技术通过AOD钛脱氧并配置高TiO2含量精炼渣系、LF炉长时间搅拌等工艺的实施,消除了钙钛类等夹杂物,实现了高Ti镍系不锈钢多炉连浇和超纯净化。(3)开发了“超低氧不锈钢脱氧及夹杂物弥散化控制技术”,本技术通过LF炉配制高Al2O3、MgO含量的精炼渣系并提高[Al]含量,消除了大尺寸夹杂物,铸坯T.[O]≤15ppm,夹杂物以直径≤5μm的纯镁铝尖晶石为主,生产的Cr13系、304等产品应用于石油开采、核电等领域。(4)开发了“超纯净含Ti铁素体不锈钢脱氧及夹杂物控制技术”,本技术通过VOD配置高Al2O3、MgO含量精炼渣系并提高[Al]含量、LF炉提前Ti合金化等工艺的实施,铸坯T.[O]≤20ppm,生产的436、441等产品应用于高端汽车排气系统行业。

本项目根据钢种特点、精炼流程和产品用途等开发了相应的脱氧及夹杂物控制技术。在超纯净不锈钢精炼技术领域,实现了重大突破,整体提升了我国不锈钢产品的夹杂物控制水平,实物质量达到国际先进。形成专利技术3项,企业技术秘密10余项。2014年7月份以来累计生产超纯净不锈钢25175吨,实现收入3.49亿元、利税2008万元。

该成果对我国超纯净不锈钢的生产工艺技术发展具有重要意义,在当前激烈竞争的市场环境下为企业实现产品转型升级奠定了基础,应用前景广阔。

编号:2017029

项目名称:不锈钢冷连轧轧制工艺技术开发

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司//

主要完成人:

徐书峰、刘素华、李旭初、韩 存、王志斌、韩佳明、武天宇、兰俊杰、段维芳、王月省、付金柱、石育帆、段秀峰、郭晓雷、张 良//

本项目属于不锈钢冷轧生产技术领域,包括不锈钢冷轧轧制工艺及装备,不锈钢冷连轧运行控制技术及装备、不锈钢冷连轧产品开发等。

本项目集成了不锈钢冷轧的轧制、成品退火、成品酸洗、平整、拉矫、切边六个传统工序的功能,为世界上第一条高集成度的不锈钢连续轧制退火酸洗线,具有生产效率高、成材率高、投资省、占地面积小、运行成本低的特点。本项目历时5年,经历了产线设计与安装调试、工艺研究与设计开发两个阶段,成功解决了六大工序协调联动、张力控制、跑偏控制、设备故障控制、质量控制等一系列技术难题,成功实现了生产线的连续高效稳定运行和质量稳定受控,并成功开发出了高端领域用不锈钢产品。取得了如下自主创新的技术成果。(1)工序高度集成化设计及其运行控制技术。主要包括六大工序的高度集成化产线设计、超长退火酸洗张力控制技术、超长产线带钢跑偏控制技术、节能环保装备与技术等。(2)开发了不锈钢五机架冷连轧工艺技术。主要包括五机架连轧机不锈钢轧制模型、五机架连轧机板型控制技术、不锈钢连轧机工艺润滑技术、不锈钢激光焊接工艺技术等。(3)在线切边装备设计及剪切质量控制技术。主要包括高速在线切边技术、在线切边质量控制技术等。(4)开发了故障快速处置装备及技术。主要包括轧机事故焊机设计、炉区穿带小车设计、废边故障快速处置设计等。(5)开发了高端不锈钢产品生产技术。主要包括带钢表面粗糙度与光洁度控制技术、基于客户需求的带钢性能控制技术、带钢表面缺陷控制技术等。

本项经专家委员会鉴定,总体技术达到国际先进,在某些关键技术方面达到国际领先水平。

太钢不锈钢冷连轧生产线由于其高度集成化的特点,成材率和工序成本将大幅降低,保守估计吨钢可节约成本约350元,设计产能100万吨,每年可为太钢节省成本3个亿以上。短流程的设计也大大缩短了制造周期,显著提高客户满意度。通过本项目的实施,推进产品结构调整,增加工业附加值,全面提升太钢不锈钢产品综合竞争力,使太钢继续保持全球不锈钢业界的领导者地位。同时,也在不锈钢行业掀起了不锈钢冷连轧的风潮,不锈钢冷连轧线代替传统单机架轧机大量出现,为推动行业技术革新起到了引领和示范作用。

编号:2017030

项目名称:2205双相不锈钢中板高品质表面技术开发

主要完成单位:山西太钢不锈钢股份有限公司、东北大学、太原钢铁(集团)有限公司//

主要完成人:

李国平、李花兵、李 亮、杨明永、秦丽雁、张彦睿、杨相歧、闫咏春、丁晨晖、秦宇航、杜晓建、乔志明、刘明生、裴明德、高 冰//

本项目所属学科为钢铁材料加工制造工艺领域,涉及冶金、压力加工、材料学科。

2205双相不锈钢由于具有高强度、良好的耐点蚀性能、耐应力腐蚀性能和焊接性能,属资源节约型高性能不锈钢材料,因此在石化、造船、造纸等领域得到越来越广泛的使用。

在力学、腐蚀性能满足使用的基本条件下,高端装备制造业对2205双相不锈钢的表面质量提出了更高要求。比如,在化学品船大型化的发展背景下,要求造船企业取消不锈钢表面整体抛光,这对钢板表面提出低粗糙度、色泽均一等要求(表面糙粗度Ra≤5μm、无夹杂裂纹等缺陷)。此前高品质表面2205双相不锈钢中板的核心技术一直掌握在新日铁、奥托昆普等国外少数钢厂,国内对此类产品的需求一直依赖进口。。

鉴于此,依靠自主创新突破了高纯净度冶炼、铸坯热塑性、中板连续高效酸洗、低表面粗糙度等技术瓶颈,最终形成了一整套2205双相不锈钢中板高品质表面的控制技术,中板表面粗糙度Ra≤5μm,实物质量达到了国外同类产品的先进水平。本项目受理发明专利3项。

主要创新点如下:创新点一:开发了“以Al强化脱氧为核心”的2205双相不锈钢高洁净度控制关键技术。较好解决了脱氧效果与夹杂物去除的矛盾,铸坯全【O】≤20ppm,中板【S】≤0.001%,中板夹杂物均为0~0.5级,中板夹杂物废品率为0。创新点二:揭示了2205双相不锈钢高温热变形机理,即γ相只发生了动态回复,α相发生动态回复和动态再结晶的同时,还析出面心立方结构对热塑性有利的γ'相。建立了热加工塑性与组织变化的对应关系,开发了2205双相不锈钢热轧中板铸坯热塑性控制技术,使中板热轧废品率由初期的近5%降低至0.50%以下。创新点三:自主开发了2205双相不锈钢“低Fe离子含量的H2SO4+高HF浓度的混酸”酸洗新配方,实现短时连续酸洗替代传统的长时槽式浸泡酸洗工艺,效率提高3倍,提升了板材表面质量。

2014~2016年,累计生产高品质表面2205双相不锈钢中板25896吨,新增产值6.51亿元,新增利税1.36亿元,吨钢利润4573元,经济效益显著。本项目形成一整套了高品质表面2205双相不锈钢中板生产专有技术,优化了我国不锈钢品种结构,大量替代进口,助推了系列不锈钢中厚板表面质量的大幅提升,对于提升我国不锈钢产业整体竞争力和支撑我国高端装备制造业的快速发展具有重要的战略意义。

编号:2017031

项目名称:7.63m焦炉配套三大车研发及制造安装

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司、山西钢铁建设(集团)有限公司//

主要完成人:

贺世泽、王 军、李昕春、王守刚、祁大鹏、郝俊宇、王跃宏、王 涛、雷甲军、李旭金、裴俊杰、张树兵、韩建科、李 翔、冀永旺//

2006年太钢投产的7.63m焦炉四大车移动设备整套技术全部从德国引进,由大连重工制造和安调,是一项各种先进技术高度集成的系统化工程,知识产权归德国。当太钢建设第三座焦炉时,由于第一座焦炉四大车移动设备已不能满足焦炉环保和技术装备的要求,另外外方和国内专业厂对技术和制造费用要价过高,公司决定成立项目课题组,利用太钢雄厚的自身技术力量,进行全方位技术攻关,自主制造焦炉四大车移动设备,突破国外技术封锁,形成太钢自主知识产权。课题组提出了总体谋划、技术先进、功能完善、有所创新、造价经济、保证工期的攻关总体思路,并创造性开展工作。

该项目属于冶炼技术领域。

主要创新内容分两大部分:

1、功能技术创新:(1)、推焦车:清门装置上方烟罩改为活动烟罩;推焦车载除尘器除尘机理改进和扩大能力,由78000m3/h改为90000m3/h;推焦杆自动测温装置;尾焦熄焦安装自动喷水熄焦装置等12项功能改进或新增功能。(2)、拦焦车:烟罩改进,改善烟气导流;加大拦焦机辅助风机风量等10项新增功能或功能完善。(3)、装煤车:新增四个煤斗加操作人员观察的平台和爬梯设计;泥浆搅拌机改造设计为筒式喷浆管及阀组位置移位;上升管清扫装置改进及新增(N-4)设计等12项新增功能和功能完善。

2、制造、安装、工艺创新:(1)、受安装场地的制约,装煤车机架不能采用整体吊装的方案,机架安装分三组就位,配套相应的工装、安装工艺方案。(2)、推焦机和拦焦机两侧梁和前后端梁组对焊接采用特殊工装,在保证尺寸的前提下焊接时形成滚动补偿,减少并控制变形量。

取得了可观的效益:

1、运行效果:焦炉四大车移动设备经过近3个月的热负荷使用,完全满足生产需要。车辆功能精度和使用均达到一流水平。经过三年多的使用,设备运行良好,全自动无人操作率达到80%以上,自动化水平远高于一期车辆,完全满足生产和环保要求,其技术的可靠性、先进性得到完美的展示。

2、经济效益:经对比测算,节约费用约1980万元人民币。

应用推广:经过课题攻关团队的努力,7.63m焦炉四大车从设计、制造和安装调试形成了一整套的太钢自主知识产权,整体焦炉工艺设备技术上升了一个新台阶,太钢已具备技术输出能力。该项目值得在行业领域推广。

编号:2017032

项目名称:工业企业电力需求侧综合管理信息系统

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、山西太钢信息与自动化技术有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司、山西太钢万邦炉料有限公司//

主要完成人:

任建中、陶家晋、郝 娜、党光辉、谢 凯、王高峰、杜永谦、杨 宁、霍春安、曲云伟、李先锋、肖艳山、李伟峰、程 霄、王 娟//

中国经济在持续高速增长的同时也伴随着能源紧张的巨大压力。电力作为重要能源,与社会经济的发展密切相关,电力需求变化是经济运行的“晴雨表”和“风向标”,能够真实、客观地反映国民经济的发展状况与态势。伴随着智能电网的全面建设,以物联网和云计算为代表的新一代信息通信技术在电力行业中的广泛应用,电力数据资源开始急剧增长并形成了一定的规模。

那么,如何结合我国需求侧管理的发展现状以及电力大数据的发展形势,研究大数据背景下我国工业企业电力需求侧管理的发展方向和具体应用策略,帮助高电能消耗的工业企业建设电能消耗监测、管理、控制系统,通过技术创新提高能源使用效率,实现节能增效、清洁生产的目标,就成为一个重要和急迫的课题。

太钢集团作为中国特大型钢铁联合企业和全球产能最大、工艺技术装备最先进的不锈钢企业,2014年初组建团队开始进行企业电力需求侧综合管理信息系统的研发。历时一年,建立了完善的工业企业电力需求侧综合管理信息系统,实现了对企业用电消耗状况的全面采集、监测、分析和评估,优化企业生产用电过程,科学、合理地制定电能消耗考核标准和体系,有效提升企业电能管理水平,为企业最终实现科学用电、节约用电、有序用电提供有效的数据支持。

本系统有以下三个特点:1、构建了基于电力需求侧标准规约的冶金领域企业电力管理系统。采用互联网主流开发框架,充分迎合了互联网+电力的国家战略。该系统为用户提供用了电负荷分析、效率分析、电能的监视和分析等,可全面掌握本企业电能消耗情况。2、提供多种数据分析模式,为两座超大矿热炉及其附属设备的的生产用电优化提供最直接、最有说服力的资料和数据,方便企业对能耗改造的实施情况、运转情况得出最有效的、最客观的判断。3、提出了建立基于灰色算法的用电量预测模型,使企业能够做好计划用电工作,合理进行排产计划。

项目形成发明专利2项,取得了工信部《工业领域电力需求侧管理服务机构资质》,在国内钢铁冶金行业尚属首家。该成果应用于山西太钢万邦炉料有限公司生产线后,大大提升了管理水平,并取得了明显的成绩,实现了产品单耗的逐年降低,在节能降耗及社会贡献方面均有较高的价值,整体技术水平达国际先进,近两年累计产生直接经济效益达6840万元,2016年以来该成果又成功应用到多家企业,具有广泛的推广应用前景。

编号:2017033

项目名称:基于扫描电镜微观组织表征新技术的开发与应用

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司//

主要完成人:

赵振铎、张寿禄、王 斌、卫海瑞、范光伟、廉晓洁、周 杰、秦丽雁、李 莎、陈金虎//

本项目属于金属材料显微组织分析领域。

微观组织表征技术是材料研究及应用的重要手段,在冶金行业具有重要地位。表征材料微观组织手段有光学显微镜、扫描电镜和透射电镜。由于光学显微镜分辨率低,透射电镜观察视场小、分析周期长,为满足大生产中快速、准确表征微观组织需求,扫描电镜克服了光学显微镜和透射电镜的不足,已成为表征微观组织的主要手段。现有扫描电镜成像方式主要有两种,即二次电子形貌衬度成像和背散射电子原子序数衬度成像,其中二次电子形貌衬度成像观察组织,需金相浸蚀制样,由于浸蚀具有选择性和破坏性,一些组织细节丢失或遭破坏;而背散射电子原子序数衬度成像,样品受制样机械损伤一些组织细节丢失或单相组织形貌无法精细观察,由于这两种方式存在的不足,从而提出开发一种微观精细组织表征新技术,目的是实现大生产快速、准确表征精细组织的需求,将技术应用于不锈钢等研发、生产中,为不锈钢等产品开发、质量提升及工艺改进等提供可靠依据。

主要创新点:1、自主开发集成由扫描电镜背散射电子晶体取向衬度成像技术和试样表面无缺陷电解抛光制样技术相结合的一种微观精细组织表征新技术。获1项国家发明专利授权(名称:一种不锈钢显微组织观察方法,专利号:ZL200510012981.2)。该表征新技术创新了微观精细组织的观察分析方法,丰富了扫描电镜功能,可实现对微观精细组织快速、准确表征。2、微观组织表征新技术已创新性的应用于不锈钢等材料的研发、生产中,实现了如含铜抗菌不锈钢中弥散ε-Cu相、不锈钢复合板组织、奥氏体耐热不锈钢中微量铁素体相、双相不锈钢组织、不锈钢部分再结晶组织等观察的快速、准确精细表征,解决了以往微观表征技术无法快速、准确表征精细组织的难题,为不锈钢等产品研发、质量提升以及工艺改进等提供了重要支撑。

项目的成功实施,获1项发明专利,发表论文4篇,在中国金属学会举办的钢的微观组织照片竞赛中多次连续获奖,其中一等奖两次,项目达到了国际先进水平。

项目的实施,创造了巨大的经济效益和社会效益,2014年~2016年累计创效1677万元。该表征新技术丰富了扫描电镜功能,缩短了研发周期,满足了工业化大生产快速、准确表征微观精细组织的需求,为不锈钢等产品研发、质量改进以工艺改进等提供了有力的支撑,该表征新技术在金属材料应用领域具有广泛的推广应用价值。

编号:2017034

项目名称:不锈钢板带系列国家标准

主要完成单位:山西太钢不锈钢股份有限公司、冶金工业信息标准研究院//

主要完成人:

武 强、董 莉、张晶晶、孙铭山、李国平、刘洪涛、张维旭、张建生、张建军、任永秀、王传东、张彦睿//

不锈钢板带系列国家标准本项目修订的三个不锈钢板带国家标准分别为:GB/T3280《不锈钢冷轧钢板和钢带》、GB/T4237《不锈钢热轧钢板和钢带》和GB/T4238《耐热钢冷轧钢板和钢带》。不锈钢产品标准分为通用标准和专用标准,通用标准是专用标准的基础,专用标准只可以加严成分、性能和尺寸允许偏差,增加检验项目。不锈钢板带的通用标准共有三个标准即本项目包含的三个标准。近年来,国内不锈钢高速发展,主要不锈钢企业的装备和工艺技术均有较大进步,大量新牌号已广泛应用于各行各业,并且可以生产超厚、超薄、超宽的不锈钢钢带和钢板,2007版标准已严重滞后,标准中的牌号和规格急需进行修订。

本项目关键技术及创新点:1.首次系统研究了低镍高锰型低端不锈钢的性能,阐明了其对资源循环利用和消费者生命健康的潜在不利影响,不具有长远发展优势,最终确定低镍高锰型200系不锈钢不纳入新版不锈钢板带标准。2.新增23个近年来应用成熟的铁素体、双相、奥氏体等不锈钢牌号,形成我国更为系统、全面的不锈钢板带系列产品标准,为我国不锈钢品种结构升级和高端特殊领域用不锈钢产品国产化奠定了基础。3.宽度和厚度规格首次达到国际最高水平,充分发挥了我国钢铁企业高端装备极限生产能力优势,有效满足了国内外大型工程对超宽超厚规格材料的渴求。4.成分、性能和检验方法实现了产品技术特性全球通用化,破除了我国不锈钢产品走出国门的技术壁垒。

2015年审定通过的《承压设备用不锈钢和耐热钢钢板及钢带》、《轨道交通用不锈钢板和钢带》、《刀具用控氮马氏体不锈钢钢板及钢带》、《核电站用奥氏体不锈钢钢板和钢带》、《建筑屋面和幕墙用冷轧不锈钢钢板和钢带》等国家标准在编制过程中均参考和引用了这三个标准。

编号:2017035

项目名称:冶金自备电厂高效节能减排技术开发与应用

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司//

主要完成人:

李积善、石来润、门庄重、郭源鸿、陈 俊、孔繁荣、梁春寿、谢续文、崔范伟、赵 然、相里红波、郭联生、王 伟、高忡旺、段志宏//

冶金自备电厂燃煤发电机组在现代大型钢铁联合企业中起着重要作用。太钢300MW燃煤机组于2011年投产运行,污染物排放指标(NOx、SO2、烟尘)均低于当期国家控制要求,随着国家污染物控制要求提高尤其是超净排放提出后,机组现有技术上很难达到污染物超低排放控制(NOx≤50mg/Nm3、SO2≤35mg/Nm3、烟尘≤5mg/Nm3);随着燃煤机组节能升级改造的要求,投产时机组的供电煤耗已无法达到国家最低要求。

从2012年6月开始,太钢300MW燃煤机组调查、研究、策划、开发了系列节能减排技术,并在以下方面取得了重大科技创新。1、燃煤机组“两级脱氮”+“双塔脱硫”+“三级除尘”污染物超低排放工艺技术开发,太钢300MW燃煤机组大气污染物排放(NOx、SO2、烟尘)通过山西省环保局验收,排放指标达到了国际先进控制水平。2、“无动力冷却+尖峰冷却”乏汽高效回收利用技术开发,提高燃煤机组冬季供热能力、降低夏季供电煤耗,成功解决了常规“乏汽热泵回收技术”消耗驱动蒸汽的问题,是城市钢厂燃煤机组针对空冷乏汽综合利用的自主研发,推动了城市钢厂燃煤机组乏汽综合利用技术进步。3、“高频+脉冲”组合式高效低耗静电除尘技术开发在燃煤机组烟气一级除尘上采用了工频电源除尘,该方式直流输出纹波大、电压低、火花放电率高、粉尘间电晕大,耗能大、除尘效率低。该技术利用高频脉冲除尘,使电场尖峰电压由70KV提升至140KV,收尘效率提高30%、降低了37.6%电耗,突破行业静电除尘高耗低效技术难题,极具行业推广意义。4、“高抛高效研磨+可调分选”低能耗煤粉制备技术开发,解决了燃煤机组煤粉制备中双进双出球磨煤机装球量大抛球高度低、分离器易堵塞煤粉细度粗、制粉效率差的技术难题。该技术使制粉单耗下降23.6%,提高了制粉系统经济性,同时提高了57%煤粉细度,降低了20%锅炉飞灰含碳,大大降低锅炉能耗,为城市钢厂燃煤机组煤粉制备节能技术上提供了新思路。

太钢300MW燃煤机组经过近几年的研究与开发,实现了城市钢厂燃煤机组在节能、减排技术上新突破,其中2项技术达国际先进水平,2项技术达行业先进水平。实施后,SO2、NOx、烟尘年减排5138t、2500t、356t,乏汽年回收1.05×106GJ,年节电2503.85万kWh,年节约标煤12.18万t,具有重大推广和示范意义。

编号:2017036

项目名称:回转窑低温烟气余热回收利用的工艺技术开发与应用

主要完成单位:太原钢铁(集团)有限公司、天津华赛尔传热设备有限公司//

主要完成人:

陈箭翔、高晔明、李鹏强、赵殿金、武智永、马 亮、侯来选、宋三虎、任会宾、杨聪礼、雷静宇、王 敏、杨运洲、毛万虎、郎胜军、刘丽萍、赵德生//

本项目属于热能动力技术领域。

回转窑是钢铁、铝冶炼、金属镁冶炼、电石、化工、环保等生产过程中的前部重要工序之一,国内约有几百条150~1000t/d生产系统。由于经济效益和技术瓶颈的原因,回转窑低温烟气都未开发利用,造成巨大的能源浪费。近年来,随着社会经济的发展与进步,国家对资源节约、环境保护、能源综合利用等方面要求逐步提高,因此实施节能减排、降本增效,不仅降低了生产成本,同时也为相关工序的需求提供了基本保证,此项工作的开展刻不容缓。

本项目围绕我公司所属8条回转窑,进行了多方面的研究,确立了:“双工质、双参数低温烟气余热回收发电、供热新工艺”——以烟气-水集热器产生高温水,夏季进入ORC机组,利用有机工质发电;冬季通过板式换热器产生用于采暖或供应生活热水。

形成了以下创新技术:1、首次提出基于石灰类回转窑低温烟气余热,以多模块组合式烟气-水集热器回收余热产生高温水用于集中供热;并创新提出了余热回收与煤粉锅炉的联合运行、灵活切换,最大限度利用余热。2、开发了冶金回转窑低温烟气余热回收所产高温热水,与低沸点有机介质的朗肯循环(ORC)进行低温余热发电的集成技术,形成“双工质双循环回转窑低温余热利用工艺”实现了低品位热能转化为高品位电能。3、设计发明了新型高效直通道结构低温板式换热(省煤)器,解决了空间狭小、烟气粉尘导致换热堵塞、板片磨损、板片承压变形、难以成型等技术难题,实现高效换热。4、首次在冶金球团回转窑低温烟气余热回收项目中,巧妙利用换热器面积小于烟道面积的情况,创新提出在多余部分开辟旁通烟道;同时为换热器迎风面增加挡板,用于系统启动点火时,防止换热元件被污染的技术集成。5、首次在冶金球团回转窑低温烟气余热回收系统中,增设声波清灰器+气能脉冲清组合用于换热元件烟气侧的进一步保洁,保持高效换热的技术集成。

本项目重大创新实现了以前认为不能实现或不值的回收的低温余热有效回收利用,并且达到了很好的效果,授权实用新型专利2件。此项目于2014年在太钢集团成功应用,实现了供热和发电多模式联合运行的工艺技术。我国拥有燃煤工业炉窑约12万台,年耗能约3亿吨标煤,其中低温余热节能潜力每年可达3000万吨标煤,本技术具有广阔的推广应用前景。

编号:2017037

项目名称:430热轧带钢表面线状粗糙缺陷研究改进

主要完成单位:山西太钢不锈钢股份有限公司//

主要完成人:

郭永亮//

1、项目所属领域项目解决了430系不锈钢热轧卷表面存在质量缺陷,属于冶金材料轧钢工艺领域。

2、主要内容从2014年下半年开始,随着市场竞争更加激烈,用户对430表面原有的线状粗糙缺陷报怨逐步提升,冷轧厂因此缺陷一个月判不合卷最多达到40卷,不合率达到2.38%,2015年1~6月份430因线状粗糙判废量达到844.898吨,线状粗糙成为造成430废品的首要原因,为此,创新室对此缺陷进行了攻关改进。此缺陷由于在黑卷表面看不到,造成热轧过程无法跟踪,而且缺陷按生产时间分布较散,批量生产时偶有个别卷存在缺陷,工艺对比无差异,因此经过长期跟踪未找到任何规律,给缺陷改进造成较大困难。改进人员通过对带钢缺陷部位进行取样解剖分析,从组织结构分析结果确认此缺陷属于表面压痕类缺陷,在此分析的基础上,进行可能因素的全面排查,最终认为此缺陷应是轧制变形过程中轧件表面与中心变形速度不一致造成,也就是说轧件沿厚度方向存在塑性差异造成。

以此为指导,在逐步试验的基础上采取了以下措施:1)适当提高加热炉前段炉温,减少加热炉内温度梯度,进而提高坯料整体加热均匀性。2)粗轧轧制速度优化,改善轧制变形状态,减少不均匀变形。3)轧线切水效果改进粗轧切水效果改进:对粗轧切水结构进行优化,增加胶皮垫条,控制漏水程度;精轧切水效果改进:缩短精轧切水板更换周期,并由根据切水效果更换改为周期性更换,保证切水板使用效果,减少精轧漏水影响。

改进效果:以上措施实施后,线状粗糙缺陷得到了有效控制,不合率由2.38%下降到0.26%。

3、特点该项目在不变化原有设备条件、不增加投资的情况下,仅通过工艺调整和管理控制成功解决了长期困扰不锈钢表面质量的问题,完全属于技术创新,符合目前国家提倡的依靠技术创新促进发展的思路。

4、应用推广情况该项目主要在太钢热连轧厂2250mm生产线进行了应用,目前取得了很好效果,由于各不锈钢生产企业采用不同的生产工艺方案,遇到的问题不尽相同,因此暂时未在其它企业进行推广应用。

编号:2017038

项目名称:高炉热风炉智能生产和节能控制技术研究与产业化

主要完成单位:北京和隆优化科技股份有限公司//

主要完成人:

于现军、李明党、高瑞峰、李 鹏、王孝伟、王晓峰、吕伟军、宋 伟、刘中华、李 群、石永斌、薛 孟、李艳召、周龙军、于庆东//

项目属于冶金自动控制技术领域。

项目主要内容为在同等燃料量下,采用进退法自寻优算法优化空燃比,以及在烧炉期间根据拱顶温度趋势实时优化空燃比,使得燃料利用率最大,从多个层次保证了装置的节能,同时,基于蓄热能力软测量技术实现多座热风炉平衡烧炉技术,保证送风更加稳定。从而保证了高炉热风炉的全自动运行,实现了送风温度更高更稳定,降低了煤气消耗,实现系统的经济燃烧和安全运行。

该项目技术特点:(1)充分考虑了燃烧装置控制系统的复杂性,耦合性、时变性和非线性,以及执行机构性能差等因素,把人的操作经验和现代控制理论结合在了一起,解决了常规PID算法无法实现的智能控制,达到了非常理想的控制效果。(2)该技术解决了因测控条件不佳(仪表不全、不准、不稳)、煤气热值、煤气母管压力频繁变化对高炉热风炉生产、操作造成的不利影响问题;通过建立空燃配比优化控制模型,寻找最佳的空燃配比,使高炉热风炉燃烧状况达到最佳,降低煤气消耗;(3)该技术通过高炉对送风总热量的需求、烧炉时间和热风炉在烧炉阶段的蓄热速率过程特性,自动计算与此相匹配的蓄热速率设定值,实现高炉热风炉在复杂工况下的高精度控制。

项目技术经过公司严格检测,产品已经在25个冶金现场的63套装置上进行了产品实施,其中10个冶金现场的25套产品经过长时间的运行,通过客户相关部门联合组织的测试验证,均已验收:产品合格,智能生产过程稳定,节能控制效果明显,能够达到或超过预定指标,节能率在3.0%~6.81%不等,获得客户好评,已在较大范围内推广应用,取得了显著的经济效益和社会效益。

编号:2017039

项目名称:冷却壁技术开发及市场推广技术服务

主要完成单位:河北天宇高科冶金铸造有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

沈 猛、张建良、铁金艳、焦克新、翟宏斌、李峰光、闫学臣、刘征建、刘迎春、王广伟、孙晓华、尹盼兴、刘铁庄、郭光胜、邓 勇//

本项目属于钢铁冶炼技术领域,涉及高炉冶炼、铸造、机械设计、计算机技术等多方面。

本项目的关键技术内容、创造性和先进性主要体现在以下几个方面:

(1)开发了具有自主知识产权的消失模工艺铸铁冷却壁自动化生产线。采用消失模铸造工艺,运用生产线的运行模式,建立了年产30000吨铸铁冷却壁生产线。该生产线能够实现自动/手动运行,物流通畅,节能环保,提高了劳动效率,减轻了工人劳动强度。采用消失模生产线生产的冷却壁质量稳定可靠,满足使用要求。

(2)研发了消失模工艺铸铁冷却壁生产系统的相关配套工艺技术。包括冷却壁白模数控切割成型设备、冷却壁镶砖槽数控开槽设备、铁水喂丝球化处理工艺、适用于消失模工艺的组管技术、白模烘干设备、消失模涂料的配置工艺及施涂设备、型砂的冷却及输送技术、深孔铸造成型技术等。

(3)建立了完善的冷却壁热态试验模拟平台系统。试验系统包括:热态试验炉、供热系统、供水系统、数据采集及记录系统。本试验系统采用智能数字巡检仪来记录热电偶、电磁流量计等传感器的数据信息,可实现秒级的自动连续信息采集,结果准确可靠。

(4)利用数值模拟和热态实验的方法系统评估了消失模铸铁冷却壁设计参数与工况参数对冷却壁传热性能的影响规律。分别对消失模铸铁冷却壁在不同喷涂方式和有无渣皮条件下的温度分布特征进行了研究,同时模拟高炉实际工况系统分析了炉内温度及冷却系统参数对冷却壁温度分布的影响,为冷却壁的安全长寿应用奠定了科学基础。

(5)利用消失模工艺研制了适用于高炉冷却系统的新型铸铁冷却壁。通过系统的数值模拟分析、热态试验研究了消失模铸铁冷却壁的各项参数,研究分析了消失模铸铁冷却壁结构优化参数的选取,并利用增大冷却比表面积的思路开发了椭圆形水管冷却壁,进一步研制了椭圆管形铸铁冷却壁并进行热态试验,新型铸铁冷却壁具有显著的优势。

本项目申请专利5件,授权发明专利2件,授权实用新型专利3件;制定国家标准2项,地方标准1项;发表论文32篇,其中SCI/EI论文6篇。

该技术成果目前已在中钢设备有限公司、唐山新宝泰钢铁有限公司、河北普阳钢铁有限公司、辛集市澳森钢铁有限公司、印尼古龙拉嘉帕斯钢铁公司、越南和发钢铁公司、安钢集团永通球墨铸铁管有限公司等国内外10余家企业推广和运用,给钢铁企业带来巨大的经济效益。该技术成果得到行业一致认可和好评。

编号:2017040

项目名称:超级铁精矿与洁净钢基料短流程绿色制备关键技术及应用

主要完成单位:东北大学、建平县旗盛金属新材料有限公司//

主要完成人:

韩跃新、李艳军、孙永升、储满生、国宪复、刘 杰、高 鹏、朱一民、李文博、王浩楠、赵庆杰、张淑敏、姚 金//

本项目属选矿工程及非高炉炼铁技术领域。随着国防、交通、石油、汽车等行业发展和技术进步,对钢材的性能要求不断提高,我国对高端钢材产品的需求与日俱增。由于我国铁精矿品质差、洁净钢基料匮乏,致使我国的高品质钢材只能以普通铁精矿为原料,采用高炉-转炉三脱-RH精炼传统冶炼流程,该流程工艺复杂、成本高、污染严重、产品成分及性能稳定性差,限制了我国高端钢产品的发展。本项目围绕钢铁高端绿色制造,创新性地提出了“铁精矿深度提质-直接还原-电炉熔炼”洁净钢基料制备新流程,开发成功了超级铁精矿与洁净钢基料绿色制备技术,并实现了工业应用。

项目主要内容:(1)超级铁精矿制备评价体系研究。通过6种磁铁矿矿石工艺矿物学特性检测,建立了基于铁矿石矿物学基因特性的超级铁精矿制备评价体系。(2)铁矿物与脉石矿物高效解离技术研究。从铁矿物与脉石矿物镶嵌关系着手,提出采用搅拌磨磨矿技术实现铁矿物与脉石矿物的窄级别解离,形成了搅拌磨窄级别再磨新技术。(3)新型常温高效脱硅浮选药剂的研制。基于磁铁矿和石英矿物表面物理化学性质差异,设计合成了具有新型分子结构的浮选脱硅药剂,实现了超级铁精矿中SiO2及其他杂质含量的高效脱除。(4)超级铁精矿选择性直接还原-低碳熔炼纯铁技术研究。进行了超级铁精矿球团制备、气基竖炉模拟直接还原和电炉熔炼试验,形成了针对超级铁精矿的氧化球团造块-气基竖炉还原-电炉熔分生产洁净钢基料的工艺流程及关键工艺控制技术。(5)研究成果得到成功应用,工业生产获得了高纯铁精矿、超纯铁精矿及优质洁净钢基料。

项目主要特点:以常温物理选矿方法剔除铁矿中大部分杂质,在低温固态下选择性完成铁氧化物的还原,产品化学成分稳定、品质高、生产成本低、绿色环保。2016年1月24日项目通过中国钢铁工业协会鉴定,专家组一致认为“该项成套新技术创新性突出,与传统高炉-转炉工艺相比,具有良好的经济、社会、环境效益,填补了国内外低品位磁铁矿至洁净钢基料全流程绿色制备技术空白,达到了国际领先水平。”本项目申请发明专利6项(已授权2项),发表学术论文16篇;成果已成功应用于建平县旗盛金属新材料公司,近三年累计新增产值70373.33万元。该研究成果有效地解决了我国缺少直接还原铁优质原料和洁净钢基料的难题,推广应用前景广阔。

编号:2017041

项目名称:连续流变扩展挤压短流程制备高性能金属材料

主要完成单位:东北大学、上海大学、北方重工集团有限公司、兰州理工大学//

主要完成人:

管仁国、王建军、李 谦、郭天纲、陈体军、李元东、刘春明、申勇峰、王 祥、徐 伟、王宇翔、侯迪文、费 勇、刘凤国、冀连泽//

科学技术领域本技术涉及高性能金属短流程制备与加工技术,属冶金领域国际前沿技术。

主要内容自主研发了连续流变扩展挤压短流程制备高性能金属材料的技术,既解决了金属传统挤压工艺流程长、能耗高的问题,又解决了大塑性变形制备超细晶金属工艺复杂、模具寿命短、成材率低、成本高等问题。技术内容:采用剪切/振动冷却通道处理熔体,制备半固态原料,然后将半固态金属注入连续流变扩展挤压机中,在挤压轮槽中合金受轮槽侧壁和固定靴方向相反的摩擦力τ动和τ阻的作用,产生搓动剪切变形,使晶粒细化,在轮槽出口通过模具挤压成棒材;继而,合金棒材连续喂入第二架连续流变扩展挤压机,在轮槽中金属发生进一步变形,并在轮槽出口流动路径改变,产生剪切变形,再经过扩展挤压变形。金属在一体机上经过多次连续累积变形,组织被显著细化,从而制备出高性能超细晶金属材料。

技术特点与常规挤压、连铸连轧及大塑性变形技术相比,本技术具有如下优势:(1)短流程,高效节能,成本低。比传统挤压:省去了铸造、加热、挤压、拉拔等工序,节能40%以上,成材率95%以上,降低成本30%以上。比连铸连轧:省去了铸造、矫直、加热与多机架连轧。(2)产品性能好。比常规挤压与连铸连轧产品性能显著提高,例如Al-Sc-Zr合金晶粒细化至800nm,比日本同类产品抗拉强度和伸长率分别提高了40.3%和255%。(3)采用半固态扩展成形,开辟了大截面、高性能铝材从液态一步连续成形的新途径。(4)适应性强,产品多样化。可挤压不同合金的管、线、型材,克服了连铸连轧产品单一的弊端,在电子、电力、汽车、航空、生物等领域应用前景广阔。(5)可生产无限长度的产品。解决了常规挤压和连铸连轧产品长度有限的问题。

应用推广情况本技术获国家发明专利9项,申报发明专利3项,在Acta Materialia等发表SCI论文30篇,在由瑞士联邦政府和世界知识产权组织联合举办的第44届日内瓦国际发明展上获金奖,被中国日报、人民网、凤凰网、新华网等大量报道。在北方重工集团、沈阳环能铸造有限公司、日照金港活塞有限公司等进行了推广应用。2014年到2016年间,采用本技术新增销售额共计24034万元,新增利润5387万元,新增税收2544万元,取得显著经济和社会效益。此外,还在鞍山、抚顺、本溪建设了生产线。目前正在酒钢进行新生产线建设。

编号:2017042

项目名称:高等级超薄带钢冷轧过程关键工艺及质量综合控制技术开发

主要完成单位:燕山大学、宝山钢铁股份有限公司、江苏九天光电科技有限公司//

主要完成人:

白振华、李秀军、王康健、李国忠、刘亚星、郑 涛、虞惠忠、崔亚亚、徐 俊、吴首民、王 欣、钱 承、陈道鹏、李柏阳、邢 雨//

本项目属于精密薄带钢轧制工艺及装备技术领域。

在新的环保要求与市场形势之下,高强减薄已成为板带产品发展的必然趋势。与此同时,随着大部分板带用户由低端转向高端,对带钢板形、表面及边部质量提出了越来越高的要求。在此背景下,本项目以高等级超薄带钢为研究对象,对其冷轧过程关键工艺与质量控制技术展开专题研究,主要内容及特点包括以下四方面:

1)高等级超薄带钢极限轧薄能力精评估技术。针对现有冷轧机组都非为超薄带钢生产而专门设计、原有产品大纲并不涵盖超薄带钢、而超薄带钢又必须利用现有机组进行生产的问题,本项目首次开发出了一套适合于冷连轧机组超薄带钢生产的极限轧薄能力精评估技术,为机组产品大纲的拓展及高等级超薄带钢的批量生产奠定了基础。

2)高等级超薄带钢一次冷轧关键工艺及质量综合控制技术。充分考虑一次冷轧设备特征与超薄轧制工艺特点,采用轧制规程综合优化“硬调控”与工艺润滑制度综合优化“软调控”相结合的控制手段,同时兼顾生产效率、吨钢电耗以及产品质量的控制问题,提出了一套适合于超薄带钢一次冷轧生产的关键工艺及质量综合控制技术。

3)高等级超薄带钢二次冷轧关键工艺及质量综合控制技术。针对超薄带钢二次冷轧的设备与工艺特点,从乳化液工艺优化、乳化液喷射装置与喷射方法改进、轧制工艺优化设定、弯辊快速调整及切水控制策略的开发等方面入手,提出了一套完整的适合于超薄带钢二次冷轧生产的关键工艺与质量控制技术,解决了超薄带钢二次冷轧过程中的质量问题。

4)高等级超薄带钢切边过程关键工艺及质量综合控制技术。边部质量作为超薄带钢的重要质量指标之一,已经越来越被用户所重视,本项目将工艺优化与设备改进相结合,从圆盘剪间隙量、重叠量以及张力等基本工艺参数优化设定与带钢边部修磨装置的设计入手,开发出一套超薄带钢切边过程关键工艺,实现了切边质量的综合控制。

以上述四项核心技术为基础,形成了一套完整的高等级超薄带钢冷轧过程关键工艺及质量综合控制技术。从2005年开始,本项目被推广应用到宝钢、江苏九天等相关机组,将成品板形控制在2-4I以内、板形封闭率控制在0.5%以内;带钢表面缺陷控制在0.5%以内;成品带钢厚度最薄可以达到0.1mm以下;边部缺陷控制到0%,近三年共创经济效益超过22亿元人民币。本项目共被授权发明专利29项、实用新型专利2项、软件著作权18项;公开发明专利9项;8项发明专利实现了专利权转让;发表论文33篇,出版专著1部,取得了良好的经济与社会效益。

编号:2017043

项目名称:金属矿山崩落法转充填法安全高效联合开采技术

主要完成单位:武钢资源集团有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

宋卫东、尹小鹏、谭玉叶、张兴才、付建新、谭远洪、曹 帅、毛少波、周家祥、宋均平、朱鹏瑞、毛孝林、薛改利、楚立申、梅林芳、王 雨、秦俊华、程伊金、徐明志、肖 萌//

本项目属于地质、矿山及资源技术领域。

崩落法转充填法开采地下金属矿山普遍存在过渡采场巷道破坏严重,开采效率低、组织管理难度大、产量难以平稳衔接,充填质量难以控制、矿石损失贫化严重等重大技术难题。本项目开展金属矿山崩落法转充填法安全高效联合开采技术研究,以解决崩落法转充填法过渡区联合开采工艺、产量平稳过渡、采场地压显现、充填质量控制等方面的技术难题。

主要内容如下:(1)崩落法转充填法过渡区联合开采工艺研究通过三维地质建模、理论计算及数值模拟分析等手段,结合大冶铁矿崩落法转充填法开采工程实践,解决了过渡区域的采准工程布置及产量衔接问题,形成了一套适用于金属矿山崩落法转充填法过渡区联合开采的回采工艺。(2)崩落法转充填法过渡区联合开采采场地压分布规律及稳定性控制技术通过宏观调研、现场监测及数值模拟分析等手段,研究了崩落法转充填法回采过程中不同区域采场的地压变化规律,提出了维护过渡区域联合开采采场稳定性控制技术。

(3)阶段嗣后充填采场底部巷道群结构开采扰动规律及充填采场致灾机理研究运用数值模拟分析及实时监测的方法,研究了阶段嗣后充填采场回采过程中底部结构的应力、应变及塑性区扰动变化规律,揭示了阶段嗣后充填采场失稳致灾机理。(4)充填体与围岩的响应特征和作用机理研究基于室内试验、能量等价理论及数值模拟手段,建立了压缩试验状态下的充填体三维弹性损伤本构模型,揭示了充填体与围岩的响应特征及作用机理。

研究通过理论研究和技术集成创新,揭示了过渡区域联合开采采场地压分布规律、阶段嗣后充填采场开采扰动规律及充填体与围岩相互作用机理,提出了维护过渡区联合开采采场稳定性控制技术,形成了一套适用于崩落法转充填法过渡区联合开采的采矿工艺,为崩落法转充填法联合高效安全开采提供了有力的理论依据及技术支持。

研究成果在大冶铁矿应用以来,指导了矿山回采顺序的合理制定,确保了高陡露天边坡及过渡采场的稳定性,实现了过渡阶段产量的平稳衔接;过渡区域充填法开采矿石回收率达到90%以上,贫化率小于8%,实现了资源的合理回收利用;改善了矿区周边生态环境,促进了经济、社会和环境的协调发展,对百年老矿的发展起到了至关重要的作用。

研究成果对崩落法转充填法开采的地下金属矿山具有重要的指导作用及借鉴意义,推动了崩落法转充填法联合开采技术的研发及推广,推广应用到其他类似矿山,创造了十分显著的经济、社会及环境效益。

编号:2017044

项目名称:高质量304不锈钢夹杂物控制关键技术

主要完成单位:北京科技大学、宝钢不锈钢有限公司//

主要完成人:

张立峰、邵世杰、杨 文、潘世华、任 英、池和冰、段豪剑、杨 军、王 祎、李 菲、王如萌、沈 平、方 文、李雅翀//

项目名称:高质量304不锈钢夹杂物控制关键技术1、项目所属科学技术领域此项目属于炼钢技术领域。高端304不锈钢被广泛地应用于手机壳和手表带生产、汽车装饰和建筑装饰、高档电梯镜面板、家电和厨卫、太阳能行业、核电行业以及电子行业等对表面质量严格要求的领域。日新制钢、浦项钢铁等企业的BA板产品表面一直处于世界领先水平,其产品价格远高于国内自主生产产品价格,但国内这一市场主要被日新制钢和浦项钢铁占据。宝钢不锈钢有限公司生产的高表面质量304不锈钢产品问题主要是Al2O3,MgO·Al2O3等高熔点、高硬度的夹杂物造成了产品线鳞缺陷率较高和表面抛光性能差。

2、项目主要内容(1)通过文献调研和产品对比,确定高表面质量304不锈钢中夹杂物控制目标。(2)通过热力学计算研究高表面质量304不锈钢中不同类别夹杂物生成的热力学条件。(3)研究合金中Al和Ca含量的影响,确定高表面质量304不锈钢用铁合金。(4)研究精炼渣中精炼渣碱度、Al2O3和MgO含量的影响,确定最优精炼渣成分。(5)建立不同钢液成分对应的最优喂钙线量模型,从而对夹杂物进行改性控制。

3、本项目特点(1)建立了针对高表面质量304不锈钢和多种夹杂物生成的脱氧热力学模型,系统计算了不同类别夹杂物生成热力学条件,为高表面质量304不锈钢中夹杂物的精确控制提供了理论基础。(2)开发了针对高表面质量304不锈钢的低碱度(R=1.6~1.8)精炼渣控制技术,成功地将夹杂物成分控制在了低熔点区,显著提升了夹杂物的变形能力,改善了高表面质量304不锈钢线鳞缺陷和表面抛光缺陷。(3)建立了精确喂钙线量模型,确定了最优喂钙线量,实现了钢中夹杂物在线精确改性。(4)提出了采用高铝高钙低成本铁合金的创新思路,可在降低成本同时显著提升夹杂物变形能力。

4、项目应用推广情况连铸坯修磨率由12%降低到了4.39%,线鳞缺陷率由6.24%降低到了3.14%,抛光合格率提高到85%以上,批量生产50.11万吨(其中BA板10万吨),3年累计直接经济效益13207.8万元,提高了企业的产品竞争力。宝钢不锈钢有限公司生产的BA板可完全替代进口原料,产生了巨大的经济效益。同时,成功开发了苹果公司logo用钢,提升了宝钢不锈钢有限公司和我国不锈钢产品美誉度和影响力,对推动我国企业不锈钢产品制造能力与质量水平的整体提升做出了重要贡献。此项技术在国内不锈钢生产企业具有广泛的推广应用前景。

编号:2017045

项目名称:国内首创双机架线材减定径机组的成套技术

主要完成单位:哈尔滨哈飞工业有限责任公司、江苏永钢集团有限公司、北京科技大学、天津市先导倍尔电气有限公司//

主要完成人:

王延刚、张先轶、钟廷珍、李 斌、丁长文、龚林生、吴耀芳、陈雨来、王旭春、李爱兵、张春华、陈华斌、杜显峰、王 铁、王得磊//

项目属金属材料加工制造科学技术领域。

线材是五大钢材品种之一,其年产量约1亿吨以上,约占全国钢材的19%。全国共有近500条生产线,其中90%以上属摩根三、五代水平,仅有宝钢等几家引进的生产线属当代水平。因此众多的三、五代水平的高线生产线的升级换代是当前我国线材行业面临的主要挑战和科技进步的主课题。

国外解决这个难题的办法是采用减定径机组技术,这是美国摩根公司1995年研发的,简称“RSM”。目前全球已成功推广了50余套。我国宝钢的减定径机组即是国内引进摩根RSM的第一套。

但全国众多的高线厂全部引进摩根RSM是不宜的,理由如下:1)高昂的建设费用和长期的备件供应垄断,服务不及时;2)设备复杂,技术过剩,不适于我国众多的高速线材生产线。

因此,必须研发适合我国众多线材厂实际情况的先进、实用技术,我们称之为双机架减定径机技术,简称“MFM”。有了MFM成套技术,谁家敢用?第一家吃螃蟹的企业是这套技术推广应用的关键。

江苏永钢集团勇敢地担当起这个风险,从2013年12月起到2015年12月两年期间,有关单位携手合作,终于在2015年12月8日,国产首创双机架减定径机组MFM成套技术一次性投产成功,收到了意想不到的效果:1)轧制速度突破100m/s大关;2)尺寸精度、性能达到国际先进水平;3)仅2016年即增效益2888万元,创汇1.3亿元;

实践证明,我们研发的MFM技术不逊于美国摩根的RSM,但又简便,适用于我国众多的高线厂,投资仅为其1/3~1/5,且不受制于人。

本项目的研发满足了众多高线厂更新换代的技术要求,解决了线材行业面临挑战的难题。

我们的创新点在于:1)RSM是四机架用一台4500KW电机,通过一套复杂的变速箱,有9个档,多种变速以适应各种品种规格的要求,而我国众多线材厂品种规格不多,用不了这么多变速。我们的MFM是两机架,仅2个档,完全满足我国绝大部分线材厂的变速要求,主电机仅为一台2500KW交流电机。采用这样的简便配置即可将我国众多的三、五代水平的生产线提升到当代(六代)水平;2)控制系统变频器采用低压690V,而不是中压3300V,这是打破国外垄断的重大突破,全部国产化;3)工艺上因地制宜,孔型设计、连轧堆拉关系、控轧控冷都有特色;4)设备结构有6项专利。

继永钢集团成功应用MFM技术后,2016年又有河北奥森钢铁集团等单位采用本项目。此项目为线材行业升级换代、进入国际先进水平行列提供了良好示范,如全国500条生产线有100条采用本项目,每年可为企业增效10亿元以上。

编号:2017046

项目名称:半干法钢铁烧结/球团烟气治理集成技术

主要完成单位:北京科技大学、鞍钢集团工程技术有限公司、河钢集团有限公司、中国科学院过程工程研究所、首钢环境产业有限公司//

主要完成人:

邢 奕、冯占立、朱廷钰、王新东、宋存义、常治铁、徐文青、张义明、冷廷双、苏 伟、路 培、张庆文、汪 莉、郭旸旸、赵荣志、钱大益、周晓东、常冠钦、叶 猛、曾凡明、闫伯骏、于 晗、童震松、王 雪、李玉然//

本项目成果属于大气污染防治工程科学技术领域,针对钢铁行业烧结、球团工序特点,研发了“半干法钢铁烧结/球团烟气治理集成技术”。在满足国标、地标与特别排放限值的前提下,大幅降低能耗,提高系统稳定性,进一步实现了脱硫与除尘协同净化的技术集成、减排与节能的功能耦合。半干法钢铁烧结/球团烟气治理集成技术包括脱硫剂与烟气同向的密相干塔烧结烟气脱硫技术、适用于烧结/球团工艺的烟气脱硫除尘一体化技术(第二代密相干塔技术)、脱硫剂与烟气逆向的内外双循环流化床技术和脱硫剂与烟气顺逆结合的SDA旋转喷雾干燥脱硫技术。

项目特点如下:适用烧结/球团烟气特性,突破干法脱硫效率偏低的瓶颈,SO2和粉尘排放浓度可分别小于50mg/Nm3和30mg/Nm3,优于目前环保排放标准;新建项目脱硫风机与生产风机合并,较常规配套增压风机的工艺节能40%,率先实现无旁路设置;专有设备保障工艺稳定运行,环保设施与生产设施100%同步运行;操作简便易于维护,相同排放指标条件下,投资与运行成本较低;无湿法烟气拖尾现象,无废水等二次污染物产生,脱硫剂利用率高,脱硫副产物中活性CaO含量低于7%;拓展潜力大,系统温降小,易于与脱硝工艺模块组合,在原工艺基础上实现多污染物协同去除。

自2003年开始,团队在吸收国外电力脱硫的经验基础上,开发研制了密相干塔烟气脱硫技术,并完成国内首套通过环保验收的烧结烟气脱硫装置;2007年,开发了用于烧结烟气脱硫的循环流化床半干法脱硫工艺,实现成套化设备示范应用;2009年,SDA旋转喷雾干燥脱硫工艺投入使用,实现了烧结烟气中SO2、二噁英、重金属及HF等多种污染物的一体化脱除。

目前上述技术已在鞍钢、首钢、唐钢、邯钢、济钢、攀钢、石钢等二十余家大中型钢铁企业成功应用(70余套,累计减排SO2 128万t,每年实现经济效益逾7亿元)其中石钢烧结机烟气脱硫项目2005年开工并于次年通过环保验收,不仅为国内同类技术的研发奠定基础,同时技术的不断升级又在首钢率先实现了旁路烟道的拆除,达到了烧结、球团生产线与环保设施100%同步运行,竖立了行业环保标准新标杆。综上所述,该项目环境、社会、经济效益突出,特别适合冶金行业烧结、球团工艺的烟气治理,进而可推广至电厂、焦炉及垃圾焚烧等行业,具有广泛的应用前景。

编号:2017047

项目名称:焦炉荒煤气(上升管)显热回收技术开发与应用

主要完成单位:福建省三钢(集团)有限责任公司、福建三钢闽光股份有限公司、常州江南电力节能科技有限公司//

主要完成人:

陈冠群、高哲发、欧金荣、易晓东、陈 华、朱新民、周 鑫、邱欣盛、曾冬强、孟晓东//

1.项目所属科学技术领域项目属于冶金行业二次能源利用领域。

2.主要内容焦炉荒煤气显热回收技术是将原有上升管更换为上升管余热回收装置(分为内壁、导热剂、换热器、外壁四部分),焦炉荒煤气通过装置内壁传热给导热剂,导热剂再传热给换热器,通过换热器吸收热量产生的汽水混合物通过汽水连接管道引至汽包,产生饱和蒸汽。

3.主要技术指标及特点荒煤气显热回收技术的开发与应用,结合了三钢4.3米焦炉的实际工况和特点,具有针对性强、适应性好的特点。项目成果的成功应用,标志着三钢成功开发并运行了国内首套焦炉荒煤气显热回收系统,解决了荒煤气显热回收利用的技术难题,填补了国内该技术工业化应用的空白。该项成果已在生产中稳定应用和运行达30个月,累计实现利润1492.16万元,节能减排效果良好。该项成果在同行业内有较好的示范作用,推广应用前景良好。经专家鉴定评审,该项目成果填补了国内该领域工业化实践的空白,成果处于国际先进水平。

技术创新如下:(1)吨焦产蒸汽70kg,属于国际先进水平。(2)项目成果转化投产后已累计稳定连续运行30个月,国内无该成果应用实例。(3)余热锅炉采用双汽包并联运行设计,可实现单汽包停产检修,国内外未见报道。

4.应用推广情况和效益该项目自2010年开始研究和开发,于2014年5月26日投入生产,经过两年多的实践,效果如下:系统正式投产并网后,2014年(5月~12月)产蒸汽33264t,2015年产蒸汽58692t,2016年产蒸汽59730.8t,累计实现利润1713.88万元。。该项目投产后,系统产蒸汽稳定,能满足焦化厂各工序对低压蒸汽的用量和指标要求。焦化厂实现低压蒸汽内部自给自足后,结束了原来依赖外送蒸汽的历史,也降低了生产成本。

焦炉荒煤气显热回收技术能实现对炼焦工艺流程中余热的回收再利用,是建立资源节约、环境友好的绿色焦化的主要方向,也是降低炼焦成本的重要途径;属于清洁能源技术,符合国家节能减排的政策导向,符合企业可持续发展的战略要求,是一项清洁生产技术,技术的实施取得了预期良好的经济和社会效果,具有广阔的推广应用前景。

编号:2017048

项目名称:高温合金高品质棒材制备技术研发及应用

主要完成单位:东北特殊钢集团有限责任公司//

主要完成人:

张玉春、李爱民、吴贵林、王志刚、于 腾、杨 亮、杨玉军、赵长虹、王志刚、李 宁、张 鹏、段永生、李忠伟、刘 宁、王艾竹//

高温合金高品质棒材制备技术研发和应用。

高温合金是以镍、钴、铁为基体,能够在600以上高温和一定应力作用下长期服役的金属材料。高温合金既是航空发动机热端部件、运载火箭发动机和导弹发动机各种高温部件的关键材料,又是工业燃气轮机、核电和超超临界发电等清洁能源、石油开采和炼油化工等工业领域所需的高温耐蚀部件材料。因而高温合金是国防建设和经济建设不可或缺的重要材料,它的研制和生产状况是一个国家金属材料发展水平的标志之一。

高温合金棒材是武器装备和高端装备的各种盘锻件、环锻件、轴锻件、无缝管的重要基础材料。它的质量决定了盘锻件、环锻件、轴锻件以及无缝管的微观组织和力学性能,最终将影响种类发动机、燃气轮机、汽轮机、核反应堆、油气井、石油炼化设备的整体性能和稳定运行。

“十二五”期间,为满足我国武器装备重点型号、高端装备和经济建设重点工程的需求,以国产材料顶替进口,抚钢系统地创新高温合金棒材的制备工艺技术。在熔炼方面,开发了电弧炉/感应炉+钢包真空精炼技术;开发了高温合金返回料纯净化处理技术;开发了大型真空感应炉浇注挡渣系统;开发了真空感应炉浇注金属电极去应力技术;开发了真空电弧炉熔炼超大规格锭型技术;开发了真空感应炉+电渣炉+真空电弧炉熔炼技术。在热加工方面,开发了快锻机多向锻造和控温锻造技术;开发了精锻机锻造高温合金技术和高温合金剥皮技术。一系列新技术的应用大幅度提升了高温合金棒材的纯净度和微观组织均匀性,解决了高温合金棒材超声检测噪声超标问题,提高了高温合金棒材的力学性能,高温合金棒材的直径限制有了跨越式增大。为国防和各工业领域提供了高品质棒材,推动了军民融合发展,确保国计民生的关键材料后墙不到。

目前,抚钢77种牌号的高温合金棒材,普遍应用了上述相关工艺技术,多种国内急需材料打破了国外战略垄断,多个牌号打入国际民航市场,抚钢高温合金的质量和产量得到飞跃式发展。2014~2016年,高温合金产量11104吨,产值254072万元,实现利税125850万元。目前已授权发明专利3项,实用新型专利4项,修订国家标准5项,形成企业技术秘密18项,3项通过省优秀新产品鉴定,5项获得市科技进步奖和省新产品奖,1项获冶金实物质量金杯奖,1项产品被评为抚顺市名牌,其它市级奖励4项,发表论文70余篇。本项目处于国际先进水平,促进了行业技术发展,对我国特钢行业的转型升级和创建民族品牌做出了贡献。

编号:2017049

项目名称:重钢高炉小粒度矿回收利用技术创新及应用

主要完成单位:重庆钢铁集团电子有限责任公司//

主要完成人:

张桥川、陈东生、封 帆、余 勇、唐曾林、李玉才、左自平、黎均红、魏功亮、谭海波、宋明明、吕茂勇、徐小红、罗仕佳、孙雪萍、郝翠霞、吕金方、陈 乾、李茂英//

重钢高炉小粒度矿回收利用技术创新及应用:

本项目属控制理论与控制工程、信息化技术领域。

重钢炼铁厂现有小粒度矿回收系统控制工艺,采用集中入炉的方式,一般按每8~10批集中加1次,小粒度矿使用比例高时每批约为矿批的2~2.5%。实际生产中,集中加入的方式存在以下几方面的缺点:1、单独加小粒度矿,容易造成高炉低料线;2、容易造成高炉间隙性憋风,影响高炉顺行;3、难以继续增加小粒度矿比例。

重钢采用的矿石种类多、品位低、筛下物多。为降低成本,尽可能多使用小粒度矿。因此,采用每批加小粒度矿的方式,与矿石混装混布。

国内小粒度矿使用较好的企业,都与矿石仓并排设置了小粒度矿仓,以此实现在矿石皮带上进行混合,达到与矿石混装混布。但是重钢高炉槽下的工艺布局不利于小粒度矿与矿石混装混布。小粒度矿不能直接进入集中斗,只有经另外2条皮带输送在主皮带上与矿石混合和控制和软件编程都带来了很大的困难。

对高炉槽下小粒度矿控制软件进行开发,将小粒度矿3小批单独加入改为2小批随矿石加入,在上料主皮带上进行混合,达到与矿石“混装混布”,解决小粒度矿集中加入的缺点。利用现有资源,对高炉槽下小粒度矿控制软件进行开发,降低高炉原料成本,缓解烧结矿资源紧缺状况,节约烧结矿加工成本,达到稳定炉况、降本增效的目的。

核心技术:1、槽下装料制度是槽下控制软件的核心,设计了槽下控制主程序,新增C↓OL OS C焦丁↓(见备注)装料制度;以满足2小批小粒度矿随矿石加入,与矿石“混装混布”的工艺要求;2、设计2小批排料控制程序,根据工艺要求控制集中斗、小粒度矿、焦丁的排放时间,小粒度矿、焦丁排放后与矿石可在上料主皮带任意位置处混合,以实现精准的物料混合,保证小粒度矿炉内布料位置的准确控制;3、设计小粒度矿槽下排料、炉顶布料报表,便于操作人员掌握小粒度矿使用情况;4、设计小粒度矿故障处理和报警功能,保证小粒度矿故障时不影响正常上料;5、设计炉顶料种识别程序、小粒度矿多环布料程序、小粒度矿布料时料流调节阀自适应调节程序;

重钢高炉小粒度矿回收利用技术创新及应用后,系统稳定、程序运行正常、充分满足工艺要求,2016年1月至2016年12月,小粒度矿共计回收利用100852吨,使用比例达到矿批5%,有效地减少高炉低料线作业,保证高炉炉况顺行,提高高炉产量,降低生铁成本,具有极大的推广价值。

备注:(C代表焦炭、OL代表矿石,OS代表小粒度矿,C焦丁代表焦丁,↓代表布一次料)

编号:2017050

项目名称:淮钢特钢VD项目创新设计

主要完成单位:重庆钢铁集团设计院有限公司//

主要完成人:

杨宝成、罗荣彬、尹学明、徐洪峰、常 灏、陈旭东、雷 波、张敏娟、张振国、王仁焱、刘小川、李宏亮、孔德峰、陈永渝、李 露、冯亚彬、李银水、韩 愈、王 嘉、罗 希、张渝康、赵 雷、伍晚池、姚 容、夏有军、林 波//

(一)科学技术领域:本项目属钢水二次精炼技术创新转化应用(二)项目简介淮钢特钢VD项目创新设计是针对淮钢VD总包项目进行的创新研究,工艺路线采用热装铁水经转炉-LF精炼炉-VD-CC。钢包公称容量为100t,年处理量80万吨,主要产品为特殊钢。由于主要产品为特殊钢,要求处理后的钢水洁净度高,氢氧含量低,夹杂物含量少。因此采用节能、环保的机械真空系统处理钢水,应用创新技术,优化VD处理工艺,满足用户对工艺控制和产品质量的要求。创新技术应用后,设备运行稳定,操作更加方便,设备维护量降低,工艺更加合理安全,各项性能指标满足要求,产品质量显著提高,产品附加值增加。

(三)主要创新点淮钢特钢VD项目创新设计应用“采用预抽真空工艺,并在真空主阀处设置旁通避免压力波动过大;密封圈用挡渣板保护,挡渣板采用液压驱动;采用液压移动弯管切换装置;气冷器和过滤器使用灰罐卸灰;真空罐耐火砖采用干法砌砖;罐壁耐火砖设置钢板保护层;事故坑和渣盘合用方式,编制专项控制软件和工艺指导书”等创新技术。创新技术应用后,设备运行更稳定,产品质量显著提高,节能、节水、环保效果明显。

(四)应用效果VD装置建成后,真空泄漏量小于10kg/h;达到67Pa的时间为6~7min;极限真空度平均为20~30Pa,最低为18Pa;终点氢含量平均为1.2ppm,部分炉次达到0.5ppm。

(五)应用经济效益和社会效益经过机械泵系统VD处理后的钢水清洁度提高,钢材附加值显著提高,吨钢售价提高50元以上,按照年产60万吨钢进行计算(实际年产量,受LF处理周期制约),每年产生直接经济效益约3000万元。根据机械泵系统比蒸汽泵系统VD装置每年节约能耗5500t标煤,每吨标煤650元进行折算,机械泵系统比蒸汽泵系统每年节约能耗产生经济效益361万元。该项目每年产生的经济效益共3361万元。

机械泵系统VD装置废气排放浓度小于10mg/m3,而且不产生蒸汽泵系统的污泥,不会造成二次污染。同时没有污水处理系统和锅炉系统,节能、节水、环保,同时设备维护量减少。

(六)应用推广前景根据产品质量和工艺控制要求,对淮钢VD装置进行创新优化研究,创新技术应用后,各项技术性能指标都能满足生产使用要求,减少劳动强度,高效利用有限空间,节约投资,增加产品附加值,节能环保,取得较好的经济效益和社会效益,创新技术可广泛应用于VD工艺中。

编号:2017051

项目名称:烧结废气循环成套技术的工业化应用

主要完成单位:宁波钢铁有限公司、宝山钢铁股份有限公司、中冶北方(大连)工程技术有限公司//

主要完成人:

贾秀凤、李咸伟、李正福、郑绥旭、石 磊、俞勇梅、喻 波、金 春、王如意、俞 光、张志刚、童学东//

烧结废气循环的工业化应用项目属于冶金科学技术领域,冶金技术包括冶炼技术、金属压力加工技术等,其中此技术属于为炼铁技术提供主要含铁原料的烧结技术,烧结的产品是烧结矿。

生产烧结矿的烧结工序能耗约占整个钢铁生产总能耗的10%,SO2、NOx、CO2、粉尘排放分别约占钢企总排放量的40~60%、50~55%、12%和13%,这些污染物的排放绝大部分都是通过烧结机的主烟道烟气系统排放的。同时,烧结60%的热能被主烟道废气和冷却机废气带走,其排放的废气达到1500~2500m3/t-s,且含有二恶英等多种复杂的环境污染物,是钢铁业的主要污染源。本项目的主要目的是烧结低温废气自烧结支管风箱排出后,再次被引入、通过烧结料层时,因热交换和烧结料层的自动蓄热作用,可以将其中的低温显热全部供给烧结混合料;同时热废气中的二噁英、PAHs、VOC等有机污染物在通过烧结料层中高达1300以上的烧结带时被激烈分解,NOx在通过高温烧结带时亦能够通过热分解被部分破坏,从而达到节能减排的作用。

其有以下特点:1、实现从0到1的突破:在国内属于首套,填补国内空白;2、实现增产节能的效果:增加循环风机实现提高产量,余热利用实现节能;3、实现污染物总量减排:部分废气循环总量减少,实现总量减排;4、节省投资:烧结废气因循环处理量减少,后续外排烟气的处理设施规格可减少而节省投资;5、提高脱除效率:烧结废气因循环浓度上升,带来处理效率提高;6、成品质量改善:因废气循环表层烧结矿质量改善,也带来粒度组成改善;

应用推广情况:本项目开发的烧结烟气废气循环利用技术不但可以显著减少烧结工艺的废气排放总量及污染物排放量,还能回收烟气中的低温余热、节省烧结工序能耗,具有较大的节能减排和推广应用价值,此技术已在宁波钢铁成功应用,并于2014年11月26日完成项目结题验收,以殷瑞钰为组长的验收组对烧结废气循环利用研发团队的成果高度肯定,第三方热工检测数据为依据,实现直接经济效益(节焦效益+污染物减排效益+降低脱硫运行降本效益)为1936.07万元(65%负荷)和2866.58万元(100%负荷);同时具备烧结工艺提产增效的间接效益为4380万元(100%负荷)。

该技术既适合现有烧结机的改造,也适用于新增烧结机的建设,沙钢集团宏昌厂三号烧结机已采用本套技术,日照钢铁、永钢、中钢、山东钢铁、南钢等多家企业也陆续应用。

编号:2017052

项目名称:抑制褐铁矿烧结过程脆化的技术研究及应用

主要完成单位:安阳钢铁集团有限责任公司//

主要完成人:

李利剑、孙占国、戴保才、陈 伟、周东锋、申 勇、郭军伟、左鸿涛、李卫敏、马永广、周永平、余丽娜//

本项目解决褐铁矿在烧结过程中易脆化的技术难题,寻求对褐铁矿致密化烧结技术的进一步突破,在综合分析、借鉴国内外研究成果基础上,通过对不同矿石烧结基础特性的研究,利用性能互补配矿理论,开展褐铁矿与镜铁矿搭配使用的试验研究。考虑褐铁矿一般具有粒度较粗、疏松多孔、融化温度低、易同化、堆比重小等特点,在烧结过程中,由于褐铁矿结晶水的分解作用变成多孔状,形成许多大裂缝,并在低温条件下形成的液相很快通过裂缝,渗入豆状褐铁矿颗粒中,高速同化这些颗粒,其结果使得起着黏结矿粒作用的同化部分脆化,使得烧结矿强度和成品率降低;相反,镜铁矿具有颗粒较细,成球性能较差,液相生成温度高,不宜被同化等特点,当大比例褐铁矿烧结时,配加适当比例镜铁矿,由于镜铁矿致密的结晶结构使其表面亲水性和成球性差,烧结时高温变形温度高,高温反应性能差,液相生成能力及流动性差,在混合料制粒造球过程中仅起到黏附粉作用,而褐铁矿湿溶性大、粘性大,可强化加精粉的成球性能,褐铁矿颗粒被加精粉包裹,因加精粉液相生成温度高、流动性差,使得褐铁矿颗粒在与液相接触之前得到致密,避免了脆化结构的形成,进而改善了褐铁矿烧结性能。

编号:2017053

项目名称:安钢特大型高炉开炉技术

主要完成单位:安阳钢铁股份有限公司//

主要完成人:

郭宪臻、谷少党、魏 群、李爱锋、万 雷、张晓亮、杨 方、刘风军、王雪峰、龙 防、牛卫军、蔡晓斌、郭曙光、金 炎、焦虎丰//

3#高炉是安钢历史上的第一座特大型高炉,2013年3月19日,3#高炉顺利点火开炉,3月20日顺利出铁,3月24日顺利达产。

该项目的技术关键和创新点1、优化高炉基础施工工艺:通过优化高炉基础施工方案保证了3#高炉基础施工的进度和质量,为3#高炉顺利开炉打下基础,同时还节约了工程资金。

2、工程设备的调试和验收:通过完善、科学的调试方案,并对自动化控制程序和拨风系统进行优化,制定严密的开炉方案和应急预案,形成安钢特大型高炉开炉技术的理论基础。通过严格、仔细的验收,保证高炉开炉过程中设备正常运行,为高炉开炉创造了良好的运行条件,更加规范和完善了安钢开炉设备验收标准。

3、烘炉:制定详细的烘炉计划,设计国内先进的烘炉设施,科学、严格地控制烘炉过程参数,保证烘炉效果,弥补了安钢特大型高炉烘炉技术的空白,并形成自身独特的技术。

4、装料:根据国内特大型高炉开炉经验,炉缸底部铺焦炭,炉缸填充枕木,在风口水平面用枕木制作锥型堆尖,以利于送风后中心气流的稳定及软熔带的形成,风口采用枕木保护,此次枕木填充为安钢高炉开炉首例,积累了宝贵经验。配料计算中,根据烧结矿、球团矿、块矿的特点,分段进行合理的炉料配比计算,并根据需要适时适度添加熔剂,保证了高炉在开炉过程中的良好运行。装料过程中对料面及料流轨迹进行测量,并根据实测数据不断修正布料角度,为开炉后正确选取布料方式打下了基础。选择“平台+漏斗”的布料模式,结合料流轨迹及料面测量数据计算出适合3#高炉布料的基本布料矩阵,保证了开炉过程中炉况的稳定、顺利。它标志着安钢料流轨迹及料面测量技术走向了数字化,精细化。

5、开炉操作:在装料之前,设计了国内先进的烘炉系统,该系统不仅能满足烘炉的要求,同时要承担开炉送风时的特有功能。开炉送风,第一次在大型高炉采用顶风烘料技术,松动料柱,充分加热炉缸和炉料,为顺利出铁打好基础。根据装入料准确计算渣铁生成量及炉缸内铁水液面高度,确定出铁时间,高炉点火下料59批时,历时近21h,第一炉铁开口顺利,出铁40min后见渣,炉渣流动性良好,渣温充足,直接采用水渣处理系统,开创了安钢大型高炉开炉第一炉铁不排放干渣的先例。

通过这些技术的运用,解决了国内外特大型高炉开炉的诸多难题,体现了安钢开炉技术的先进性。这些技术最终将形成安钢独有的、具有自主知识产权的技术。

编号:2017054

项目名称:铁前系统有害元素控制技术应用

主要完成单位:安阳钢铁集团有限责任公司//

主要完成人:

郭宪臻、李 勇、孙占国、胡 涛、周永平、张红丽、杨玉兵、周东锋、陈 伟、申 勇、郭军伟//

本项目主要针对经济料与含铁尘泥在高炉炼系统循环使用,造成高炉碱锌铅等有害元素在高炉内的循环富集,严重的影响了高炉的长寿、低耗、高效生产而提出技术措施。

针对优质矿石日益减少,越来越多的具有较高有害元素的“经济矿”在铁前系统开始使用,同时钢铁厂含铁尘泥却日渐增多,含铁尘泥具有较高的有害元素,炉料中的有害元素进入高炉后,在高炉形成循环富集,另外,随煤气排出高炉的粉尘又在烧结、球团配料系统加入,形成炉外循环,再次随炉料进入高炉,导致高炉内有害元素含量越来越高,有害元素可使得炉料性能变差,如加速球团膨胀、烧结粉化严重、加宽软熔带、侵蚀炉墙等等,严重的影响了高炉生产,也会造成厂内环境污染。因此,安阳钢铁集团有限责任公司开发铁前系统有害元素控制技术,以解决“经济料”和含铁尘泥中有害元素给高炉炼铁危害这一技术难题。该项目历时4年(2012年至2015年),达到了预期效果。

该项目的主要研究内容:1.结合有害元素在铁前系统循环机理,借鉴综合分析、借鉴国内外研究成果基础上,根据安钢铁前系统有害元素的分布及来源,分析矿石机含铁尘泥的理化特性,对原料根据有害元素及其特性分类建档,结合原料场特点进行合理的分流控制,在烧结及高炉配料方面统筹、优化,根据炉型合理控制有害元素的入炉量。2.烧结机生产系统碱铅脱除影响因素(料层透气性、混合料粒级组成、过湿层大小等)研究,采取提高料温,消除过湿层,提高有害元素的脱除,随着混合料层粒度均匀、平均粒度增大,有害元素拖出率提高。3.高炉气流分布对有害元素排除影响研究,控制合理的煤气流,适当开放中心气流,促进有害元素随气流排出,加速有害元素排出且在炉外富集;4.价效评价,对于冶炼经济价值不高的含有害元素较高的尘泥,采取外排,使其脱离铁前循环系统;5.高炉炉渣组分与炉渣碱含量研究,研究表明:炉渣碱度降低和MgO含量的提高,有利于渣中有害元素含量增加和随炉渣排出高炉;结合有害元素平衡计算炉内碱及锌积蓄率,合理安排排碱周期。

通过以上技术手段,解决在使用“经济料”和含铁尘泥的情况下有害元素在铁前系统的循环富集难题。

编号:2017055

项目名称:1780热连轧产线功能与精度提升的研究与改进

主要完成单位:安阳钢铁股份有限公司//

主要完成人:

刘润生、王小庆、刘建君、商存亮、罗大春、牛庆林、王 磊、刘文正、李艳峰、付勇清、周松涛、王宝峰、刘 斌、谢 鹏、黄国平//

《1780热连轧功能及精度提升的研究与改进》项目,分析安钢1780热连轧从工艺模型精度、过程控制精度、关键设备功能精度等方面存在的与高标准产品质量和高效稳产生产不适应的地方,对其进行研究和改进。

主要改进内容如下:工艺模型系统的功能完善和设定精度改进;关键过程控制功能的完善与改进;关键质量设备的功能和精度改进;产线高效稳定生产瓶颈环节的突破。

通过该项目的成功实施,安钢1780热连轧设备的稳定性、作业率均较大提高,设备工作的节奏、精度、质量等指标均有大幅提升,极具应用及经济价值,值得认真总结。同时该项目为生产线上其它设备或工艺的改造和革新提供了宝贵的经验。该项目改造有着很好的示范、推广及应用价值。

编号:2017056

项目名称:基于混合架构的汽车运输卫星智能管理系统

主要完成单位:安钢自动化软件股份有限公司//

主要完成人:

郜海明、史建锋、娄渊桥、尹华敏、吕洪彬、郭太祥、李雪芹、陈 帅、杨文波、董 晶、张少华、杨朝辉、薛 军、宋九梅、鲍领兵//

安钢自动化软件公司针对不同客户群体研发的基于中国北斗卫星导航系统(BDS)或全球定位系统(GPS)的“汽车运输卫星智能管理系统”。实现了对安钢运输原料、煤炭、钢材等外来车辆的货物状态、运行路线等的实时监控以及内部车辆的合理调度、油耗监控、厂区限速控制等功能,解决了车辆因距离的原因无法得到监控的问题;解决了司机怠工、偷料(油)等问题;解决了厂区内车辆不按规定路线或区域工作的问题等,并且实现了与北京平台、省平台的无缝对接,给用户提供防盗、审车等增量服务。

系统使用客户端/服务器、浏览器/服务器和手机端/服务器三种框架结构进行系统开发与建设。数据库服务器选用windows server 2003操作系统、Sql Server 2008数据库,通信服务器选用windows server 2003操作系统。开发语言选用Visual Studio C# 2010、Java等多种语言。本系统基于北斗卫星或GPS和跨平台组件化的GIS地理信息系统,以2G3G为通信载体,通过GPRS实时传输车辆位置信息,通过3G网络实时传输视频数据。车辆定位精度10米左右。本系统及车载终端完全符合部颁协议标准。

系统完成的软件功能模块有:通信管理模块、双卫星数据处理模块、数据库模块、GIS存储管理发布软件模块、权限管理模块、用户通信管理模块、C/S用户监控调度软件模块、电子地图、B/S地图开发模块、手机端地图开发模块等。实现了对不同终端设备产品的协议解析、标准化和数据处理、数据存储;平台与2G\3G通信网络及网管连接、通信、数据传输、信息检索;平台的管理使用权限及用户软件的操作使用权限等管理的软件,包括信息安全的监测、非法用户管理等;海量C/S架构用户连接、通信、数据交互的通信管理;用户车辆的定位、跟踪、监控、指挥、调度、图像等功能及用户管理需要的各种统计表等。

系统可对车辆科学化管理和智能调度发挥作用;可实时掌握入网车辆的运行情况和动态;可进行物流配送,减少空载率,提高运输效能;可减少安钢厂区盗窃活动,杜绝内部资源的损耗等。另外该平台可以通过各种服务,如收取入网车辆通信服务费,终端设备安装费等,创造良好的经济效益。由此可见该系统在安钢应用中创造的社会效益与经济效益都非常可观。

编号:2017057

项目名称:基于云计算的矿山选矿工艺MES系统研究

主要完成单位:本溪钢铁(集团)信息自动化有限责任公司//

主要完成人:

邵剑超、齐 振、李 彬、史晓奇、万 强、李恩波、高 炜、周晓东、张敬明、王爱平//

基于云计算的矿山选矿工艺MES系统研究属于计算机科学技术领域,系统以歪头山铁矿马耳岭选矿车间为系统开发原型,围绕着矿石入仓、粗碎、磨矿、筛分、磁选、精矿运输、过滤、出厂等主要工艺环节展开,有效合理地制定生产作业计划,最大效能地利用矿产资源、生产资源,根据制造现场的信息反馈,变动下达作业指令,提升企业生产管理水平。同时,为ERP系统提供在线动态数据。

系统负责制定月、日、班生产计划,通过物料跟踪对已经执行的计划进行实时的状态跟踪,收集生产全流程的管理数据、质量数据、设备运行数据、能耗数据等生产数据,并根据生产实际对下一段生产计划提供指导优化,根据实际工艺流程建立起完整的业务流和数据流。

选矿MES系统采用三层架构,以云计算技术构建的平台为系统的基础运行环境,采用目前国际上先进的SOA(面向服务)结构体系,保证了系统的稳定性、高效性和扩展性。系统采用Silverlight5技术,可以将一些C/S模式下才能实现的功能完美移植到B/S结构下,并且由客户单分担部分功能,减少服务器开销,提高业务逻辑的执行效率。系统按照业务逻辑进行分模块的设计与管理,从架构上保证了高内聚、低耦合,使得系统具有良好的操作性、维护性和扩展性。

本项目应用了我公司自主研发的软件著作权“本钢选矿自动控制系统V1.0(登记号2011SR092972)”,“本钢设备管理系统V1.0(登记号2013SR157161)”,已经在本钢各选矿厂进行了推广应用,取得了很好的经济效益和社会效益。另本项目于2014年5月被列入国家发改委高技术产业发展项目计划及国家资金补助计划,获得补助资金400万元。

编号:2017058

项目名称:转炉自动化炼钢控制系统

主要完成单位:本钢集团有限公司//

主要完成人:

丛铁地、魏运波、刘书超、张永亮、彭 飞、董志鹏、魏建华、张瑞峰、石凤丽//

转炉炼钢智能控制系统属于计算机软件领域,基于与工业PLC进行数据交换、处理与运算、回馈控制PLC运行的系统性软件。

该软件系统系由本钢炼钢厂转炉炼钢工程管理技术人员独立自主设计开发,涵盖转炉炼钢温度调整、加料制度、副枪测试、氧枪控制、自动拉碳等主要功能模块。

本系统创新性地实现对吹炼过程氧枪位置的动态调整,使之动态适应炉内渣况的变化,降低因枪位不当造成的溢渣和返干的机率;副枪自动连接和测试;过程根据温度情况自动生成降温料批;过程测试后根据测试结果和设定目标自适应拉碳;过程测试后需要降温的自动降温;达到目标温度和碳含量自动提枪、结束吹炼;操作工过程无须“人工干预”,完全自动化炼钢。

目前该系统已在我厂2号、3号、7号转炉投入运行,可以实现“一键式”自动化炼钢,整体使用率100%,一次碳温命中率达到90%以上。在提高吹炼稳定性、减少补吹炉数、延长炉衬寿命、缩短转炉冶炼周期、提高劳动生产率、改善炼钢工作环境等方面取得满意的效果,为炼钢厂信息化和自动化水平的提高和生产顺行起到积极作用。

转炉自动化炼钢智能控制设备实现氧枪、副枪、拉碳、加料等主要操控系统的自动判断和控制,实现了全封闭环境下的“一键式“全程自动化炼钢。

此套自主研发的转炉智能自动化炼钢系统创下多个业内“首次”:首次由转炉工程技术人员主导开发程序,拥有独立源代码,程序架构、思路和功能更接“地气“;首次将转炉声呐化渣、煤气回收等信号引入控制程序,提高了氧枪操作的智能化和准确程度;首次不借助第三方程序完全独立运行,不存在与其它现场系统冲突问题;首次真正意义上地实现全程无人为干预的“一键式“自动化炼钢,操作工体验良好。

转炉自动化炼钢智能控制系统使转炉冶炼操作实现了从”人为操控“到”智能控制“质的飞跃,弥补了操作工过程判断的随机性,提高了转炉终点碳温命中率和标准化程度,降低了职工操作强度,且丰富了转炉操作的趣味性,标志着板材炼钢厂转炉自动化炼钢工艺达到了新高度、体现出炼钢厂转炉操作综合管理水平达到了新层次。

编号:2017059

项目名称:基于废弃资源利用的矿山尾矿新型土壤构造技术研究及其应用

主要完成单位:本钢集团有限公司、沈阳农业大学//

主要完成人:

李 彬、杜立宇、吴 岩、梁成华、程永维、孙景田、张 红、杨德义、毛卫东、赵言勤//

基于废弃资源利用的矿山尾矿新型土壤构造技术研究及其应用,该项目所涉及技术为资源与环境技术领域的固体废弃物处理与综合利用技术,是金属矿山采矿、选矿及环保技术攻关难题。

本课题是本钢集团资源多元化利用项目子项目之一,主要研究内容是在现有资源条件下,向尾矿砂中掺入黏粒含量高的次生黄土和有机质含量高的有机肥料,以修复尾矿砂,使其达到种植植物的目的。选择紫穗槐这种适应性强,生长快,耐旱涝、耐贫瘠的植物作为修复植物,设置不同的次生黄土和有机肥料添加比例,找出最适宜植物生长且经济成本低的配置比例。最终达到将尾矿改良为符合国家有关标准的土壤,为歪头山铁矿今后复垦绿化及尾矿改良土壤提供技术支撑,探索尾矿大量利用可行性,提高尾矿资源综合利用率。

该项目特点:(1)首次提出了利用尾矿砂、第四系次生黏黄土、有机肥与污泥按科学比例构建新型土壤的技术,实现了矿山固体废弃物的生态利用,大幅度提高了废弃资源利用效率。(2)构造后的新型土壤具有持水、保肥、利于植物生长的特点,符合国家三级土壤环境质量标准,部分指标达到一级标准,为铁矿山生态恢复提供了可靠的技术保证。(3)次生黏黄土具有来源广泛、成本较低的特点,污泥的应用既有效提高了土壤有机质含量,又为城市污泥无害化、资源化提供了一条有效途径。(4)项目所筛选的两种植物对新构造土壤有很好的适应性,对矿山生态环境恢复有明显的促进作用,且经济与社会效益显著,推广应用前景广阔。(5)大多铁尾矿土壤改良还停留在试验研究阶段,而歪头山铁矿尾矿土壤修复改良示范基地面积大,且植物生长繁茂,实现了从试验研究到生产实践的质的飞跃,为大面积利用尾矿资源,降低尾矿库存量,延长尾矿库服务年限,满足尾矿库日益增长的环保需求,保证矿山健康可持续发展提供了有力保障,其示范效应显著。

该项目已成功推广应用到歪头山铁矿小西沟尾矿库第十期子坝外坡及下盘排土场结束的边坡台阶上绿化复垦,取代客土,经济效益和社会效益显著。

编号:2017060

项目名称:本钢4747m3高炉TMT液压泥炮国产化研究与应用

主要完成单位:本钢集团有限公司//

主要完成人:

张守喜//

液压泥炮是高炉炉前的主要设备,它的可靠性直接关系到高炉系统的正常生产。本钢新1号高炉2008年10月投产,有效容积4747m3,是全国5座特大型高炉之一,年设计生产能力335万吨。采用PW公司无料钟炉顶,炉前配备4个出铁场,全套引进德国TMT公司全自动液压泥炮,但是,随着高炉生产的延续,原装液压泥炮部分备件超期服役,部分易损备件受损严重,加上高炉不断强化冶炼,液压泥炮使用频率加大,液压泥炮不时出现了跑泥、漏油等现象,炮头侵蚀严重,液压泥炮备件更新更为频繁,进口备品、备件专业性强,其配件要从国外进口,价格昂贵,订货手续繁杂,交货时间超长。如果根据需求临时进口备件会延长设备的维修周期,同时往往会因为一个很小的零部件损坏或紧缺而导致设备较长时间的停机,严重制约着高炉正常生产。

针对上述存在的问题,该项目完成人对TMT液压泥炮进行了改进、备件国产化、进口设备再利用项目研究,采取1、把TMT液压泥炮炮头进行改造,增加流线型球形炮帽;2、液压泥炮炮头结构改为3段,共加长90mm,解决了TMT液压泥炮堵铁口出现的“跑泥”现象;3、打泥油缸增加第二道密封,彻底解决漏油现象;4、重新设计制做TMT液压泥炮打泥油缸密封圈替代进口原装备件,TMT液压泥炮密封圈采用FKM(氟橡胶)夹布新工艺,该密封圈具有以下特点:高耐磨性和高强度,有辅助导向作用,对振动、偏心负载适应性好;能承受高压及变化的压力;过盈量可以通过压环适当调整,有良好的抗挤出性能;对滑动表面粗糙度要求不高,对油品清洁度要求不高,对不良工作环境适应能力较强。5、对关键易损零件打泥活塞进行国产化的研发与应用。通过采取上述技术措施,在高炉生产中取得了良好的效果。自该项目开展以来,为本企业创造直接经济效益达5000万元以上,推广应用到湖北、北京等液压泥炮生产厂家,在扶持了生产厂家同时把该国产化产品推广应用到武钢和安阳钢铁企业,产生巨大的社会效益。

三段炮头液压泥炮改造已获得国家实用新型专利、一种高炉销孔螺栓连接组件获国家实用新型专利、一种高炉销孔螺栓连接组件及使用方法的发明专利已获得国家专利局受理正在审核、相关实用新型专利4项。论文《本钢新一号4747m3高炉TMT液压泥炮国产化研究》获辽宁省自然科学学术成果二等奖,并在国家级刊物《金属世界》杂志发表。张守喜本人在2016年获得辽宁省“十大创新能手”的殊荣,在辽宁省企业工人中仅此一人。

编号:2017061

项目名称:中板轧机平面形状控制技术的国产化研究与应用

主要完成单位:广西柳州钢铁(集团)公司、北京理工大学//

主要完成人:

卢春宁、沈 敏、费 庆、胡浩平、李 磊、刘 岽、黄瑞贤、罗永恒、武 辉、沈士杰、伍 欣、吴 铠、李瑞仁、韦云展、张 彦、谢国进、华继成、刘勇豪、覃剑锋、吴福善、陆兴国、林秀彦//

1、所属领域中板轧机平面形状控制技术属于传统材料领域、也属于信息技术领域,是一种将信息技术应用于材料领域的有效的方法。

2、主要技术内容及达到的技术经济指标平面形状控制技术通过配备高性能的液压系统,轧制过程中动态调节辊缝来改变中间道次轧件厚度,并最终改善成品的平面形状。通过使用平面形状控制系统,柳钢中板厂轧制钢板头尾形状得到了较大的改善,未使用该系统前,头尾形状圆头比较严重,使用后,头尾圆头较小效果明显,通过对于坯料较小的钢板使用定尺MAS有效的减少了腰部大肚或者收腰的形状,使得钢板矩形化效果较好。综合考虑该系统的使用效果,可以达到提高成材率最少0.5%以上。

3、主要技术特点(1)自主开发了高精度高运算速度的狗骨形状计算数学模型,厚度控制精度达到0.01mm,运算速度达到0.001s;同时采用了在线自适应技术,实现了轧制过程的MAS狗骨数据的实时修正,提高了形状控制精度。(2)在中板轧机无立辊的设备条件下,将平面形状控制技术应用在2800粗轧机上,通过优化压下规程设计模型,提高了成材率。(3)采用Ramp技术将平面形状控制量加入到AGC厚度控制系统中,通过辅助高压力以及高频响的液压站实现了带钢快速压下,满足了平面形状控制系统的实时控制需求。

4、促进行业科技进步作用及推广应用前景柳钢平面形状控制技术的国产化研究与应用项目成功的在2800粗轧机上的使用,开创了平面形状控制技术自主开发在中厚板2800轧机上使用的先例,促进了信息技术在材料领域轧钢技术方面的广泛使用,使得材料领域信息技术的采样越来越广泛,有效的提高了轧制领域信息化自动化水平。该项目的成果应用为兄弟钢厂提供了可靠的经验,有效的促进平面形状控制系统在国内其他钢厂的应用,为国内中厚板厂成材率的提高提供了一条有效的途径。

编号:2017062

项目名称:超纯净高稳定性轴承钢关键技术创新与智能平台建设

主要完成单位:江阴兴澄特种钢铁有限公司、钢铁研究总院//

主要完成人:

钱 刚、董 瀚、阮小江、许晓红、耿 克、曹文全、李 锋、白 云、俞 峰、颉军定、纪玉忠、张国伟、张旭东、陈 德、饶立华//

本项目属钢铁冶金新产品、新工艺研发及应用针对我国轴承钢纯净度不高和稳定性不足现状,项目组在国家、省部及行业协会等各级项目的支持下,进行了十多年轴承钢夹杂物生产过程和疲劳过程演化行为的基础研究、超纯净高稳定性冶金质量关键控制技术研究和轴承钢质量智能化控制平台建设,形成兴澄特钢独有的超纯净冶炼、大断面连铸和大压缩比非均温轧制等核心技术及全流程智能化轴承钢质量控制平台,大幅度提升了轴承钢纯净度、稳定性和疲劳性能水平,成为国内外轴承钢生产研发的知名企业。

兴澄特钢的轴承钢超纯净高稳定性冶金质量关键控制技术和智能化平台建设的主要研究内容为:(1)进行了轴承钢夹杂物的多尺度基础研究,阐述了热轧过程中夹杂物的细化和均匀化机制,定量研究了夹杂物参量对轴承钢寿命影响规律;(2)进行了超纯净轴承钢的冶炼技术及工艺研究,形成了[O]≤5ppm、[Ti]≤10ppm和[Ca]≤2ppm的超纯净冶炼平台;(3)开展了大断面铸坯连铸工艺及自动化研究,形成了390mmx510mm矩形连铸坯规模化、洁净化连铸生产的自动控制系统、装备与关键控制技术;(4)进行了大压缩比非均温轧制技术创新研究,形成了轴承钢大压缩比非均温轧制技术;(5)开展了轴承钢智能化生产平台研究,实现了轴承钢生产过程中的超纯净冶炼、大截面铸坯连铸和大压缩比非均温轧制等关键技术智能化控制,确保了轴承钢质量稳定性和一致性。

兴澄特钢的轴承钢超纯净高稳定性冶金控制技术和智能化平台建设项目,基于基础研究与生产实践相结合、关键工艺技术研究与全流程智能化控制相结合、以及产品研发与市场需求相结合的研发思路,形成了兴澄特钢所独有的超纯净冶炼、大断面连铸和大压缩比非均温轧制等关键核心技术及全流程智能化轴承钢质量控制平台,使得兴澄特钢轴承钢产品的纯净度和稳定性达到了国际先进水平。不仅大幅提升了我国高端轴承钢产品的质量和稳定性,也符合我国制造业智能化工厂的发展方向。

经过10年多技术创新和智能生产平台建设与实践,兴澄轴承钢冶金质量与接触疲劳性能已达到或超过国外超纯净钢水平,解决了我国缺乏长寿命高可靠轴承材料的问题。研发生产的高端轴承产品应用于制作品牌乘用车轮毂和变速箱等关键轴承,应用于制作精密仪器轴承、雕刻机轴承,制作铁路货车轴承,制作轧机轴承、风电主轴轴承等,这些均填补了国内真空脱气工艺生产的轴承钢产品应用空白。截止到2015年底,兴澄轴承钢产品总销量已连续6年全球第一,提升了中国轴承钢美誉度。

编号:2017063

项目名称:连铸制造风电偏航、变桨用轴承钢的研发及产业化

主要完成单位:江阴兴澄特种钢铁有限公司//

主要完成人:

刘 谦、许晓红、谢文新、夏冬冬、黄 镇、朱国荣、陈玉辉、吴国文、董 娟、饶立华、陈 德//

连铸制造风电偏航、变桨用轴承钢的研发及产业化本项目属钢铁冶金新产品、新工艺研发及应用领域主要内容:偏航、变桨轴承作为风力发电机组传动与控制系统的关键核心部件,承受复杂的变化无常的交变载荷,且服役环境是恶劣的荒野、海上,安装维护很不方便,所以其设计寿命要求都在20年以上。鉴于此,对轴承钢的纯净度、力学性能、疲劳性能等质量指标都有相当严格的要求,并要求锻后100%的UT探伤,确保无缺陷才可投入使用。长期以来,国内外风电用偏航变桨轴承原材料一直使用传统的模铸产品,但模铸工艺本身对钢的纯净度控制及质量稳定性控制存在不足,加之收得率不高,生产效率低、机械化和自动化水平不够等缺点,使得该产品成本高昂且失效频繁。兴澄特钢紧贴市场所需,仔细研究模铸工艺的优劣以及该产品的特殊要求及工况环境,取强补短,利用自身的特钢技术研发优势和装备优势,突破传统和常规进行产品设计、开发优良的连铸集成技术、开发超大断面“近终形”圆坯型,实现产品设计、工艺设计、坯型设计等多项突破,既提升了产品质量,又达到模铸大断面目的,且形状相对模铸加工环件更“近终”,减省了下游环锻厂的加工工艺,最终使产品实现了“物美价廉”的重大突破。

特点:1)、产品纯净度高、锻后UT合格率高达99.7%以上,相对模铸锭锻后高约10个百分点,相对连铸同行高约5个百分点;2)、成分控制范围窄、成分偏析少,锻后热处理稳定性好;3)、成分设计更合理,确保了大型轴承(重达10吨、直径5m、厚度300)淬透性的内外偏差少;4)、有害元素及氧、氢气体含量低;5)、具有成材率高、环锻工艺省、效率高、节材降耗10%以上等优势,使得该产品的生产在技术上发生了颠覆性革命,使得整过产业链得到优化提升更降本,所以得到市场的青睐并快速推广。

应用推广:目前兴澄公司该产品扩展到十几个规格,最大规格可达φ1000mm,锻后轴承直径由1~2米扩大到5~6米,年销量突破15万吨,市场占有率达70%以上,无论从规格大小、品种档次,还是质量稳定性都达到了国际最先进水平。项目产品经下游环锻厂-轴承厂加工后被国内外风机厂广泛使用,单机容量从1.5MW上升至6MW,实现了海陆风电、国内外风电全覆盖,并被国际三大风机巨头(丹麦维斯塔斯、德国西门子、美国GE)同时指定为偏航、变桨轴承原材料供货商,取得了巨大经济效益和社会效益,更提升了中国品牌的国际竞争力和影响力。

编号:2017064

项目名称:用连铸坯制造海洋工程用大厚度齿条钢板的研究与开发

主要完成单位:江阴兴澄特种钢铁有限公司//

主要完成人:

苗丕峰、钱 刚、高助忠、阮小江、李经涛、刘观猷、吴小林、徐国庆、张兴国、宁康康、范海东、潘贵明、谭建平//

用连铸坯制造海洋工程用大厚度齿条钢板的研究与开发本项目属钢铁材料新产品、新工艺研发及应用。

海洋工程用大厚度齿条钢板是大型海工装备中最为关键的结构材料,它不仅厚度大(通常大于100mm)、强度高、韧性好,而且要求钢板在整个厚度截面上具有高的、均匀的综合机械性能以及良好的加工性能。目前,能够制造完全满足这一要求钢板的企业仅日本、欧洲等少数几家钢厂,致使我国长期以来一直依赖进口。这些钢厂在制造时均采用模铸钢锭或电渣锭作为坯料,不仅使得制造工艺复杂、成材率低而且也使得制造成本高,交货周期长,严重限制了我国海工装备制造业的发展。

为此,兴澄特钢在2012到2016年期间自筹资金开展了大厚度齿条钢板的攻关,以目前国内外海工装备制造业广泛需求的大厚度((177.8mm)齿条钢板为代表,进行了“用连铸坯制造海洋工程用大厚度齿条钢板的研究与开发”,取得了以下重大技术突破和成果:

(1)首创直接采用连铸坯制造厚度达177.8mm齿条钢板的制造方法:这一方法不仅为国内首创而且在国际上也未见报道。通过采用高纯净钢冶炼、高均质厚板坯连铸、低压缩比((3)轧制、微观组织协同性控制等一整套技术集成,成功研发出达到国际先进水平的厚度达177.8mm的齿条钢板及其用连铸坯制造的技术。其中,厚度(152.4mm齿条钢板的制造技术已通过美国船级社、挪威船级社和中国船级社的认证并获得了它们的生产许可,在国内外率先实现了连铸坯制造大厚度齿条钢板的产业化和市场销售。

(2)在国内率先研发出低碳当量的齿条钢板:通过微观组织协同性控制研究,研发成功低碳当量齿条钢板。对厚度(152.4mm和(177.8mm钢板,其碳当量分别小于0.64%和0.74%,达到国际先进水平,填补了我国无低碳当量大厚度齿条钢板的空白,解决了齿条钢板的焊接、火焰切割加工性能不良的问题。

(3)在国内率先研发出轧制压缩比小于3的齿条钢板制造技术:这一技术在国际上也未见报道,突破了船级社材料与焊接规范规定的轧制压缩比须大于等于3的限制,并通过了船级社的认证,获得了它们的生产许可。

本项目已申报发明专利7项(已获授权3项),发表论文2篇,合作编写国家标准1项。实现了直接用连铸坯制造大厚度齿条钢板从无到有的技术突破,成为国内外唯一一家获船级社认证和生产许可的使用连铸坯制造大厚度齿条钢板的企业。据此制造的产品达到国际先进水平,已开始替代进口产品。

编号:2017065

项目名称:轴承钢冶金质量关键技术研究与应用

主要完成单位:江阴兴澄特种钢铁有限公司//

主要完成人:

张国伟//

项目所属科学技术领域:自然科学范畴,冶金科学科技领域。

主要内容:(1)EAF-LF/VD-CCM-CR短流程均衡生产控制;(2)轴承钢全过程控氧研究及控制;(3)轴承钢夹杂物无害化、细小化、均质化研究及应用,提高钢水纯净度;(4)轴承钢组织均匀性研究与应用;

项目特点:江阴兴澄特钢一分厂采用EAF-LF/VD-CCM-RCC四位一体短流程生产工艺,轴承钢主要用于制造核心设备轴承,应具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳强度,因此对钢材的纯净度要求极高,成分和碳化物的分布要均匀,氧含量要低。轴承钢的冶炼技术要求很高,需要严格控制碳、氮、硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布,因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大,夹杂物量越高,寿命就越短,目前兴澄特种钢铁有限公司一分厂冶炼的高标准轴承钢与日本、欧美等先进国家相比相同产品质量距离逐渐缩小并能在部分指标达到国际先进水平。实际生产中要保证质量的稳定并不断提升现有产品质量,需要不断对现有设备进行改进,用大胆创新的思维优化现有的工艺,全流程控制手段打造全球最具竞争力的产品。

应用推广情况:轴承作为各类装备的核心,是高端装备的关节,广泛被应用于精密机床、冶金设备、重型装备及高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。目前国内高速铁路客车最为关键的部件之一的专用配套轮对轴承,仍需从国外进口,严重制约了国内高速铁路客车产业的健康发展。随着兴澄特种钢铁有限公司“精转专”的战略思想,本项目研究的轴承钢冶金质量关键技术,特别是轴承钢夹杂物无害化、细小化、均质化控制、氧含量控制、碳化物组织均匀性等质量技术方面,将对特钢企业提高质量有示范作用,具有在国内其他钢铁企业推广应用的价值,为开发高铁专用轴承打下基础,为填补高端轴承用钢空白作贡献,对推动国家高铁产业以及航空航天等新兴企业发展有着举足轻重的作用。

编号:2017066

项目名称:首钢烧结高温烟气循环提质节能减排新工艺

主要完成单位:首钢总公司、北京首钢股份有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

焦光武、赵志星、刘占江、潘 文、吴建海、张建良、裴元东、宋福亮、张卫东、赵俊花、季 斌、高新洲、青格勒、刘征建、张志东、周继良、马怀营、赵 勇、解维刚、马泽军、陈绍国、张晓臣、梁 洁、徐 萌、张 勇、王冬青、蔡浩宇//

本项目属于冶金炼铁领域。

钢铁工业能耗约占我国工业总能耗的15%,高炉炼铁能耗占钢铁工业的70%,对于高炉炼铁素有“七分原料、三分操作”之说,精料是高炉炼铁的基础,我国高炉炉料结构中60%以上为烧结矿;烧结工序能耗约占钢铁工业的12%;烧结烟气排放量约占钢厂总烟气的40%,且烧结烟气含有30%以上的SO2、NOx和二噁英以及重金属等有害物质。因此,提升烧结矿质量是我国钢铁工业节能减排的重中之重。

烧结过程存在复杂的物理化学反应,并受数十种参数影响。近年来围绕提高质量、降低成本和减少污染物排放三个方面的单体技术都有所发展,但难以综合兼顾,通常降低烧结矿成本或减少污染物排放的技术一定程度上会牺牲烧结矿质量。烧结工序要实现提质、节能和减排三者之间的协同强化,面临着相关基础理论匮乏、设计体系缺失、核心设备空白等一系列重大难题,严重制约烧结技术的进步和发展。

项目完成单位从2011年开始,历时5年多的产学研合作研究,攻克了烧结过程烟气循环的工艺理论、烟气循环系统设计、核心设备技术等一系列重大技术难题,形成了一整套烧结提质节能减排的关键技术,并进行生产跟踪、研究和完善,经受了生产实践的检验,取得了烧结技术的重大突破。

主要创新成果包括:1)低氧高温的烧结烟气循环工艺理论:发现了循环烟气风量、氧含量、温度的最佳匹配关系,首次提出19%氧浓度下提高燃料燃烧效率的最佳温度应保持在300水平,突破了传统热风烧结认为200~250效果最佳的观念,为实现烧结高温烟气循环奠定了理论基础。2)烧结高温烟气循环系统的设计体系:首次明确了改善表层烧结矿质量的最佳烟气循环面积应占烧结机的23~35%;多管除尘器及所有热风管道做外保温,大烟道至多管除尘器的热风管需做内耐磨衬,为实现烧结高温烟气循环提供设计技术保障。3)满足烧结高温烟气循环的核心设备:首次将国产高压热风鼓风机应用到烧结大烟道高温烟气循环领域,为实现烧结高温烟气循环提供装备技术保障。

项目获得专利8项,发表论文7篇,其中SCI1篇,EI3篇,开发了烧结高温烟气循环提质节能减排新工艺,指导了烧结机的设计改造,为烧结技术的发展作出了重要贡献。

项目投入使用后,取得了烧结矿平均粒径提高12%,烧结综合返矿率下降6.6个百分点,烧结固体燃耗降低3.35kg/t,高炉燃料消耗降低2.7kg/t,烧结粉尘排放降低27.30%,SO2减排15.34%,NOx减排22.37%的良好效果。当前国内有烧结机一千多台,项目的推广对于烧结提质降耗减排意义重大。

编号:2017067

项目名称:大型KR高效低耗智能化铁水脱硫成套技术集成与创新

主要完成单位:首钢京唐钢铁联合有限责任公司、首钢总公司、北京首钢自动化信息技术有限公司、中冶京诚工程技术有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

朱国森、李金柱、张丙龙、王 飞、高 攀、田志红、蒋学军、许有民、包燕平、杨伟强、崔园园、赵长亮、刘丹妹、陈俊峰、曹 勇//

硫元素不仅恶化钢材的韧性、抗HIC性能等力学性能指标,还是造成钢板表面翘皮、探伤不合的主要原因之一。首钢京唐钢铁联合有限责任公司(以下简称京唐公司)定位于生产以汽车板和管线钢为代表的高端薄板产品,因此需要对钢中的硫元素进行严格的控制。在众多脱硫技术中,铁水预处理脱硫具有高效、低成本等优势,已经成为高品质钢生产流程重要的工艺环节。

铁水脱硫预处理主要有单喷颗粒镁法、复合喷吹法和机械搅拌KR法(Kambara Reactor的简称)。其中,KR法由日本新日铁公司广畑厂发明并于1965年应用于工业生产。其工艺流程是:将耐火材料保护的十字型搅拌器插入铁水熔池中一定深度进行旋转,在形成的漩涡中加入脱硫剂,使之与铁水中的硫在不断的搅拌中发生反应。但是,在很长一段时间内,因为KR法搅拌器寿命低、温降大、脱硫剂消耗高等原因,日本只有少数制铁所采用。我国武钢于1979年引进了国内第一台KR脱硫装置,较长时间内也未得到推广应用。

本项目基于国内首台300吨KR脱硫装置,自主开发了高效低耗智能化铁水脱硫成套技术,主要包括:(1)高搅拌能大比表面积固态渣相表层快速脱硫技术;(2)新型脱硫剂高效脱硫技术;(3)长寿命搅拌器结构设计及浇注技术;(4)高稳定性大型铁包铁水捞渣装备及技术;(5)低硅、高硫、低温铁水脱硫防止喷溅技术;(6)脱硫除尘灰、脱硫渣铁的资源化利用技术;(7)智能化KR脱硫预处理成套技术等。

本项目主要创新点为:(1)开发了大型KR高搅拌能大比表面积固态渣相表层快速脱硫技术;(2)开发了新型CaO基含铝质催化脱硫剂高效脱硫技术;实现了100%铁水脱硫预处理,硫元素由平均0.058%脱至0.0006%,脱硫剂平均消耗7.5kg/t铁,每10ppm硫消耗脱硫剂≤0.13kg/t铁,平均脱硫周期≤28min,结束硫含量、脱硫剂消耗均达到国际领先水平。(3)开发了新型高强度、耐高温、高抗热震性非对称十字型搅拌器,在平均铁水温度1385下,搅拌器的寿命最高达到3384min以上。(4)开发了智能化KR脱硫预处理成套技术,劳产率提高了154%。

本项目开发的成套技术已经在京唐公司4座300吨KR脱硫装置上大规模应用七年,申请专利9项,其中发明专利8项,已授权4项。项目累计获得10045万元经济效益。本项目具有重大的示范效应,近年来国内新建二十余套KR脱硫预处理装置,为提升中国钢铁产品的质量做出了重要的贡献。

编号:2017068

项目名称:首钢长钢棒线材双蓄热步进梁式加热炉设计研究与应用

主要完成单位:北京首钢国际工程技术有限公司、首钢长治钢铁有限公司//

主要完成人:

侯俊达、郭新文、汪小龙、马 骥、苗为人、刘燕燕、卜素梅、李 浩、王惠家、李 文、张彦滨、张元福、陈国海、程 杨、吴小东//

蓄热式燃烧技术可广泛应用于冶金、石化、机械、建材、锅炉、陶瓷等行业的热工设备上。蓄热式燃烧技术是一种全新概念燃烧技术,在助燃空气高温条件下,燃料可以在低氧气氛中进行点火和燃烧,而且空气预热温度越高,能维持稳定燃烧的最低氧浓度也越小。实验结果还表明,高温低氧气氛能在很大程度上增大火焰体积,从而使最高火焰燃烧温度趋于降低并使炉膛的温度趋于均匀化,炉膛传热效率显著提高,NOx排放量能成倍地减少。

本项目以:1)空煤气组合式低NOx蓄热烧嘴;2)蓄热式加热炉炉压控制;3)蓄热式加热炉降低钢坯氧化烧损;4)减少钢坯黑印提高温度均匀性;5)自动排渣系统等方面进行攻关研究。

在技术创新上有以下特点:1)采用自主研发的空煤气上下组合式低NOx双蓄热烧嘴,达到了高效回收烟气余热、大幅降低NOx排放和钢坯氧化烧损的目标,同时提高了加热效率和钢坯温度均匀性;2)采用自主创新的空煤气“4+4集散”轮序换向控制技术,实现了优化空煤气调节、稳定炉压的效果,同时降低了一次性投资和后期维护费用;3)采用自主研发的出料端自动排渣装置,大幅减轻了清渣的操作强度;4)采用节能型步进机构液压平衡系统,降低电机的电能消耗,达到进一步节能的目的。

通过对国内外蓄热式燃烧技术的总结和研究,我们对蓄热式烧嘴进行了技术创新和开发并在首钢长钢棒线材加热上得以应用。首钢长钢棒材步进梁式加热炉采用此新型蓄热式燃烧技术,其节能降耗、提高成材率的直接经济效益达1160万元/年。在取得良好经济效益同时,NOX等燃烧污染物的排放量大大减少。加热炉能耗水平达到国际先进水平,三电控制系统自动化投运率达99%以上,操作维护量大幅度降低,实现“一键式”烧钢,成为蓄热式加热炉在棒线材上应用的样板工程。

实践表明,首钢长钢棒线材蓄热式加热炉各项运行参数达到国内领先水平,能够节约大量的燃料,并减少污染,符合我国节能减排的发展政策,因此具有广阔的市场推广前景,可广泛应用于冶金、石化、机械、建材、锅炉、陶瓷等行业的热工设备。

编号:2017069

项目名称:首钢京唐极薄包装用钢高速稳定生产专有技术

主要完成单位:首钢京唐钢铁联合有限责任公司//

主要完成人:

周 建、郑晓飞、任伟超、申延智、刘宗发、张宝来、杨世勇、王连庆、周玉锋、曾小明、李 振、孙健新、王晓广、管红永、刘冰扬//

京唐极薄包装用钢高速稳定生产专有技术属于钢铁冶金领域的重要的技术创新,填补国内的技术空白,实现极薄规格的稳定生产,最薄生产至0.15mm,在国内仅有京唐公司一家,并且成功实现了在线二次冷轧材的稳定生产,最薄生产至0.12mm,在国内仅有京唐公司一家,国际上京唐公司是第二家采用此工艺的生产企业,但是在带钢运行速度及生产最薄规格,均已超过Hoogovens公司,综合技术水平达到了国际先进水平。

京唐极薄包装用钢先后研究了极薄规格产品高速屈曲失稳的机理,液体紊流特点及其对带钢抖动的影响,成功开发出凸度+双螺旋的辊,柔性膨胀结,辊型抱闸及投入时序问题,首次提出炉区冷瓢曲预警技术,对于在线二次压下材焊缝通过技术及板形控制技术进行了系统研究,成功解决连退清洗段高速屈曲失稳,清洗段带钢撕裂,炉区瓢曲断带及DCR焊缝断带等系列问题,为1420连退高速稳定运行提高有利的技术保障。

主要创新点本项目的投入实施后发表论文3篇,其中一篇SCI收录,发明专利6项。

主要的创新点:1)清洗段的柔性控制技术,通过研发特殊辊型、柔性抱闸控制以及参考高铁车厢连接设计出的柔性膨胀结,成功解决了薄规格起筋、跑偏,撕裂等问题,其中跑偏次数由37次/月降低至3次/月,成功解决清洗段高速漏液以及带钢撕裂问题;2)通过边界条件的模拟试验,开发连退炉区冷瓢曲预警技术,为瓢曲控制及冷瓢曲的理论基础的建立提供有效的实践保障,目前国际的研究重点仍在热瓢曲预警,通过此预警系统的投入使用,带钢炉区瓢曲的频率由1次/月降低至0次/月,在国内同类机组中处于领先水平;3)首钢京唐是国内第一家,国际第二家使用在线二次压下功能的厂家,通过大量的生产实践跟踪及理论计算,自主研发西门子过焊缝二级自动降张功能、板形自动控制及弯辊前馈等功能,通过该技术的应用焊缝断带频率由1次/月降低至0次/月,在线二次压下材(DR8、DR9)的C翘≤10mm

实施后取得的效果通过对本项目的研发,实现1420产线的高速稳定运行,速度发挥达到82%,产能得到显著提高,吨钢成本由586.16元/吨降低至388.59元/吨;非计划开炉盖次数由13次/年,降低至1次/年,直接为公司创造6918万元效益。

推广应用情况:

本项目建立1420连退清洗段柔性控制技术、炉区冷瓢曲预警技术,以及在线二次压下焊缝控制及板形反馈控制技术,发明辊型抱闸、柔性膨胀结,炉区新型加热模式等,类似机组推广技术10项,为京唐公司冷轧产线稳定运行提供有利的技术支撑及保障。

编号:2017070

项目名称:迁钢一热轧2#加热炉燃烧系统节能、减排改造的研究与应用

主要完成单位:北京首钢国际工程技术有限公司、北京首钢股份有限公司//

主要完成人:

袁文兵、王建伟、李景超、侯俊达、陈迪安、刘志民、程 杨、麻卫平、冯树森、高文葆、苗为人、张元福、汪 泽、蹇军强、曹 恒//

本项目属于冶金热能工程领域。迁钢一热轧加热炉于2006年投入使用,至2012年改造前已连续运行6年,通过6年的运行和维护,发现加热炉存在燃耗高、板坯在炉内氧化烧损率高以及板坯长度方向温度调控能力差等问题,结合国家的能源环保政策,对加热炉进行燃烧系统进行节能、减排、提质改造。

该项目借助先进的研发手段,应用计算机CFD计算模拟仿真技术,研发应用“平焰+调焰+蓄热弥散式火焰”组合式加热技术、蓄热和预热组合式余热回收技术、“黑体”辐射材料技术、三流股宽火焰超低NOx蓄热烧嘴技术、蓄热排烟系统“抽吸比”控制技术、煤气热值在线检测和分段残氧在线监测等检测技术、蓄热烧嘴全分散换向技术、蓄热烧嘴低负荷时序“间拔”控制等综合技术在迁钢一热轧2#加热炉燃烧系统改造上应用,提高了其整体技术工艺水平、装备水平和自动化控制水平,实现“一键式”烧钢。改造后,各项节能环保指标将得到大幅改善,达到国内领先水平,其中,燃料单耗降低20.3%,氧化烧损下降0.2%,板坯出炉温差<20,烟气排放量减少15%,综合排烟温度控制在200以下,NOX排放量达到90mg/m3以下。这次“绿色变身”将为迁钢公司节约生产成本783万元/年,创造了显著的经济效益和环保效益。

运行1年多来,各项运行指标达到国内领先水平,取得了显著的经济、社会和环境效益,具有广阔的市场推广前景。

编号:2017071

项目名称:大型水电站用高强度易焊接厚板与配套焊材焊接技术开发应用

主要完成单位:首钢总公司、秦皇岛首秦金属材料有限公司、北京科技大学、中国水利水电第七工程局有限公司机电安装分局、中国水利水电夹江水工机械有限公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、中国葛洲坝集团机械船舶有限公司、天津大桥焊材集团有限公司//

主要完成人:

周德光、张 熹、邹 扬、陈 涛、刘国权、余雪松、万天明、李 谦、白学军、杨建炜、隋鹤龙、贺 振、翟 泳、张学峰、张 楠、马长文、刘 宏、秦丽晔、陈延清、吕延春、郭占山、王凤会、赵新宇、张跃飞、宋增强、樊艳秋//

本项目属于金属材料加工制造工艺、焊接工艺与设备领域。

我国电力结构约70%为火电,发展清洁能源已上升为国家战略,水电占我国清洁能源60%以上。随着水电站设计水头和装机容量不断提高,作为水电站主动脉的压力管道,其用钢向特厚、高强、高韧、易焊接发展。项目实施之初120~150mm岔管用特厚板及800MPa级焊材依赖进口,并存在预热温度高(120~150)、焊接窗口窄(≤25kJ/cm)等问题,难以满足野外焊接及复杂服役环境要求,尚未形成适用于高水头特大型水电站压力管道钢板生产及应用的成套技术。

从行业需求出发,首钢联合中国电建、中国能建两大水电建设集团历经8年解决了高强特厚水电钢制造、应用难题。项目通过低裂纹敏感性和高淬透性相耦合的成分设计,热影响区精细化组织设计,细化晶粒为核心的全流程工艺设计,解决特厚板易焊接与低淬透性的矛盾;从焊缝组织和气体元素控制角度,提出800MPa级焊材成分和药皮设计;利用钢板和焊材易焊接特性,开发了配套高效焊接技术。实现50mm以下600MPa钢板不预热焊接;800MPa级钢板预热温度降低到80,钢板和焊材焊接窗口提高到50kJ/cm;国产150mm岔管用钢首次应用,提高焊接效率77%。

项目主要创新点如下:基于水电使用需求建立多制约条件下易焊接水电钢、焊材成分设计模型及组织调控方法,首次提出易焊接高强水电钢板、焊材、配套焊接工艺一体化解决方案,并形成高水头大型电站用钢制造及配套焊接集成技术。开创性的采用双淬火调质工艺,实现心部贝氏体组织再细化,突破了低压缩比连铸工艺生产保心部性能150mm特厚岔管用板技术瓶颈。集成焊缝金属精细结构控制技术和低氢高流动性焊条药皮设计方案,首次开发出适应50kJ/cm大线能量焊接的800MPa级配套超低氢焊材,填补行业空白。

项目获授权专利12项,其中发明专利9项,形成技术秘密12项。

2016年项目通过中国金属学会成果评价,总体技术达到国际先进水平,其中高水头大型电站用钢制造及配套焊接集成技术达到国际领先水平。

首钢高强水电钢市场占有率24%,国内第一,其中150mm产品市场占有率100%。产品应用于多个大型水电站,其中巴基斯坦塔贝拉电站拥有世界最大钢岔管、埃塞俄比亚吉布电站是非洲最大电站、仙居电站拥有国内单机容量最大抽蓄机组、老挝XPXN电站为海外首次应用国产800MPa钢板。项目为水电行业技术升级提供有力支撑,为水电站高效、环保施工和安全、稳定运行做出了重要贡献,提升了中国水电在“一带一路”沿线国家的影响力。

编号:2017072

项目名称:特高压变压器用高磁感取向硅钢全流程板形控制技术研究与应用

主要完成单位:北京首钢股份有限公司//

主要完成人:

马家骥、刘建辉、司良英、龚 坚、刘海超、肖辉明、赵松山、李金保、蒋自武、张立强、赵鹏飞、黎先浩、王现辉、贺小国、徐厚军//

本项目属冶金工程技术-轧钢专业领域。取向硅钢生产流程长,板形影响因素众多。高磁感取向硅钢板形控制项目难点为含硅量高,热导率低,冷轧变形抗力大,并有独特的时效轧制工艺要求;涂覆氧化镁隔离剂后进行整卷立式高温退火,钢卷底端发生蠕变变形;热拉伸平整工序需要消化高温退火产生的单边浪形严重,稳定生产困难;精整工序剪切质量要求高,需要精准的剪切工艺与设备精度。

本项目自主研发了全流程板形控制技术,主要创新点为:(1)首次开发了高磁感取向硅钢高温退火成套板形控制技术,主要包括柔性高温退火控制技术和异型板形控制技术,实现了环形炉不同退火温度区间的柔性控制,解决了特高压变压器所需超宽卷板形控制和异型板形等行业难题。(2)自主开发了高磁感取向硅钢二十辊高精度板形及尺寸控制技术,主要包括ASR厚度控制技术、高精度轧制模型开发技术和板形控制工艺技术,厚度控制精度达到±2.5μm,不平度5IU合格率达到98%以上,处于国际先进水平。(3)自主开发了高磁感取向硅钢热轧高精度横向厚度轮廓控制技术,主要包括边部感应加热控制技术、工作辊变步长自由窜辊技术、在线比例凸度分配技术,凸度C40≤35μm合格率达到97%,楔形W40±20μm合格率达到98%,处于国内领先水平。(4)自主开发了热拉伸平整线错层卷取技术,利用卷取机纠偏系统自身特点,实现了钢卷端面按照正弦波规律变化的卷取方式,彻底解决了带钢在卷取过程中因边浪严重而出现的被迫分卷问题,具有同类产品应用推广价值。

本项目已获得国家专利14项,参与修订行业标准1项,经鉴定,成果居国际先进水平,经比较,部分指标居国际领先。该技术在首钢0.30mm0.27mm0.23mm0.20mm四个厚度系列产品全长均匀性和横向板形控制成功应用,开发出满足特高压变压器用高磁感高精度取向硅钢,年产量15万吨,产品成功应用于500kV、750kV、1000kV超高压及特高压变压器。应用结果表明,首钢取向硅钢产品达到国外新日铁同牌号产品水平,近三年累计经济效益9099万元,为取向硅钢产品和长流程产品的高精度板形控制提供了良好的范例、前景广阔,为关系国家节能减排与能源安全的高磁感取向硅钢替代进口做出了首钢贡献。

编号:2017073

项目名称:钢铁材料的高温氧化特性及其在碳钢板带表面质量控制中的应用

主要完成单位:首钢总公司、首钢京唐钢铁联合有限责任公司、北京首钢股份有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

朱国森、于 洋、李树森、徐海卫、赵征志、王 林、陈 瑾、夏银锋、李 研、刘鸿明、焦会立、晁 伟、周 旬、张亮亮、齐 达//

表面质量是薄带产品非结构性功能中最重要的指标。生产过程中的板坯加热及热轧阶段,材料在高温环境下发生氧化。对氧化行为及其遗传影响的控制水平,直接决定产品的表面质量。据新日铁报道,氧化及其遗传导致的表面缺陷占总表面缺陷数的20%以上!本项目开始时,首钢氧化类表面缺陷的比例高达30%!本项目以Si、P、Cr、Mo等合金元素对材料高温氧化特性的影响为研究对象,将氧化特性研究与薄带生产过程有机结合,集中解决了Si系红鳞、含P钢热轧麻点、LCAK钢酸洗后山峰状黑斑等一批因氧化而导致的、困扰行业已久的疑难表面缺陷。由于表面质量优异,首钢汽车板已进入奔驰、宝马、大众、现代等高端车企。宝马对材料供应商供货板材缺陷率的评判中(百万件板料中的缺陷板数,以PPM计),首钢材料2016年的PPM值平均为228;其中有连续3个月PPM值为0!这其中,针对疑难氧化类缺陷的控制,贡献度在25%以上。

本项目的主要创新及关键技术为:(1)首次提出了Cr-Mo元素对氧化铁皮与基体界面处Si元素富集的抑制机制。通过热态氧化铁皮结构控制技术,解决了困扰冶金行业的Si系红鳞这一顽固难题。首次揭示了Si系高强汽车板冷轧产品表面色差的直接原因是带钢“浅表层轧裂”,延伸了传统“热轧红鳞遗传导致冷轧色差”的理论。表面降级率由45%降至0%。本项创新工作形成4项专利(授权1项)、2项技术秘密、3篇科技论文。(2)探明了含P钢热轧麻点区别于“辊系麻点”和“温度系麻点”的本质原因,将P元素界面富集降低铁皮粘附力导致的麻点定义为“成分系麻点”。首次提出利用Si、P元素复合后的协同作用以消除双方不利影响的理念。缺陷发生率由70%降低至0.2%以下。本项创新工作形成4项专利(授权3项)、1项技术秘密、4篇科技论文。(3)明确了导致LCAK钢酸洗后山峰状黑斑缺陷的直接原因为线状氧化铁皮残留;该黑斑导致电镀锌后出现山峰纹缺陷。基于LCAK钢热态氧化铁皮结构控制技术及除鳞工艺优化,解决了这一疑难问题。缺陷发生率由35%降至0.1%以下。本项创新工作形成2项专利(授权2项)、1项技术秘密、4篇科技论文。

本项目累计获得1.24亿元经济效益。由于表面质量优异、性能稳定,首钢(Si系镀锌高强汽车板DP780、TRIP690)是国内唯一正式通过奔驰材料认证的钢企!首钢也是国内最优的电镀锌基板供货商,产品覆盖知名的本土及合资电镀锌企业,如斗原、铉澈、长江润发、江阴长发等,市场占有率达到30%。

编号:2017074

项目名称:冷轧处理线自动化控制系统的研发与应用

主要完成单位:北京首钢自动化信息技术有限公司、首钢京唐钢铁联合有限责任公司//

主要完成人:

毛振兴、汪万根、李 洁、王大川、孙燕京、张振飞、霍文丰、贾 磊、彭卫革、胡发明、赵德文、刘江龙、李 硕、袁长虹、赵智滔//

冷轧处理线自动化控制系统的研发与应用属于轧钢自动化技术领域。

首钢自动化信息技术有限公司着眼于当今冷轧处理线自动化控制技术领域的最高水平,以搬迁改造后的首钢京唐公司彩涂板事业部2#镀铝锌生产线为研发和应用实体,通过自主设计和集成,研发出拥有自主知识产权的大型冷轧处理线自动化控制系统。该系统具备了冷轧处理线机组控制、退火炉控制等先进功能,其技术水平达到了同期国外引进冷轧处理线自动化控制水平。控制系统切合实际的解决了原产线中影响生产稳定运行的诸多问题,极大满足了京唐镀铝锌生产线向高端、多品种、全规格方向发展的需求。

研发的主要技术内容有:1、精准稳定的张力控制系统;2、高精度的延伸率控制系统;3、精准的物料跟踪系统;4、高精度的退火炉燃烧(温度)控制系统;5、生产过程管理与机组生产一体化的过程自动化控制系统;6、高精度、快响应的电气控制系统。

本控制系统形成了5项专利技术和3项自有技术,取得了提升产线成材率、提高产线张力控制稳定性和精度、提高退火炉燃烧(温度)控制精度等三大类创新技术成果。

主要创新技术:提升产线成材率采用切尾定长预控技术、出口段穿带防划伤控制技术、出口段穿带预防产生褶皱的控制技术等创新技术,解决了原产线入口段,出口段切损率高,成材率低的问题。提高产线张力控制稳定性和精度采用基于转矩的张力控制系统设定值斜坡控制技术、炉区入口张力补偿控制技术等创新技术的张力控制系统,解决了全线张力控制不稳定的问题。提高退火炉燃烧(温度)控制精度采用退火炉燃烧(温度)高级控制技术,实现了对加热段和均热段燃烧的精准控制,提高了退火效率,降低了能源消耗成本。

通过一年的生产运行检验,控制系统运行稳定,各项技术指标达到了国际先进水平,提高了产线成材率和产品合格率,保障了产线产能和生产效率,拓展了全系列高强钢产品的规格范围,实现了京唐镀铝锌产品生产的能力。从系统实用效果上增加了产线整体经济效益1519.8万元。

本自动化控制系统的控制功能通用性强,具有良好的可移植性和可扩展性,可复制和推广到整个冷轧、热轧处理线行业中,应用前景非常广泛。其创新技术在同行业相关自动化控制技术领域中具有良好的推广性和示范性。

目前,该控制系统已推广应用于明年投产的首钢迁钢冷轧完善配套项目中的1#和3#准备机组上。

编号:2017075

项目名称:煤-煤气混烧锅炉双尺度低NOx燃烧技术的研究与应用

主要完成单位:首钢京唐钢铁联合有限责任公司、烟台龙源电力技术股份有限公司//

主要完成人:

贾希存、刘正发、吴礼云、李 明、侯 波、田子枫、杜学忠、王铁民、张瑞玺、崔金雷、李 磊、张 涛、薛利刚、张 达、甄海军//

首钢京唐钢铁联合有限责任公司两台300MW煤-煤气混烧锅炉在采用双尺度低NOX燃烧技术后,取得了明显的效果。煤-煤气混烧锅炉有三种燃料,高炉煤气底部两层,可掺烧200000Nm3/h,焦炉煤气四层与煤粉五层交叉布置,可掺烧焦炉煤气35000Nm3/h。在纯煤工况下,生成氮氧化物由600mg/m3降至220mg/m3;煤气掺烧工况下,生成NOX由400mg/m3降至170mg/m3,减少后序处理。年经济效益可达1116.2万元。同时锅炉效率提高0.58%。年节约标煤耗8680t。

双尺度低NOx燃烧技术即在过程尺度(纵向),空间尺度(横向)同时采取空气分级,复合。在纵向空间,各层煤粉喷口由水平分离改成分上下层浓淡喷射,使浓相侧煤粉更浓,建立高温低氧还原区,将已生成的NOX还原,淡相侧更淡,使煤粉的燃烧氧化反应更加充分。通过模拟仿真计算,将燃尽风风口升高7米,已达到加长燃烧过程,稳定高效燃烧的效果。在横向空间,将煤粉喷口与助燃风设计成3°夹角,这种横向布置,可使煤粉初始燃烧时,助燃风不能过早混合进来,形成缺氧燃烧,在火焰内就进行NOX还原,抑制NOX产生。在火焰末端,助燃风再及时掺混合进来,使缺氧燃烧时产生的焦炭再燃烧。底部两层高炉煤气采用多管式燃烧器,高气的常规掺烧,起到托火的作用,延长炉渣的下落,同时高炉煤气热值低,燃烧时间长,随着烟气的上升,到达火焰中心时,起到了降低火焰中心温度、稀释氧浓度的作用,降低了热力型氮氧化物的生成。焦炉煤气隔层交叉分布于煤粉层间,在淡相侧,焦气中的H2可有效还原烟气中的氮氧化物,在浓相侧,焦气中的H2可优先与氧气结合,使得浓相侧的煤粉缺氧燃烧,可在生成NOX阶段得到有效控制。

在煤粉层喷口两侧加装(贴壁风)扁平竖向独立风口,在风口两侧的水冷壁形成风膜,防止煤粉对水冷壁的冲刷磨损。同时,在近壁区域形成了较高的氧化性气氛,在有效冷却冲击的高温灰粒防治炉膛结渣,可有效抑制水冷壁的高温腐蚀。

在专业燃煤电站锅炉及钢铁企业煤-煤气混烧锅炉均有推广应用价值,从源头上控制氮氧化物的生成,减少后序处理费用。

编号:2017076

项目名称:ZH3200E组合式强磁选成套技术

主要完成单位:长沙矿冶研究院有限责任公司//

主要完成人:

辛业薇、苏 彬、王权升、黄雄林、白利宾、豆中磊、周湘一//

该项目属于资源高效开发与综合利用技术。

主要内容:从提高细粒级(-75μm)及微细粒级(-38μm)磁性矿物分选效率着手,本着解决国内外强磁选机存在的主要问题为目的,结合长沙矿冶研究院几十年来从事强磁选机专业研究以及磁选设备开发经验,实现工业型机的结构工程放大和优化设计,确定新型高效节能组合式强磁选机的基本结构和参数。

具体研究内容如下:1)磁系研究设计磁系设计包括:“梳理式分选”理论研究,磁路参数优化设计,磁路计算机仿真,激磁线圈设计。2)分选介质研究设计分选介质研究设计包括:分选介质参数研究、分选介质材料研究、分选介质计算机仿真。3)配套机械结构设计配套机械结构设计包括:传动系统设计、给料系统优化、冲洗装置设计。4)控制系统设计控制系统设计工作包括:线圈激磁控制系统优化、功能互锁保护设计、过载保护设计、油品在线监控设计以及电气控制可靠性分析研究等。5)试验研究工作试验研究工作包括分选指标、处理量、给矿浓度、冲洗水量及多种物料适应性试验工作;设备运转率、功耗、温度等测试试验;推广组合式强磁选机应用于铁矿、钛铁矿、赤泥、石英、高岭土、长石等选矿应用。6)工业实践2015年12月27日,首批12台大型组合式强磁选机在中国铝业股份有限公司广西分公司赤泥选铁车间安装调试完毕并开始运行。截止目前,全部12台大型组合式强磁选机运行良好,生产指标稳定。

技术经济指标:

1、中铝广西分公司赤泥选铁技术指标:目前全部12台大型组合式强磁选机运行良好,生产指标:铁精矿品位55%以上,作业铁回收率39.51%,尾矿铁品位17.52%。铁精矿产量在原有的基础上增加了近一倍,预计2016年全年增加近40万吨合格铁精矿,直接经济效益显著。

2、酒钢400万吨选厂技术指标:酒钢选烧二厂技术要求规定:精矿TFe品位47%,尾矿TFe品位21%。ZH3200型组合式强磁选机实际生产指标为精矿TFe品位48.5%,尾矿TFe品位18.56%,均优于技术要求。该项目使酒钢每年增收33万吨铁精矿,相比老选厂每吨精矿成本降低80元,为酒钢创造了显著经济效益。

应用推广情况:首批12台大型组合式强磁选机于2015年12月16日前安装测试完毕后开始运行,对立环系统尾矿进行再回收,全部12台大型组合式强磁选机运行良好,铁精矿品位55%以上,作业铁回收率39.51%,尾矿铁品位17.52%,产量在原有的基础上增加了近一倍,预计2016年全年增加近40万吨合格铁精矿,直接经济效益显著。

编号:2017077

项目名称:极难选红铁矿闪速(流态化)磁化焙烧成套技术开发与应用

主要完成单位:长沙矿冶研究院有限责任公司、武汉理工大学、湖北凤山矿业有限公司、湖南长拓高科冶金有限公司//

主要完成人:

陈 雯、洪志刚、刘小银、陆晓苏、余永富、李永恒、彭泽友、王 位、杨顺德、刘根凡、李福洲、罗良飞、冯志力、张汉泉、左荣宝、洪志国、李家林、严小虎、张广文、高泽斌、仇学义、曹明礼、张立刚、麦笑宇、王秋林、廖振鸿//

所属领域:矿山科学技术为高效开发菱铁矿、褐铁矿和超细粒赤铁矿等极难选红铁矿、综合回收流失至尾矿的铁资源,在中国工程院余永富院士首次提出“闪速磁化焙烧”思想的基础上,在“十五”、“十一五”、“十二五”国家科技计划的持续支持下,项目从基础理论、关键技术与装备、产业化开展了长达十多年的系统研究,在铁矿物磁性快速转化、粉矿循环预热、提高焙烧效率、低成本干式均匀制粉、煤的流态化无焰燃烧、清洁生产等方面取得重大突破,发明了极难选红铁矿闪速磁化焙烧成套技术和装备。

主要特点如下:1.创造性地将流态化技术应用于细颗粒铁矿石磁化焙烧,矿石运动状态由传统的堆积态转变为悬浮态,固气两相接触面积提高3000倍以上,反应速度提高100倍以上,实现了弱磁性氧化铁矿石的快速磁化。2.开发焙烧炉尾气二次燃烧和余热逐级利用技术,多级循环预热矿粉、干燥原矿,提高系统热能利用效率,焙烧温度较竖炉和回转窑降低100以上、能耗降低30%以上。3.利用矿石抗剪强度低的特点,在集成高效立式辊压磨矿、精细风力分级工艺基础上,开发出新型干式均匀制粉技术,满足了制粉粒度和低能耗要求,显著简化制粉流程,原矿制粉电耗降低至15KW.h/t,制粉成本小于15元/吨。4.开发流态化无焰燃煤装置,使用普通燃煤为焙烧系统同时提供热源和还原性介质,降低了焙烧成本,铁精矿制造成本234.36元/吨,拓宽了技术的适用地域。5.集成创新多种综合节能和环保技术,在分段供氧条件下,实现低温燃烧,显著降低NOX排放;产业化工程中,实现了无废水排放和尾矿综合利用,全过程满足了清洁生产要求。

2016年,在湖北黄梅首次建成60万吨/年闪速磁化焙烧产业化工程。对TFe32.52%菱褐铁混合矿,获得品位57.52%、SiO2含量4.76%、铁回收率90.24%的先进技术指标;产出的铁精矿具有自熔性,与鞍本地区66%铁精矿质量相当。相对该矿区以前的生产指标,铁精矿品位提高5.68个百分点,回收率大幅度提高33.37个百分点。

该技术拥有完全自主知识产权,获得授权专利24件。经成果鉴定,整体技术达到国际领先水平,开创了难选铁矿石开发利用的新途径,引领我国乃至世界难选铁矿石选矿技术的发展。项目成果的推广对扩展我国铁矿石资源量、提高资源利用率、缓解铁矿石供需矛盾、保障钢铁工业健康发展具有十分重要的战略意义。

编号:2017078

项目名称:冷轧带钢高压水射流喷丸绿色除鳞成套技术与设备研发及工业应用

主要完成单位:长沙矿冶研究院有限责任公司、陕西红光金属有限公司、陕西鑫宝制管有限公司、天津市飞龙制管有限公司//

主要完成人:

毛桂庭、侯亚康、刘智谋、黄生淼、何 成、柯 熠、欧阳邓培、郑哲军、闫 亮、张 波、王成国、毛述军、王 路、陈俊全、王新水、王志刚、陈 铭、丁凤斌、罗 斌、王晓东、周鸿锦、阳 蓉、杨永顺、毛益红、吴度希、易 剑、杨 杰//

项目属于冶金科学技术领域,冶金工业专用工艺设备制造技术。

工业废酸因其毒性和腐蚀性,列入《2016版国家危废名录》。部分企业因利益使然,废酸未经处理便往河流排放、或注入地下、或直接倾倒掩埋,环境破坏触目惊心,大量土壤和地下水遭到严重破坏,自身修复至少50~100年。

酸洗工艺,屡屡被列为环境治理问题重点关停对象,已严重影响企业正常生产秩序。我国目前冷轧带钢酸洗除鳞每年耗酸达到了100余万吨,产生含酸废水3000余万吨。破解其带来的环境污染困局,对促进我国钢铁工业转型升级具有重要意义。

长沙矿冶研究院有限责任公司基于高压水射流喷丸表面清理技术,集成水循环过滤、磨料分选回收、自动控制、水力输送等技术,自主研发出“冷轧带钢高压水射流喷丸绿色除鳞成套技术与设备”。

本项目获授权专利6项,其中发明专利1项,实用新型专利5项;攻克了世界上一直想替代酸洗而未攻克的难题,经中国钢铁工业协会科技成果鉴定,达到国际领先水平。2016年获批主持制订“钢材表面高压水射流喷砂(丸)表面清理装置”行业标准。

本项目主要特点:1.物理除鳞,绿色环保:采用高压水射流喷丸技术除鳞,水与磨料循环使用,“三废”零排放,与酸冼工艺相比,生产过程绿色环保。2.经济效益显著:设备除鳞效能达2.9~3.1m2/KW?h,比抛丸等技术高50%以上;销售价格仅为EPS生态除鳞设备(美国)的14.5%;运行成本仅为EPS设备的15%;设备易损件如填料等,寿命达2100h以上,是部分EPS设备易损件寿命600h的350%。3.速度自由匹配:单个带钢清理单元除鳞速度为30~60m/min,可根据实际要求调节;N个清理单元串联则速度×N倍。4.表面质量可调:清理后的表面为Sa3级,粗糙度Ra8~15,可以通过改变磨料粒径调节除鳞后的表面质量;5.过程自动控制:生产线全线PLC全自动控制,生产工艺参数自适应调节,设备运行工况在线分析、诊断预警。6.工艺技术与设备制造深度融合,可根据用户实际情况,调整工艺参数,提供配套设备。

项目自2014年9月推广应用,截止申报日,累计签订设备销售合同38台套,合同额11836万元,已建成23台套并投入使用,另15台套暂未达产。

本项目推广以来,清理带钢约299.7万吨,减少废酸排放5.994万吨,节约工业用水179.82万吨,创造了显著的社会环境效益,同时,与酸洗方法相比,为企业节支23976万元,经济效益显著。逐步实现全行业推广后,将可杜绝冷轧带钢行业酸洗污染,每年可减少100万吨以上的废酸排放,以及节约超过三千万吨的工业用水。

编号:2017079

项目名称:高炉热态维修和出铁场关键材料与技术及工业应用

主要完成单位:武汉科技大学、上海宝钢工业技术服务有限公司、武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司、中冶武汉冶金建筑研究院有限公司、湖南湘钢瑞泰科技有限公司、濮阳濮耐高温材料(集团)股份有限公司、武汉宏程冶金材料有限公司、武汉市耐火材料与高温陶瓷工程技术研究中心//

主要完成人:

梁永和、尹玉成、聂建华、邱文冬、雷中兴、彭云涛、曾立民、王 成、许树斌、赵 雷、赵惠忠、胡卫平、徐 超、白 晨、倪月娥、项 冰、陈晓霞、朱厚亮、王凌云//

该项目属于新材料技术领域。

项目采用高效促凝与早强技术,开发出了高炉炉身热态修补用快干速凝喷注料及高炉炉缸早强泵送料。喷注料的施工反弹率为4.4%,1400×3h的加热永久线变化率为0.1%,均优于美国产品;售价低于美国产品至少40%,炉缸泵送料的早期强度高于同类美国产品。

项目在传统高性能炮泥研究基础上,通过合成并采用环保树脂,同时与环保沥青复合使用,成功开发出高性能环保炮泥,其全部理化指标优于行业标准要求,苯并芘含量低于10ppm,远低于<50ppm的欧洲标准。项目通过粒度组成与分散剂的协同优化,显著提升了其施工性能;探明了其结构与抗侵蚀性能间的关系,并采用原位合成高温耐蚀相增强技术,研制出来低成本长寿出铁沟浇注料,其理化指标优于行业标准及用户合同要求(≥13.6万吨),一次性通铁量超过17万吨。

高炉炉身修补用快干速凝喷注料及高炉炉缸早期泵送料的成功研发,完善了我国高炉维护成套技术,打破了国外进口材料长期以来在我国的垄断局面,同时也大大地降低了维护成本,节约了大量的外汇。

开发出的高性能环保炮泥及低成本长寿高炉出铁沟浇注料,很好满足了我国当前日益强化的高炉冶炼工艺,降低了吨铁成本,同时也大幅度改善了炉前工作环境,显著降低了对环境的污染。项目不仅产生了显著的经济效益,同时也具有良好的社会效益,特别是在环境保护方面具有突出的贡献。我国是钢铁生产大国,高炉出铁场用炮泥及出铁沟浇注料拥有广阔的市场,推广应用前景良好。

项目快干速凝喷注料及炉缸整体泵送料的成功开发,有望逐步夺回国内市场,并进一步走入国际市场。项目成果已经在全国推广应用,在武钢、湘钢等大型钢铁企业取得了良好的应用效果。项目成果在国际市场也具有广阔的推广前景。

编号:2017080

项目名称:地质聚合物泡沫混凝土的研发与应用

主要完成单位:武汉科技大学、常州易能科技有限公司、冶金工业信息标准研究院、中建三局第一建设公司//

主要完成人:

向晓东、江志平、李灿华、高 波、庞华果、仇金辉、江新卫、尹哲学、杜云丰、王小波、何明生、王姜维、习嘉晨、方红明、张洪杰//

本研究属于冶金环保领域。

课题开展前,传统泡沫混凝土的生产是以水泥为主要胶凝材料,存在强度偏低、收缩大、易开裂吸水等缺陷,从而限制了其规模化应用和产业化推广。同时,水泥属于高耗能产业,每生产1吨水泥分别消耗煤115kg和电108kw.h,还会产生大量烟尘,污染环境。因此,开发新型泡沫混凝土是我国建筑绿色节能的一项重要而紧迫的任务。

地质聚合物泡沫混凝土是一种新型的节能环保型建筑材料。它以钢渣为基体通过生物秸秆的改性研究,新型发泡混凝土装备的研发,从而提供一种原料便宜、生产方法简单、强度高的泡沫混凝土,可用以替代水泥。

项目在地质聚合物制备、生物秸秆改性、装备研发等方面进行了重大科技创新:(1)提出了新型钢渣基地质聚合物材料制备方法。以钢渣为原料,制备了高强地质聚合物水泥和地质聚合物材料,地质聚合物水泥的强度等级达到42.5标准,提高了胶凝材料的耐久性。(2)发明了生物秸秆界面处置、改性技术。在常温下对生物秸秆进行脱色和界面处置,提高了掺秸秆纤维的增强效果。秸秆纤维砌体的保温隔热性能远远优于常用墙体,其保温性能是普通黏土砖墙体的近10倍,极大地促进了生物秸秆高效利用。(3)研制出多功能轻质泡沫混凝土产品。研发出易能牌多功能轻质混凝土(MLC)节能技术产品,轻质混凝土干容重350~650kg/m3,仅为普通混凝土密度的1/5~1/8,实现了墙体材料的轻质、保温、隔热、隔音、节能、环保。(4)开发了配料、搅拌、施工一体化的新型泡沫混凝土集成装备。易能牌泡沫混凝土多功能生产装备具有占地小、重量轻、运输方便、节能降耗等优点。目前已广泛用于市政、桥梁、大型建筑等工程,实现了泡沫混凝土的规模化、工业化生产。

本项目形成国家专利13项(授权9项),主编、参编《泡沫混凝土》(JG/T266-2011)、《屋面保温隔热用泡沫混凝土》(JG/T2125-2012)等2项行业标准,主编出版专著《钢渣处理及资源化利用技术》1部。

本项目研究成果已在常州奥林匹克体育中心、中国人民解放军第102医院、江苏三恒科技集团有限公司、阳湖名城、新城长岛等代表性工程中应用,产品使用面积已过700万m2,取得了显著的经济、生态和社会效益。

本项目实现了冶金固废的大规模利用,极大地消减了生物秸秆无组织焚烧所造成的雾霾污染;泡沫混凝土的产业化推广,提升了我国建筑绿色节能的科学技术水平。

编号:2017081

项目名称:基于光纤微震和位移信息融合的岩体位移监控预警技术及应用

主要完成单位:莱芜钢铁集团莱芜矿业有限公司、山东省科学院激光研究所、山东盛隆安全技术有限公司、山东微感光电子有限公司//

主要完成人:

亓俊峰、孙增荣、刘统玉、张龙平、王怀佳、马继业、胡宾鑫、姜 龙、宋广东、张 勇、田晓明、王金玉、张静文、李连庆、张 航//

基于光纤微震和位移信息融合的岩体位移监控预警技术及应用该项目属于矿山安全科技领域,应用于非煤矿山安全状态在线监测与预警。

莱钢集团莱芜矿业有限公司胶固粉厂位于已闭坑的原赵庄铁矿附近,后耿公清选矿厂铁矿在附近采用地下开采方式继续采矿,2012年3月导致地面塌陷、沉降,胶固粉厂建筑设施和生产设备急需进行安全监控。

谷家台铁矿是莱钢集团莱芜矿业有限公司下属矿山,矿体上盘大理岩含水极为丰富,矿山采用井下近矿体大理岩内钻孔注浆堵水技术治水,形成一定厚度的隔水帷幕,并采用充填采矿法进行采矿,需对隔水帷幕的稳定进行监测。

莱芜矿业有限公司联合山东省科学院激光研究所、山东盛隆安全技术有限公司、山东微感光电子有限公司,采用光纤微震、位移监测技术,开发了软件系统,对胶固粉厂地下岩层与谷家台铁矿井下隔水帷幕的岩体变化进行实时在线监测、自动预警,以便及时采取措施。

本项目为国家安全监管总局《2013年安全生产重大事故防治关键技术科技项目》立项项目(安监总厅科技[2013]140号),山东部分第49项。

本项目通过建立一套高精度光纤微震监测系统和光纤位移监测系统,对采矿区和预警区深部岩体的活动进行实时监测,监测岩体断裂频率、震幅、能量和位移速度,观察采空区上覆岩体移动过程;并通过大量数据分析,建立岩体位移速度数学模型,推断岩体移动波及地表的时段;研究分析岩体位移与微震之间的关系,探讨总结岩体位移与形成冲击地压、突水等矿山动力灾害的关系和规律,以实现对这些动力灾害的预报和预警。此次研究对于提高我国安全技术水平,减少人员伤亡和大型事故的发生,具有重要意义。

通过对胶固粉厂周围地下岩体位移与微震监测,及时预警预报,自2014年9月指导安全生产一年,创经济效益1583.91万元;谷家台铁矿井下隔水帷幕在光纤位移、微震监测区内,自2015年2月安全生产半年,生产矿石3277719t,创经济效益1020.64万元。

本项目成果不仅可以实现对地表坍塌、顶板冒落、突水、岩爆等矿山工程地质灾害的监测预警,而且对交通运输设施、高层建筑和桥梁等各类重要建筑物、构筑物位移以及城市、沿海下沉等也具有监测预警作用。这对于提高我国安全技术水平,减少人员伤亡和事故的发生,具有重要的经济社会效益。

编号:2017082

项目名称:热轧耐低温型钢关键技术研究与应用

主要完成单位:莱芜钢铁集团银山型钢有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

王中学、于 浩、韩蕾蕾、杨 栋、方金林、张学民、赵征治、邹春锋、李四军、付常伟、杨志杰、杨王辉、王建军、纪进立、马 文、宋成浩//

项目属钢铁冶金材料技术领域。研发的热轧型钢耐低温钢关键技术大幅提升我国热轧型钢高端产品制造能力。热轧耐低温型钢低温冲击性能合格率大幅提高,性能优于国内外其它企业生产的热轧H型钢,产品畅销海内外数万吨,有效提升热轧耐低温型钢的生产水平和产品竞争力。

主要内容:对影响热轧产品低温冲击韧性的关键因素进行研究,结合莱芜钢铁集团银山型钢(以下简称莱钢)型钢生产线特点,研究制定耐低温型钢关键生产工艺控制要点,设计开发热轧355MPa耐-40多种规格及厚度型钢产品,利用多元合金微合金化技术,通过控制冶炼以及控制轧制及冷却技术,生产高韧性耐低温H型钢。

技术创新点:(1)研究“铌、钒、钛“不同元素耦合微合金化思路,并设计“铌钛、铌钒钛、钒钛”不同合金配比生产不同规格热轧耐低温型钢。授权发明专利1项“ZL201310516798.0,耐低温H型钢及其生产方法。2015年10月在《钢铁研究》发表论文:低压缩比300Mpa级耐低温H型钢微合金化技术。(2)研发了耐低温型钢冶炼与轧制关键工艺技术集成。研发控制钢水夹杂物、偏析、裂纹等缺陷关键工艺集成,同时研发低魏氏组织、低缺陷、高晶粒均匀度轧制控制技术集成。产品低温冲击稳定在180J以上性能优异。授权发明专利两项“ZL201310415949.3,用于铁路接触网支柱的后规格耐低温H型钢及其制备方法”“ZL201410350560.X异型坯浇铸用侵入式水口及其布置方式”。实用新型两项“ZL201520022622.4一种优质连铸坯的冷却装置”“ZL201320010686.3一种转炉用带沟槽的128面体挡渣器”。(3)首次“定量研究As以及N含量”对低温冲击性能的影响规律,制定生产实践控制工艺。2015年10月在《材料热处理学》报发表论文1篇,《砷对海洋平台用Q345E钢低温韧性的影响》156-162。(4)通过回归分析,制定-40型钢耐低温产品以及“-5门架型钢耐低温型钢产品”性能回归方程,提高了性能稳定性,为在线动态控制耐低温型钢性能提供依据。申请发明专利:申请号201510044565.4基于多元线性回归分析的热轧H型钢力学性能预报方法。

本项目开发的热轧型钢耐低温钢关键技术生产技术,各项技术指标达到了国际领先水平。2013~2016年在莱钢应用累计利税3.31亿元。经济和社会效益显著。产品远销海内外数万吨,成为高端型钢生产领军企业。

编号:2017083

项目名称:高性能铁基粉末原料和制品工业化关键技术与应用

主要完成单位:莱芜钢铁集团粉末冶金有限公司、北京科技大学、钢铁研究总院、中南大学、莱芜市新艺粉末冶金制品有限公司//

主要完成人:

曲选辉、李普明、袁 勇、柳学全、李松林、罗丰华、吕元之、尹海清、刘增林、张德金、吴修笃、王秀春、刘曌娲、李立奎、张 杰//

本项目属于新材料领域,相关研究得到了国家973计划和国家科技支撑计划的资助。

粉末冶金技术可自由组装材料结构从而精确调控材料性能,同时实现近净成形,已成为材料先进制备与加工技术的重要发展方向。粉末冶金制品已在汽车、机械、电子、军工等领域获得广泛应用。

本项目针对汽车工业和高端装备制造业对高性能铁基粉末冶金材料的迫切需要,选择了通用性好、应用面广和附加值高的高压缩性铁粉、预合金专用粉、软磁材料粉等原料粉末和高密度模压成形技术为对象,开展关键技术攻关,取得如下创新:(1)自主开发了高压缩性水雾化铁粉的工业化生产成套技术,为我国发展高性能钢铁粉末冶金制品奠定了基础。建立了工艺介质和杂质元素的综合作用理论,构建了水雾化铁粉压缩性与杂质元素之间的定量关系模型;突破了杂质元素分步脱除、高效雾化和二步还原等产业化关键技术,将铁粉压缩性从6.90~7.06g/cm3提高到7.20g/cm3以上,达到国外先进产品的性能指标。(2)开发了具有烧结硬化特性的含Cr预合金粉和发动机气门阀座专用粉。系统研究了Ni、Mo、Cu、Cr等合金元素的协同作用规律,通过优化合金成分、合金元素添加形态和方式有效解决了材料性能与粉末工艺性能之间的矛盾。使用烧结硬化粉末可将烧结和热处理在烧结炉中一次完成,减少能耗约40%。(3)发明了铁粉表面绝缘连续化处理新方法,建立了高性能铁基软磁复合材料的工业化生产工艺。开发了铁粉表面磷化-硅烷偶联剂包覆的双层复合绝缘处理工艺和关键装备,保证了表面包覆的完整性、均匀性和绝缘性。产品的磁导率、磁损耗等关键性能均优于国际同类产品的先进指标。(4)开辟了一条采用普通模压成形与烧结设备低成本制备高密度低合金粉末冶金制品的新途径。基于粉体填充规律和流变塑变特征,综合利用粉体粒度组成调控、粉末软化和粒间润滑等技术,使压坯密度达到7.6g/cm3以上,烧结热处理后硬度达到HRC50~55,抗拉强度≥1050MPa,产品密度、性能和生产效率均优于国际著名公司同类产品和技术。

本项目新建和改造生产线10条,产品已在东睦新材料等70多个单位应用,并已出口。2015年,我国生产的粉末冶金制品中汽车零部件的比例已上升到50.4%,其中,高性能高密度结构零件达到30%以上。

本项目授权专利26项(其中发明专利11项),发表论文20篇,出版著作1部,修订国家标准3项。近三年实现产值13.13亿元,利税2.1亿元,出口创汇0.56亿元。间接经济效益约110亿元,并取得了显著的节能减排效果。

编号:2017084

项目名称:复杂环境下炼钢工程施工技术研究

主要完成单位:山东莱钢建设有限公司//

主要完成人:

沈桂联、孙李涛、王会波、王 闻、车德双//

本项目以莱钢银山型钢转炉洁净钢平台建设技术改造工程为载体研发,所属领域为炼钢工程技术领域。

莱钢银山型钢转炉洁净钢平台建设技术改造工程,是莱钢近年改造工程最大的一个项目。通过对莱钢银山型钢转炉洁净钢平台建设,结合施工现场环境、工程技术图纸,对转炉炼钢系统的工艺特点、结构形式、技术特点、所有材料进行研究分析,建立一套完整的安装方案和作业指导书。并提出:复杂作业环境下炼钢系统钢结构与设备安装技术问题,狭窄空间区域内转炉设备安装技术问题,竖向叠加管道垂直吊装问题,氧枪系统安装精度控制问题,大型吊机吊装钢构件及设备件的效率问题。对复杂作业环境下炼钢主厂房钢结构及附层设备安装、高空大直径管道改造、转炉本体设备安装、底吹氧气转炉氧枪设备安装调试、汇总数据、整理转底炉本体施工技术难题做出相应的解决方案。总结出复杂作业环境下炼钢主厂房钢结构及附层设备安装技术、高空大直径管道改造技术、转炉本体设备安装技术、底吹氧气转炉氧枪设备安装调试技术、钢柱对接连接施工技术等。

这些技术在转炉洁净钢平台建设技术改造工程、九羊钢铁新建脱硫炉工程中推广应用,其中转炉本体设备安装技术、底吹氧气转炉氧枪设备安装调试技术在大型炼钢1~3#转炉工程中得到应用。施工人员在作业过程中熟练的掌握了复杂环境下转炉炼钢系统施工技术,积累了相关丰富经验,为以后类似工程的施工奠定了基础,为全国钢铁行业工业化建设改造提供了可靠的理论依据,及高效施工工法。

编号:2017085

项目名称:焦化煤调湿技术及SDM-HB2干燥破碎机研究开发与应用

主要完成单位:山东省冶金设计院股份有限公司//

主要完成人:

姚朝胜、魏新民、郭怀功、苏兴民、李普庆、卢学峰、单光圣、韩永吉、赵 帅、李俊玲、尹逊安、陈盛文、程绍良、郝小娟、张凤军//

焦化煤调湿技术及SDM-HB2干燥破碎机研究开发与应用本项目研发了一种新的煤调湿技术,入炉煤经均质布料装置进入锤式干燥破碎机,入炉煤在破碎的同时被干燥。大部分入炉煤在破碎机下部收集,少部分经旋风和布袋收粉器收集,所有入炉煤经混合机混合后送往焦炉。

通过选用一种均质布料装置,使装炉煤在破碎机内分布均匀,无破碎死角;设计一种专门的破碎机进口装置,使装炉煤与烟道气进入破碎机后能充分接触;创新设计一种具有干燥功能的破碎机,使装炉煤在破碎的同时被干燥。

本项目在国内外首次采用干燥破碎一体化煤调湿工艺及设备,不仅稳定了炼焦煤的水分,而且改善了粒度分布,有效的提高了焦炭质量。干燥热源最少七成以上来自焦炉烟道废气,少量不足热源由烟气炉提供。流程紧凑,投资少,能耗小运行维护简单,占地面积小,满足炼焦节能降耗的要求。

本技术对原煤水分适应性高,调湿能力弹性较大,调湿后装炉煤水分含量可以根据炼焦要求进行调整,非常适合现有焦化厂改造。在莱钢7#、8#焦炉上进行了工程化应用,将原煤年平均含水量从10.6%调湿后降低到8.5%,调湿效果明显。工艺设备运行稳定可靠,实现了科技成果向现实生产力的转化。

编号:2017086

项目名称:高性能焊丝钢开发及应用

主要完成单位:江苏沙钢集团有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

张 宇、尚成嘉、麻 晗、王学敏、潘 鑫、郭慧英、邹长东、皇祝平、陈 彬、曹 斌//

高性能焊丝钢开发及应用是钢铁行业“产品提档升级”的实践者、杰出代表。

本项目创建了低焊接飞溅理论和控制技术,打破了行业长期仅依靠焊接工艺优化来降低飞溅的普遍认知,开辟了通过材料(焊丝)来降低飞溅的新途径;创建了高拉拔性能的理论和控制技术,开辟了深加工行业用线材的技术质量评价新体系;自主研制了六大系列、28个牌号的焊丝钢,多个产品填补国内空白,2项为国际首创;研发产品在西气东输、铁道货车、石化加氢反应器、俄罗斯乌恰管线等国家工程中应用,效果良好。

该项目获授权发明专利17项、发表论文52篇,大会邀请报告4次,国外邀请报告4次,获得国内外同行的高度评价。总体技术水平为国际先进,部分指标国际领先。

技术领域:钢铁冶金、金属材料和焊接。

主要内容:采用高钛高硼合金技术在国内率先成功研制出新一代管线X90/100用焊丝钢,国内首创;基于两相设计的1000MPa焊丝钢在确保强度和低温韧性的同时,还实现了免预热,国内首创。开发的低温热煨弯管K65专用焊丝,-40冲击功在80J以上,解决了现有技术条件下冲击功20~50J、不能满足47J的技术要求的顽疾,国际首创。开发的加氢反应器用CrMo焊丝钢,在去氢和去应力热处理后,-20冲击功和抗拉强度达到日欧进口产品水平,克服了国内产品冲击功和强度不能兼顾的顽疾,填补国内空白。开发的管道对接全自动气保焊丝THG80解决了全位置焊成型问题,填补国内空白,与国外产品同一水平。开发的低飞溅焊丝钢ER70S-6,飞溅比同类产品低50~70%,与日本产品同一水平,并实现出口日本,居国际先进水平。开发的高拉拔性能ER70S-G,成分和强度均匀性、氧化皮厚度和剥离性、加工断丝率等达到国外产品水平,领先国内产品。

特点:横跨钢铁冶金、金属材料和焊接领域,涉及炼钢、轧钢、材料、焊接、用户技术。

应用:国际首创产品SK65H用于中亚B线和俄罗斯乌恰等项目。新一代管线X90用焊丝钢率先通过中石油认证、用于试验段建设。加氢反应器用CrMo系焊丝钢用于中石化镇海300万吨/年的催化裂化装置项目。管道对接全自动焊用焊丝钢THG80已开始小批量替代进口。耐候焊丝钢ER55-G用于中车的多批次货车车厢。海底管线用H08C已用于中海油海西和荔湾等重点项目。低飞溅ER70S-6广泛用于制造业,占国内30%以上份额,并首次实现了国内焊丝钢出口日本。沙钢已成为国内高性能焊丝钢的研发生产基地。项目实施近三年,累计销售64.6万吨,销售收入29.7亿元,新增利税9961万元,出口创汇5148万美

编号:2017087

项目名称:转底炉高效处理钢铁厂含锌、铁尘泥关键技术及示范

主要完成单位:江苏沙钢集团有限公司、江苏省冶金设计院有限公司//

主要完成人:

刘 俭、吴道洪、施一新、殷惠民、杜 屏、刘安治、毛 瑞、吕 宁、张华珍、赵 杰、高 峰、季爱兵、王亮华、顾元华、王 飞//

沙钢转底炉含铁尘泥处理项目属于冶金二次资源高效综合利用领域。该项目首先通过基础研究深入了解了转底炉处理含铁尘泥技术理论,获得基本技术参数;然后在基础研究的基础上,开展转底炉中试研究,验证了转底炉处理含铁尘泥的可行性,获得对工程实际生产有重要指导意义的生产工艺参数;最终该技术在沙钢转底炉项目上得以实现,建成了年处理30万吨含铁尘泥的资源高效综合利用生产线,形成了转底炉烟气处理技术及装备、大型转底炉技术及装备、钢铁厂尘泥预处理技术、转底炉渣系结构优化技术、含铁尘泥与铁矿尾矿协同处理技术等多项具有完全自主知识产权的关键技术。通过以上关键技术、核心设备的研发与应用,沙钢转底炉处理含铁尘泥生产线可实现大规模、低能耗、专业化、高质量的运行,同时可处理部分铁矿尾矿等大宗固废,技术及装备均属于世界领先水平。

项目的成功应用实现了钢铁企业固废资源循环利用的可持续发展目标。本项目的特点如下:提出一个理念:钢铁企业环保、资源循环利用的可持续发展理念;提供一条工艺路线:钢铁行业尘泥等固态废弃物综合处理工艺路线;建设一个示范工厂:建设沙钢转底炉固废综合处理示范工厂基地;响应国家产业政策:利用现有钢铁生产设备处理社会废弃物。

通过本项目的建立、研究及其后期的完善,在江苏沙钢集团建成了钢铁厂含铁尘泥高效处理的大规模工程,每年可处理含铁尘泥30万吨,生产金属化球团20万吨,氧化锌粉尘7000吨,项目自运行以来,共创造产值8.47亿元、利税3.39亿元,实现示范工程内固废、污水的零排放。通过项目组的技术攻关,可用该转底炉工艺处理铁矿尾矿等大宗固废,具有非常大的经济效益、环境效益和社会效益。本项目形成了拥有自主知识产权的国际先进的含铁尘泥综合处理工艺,申请各类专利20余项,打破了国外相关技术的垄断,可为我国钢铁企业含铁尘泥等二次资源的高效资源化利用提供技术指南。

编号:2017088

项目名称:《制丝用非合金钢盘条》系列国家标准研制与应用

主要完成单位:江苏沙钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院、青岛特殊钢铁有限公司、首钢总公司//

主要完成人:

李晓波、黄正玉、陈少慧、王玲君、任翠英、胡海平、师 莉//

本项目属于钢铁冶金国家标准技术领域。

主要内容:《制丝用非合金钢盘条》系列标准(GB/T24242)由江苏沙钢集团有限公司作为第一起草单位主笔制定,由一般要求、一般用途盘条、沸腾钢和沸腾钢替代品低碳钢盘条、特殊用途盘条四个部分组成。经国家标准委批准立项,历经标准起草、征求意见、技术讨论、标准审定、标准报批等程序,经国家标准委和国家质检总局批准发布实施。该标准规定了制丝用非合金钢盘条的订货内容、牌号表示方法、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等内容。适用于制造冷拔或冷轧钢丝用非合金钢一般用途盘条、具有高延性的低碳低硅沸腾非合金钢盘条以及较高性能要求的优质非合金钢盘条。

特点:1)填补了国内无制丝用非合金钢盘条专用国家标准空白,完善了我国盘条产品国家标准体系。2)促进了以本标准为蓝本和依托的《制丝用非合金钢盘条》系列国际标准的制修订,使得我国再次实质性参与国际标准化工作。3)在行业范围内规范了产品生产要求,促进产品统一协调规范化发展。4)产品用于国家重点工程建设,树立民族品牌,扩大出口,转移与化解产能,为中国产品“一带一路”走出去提供强有力的技术支撑。5)提高了标准要求,促进了产品实物质量水平的提高,淘汰了落后,减少了同质化竞争。6)为后续制定专门的马氏体岛、晶界渗碳体和中心碳偏析方法标准提供蓝本,推动配套方法标准的制定。7)被下游用户标准所采用,实现上游原料标准与下游制品标准的良好衔接,完善了标准体系。8)修改采用国际标准,促进标准转化与产品出口贸易。

应用成果:标准发布实施后,在沙钢、青钢等12家钢铁企业以及法尔胜集团、江阴华新、贵州钢绳等13家单位得到推广和应用。仅沙钢2014年、2015年、2016年三年销售总量113.89万吨,新增产值36.67亿元,新增利税超过5亿元;出口创汇9亿多元。产品用于沪通大桥、胶州湾跨海大桥、港珠澳大桥、京沪高铁等20余个国家重点工程建设。产品出口中东地区、南美地区、北美地区,并辐射东亚、东南亚、南亚等。

该系列标准被全国钢标准化技术委员会评定为国际先进水平。申请发明专利6件、实用新型专利2件,发表论文4篇,制定企业交货标准和企业内控标准10项。推进节能减排打造绿色生态企业,充分发挥标准化在推进“一带一路”建设中的基础和支撑作用,引导盘条牌号的国产化、国际化,本标准具有广阔的推广前景。

编号:2017089

项目名称:进口铁矿石安全运输、检验鉴定、风险预警关键技术与应用

主要完成单位:上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心、山东出入境检验检疫局检验检疫技术中心、冶金工业信息标准研究院、上海宝钢工业技术服务有限公司//

主要完成人:

刘 曙、张庆建、郭 兵、任丽萍、陈自斌、陈海岚、李 晨、朱志秀、岳春雷、丁仕兵//

本项目属于资源与环境技术领域应用技术类研究项目,涉及分析化学、分析仪器、标准化及计算机技术交叉学科。

当前进口铁矿石存在质量安全和海运安全两大问题。质量安全方面,进口铁矿石存在品质不合格、短重、有害元素超标、掺杂固体废物等现象,项目组从检验鉴定方法及标准、进口铁矿石质量评价与动态监控开展研究;海运安全方面,散装铁矿石海运过程存在流态化风险,导致船舶倾覆、翻船事故,项目组从流态化机理、适运水分极限检测方法和设备开展研究。

铁矿石检测方法及标准:研制3种矿产品分析样品制备装置,实现少量、不规则铁矿石样品破碎、取样。研究XRF、AFS、ICP-MS等技术在铁矿石检测中的应用,制定GB/T6730.70-2013《铁矿石 全铁含量的测定 氯化亚锡还原滴定法》等7项国家标准和行业标准,编著《矿产品有害元素检验》、《铁矿石检验技术》,组织开展国际铁矿石能力验证活动,为国内钢铁企业采购铁矿石原材料的贸易合同的执行提供技术支撑。

铁矿石鉴定方法及标准:运用X射线衍射分析、X射线荧光光谱、矿相显微分析技术,研究铁矿石、冶炼渣理化特征,总结铁矿石区别于含铁固体废物的关键指标,开展含铁固体废物的鉴定研究,制定了SN/T3107-2012《进口矿渣的鉴定通则》,编著《铁矿石贸易与检验鉴别》、《固体废物属性鉴别及案例分析》,通过口岸执法把关,质检总局发布警示通报28篇,为国内钢铁企业挽回欺诈损失。

进口铁矿石质量评价与动态监控:以山东、上海口岸检测数据为基础,建立进口铁矿数据库,对国外矿山、供应商进行跟踪和动态监控,建立进口铁矿石质量评价体系和预警决策体系,保障进口铁矿石市场准入和检验监管。

适运水分极限检测方法和设备研发:利用岩土力学研究手段,研究散装铁矿石的动力特性和流态化形成的演化规律。制定铁矿石适运水分极限检测方法,研制适运水分极限流盘测试仪、插入度法测试仪、样品固液混合器,编著《散装精粉矿的流态化机理》,保障进口铁矿石海运安全。

项目共发表论文20篇,制订标准9项,出版专著5部,授权发明专利、实用新型专利7项,软件著作权4项,组织能力验证计划10个,发布部级警示通报28篇,近3年上海、山东口岸检测进口铁矿石9074批,检出合同值不合格3036批,多次检出以含铁固体废物冒充铁矿石及掺杂含铁固体废物现象,为企业挽回损失,维护国家经济利益和环境安全。

编号:2017090

项目名称:适用于火驱稠油热采工艺石油套管的设计开发及应用

主要完成单位:天津钢管集团股份有限公司//

主要完成人:

孙 宇、李恒政、扈 立、王 正、张 旭//

本项目属于先进金属材料加工制造领域。

火驱法开采稠油是利用自燃或人工点火方法使油层达到燃点温度以上,通过注气井向油层注入压缩空气维持原油持续燃烧,使稠油流动性增加。同时压缩空气将燃烧带前部原油向生产井驱动并采出。在油层燃烧和采油的过程中,注气井油层段套管的温度可达450~650,要求套管材料具备优异的热强性和抗高温氧化性能;另外,原油燃烧产生大量二氧化碳气体,伴随着大量高温水蒸汽以及轻质原油同时从生产井流出,水汽混合液的温度可达100~150,一定程度腐蚀生产井套管,要求套管材料具备一定抗腐蚀性能。

根据火驱稠油热采工艺对套管产品的特殊性能要求,天津钢管集团股份有限公司于2009年开始设计开发适用于火驱工艺的TP90H-9Cr专用石油套管产品。通过采用10Cr9Mo1VNb(T/P91)为套管钢种,优化高合金套管轧制工艺,采用轧态直接回火热处理避免高温正火烧损套管,开发出适用于火驱稠油热采工艺的专用套管产品。套管材料室温组织为包含高密度位错的回火马氏体组织,同时在马氏体板条界和原奥氏体晶界析出M23C6型碳化物起到析出强化作用。板条马氏体强化、位错强化以及析出强化共同作用,使TP90H-9Cr套管材料具备优异的高温强度,同时套管材料的抗高温氧化性能和抗二氧化碳腐蚀性能均满足要求。

该项目的设计开发主要取得以下创新:采用电站锅炉用耐热钢10Cr9Mo1VNb(T/P91)作为套管钢种材料,拓宽了该钢种的应用领域,解决了火驱稠油热采过程中套管高温及腐蚀损坏问题;为了避免耐热钢传统高温正火处理影响套管管体几何尺寸精度和表面质量采用热轧态管体直接回火的热处理方式,获得了理想的室温组织,套管各项性能指标均达到火驱稠油热采的工艺要求;掌握了火驱稠油热采井专用套管关键制造技术,形成了具有自主知识产权的套管制造方法(发明专利ZL200910010449.4),产品在油田批量使用并取得成功,填补了国内外市场空白。

截至2015年底,TP90H-9Cr套管已累计供货1200余吨,实现经济效益1012.46万元,吨管利润近万元,经济效益显著。该产品成功应用于中石油新疆油田"红浅1井区火驱先导试验项目"和"风城超稠油试验项目",降低了对天然气和水资源的消耗,同时减少温室气体排放、大幅度提高原油采收率,对稠油主产区长期稳产高产及实现国家节能减排目标具有重要意义。

编号:2017091

项目名称:适用于高温高压高腐蚀环境的高合金TP-G2油管特殊扣的设计与开发

主要完成单位:天津钢管集团股份有限公司//

主要完成人:

孙 宇、孙开明、史 彬、闫 龙、郝玉华、赵 伟、龚宜勇、梅 丽、吕春莉、骆敬辉、陈玉鹏、李双全、黄永智、朱海涛、王 旭//

本项目属于金属材料加工及机械设计领域。

油井管柱由成百上千根油套管通过螺纹接头连接在一起,管柱的螺纹连接部位是最薄弱的环节。API标准的油井管接头形式在保证管柱结构完整性和密封完整性方面都存在问题。为满足油田客户的苛刻的开发条件需求,国内外主要的油井管厂家都致力于研发高性能的特殊扣产品。特殊扣接头以其可靠的气密封性、较高的连接强度、良好的抗粘扣性能受到油田的普遍欢迎,广泛应用于碳钢材质。由于耐蚀高合金材质导热性差、粘结敏感性高的特性,针对碳钢研发的普通特殊扣不适用于耐蚀高合金材质。

世界上大约1/3的油气田中都含有H2S、CO2气体。我国油气资源的主产区如川渝地区、塔里木盆地均含有腐蚀介质,对耐蚀高合金管材需求量大。由于高含硫油气田埋藏深,普遍存在高温、高压、高腐蚀环境。如在6000米左右深度的井内,内部气压超过100MPa,温度200左右,油套管接头要经受拉伸、压缩、弯曲、内外高压、高温-低温等交变载荷,API标准接头和普通特殊扣接头无法满足使用要求,必须使用高可靠性的产品。对于含有H2S、CO2气体的高温、高压、高腐蚀的"三高"气田,高合金油管特殊扣的研究不仅是经济效益问题,更是安全的问题。

2009年之前,我国自主研发的高合金油管特殊扣应用处于空白阶段,市场长期被国外垄断,价格高、交期长,而我国普光、元坝等西气东输主产区急需此类产品,若国内厂家无法攻克技术壁垒,将严重影响我国石油能源安全。自2009年立项开始,天津钢管系统地开展了适用于高合金材质的接头密封机理、精准上扣定位和过扭、表面处理技术、试验评价体系、螺纹加工精度控制等研究,自主研发的适用于"三高"环境的高合金TP-G2油管特殊扣是我国首个能够达到"4个100%"(拉伸、压缩、内压、外压)的油管特殊扣产品。

为满足市场需求,天津钢管共开发出4大类、4个强度级别、9个钢种、25个规格的高合金TP-G2油管特殊扣产品,形成了最高端合金钢油管特殊扣的全品类覆盖。获得发明专利3项,实用新型专利3项,技术诀窍5项,获得2015年天津滨海新区科技进步一等奖和2016年天津市科技进步二等奖。在近7年的时间里,高合金TP-G2油管特殊扣销售量2万余吨,销售收入约5.2亿元,实现利润总额超过1亿元,通过替代进口为国家能源开发节省开支约5亿元。在元坝区块、川东北地区、胜利海上油田等成功下井,得到用户的广泛认可。

编号:2017092

项目名称:钛合金油井管产品开发

主要完成单位:天津钢管集团股份有限公司//

主要完成人:

李 强、孙 宇、魏学志、张 冰、孙徕博、赵晓林、董 清、梁海泉、杨永昌、侯 强、徐志谦、韩进山、陈洪琪、赵仁顺//

项目名称:钛合金油井管产品开发。本项目属于材料科学技术领域。

国际上多数气田井下均含有高浓度CO2、H2S及单质硫等强腐蚀性介质,我国70%的主产区块腐蚀苛刻程度堪称世界之最,油井管如何安全经济选材一直是困扰行业安全规模开发大气田的突出难题。目前使用的镍基合金油管存在悬重大,存在铁污染腐蚀风险,交货期长及价格高等问题。因此,急需寻找更高性价比的替代产品。

自2011年开始,本项目首创性的把钛合金材料与高效无缝钢管生产技术结合,实现了生产工艺的创新。完成了钛合金油井管的钢种创新、坯料制备、高效轧制、组织性能调控、特殊螺纹设计及评价等发明创新。

项目成果不仅填补了国内外苛刻腐蚀环境用钛合金油井管的市场空白,也为钛合金材料开拓了新的制造工艺模式与应用领域。获得7项专利授权其中5项为发明专利,另有3项发明专利在申请中。

在形成系列技术诀窍的同时,取得如下创新成果:1)针对油井管对高耐蚀及高强韧性的要求,开发了钛合金成分设计体系,形成了高纯均质化铸锭工艺技术、多维细晶中温管坯锻造技术。2)针对钛合金热加工温度窗口范围窄,制造过程精细化程度高,开发了高耐蚀高强韧钛合金无缝管材的"钢-钛"结合低成本工业化制造成套技术。在完成工艺创新的同时有效降低工艺成本。3)针对高强钛合金冲击功较低,开发了钛合金韧性遗传控制技术及复相组织强韧匹配调控技术。4)开发抗大应变的钛合金油井管特殊螺纹接头及工程评价成套技术。

通过上述关键技术的创新与集成,开发的钛合金油井管通过了第三方实验室评价,指标达到设计及工程要求,得到中石化专家组的认可并在中石化元坝区块实现了全球首次全井使用,共计6324米,服役状况良好,业界给予了高度评价。仅2015年一年,即实现销售收入2,161.1万元,利润1,136.38万元,利润率达到50%以上。产品创新性强,附加值高,经济和社会效益显著。

经专家组鉴定本项目开发的钛合金油井管及配套生产技术达到世界领先水平。

编号:2017093

项目名称:大型高炉低成本冶炼集成技术开发

主要完成单位:天津钢铁集团有限公司//

主要完成人:

董 军、崔金丽、刘伟民、苏庆杰、李宏飞、李 祺、石庆维、刘大为、姚红新、杨光涛//

大型高炉低成本冶炼集成技术开发本项目属于冶金工程高炉炼铁领域。本项目的主要研究工作包括:通过降低原燃料成本,通过优化操作来抵消原燃料改变带来的冶炼困难,达到降低成本的作用。一方面通过降低高炉矿架成本,取消高价的球团矿,提高价格较低的块矿的入炉比例,降低高炉入炉矿成本;一方面通过燃料成本的降低,使用价格较低的焦炭,开发满足高炉使用要求的低成本的捣固焦品种,合理搭配不同焦炭(顶装湿熄焦、捣固湿熄焦、干熄焦),降低炼铁燃料成本;通过提高高炉冶炼技术水平,优化操作制度,克服低成本的原燃料对高炉冶炼带来的不利影响,保证高炉稳定顺行,稳定或降低高炉燃料比。

本项目通过对原燃料进行低成本优化,同时对高炉的操作制度进行相应的调整,在原燃料变化后,消除对高炉冶炼带来的不利影响,进而起到降低炼铁成本的目的,具体研究内容有:(1)降低高炉矿架成本,在3200m3级别的高炉经过一年半的时间,取消了价格高的球团矿,用价格低的块矿进行了替代,并长期使用25%块矿+75%烧结矿的炉料结构,生矿配比达到25%,创造出良好的生产指标,明显降低配矿成本。(2)通过研究和实验,建立低成本入炉焦炭结构,捣固焦40%+顶装湿熄焦40%+干熄焦20%为最优结构,既能保证焦炭的低成本,也为高炉稳定顺行提供保障。通过模糊控制方法,当前以固定碳和价格为主要控制目标,来调整各种煤粉的配比,有效降低高炉的燃料成本。(3)采用低成本的原燃料的情况下,将操作制度进行相应调整和操作技术的改进,克服低成本原燃料带来的不利影响,成功将煤气利用率提高到46%。

本研究适用于国内外同条件类似的同类型高炉。与国内同类技术相比,该项技术处于国内领先水平。

编号:2017094

项目名称:高质量微合金化钢连铸板坯生产技术研发

主要完成单位:天津钢铁集团有限公司、连铸技术国家工程研究中心//

主要完成人:

李树庆、仇圣桃、侯 葵、徐李军、王朝阳、马立军、王永然、李炳一、王文辉、李召岭、靳东兴、王智轶、李 维、骆春民、黄 华//

高质量微合金化钢连铸板坯生产技术研发本项目属于钢铁冶金连续铸钢领域。项目以连铸坯的生产与热送组织衔接为目标,以天钢板坯连铸机设备及生产工艺为基础,针对铸坯中夹杂物总量、连铸板坯的表面质量、铸坯的凝固结构(重点是偏析与疏松的控制、中心等轴晶率控制等)等共性技术难点,系统开发了一系列微合金化钢连铸板坯的连铸生产工艺技术和热送工艺技术,包括:微合金化钢钢水质量保证技术、连铸关键工艺技术、板坯热送热装工艺技术等,实现了以下四种技术创新:1)以铜板传热控制为基础的结晶器弱冷控制技术;2)以连铸过程中微合金化元素第二相析出规律、高温力学性能研究为基础的微合金化钢铸坯角部裂纹控制技术;3)以二冷弱冷控制为基础的铸坯高等轴晶率与低偏析度控制技术;4)以温度场、相变规律及第二相析出固溶控制为基础的铸坯热送控制技术。

项目实施后达到了预期目的,解决了铸坯中夹杂物水平偏高、铸坯凝固结构不合理、铸坯质量合格率低、热送比例低等问题,取得了良好应用效果,1)提高了微化金化钢的成分和温度的命中率,有效控制钢中夹杂物总量及大小,连铸板坯中的夹杂物总量小于8mg/10kg,且粒径小于140μm夹杂物所占比例的平均数为75.7%;2)微合金化系列钢板表面质量综合合格率达到了98.2%、中心偏析级别不大于C类1.0的比例达到了100%、消除了中间裂纹和中心疏松;3)微合金化钢的热送比达到76.5%、热送平均温度达到了650

研究成果成功应用于天钢微合金化钢的生产实际,取得了良好的技术效果和经济效益,各项生产技术指标达到了国际先进水平,实现了微合金化钢连铸坯高品质、高效率和稳定化生产,大幅提升了微合金化钢的热送比例,创经济效益7633万元/年。

编号:2017095

项目名称:09CrCuSb耐硫酸露点腐蚀圆钢的研制与开发

主要完成单位:天津钢铁集团有限公司//

主要完成人:

刘桂华、任茂勇、王成建、邓志勇、蔡振胜、孔 磊、李广军、刘宝超、乔志平、杨清山//

09CrCuSb耐硫酸露点腐蚀圆钢的研制与开发本项目属于新材料领域,为黑色金属冶炼及压延加工业中的新钢种开发。

耐硫酸露点腐蚀圆钢09CrCuSb新产品研制开发,是集合炼钢、连铸、轧钢等相关工序于一体的低成本、减量化技术开发项目。09CrCuSb是一种优良的耐硫酸露点腐蚀圆钢,该钢种添加了较多的合金元素,尤其是Cu、Sb等元素,对圆钢的冶炼、连铸、轧制等提出了苛刻的要求,铸坯和圆钢的表面质量更是整个质量控制的难点。目前,生产09CrCuSb主要采用冶炼过程中添加贵重的“Ni”合金,提高“Cu”元素的液化温度,并在轧制过程中采用铸坯扒皮、轧材扒皮等措施,保证钢材的表面质量。这种方式存在合金投入大、成材率低下、生产成本昂贵的问题,并且造成大量的资源浪费。本项目通过控制冶炼过程中非金属夹杂物的水平,尤其是硫化物夹杂和硅酸盐夹杂,降低钢材腐蚀源点,提高钢材的耐腐蚀性能;通过连铸低过热度、低拉速、弱比水量等关键工艺有效的抑制了“Cu”元素晶间偏聚,消除了铸坯表面裂纹;通过轧材表面质量控制集成技术解决了圆钢表面褶皱、划伤、龟裂等质量问题,最终成功研制开发不含“Ni”元素09CrCuSb耐硫酸露点腐蚀圆钢,并代替了市场广泛采用的光亮材。经过耐酸性试验,09CrCuSb腐蚀速率达到36.13g/m2.h。

通过不加镍腐蚀钢减量化控制技术,控制了铸坯“Cu”偏聚,消除了铸坯表面裂纹,达到了吨钢节约合金成本200元/吨;通过轧材表面质量控制集成技术,消除了圆钢表面龟裂、褶皱、划伤等缺陷,实现了热轧材代替光亮材的突破,提高圆钢成材率到5%。截止2016年3月,共生产销售35114吨,实现经济效益2008万元,吨钢增效571元。09CrCuSb耐硫酸露点腐蚀圆钢研制与开发,实现了低成本、减量化生产需求,达到了节约能源、提质增效的开发目的,为天钢转型升级提供了有效经验及技术储备。为其他耐蚀钢的研制开发开辟了一种新的路径,为钢铁企业提质增效、转型升级积累了借鉴经验。

编号:2017096

项目名称:节能环保高炉停炉新技术开发与应用

主要完成单位:天津天铁冶金集团有限公司//

主要完成人:

凌忠敏、谢文飞、刘瑞东、万 新、刘学清、揣建勇、汤学敏、邓 勇、李小伟//

此技术属于工程技术领域。节能环保高炉停炉新技术的原理是不降低料面,以焦炭与焦丁混装填充炉料下降的空区,焦炭与焦丁下至风口后休风放残铁。焦炭填充,使停炉过程中料柱既吸收高炉上部的热量,降低炉顶温度,确保了炉顶设备的安全;由于料柱重力使炉缸铁水有一定的压力,[si](炉温)控制在0.45%~0.55%,二元炉渣碱度控制在1.10~1.15倍,保证了渣铁分离、渣铁流动性,带风放残铁,促使残铁放的快速干净;取消了空料线打水停炉法中的预休风,减少了打水量,没有煤气爆震,煤气全部回收,避免了煤气中的粉尘颗粒和CO、CO2等有害气体排到大气中;节省了空料线打水停炉法在停炉前退焦炭负荷、提炉温和停炉过程中燃烧的焦炭量;休风停炉后风口全部封死,料面使用水渣复盖,减少了炉料烧损、破碎,凉炉后扒出的焦炭与焦丁可供高炉继续使用,扒炉方便。能够实现安全、环保、节能、高效停炉。

此技术包括停炉前制定停炉方案,科学定位残铁口位置,优化残铁口平台布置,合理控制炉温与炉渣碱度,采用高压、全风温操作,[si](炉温)控制在0.45%~0.55%,二元炉渣碱度控制在1.10~1.15倍,带风放残铁等措施。

编号:2017097

项目名称:钢铁企业循环物料使用技术开发与应用

主要完成单位:天津天铁冶金集团有限公司//

主要完成人:

凌忠敏、谢文飞、刘瑞东、刘学清、揣建勇、汤学敏、邓 勇、李小伟//

此技术属于工程技术领域。为了环保、经济,天铁集团从2011年开始对烧结不能使用的循环物料,包括转炉除尘灰的使用进行技术研究和攻关,开发出了将除尘灰用于自熔性球团矿生产的技术以及该自熔性球团矿用于高炉、炼钢转炉的使用技术。目前该技术已经成熟,并取得了良好的经济效益和社会效益。

利用烧结、炼铁、炼钢工序回收的含铁除尘灰,生产自熔性球团,作为炼铁、炼钢工序的生产原料。开创了循环物料再利用的新途径,碱性球团生产的新技术、新工艺以及炼铁、炼钢配加原料的新方法。

除尘灰中锌、碱、铅等有害元素在链篦机-回转窑工艺中脱除,生产出符合炼铁、炼钢工序需要的碱性球团原料,增加了炼铁、炼钢工序生产调整的新手段。

链篦机-回转窑工艺生产自熔性球团,采取的混合料中精粉、循环物料、皂土配比为60~65:32~37:3;干燥制度采用三段式,两段抽风干燥和一段抽风预热,干燥一段温度控制在300以下,干燥二段温度控制在550以下;使用浇注耐火材料整体浇注链篦机炉罩内衬等措施,保证了碱性球团的成功生产。

高炉、炼钢通过采取技术措施,使用自熔性球团矿取得了良好的效益。

该技术推广以来,2015年直接经济效益1466万元。在目前钢铁企业能耗高、环保压力大的形势下,具有广泛的推广价值。

编号:2017098

项目名称:新型高精密合金带钢的研制与应用

主要完成单位:天津冶金集团天材科技发展有限公司//

主要完成人:

于庆莲、韩 萍、厉海艳、王文广、刘朝霞、许爱文、史付悦、张泽//

1、所属领域:本项目研究的是一种高附加值的新型精密合金带钢产品,主要应用于电子、家电、医疗、机械等行业,属于新材料领域。

2、主要内容:本项目以SUS301奥氏体不锈钢带钢的生产过程为依据,利用金属材料的加工硬化原理、不锈钢的加热温度的C曲线变化,确定冷加工工艺和热加工工艺的合理匹配,从而设计开发SUS300系列不锈钢产品中具有高附加值的国内领先水平的高精密带钢的生产工艺流程。为了在产品的尺寸精度、硬度、强度和表面质量等方面达到一个较高的精度要求,将分别针对这些指标对冷轧、退火工艺进行详细设计和合理控制。

在冷轧工序,因301不锈钢具有很高的加工硬化率和相变增塑效应,利用金属加工硬化和变形程度的函数关系曲线,确定冷轧每个道次的轧制力、压下量。在热处理工序,利用300系列奥氏体不锈钢的相变转变温度和C曲线相关图谱,确定最佳的热处理温度以及退火工艺设计方案。通过冷轧工序、热处理工序、清洗、拉矫及纵剪等工艺流程设计,最终达到的技术指标如下:宽度在650mm以下;厚度精度±0.001mm;用户指定区间的低或高的屈服应力或强度;晶粒度控制在7.0~9.0,硬度波动在±5-10HV之间;平直度≤3IU等。

3、特点及应用情况:我公司精密不锈钢带产品属于钢铁行业中的高附加值产品,需求量不断上升,用途不断扩大,广泛用于电子工业、家用电器、汽车工业、机械工业、轻工机械等各行各业,不仅是尖端科学、新技术开发的重要基础,也是各传统工业部门高技术、高水平、高要求产品的关键原材料。目前,我公司产品作为智能手机等电子产品的原材料,以其高精度、高表面质量深受客户欢迎。我公司现在为广东、福建、上海、浙江、天津、江苏等省市的数十家企业稳定供货,发展前景良好,实现了稳定的批量生产和销售,且在技术上不断突破,也对生产设备进行了升级和改进,目前已获得3项专利。

编号:2017099

项目名称:特大型钢CMA万能轧机关键技术及工艺的研发

主要完成单位:天津市中重科技工程有限公司//

主要完成人:

田学伯、谷峰兰、王 磊、赵 兵、陈延亮、王春光、王晓南、牛慧庆、薛念辉、徐建东、吴江涛//

该技术主要应用在钢铁行业轧制型钢的工艺、装置等机械设计与制造的技术领域;适用于轧制特大型钢、不对称断面异型钢等。可替代国际传统穿梭轧制型钢钢板桩的工艺,实现型钢复杂断面轧制。减少轧制温降,实现节能、高效、稳定轧制。

该项目通过将可逆轧制的道次拆开,布置呈连续排列的精轧机组,将可逆连轧轧辊频繁调整,转化为精轧机组全液压伺服压下,控制预摆辊缝为固定值,将电控系统频繁可逆调速转化为连轧机组的同一方向、同一轧速控制,实现型钢钢板桩的半连续轧制。

用于万能轧机半连续工艺的万能劈轧法生产工艺(发明ZL201510522169.8一种万能轧机劈轧板坯生产H型钢的方法),其生产工艺流程:1)首先选择合适的板坯,对板坯加热,通过辊道运到万能轧机组前,送入万能轧机;2)万能轧机由上水平辊、下水平辊、左立辊和右立辊组成孔型,其中上水平辊和下水平辊为主动辊,左立辊和右立辊为从动辊,所述万能轧机的上水平辊和下水平辊先咬入板坯,然后带动板坯通过无动力的左立辊和右立辊;3)第一架万能轧机的轧辊孔型为墩粗孔型,水平辊辊型为梯形,梯形腰与水平成8~15度角度,立辊采用平辊面,通过本道次轧制使坯料断面形状成狗骨形,为后续劈轧做准备;4)第二架万能轧机的轧辊孔型为第一道劈轧孔,水平辊辊型仍为梯形,腰与水平成12~30度角,立辊辊型为圆角三角形两边夹角约为30~60度,用于将板坯侧边从中间劈开形成H型钢的腿。以后各架轧机立辊辊面斜度与水平辊辊面角度逐渐放大到75~80度;5)板坯经过多架万能轧机的多道轧制,形成H型钢。

该项目在鞍山紫竹重型铸件有限公司投产运行,彻底克服传统半连续轧制工艺温降大、难以轧制复杂断面等缺陷,创造性的改变了轧制特大型钢的传统工艺。2016年4月,机组热负荷试车一次性成功,6月正式投产,成功轧制出亚洲第一批Z型钢板桩,日生产能力达到4500吨,预计年产值达33亿元;目前我国大型钢生产线90%来自德国和意大利,国内市场基本被垄断。该项目投产后单条生产线投资低至5~9亿元,节约投资50%~70%,成本优势明显;目前国家大力鼓励发展绿色钢结构建筑,化解产能过剩,型钢及钢板桩前景广阔。该项目所研发的工艺及生产线装备可为型钢轧制领域提升效率,解决轧制温降过大问题,可节能15%~30%,显著降低成本,为助推国家发展绿色钢结构政策提供具有参考和借鉴价值的样板。

编号:2017100

项目名称:烧结矿竖冷窑冷却及显热高效回收利用工艺技术和成套设备开发

主要完成单位:天津天丰钢铁股份有限公司//

主要完成人:

蔡九菊、苗振元、倪明德、郝新军、苗文立、张 军//

该技术主要应用于钢铁行业热烧结矿冷却及显热回收发电领域;适用于各类烧结机热矿的配套冷却及余热回收发电系统的新建和改造项目。可以替代传统机上冷却以及环冷机、带冷机等机外冷却设备实现热烧结矿的冷却及显热的高效回收及发电。

该技术以空气做为冷却介质,在密闭的竖式冷却窑(竖冷窑)内与热烧结矿逆流换热进行热烧结矿冷却,吸收了烧结矿热量的热空气汇集后进入余热锅炉生产蒸汽,用于发电。经余热锅炉换热后的低温热废气可进行循环利用(烧结矿冷却、热风烧结、焦炭除湿等)除尘后达标排放。

该项目的竖冷窑冷却工艺,采用大容量窑膛、小气料比冷却、通过延长冷却时间换取较高热风温度的工艺技术理念,竖冷窑换热采用窑内负压工艺,克服了环冷机大漏风率的弊端,与传统环冷工艺相比减少了冷却风量50%以上,解决了废气无组织排放,吨矿粉尘排放量减少74至112克。可实现烧结矿显热的高效极限回收。同时采用废气循环利用技术,将部分低温热废气,回送到竖冷窑进行冷却风的循环利用,提高了竖冷窑出口热风的平均温度(30~50)。通过燃烧高炉富裕煤气等燃料产生高温烟气补充到竖冷窑出口的热风系统中,以保证进入锅炉的热风温度相对稳定。发明的“多下料口交替排料”专利技术,可对窑膛内烧结矿料的流动实施有效控制,使烧结矿料的均匀冷却,达到各部位烧结矿料交替下降的效果。并结合烧结矿特点,研发出保温竖窑式窑衬、自密封喉管装料系统、高温耐磨隔热型料车及其卷扬上料等一套全新的“烧结矿竖冷窑冷却工艺及余热回收技术”设备。

该项目在天丰钢铁150m2步进式烧结机工程中实施。2015年3月,烧结机竖冷窑回收余热蒸汽发电工程10MW发电机组和低参数ORC发电机组顺利实现并网发电,2016年3月完成设备消缺改造,运行效率提高,日均发电量稳定在21×104kW·h,年余热回收效益4216万元,余热发电量按等价折算的年标煤节约量2.14×104t,相当于年减少排放二氧化碳5.56万吨,减碳效果明显,年减少固体颗粒物排放约250吨,超过了目前国内环冷机余热回收的最好水平,达到了生产每吨烧结矿发电量27kWh的国外先进企业领先水平。其所取得的工程设计与建设模式,可为钢铁行业烧结矿冷却及显热回收领域的节能改造,提供参考和借鉴值的样板。2016年7月由金属协会组织以殷瑞钰院士,王天义专家,蔡九菊教授等专家组对此项目进行了审查和评估,给予了高度评价,认为该项目属国际首创,结构新颖实用,简化了生产工艺流程,经济合理,总体达到国际领先水平。

编号:2017101

项目名称:马氏体不锈冷镦钢丝的研制与开发

主要完成单位:中钢集团郑州金属制品研究院有限公司//

主要完成人:

李居强、郭燕飞、程 鹏、刘群然、王红祎、陈 涵、李 庆、赵星明、杨爱春、赵 刚//

应用领域:航空航天领域高强度不锈钢标准件技术内容:本项目研发的主要内容包括研究马氏体不锈冷镦钢丝的性能,分析影响冷镦开裂的因素,通过制定科学合理的拉拔及热处理工艺,钢丝磨光去除表面缺陷,满足高品质大变形量使用要求的冷镦钢丝。本项目技术方案科学、合理,把ML1Cr17Ni2马氏体不锈冷镦钢丝的研究开发作为一个系统工程,从盘条化学成分、粘涂层、拉拔、清洗、拉拔变形量、退火、表面缺陷等更各方面着手,对ML1Cr17Ni2马氏体不锈冷镦钢丝的热处理工艺及加工工艺进行优化,通过对各个环节质量的精细控制最大限度的提高ML1Cr17Ni2马氏体不锈冷镦钢丝的性能。

技术特点:ML1Cr17Ni2不锈冷镦钢丝经周期炉退火后校直磨光,去除钢丝表面缺陷,满足高品质大变形量马氏体不锈冷镦钢丝使用要求,可以替代进口,满足了航空航天对高强度不锈钢标准件的迫切需求。在生产盘状ML1Cr17Ni2不锈冷镦钢丝时,周期炉热处理前将钢丝电解清洗干净,热处理抽真空后充保护气体,保证钢丝表面色泽,省去了不锈钢三酸洗,减轻环境污染。针对不同工艺要求,普通变形量的冷镦件采用盘元供货,高品质大变形量使用采用磨光钢丝供货,既满足使用要求,又最大限度节约材料,节省了劳动量,提升了效率。

性能指标:本项目为高性能航空航天用不锈冷镦钢丝的研发,针对不同使用要求,可以采用盘状或直条供货。钢丝强度590~790MPa,延伸不小于15%,断面收缩率不小于55%,冷镦1/3不开裂,达到进口钢丝性能指标,满足GB/T818十字槽盘头螺钉等高品质大变形量不锈冷镦钢丝的使用要求。

应用推广情况:ML1Cr17Ni2马氏体不锈冷镦钢丝以其良好的工艺性能满足了国内航空工业对高品质不锈钢冷镦钢丝的迫切需求。项目产品的用户主要包括贵州航天精工制造有限公司、河南航天精工制造有限公司、北京首航科学技术开发公司等二十余家,行业年需求约200吨以上。ML1Cr17Ni2马氏体不锈冷镦钢丝的成功研制替代了进口,满足了航空航天对高品质不锈冷镦钢丝使用要求,提高了产品质量稳定性,降低了冷墩开裂率,针对不同使用要求采取盘元供货和磨光供货,节省了原料浪费和人工工作量,提高了生产效率。同时在不影响钢丝品质的情况下,省去了不锈钢丝周期炉退火后三酸洗工艺,保护了环境,改善了生产操作条件,具有较大的社会效益。

编号:2017102

项目名称:干熄焦炉斜道区用碳化硅耐火材料的开发与应用

主要完成单位:中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司//

主要完成人:

黄志刚、李 杰、王文武、万龙刚、闻 彪、王佳平、常 赪、龚剑锋、曹会彦、王鑫惠、黄志林、陈红伟、刘 臻、张新华、吴吉光//

干熄焦技术是我国焦炭行业重点推广的节能环保技术,与传统湿法熄焦技术相比,具有用水节约、能源效率高、焦炭质量高、生产过程清洁等优势,近年来在我国得到快速发展。干熄焦炉是干熄焦装置的核心部分,其寿命很大程度上决定了干熄焦系统运行效率。干熄炉为竖窑结构,内衬为耐火材料,由预存段、斜道区、冷却段组成,其中斜道区为最关键、最复杂、最易受损的部位,很大程度上决定了干熄焦炉的使用寿命。干熄焦炉斜道区耐火砌体关键耐火材料包括:斜道支柱砖(俗称牛腿砖)、过梁砖、斜道砖,目前主要使用莫来石-碳化硅砖,通常1~2年就需要进行中修或大修,严重影响干熄焦装置效能发挥,导致炼焦企业运行和维护成本偏高。目前,我国钢铁企业在建和运行的干熄焦装置已超200套,独立焦化企业也在逐步推广使用干熄焦技术,我国未来干熄焦装置总量预计超过300套,因此,采用先进耐火材料显著提高我国干熄焦炉运行寿命具有重要意义。

近年来,我国耐火材料工作者对干熄炉斜道区耐火材料进行了大量的研究开发工作,传统的氮化硅结合碳化硅材料在干熄炉斜道区得到了应用,取得了较好的应用效果,使用寿命一般为2~4年,使用寿命较莫来石-碳化硅材料有了显著的提高。项目技术团队始终关注我国干熄焦技术及配套耐火材料的发展,自2008年开始项目实施,现已圆满完成攻关目标,取得了多项创新性技术成果:研究开发出适应长寿命干熄焦炉使用、化学稳定性优于氮化硅结合碳化硅的复相氮化物(Si3N4/Si2N2O)结合碳化硅耐火材料的配方技术;采用计算机辅助设计解决了大型复杂制品的模具设计技术及大型耐火砌体的模拟组装技术;创新性地开发了造孔剂和加压氮化烧结技术,解决了超厚(≥150mm)制品反应烧结不完全的技术难题。研究开发的新产品在国内多座干熄焦炉斜道区上应用,不中修连续运行使用寿命最高达到6年以上,较中修条件下使用氮化硅结合碳化硅的最高使用寿命还有较明显的提高,项目技术水平整体达到国际先进水平。

编号:2017103

项目名称:钢渣梯级利用与余热梯度回用技术及应用

主要完成单位:中钢集团武汉安全环保研究院有限公司、中冶建筑研究总院有限公司//

主要完成人:

徐国平、张延平、李惊涛、黄 毅、彭 犇、万迎峰、吴 桐、程慧高、张 宇、杨 巍、王延兵、聂 聪、杨 宇、杨如仙、蒋卓辉//

本项目属于钢铁行业固体废弃物资源化及余热利用领域。

钢渣是一种宝贵的二次资源,具有可观的综合利用价值。而目前国内钢渣综合利用率仅为20%左右,钢渣显热回收尚处于实验室研究阶段。为了进一步促进钢渣资源化利用和显热回收,本项目开展了以下研究内容:研究典型钢渣理化性质和应用性能,建立钢渣理化性质及应用性能评价数据库;研究并建立钢渣梯级利用模式;研制钢渣热态改性调质试验装置并开展精炼渣制备炼钢熔剂的工艺试验研究;研究钢渣辊压破碎-余热有压热闷工艺技术及相关专用装备;研究钢渣余热发电技术并建立技术中试示范线。

通过以上内容的研究,获得以下研究成果:(1)测试了国内34家钢铁联合企业的典型钢渣样品的理化性质和应用性能,并对相关数据进行了统计分析,建立了钢渣理化性质及应用性能评价数据库。(2)建立了“冶金流程回用→有价元素提取→末端利用”的III级钢渣梯级利用模式和钢渣综合利用评价数学模型,并在此基础上编写了《钢渣梯级利用技术指南》。(3)开发了精炼渣热态脱硫改性及制备炼钢熔剂技术并研制了300KVA精炼渣热态脱硫试验设备。中试试验研究结果表明通过热态脱硫技术精炼渣中的S可以30min内从1.1%降低到0.15%,且冷却后的改性渣本身为块状,满足了制备预熔精炼渣的要求,可直接回用于精炼。成本分析表明,利用脱硫改性精炼渣制备预熔精炼渣,其原料成本比一般产品低20%以上。(4)开发了钢渣水冷辊压破碎-余热有压热闷工艺并研发了该工艺技术的成套装备,该技术可实现钢渣产品的粉化率达到70%,浸水膨胀率小于2%,渣铁分离良好,且其活性指数满足钢渣高附加值利用的相关技术要求。(5)开发了钢渣余热回收发电技术,并在沧州中铁建设了中试试验线,中试试验结果表明,汽水换热器实现钢渣余热回收率37.2%。

目前,钢渣梯级利用技术已在湖南华菱湘潭钢铁集团公司进行了运用,指导其开展了钢渣精细化管理和梯级利用工作,制定了相关技术方案,部分项目已在实施中。钢渣有压热闷处理工艺技术在经过一系列系统化研究和工业优化设计后,在河南济源钢厂和珠海粤裕丰钢厂完成了首批产业化示范推广应用工程分别建成了60万吨/年和50万吨/年的钢渣处理生产线,现已投产运行。通过以上研究成果的推广应用,将促进钢铁企业钢渣利用和显热回收水平的提升,并实现较好的经济效益和环境效益。

编号:2017104

项目名称:大型焦炉用节能环保新材料关键技术研发及系列化产品应用

主要完成单位:中钢集团耐火材料有限公司、宝山钢铁股份有限公司、郑州大学//

主要完成人:

薄 钧、甘菲芳、张利新、郑德胜、刘 杰、王玉霞、刘 勇、李宏伟、王建武、徐恩霞、刘 萍、张金成、王 伟、臧纯勇、王冬红//

该项目属于炼焦用耐火材料领域。

中国是世界焦炭生产大国和消费大国。进入21世纪以来,随着中国钢铁工业的迅猛发展,中国焦化行业也达到了快速发展,国内现已有2000余座大型焦炉(顶装焦、捣固焦)。在钢铁工业生产中,焦炉能耗约占总能耗的13~15%,大量的NOX、CO2等气体排放,给环境带来严重污染,同时造成焦炉作业环境差,劳动强度高等问题。

一座焦炉90%左右是由耐火材料堆砌而成,耐火材料的性能优劣影响着焦炉的技术进步。为了适应中国炼焦工业在环境、节能减排、煤资源综合利用、职业健康等方面的要求,除了在工艺设计提升外,仍需要在焦炉用耐火材料方面得到大力改进提升。通过对耐材的技术创新可以在焦炉的节能减排,环境和操作方面带来很好的改善。

我公司有着50多年焦炉耐材生产经验,针对焦炉的关键部位,开发出大型焦炉用节能环保新材料:高热震微膨胀硅砖、炉门预制件系列产品,解决了焦炉炉门、烟道(上升管及桥管)、加煤孔和配套炉盖等部位存在的密封性差、维修频繁、使用寿命短等问题,解决了碳素和焦油沉积和化学物质渗透,大大提高了使用效果,降低了劳动强度,导热率低,可降砖衬厚度20~25%,节约空间,提高炼焦利用率,降低焦炉炼焦耗热量,产生了直接经济效益,更重要的是降低了污染,节能环保,且在窑炉热态下修补,不仅表现出优良的使用性能,而且可以实现不停产热修,避免停产抢修所致的经济损失。

项目的特点在于,一是釉面复合莫来石堇青石制品,在坯体表面施以高性能陶瓷釉料,提高基体表面的致密性,进一步提高了制品的耐磨性和抗介质渗透、化学侵蚀性。产品各项理化性能均超过国内外同类产品,比国内外同类产品的抗渗透、抗侵蚀、耐磨损性能等更为优异。二是高热震零膨胀硅砖,具有低膨胀性、高热震性、耐热性好,快速加热后不产生裂纹,实现快速不停窑热修补。

随着资源紧缺、国家环境保护政策的深入落实,节能降耗是每个企业发展的必由之路。为此,成功开发的节能环保新材料,是高温行业的迫切需求。该项目产品已在国内外多座大型焦炉上成功使用,如:宝钢、武钢、日本新日铁、台湾中宇环保工程股份有限公司、德国蒂森克虏伯公司等,应用效果理想,很好地实现了高效、环保、节能。

编号:2017105

项目名称:钢铁窑炉烟尘PM2.5控制技术与装备

主要完成单位:中钢集团天澄环保科技股份有限公司、鞍钢股份有限公司、东北大学、清华大学//

主要完成人:

姚 群、柳静献、景奉儒、蒋靖坤、冯 斌、秦 旭、毛 宁、许汉渝、李兴华、赵永平、钱 磊、吴丙恒、宋秉钧、邓建国、刘世铮、汪 杨、姬 智、喻建滔、倪守强、张发有、骆 璇、余建华、马晓辉、陈盛建、孙军军//

项目名称:钢铁窑炉烟尘PM2.5控制技术与装备项目所属科学技术领域:环境保护主要内容“钢铁窑炉烟尘PM2.5控制技术与装备”是国家“十二五”863计划科技成果,所研究的内容是针对钢铁行业窑炉控制PM2.5排放的共性技术,重点研发强化PM2.5捕集的预荷电技术、精细过滤材料、防止PM2.5逃逸的清灰强度控制,并实现示范应用,技术指标达到国际领先水平,为实现我国钢铁窑炉烟气PM2.5高效净化和达标排放提供技术和装备上的支撑,促进我国钢铁行业环保技术进步和绿色发展。

研究内容包括4个方面:1)钢铁窑炉烟尘微细粒子预荷电技术与装置2)控制PM2.5的超细面层精细滤料研发3)复合式微细粒子预荷电袋滤器研制提出复合式预荷电袋滤器结构适用于PM2.5捕集的气流分布技术清灰强度控制技术及装置清灰自适应智能控制高严密性滤袋接口技术4)示范工程建设主要特点针对钢铁炉窑烟尘粒径小和难以捕集的特点,研制了粉尘预荷电装置,荷电后粉尘再过滤时,PM2.5捕集效率显著提高,可使颗粒物排放浓度从目前的30~50mg/m3降到10mg/m3以下,实现超低排放。发明专利,自主创新。

针对目前传统过滤材料PM2.5捕集效率低的问题,开发的基于“海岛纤维”的超细面层精细过滤材料,具有表面过滤功能,可提高PM2.5捕集效率。自主创新,替代进口产品。

针对目前传统袋式除尘器除尘效率低、运行能耗高等问题,研发了复合式预荷电袋滤器,将粉尘预荷电技术、PM2.5精细过滤材料、直通均流式袋滤器等系统集成,可显著降低设备运行阻力,节能30~40%。发明专利,原始创新。

本技术具有对细颗粒物捕集效率高、能耗低、运行稳定和维护方便等优点,可适用钢铁、有色等窑炉烟气细颗粒物高效净化,适合新建项目和环保改造。

应用推广情况将成果进行了转化,实现工业化应用。2015年2月在鞍钢炼铁总厂180t转炉异地改造工程中建成示范工程,自投运以来,粉尘排放浓度<10mg/m3,捕集效率达99.8%,运行阻力700~950Pa,节能效益显著,炼钢总厂给予了充分肯定和满意的评价。

示范工程运行后,引起了行业反响,吸引了众多钢铁用户前往调研。2016年10月,日照钢铁决定采用该技术净化炼钢二次烟气,合同额1.2余亿元。目前,首秦、宝武、河钢、水钢等企业客户的业务也在洽谈中。

预计未来十年,钢铁行业对PM2.5除尘装备的需求将超过40亿元/年。

编号:2017106

项目名称:焦炉煤气强化烧结技术开发与应用

主要完成单位:宝钢股份上海梅山钢铁股份有限公司、无锡东大工业研究院有限公司//

主要完成人:

程乃良、李和平、韩凤光、许力贤、张正好、聂慧远、吴贤甫、韩宏松、安宇宏、毕传光、谭培龙、吴旭峰、金 明、曾海红、邱金龙、邱海雨、田 丰、洪建国、谢朝晖、宣守蓉、杨文光、汪常安、王 宁、覃 剑、杨云伟、靳洪涛、周纪平//

本项目涉及一种焦炉煤气强化烧结的技术,属于钢铁冶金技术领域。该技术的原理是在烧结料面喷入一定量的焦炉煤气,在烧结负压的作用下,焦炉煤气被抽入烧结料层并在料层中的燃烧层上部燃烧放热,从而拓宽了烧结的燃烧层;同时,由于减少了烧结固体燃料比例,使得烧结最高温度降低,更适合于强度和还原性能更优的复合铁酸钙组分的生成,从而改善烧结矿强度和提高成品率。

保持1200~1400的温度带,对生产高强度高还原性的烧结矿至关重要。它能使合适的温度带变宽、液相率增加、提高1~5mm孔隙间的熔合并提升烧结矿强度。大于5mm的孔隙的烧结矿数量增多可提高料层的透气性,同时低温烧结工艺也抑制了铁矿石的自身熔化。而在未熔化的铁矿石中,小于1um的微孔隙的存在也使烧结矿的还原性提高,从而改善烧结饼的孔隙结构,提高烧结矿质量。

该技术可以降低烧结固体燃耗和烧结矿生产的总能耗,降低烧结矿和生铁成本;同时,该技术可以使烧结过程更加平稳,可以更好地调整烧结料层上下部的热量分配,防止上部热量不足和下部过烧,从而改善烧结矿强度和还原性,有利于大高炉的冶炼和降低高炉焦比和生铁成本;该工艺还具有降低炼铁工序温室气体CO2排放量的特点,是一项节能降耗、降低烧结矿和生铁成本并兼具环保特征的绿色先进技术。

2013年上海梅山钢铁公司技术中心、炼铁厂和东北大学无锡东大工业研究院有限公司合作,在梅钢公司技术中心实验室进行了焦炉煤气强化烧结技术的实验室研究,主要考察了喷吹强度、喷吹时间及喷吹总量对烧结过程及烧结矿质量的影响,研究表明,在烧结过程中添加一定量的焦炉煤气后,不但可以降低烧结矿固体燃耗,而且对于提高烧结矿转鼓强度和利用系数均有积极影响。为了将该技术进行现场应用,在无国内外任何参考资料的条件下,对其工业应用装置进行自主研发,并于2014年1月在梅钢3#烧结机进行工业化试验,取得了较好的现场应用效果。鉴于3#烧结机的成功经验,公司将该技术在梅钢内部进行技术移植。2016年10月,梅钢4号烧结机焦炉煤气强化烧结喷吹系统安装完成并投入使用。此外,5号烧结机焦炉煤气强化烧结喷吹系统已纳入梅钢公司2017年技改计划。

编号:2017107

项目名称:酸性环境用UOE焊管关键技术开发及应用

主要完成单位:宝山钢铁股份有限公司//

主要完成人:

谢仕强、张 备、章传国、李建新、郑 磊、王 波、徐国栋、郭 胜、王啸修、吴扣根、黄卫锋、徐振亚、钱伟方、沈建兰、马胜军//

抗HIC/SSC管线用钢是输送酸性油气介质管线的重要用钢,是管线钢中要求最为严格,技术水平要求最高的钢种。酸性环境用长输管线用钢管首选UOE焊管产品。工程应用注重产品供货业绩,尤其是酸性环境用管线管,准入门槛高。宝钢UOE管线管团队从2009年开始着手开发此类高附加值产品,主要进行抗酸管线钢的冶金设计、冶炼连铸控制、TMCP轧制、UOE成型、焊接及试验测试一贯制关键技术研究。自2011年以来开发产品成功应用于土库曼斯坦南约诺坦、阿克纠宾北特鲁瓦、土库曼斯坦巴格德雷、欧洲某重点工程项目等海内外管线工程,累计实现商业供货超过8.1万吨,2014~2016新增产值33350万元。

该项目通过一系列基础研究和针对目标项目开展的定制化研究,取得如下成果:(1)高强度耐酸管线钢的耐蚀机理;(2)典型耐蚀管线钢用成分的奥氏体粗化及形变奥氏体连续冷却转变特性;(3)形成耐蚀管线钢的炼钢关键工艺控制规范;(4)形成耐蚀管线钢的厚板关键工艺控制规范,实现晶粒细化、减少带状组织并获得优异的性能;(5)形成热轧卷板开平钢板制造小口径UOE耐蚀管关键工艺技术,实现小口径抗酸焊管原材料的经济性和多元化;(6)建立了不同H2S分压下,混合气体配比、非标试样不同加载方式等对HIC/SSC试验的影响规律;(7)形成了X52MS-X65MS多规格耐蚀管的一贯制生产工艺,并成功应用于X70MS耐蚀管试制。(8)实现了系列钢级不同壁厚规格钢管的批量供货,性能合格稳定,具有示范和推广意义。

编号:2017108

项目名称:超级13Cr高抗腐蚀系列油套管产品及关键工艺技术开发

主要完成单位:宝山钢铁股份有限公司、中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司//

主要完成人:

张春霞、张忠铧、王超峰、刘麒麟、徐文亮、谢俊峰、柳向椿、王 琍、刘耀恒、周志杨、杨为国、马巧红、周庆军、程用炜、杨建强//

本项目属于钢铁材料及加工制造工艺领域。

超级13Cr油套管目是前采用热连轧工艺生产的合金含量最高的钢管产品。其产品及关键工艺技术难点包括马氏体不锈钢易形成铁素体、超低碳钢种冶炼过程中易形成夹杂物、热加工过程易形成表面缺陷和铁素体的析出、螺纹接头在拧接过程极易粘扣、在高腐蚀性环境下的安全选用等。2006年项目立项之前,我国仅能生产API标准中的L80-13Cr小规格油管,而高等级和大规格技术空白,严重制约了我国重点能源工程项目的建设。本项目系统开展了铁素体控制的合金化技术、全流程制造技术、腐蚀评价方法和使用技术等研究,开发了可以满足不同腐蚀环境下安全使用的超级13Cr油套管系列产品,形成了全流程制造技术及选材规范。1、开发出国际上独有的1Cr13NiMo成分体系,创新了有效控制铁素体的合金化技术。通过对C-Cr-Ni-Mo合金体系中组织、机械和耐腐蚀性能进行研究,发明了1Cr13NiMo钢种用于110ksi钢级产品的生产。在超低碳超级13Cr钢种中创新了铁素体的控制技术,确定了有害铁素体含量低于1%的元素的最佳配比,实现了组织的稳定控制。2、集成开发出超级13Cr油套管全流程制造技术。开发出超低碳LF+VOD冶炼工艺技术,使B和D类夹杂物控制在1.0级以下;以轧代锻的管坯制造和退火工艺技术,提高成材率10%以上;全规格高合金无缝管热轧技术,一次探伤合格率从不足60%提高到88%;气密封螺纹抗粘扣技术满足10上9卸不粘扣的国际最严苛标准要求。3、创立了马氏体不锈钢油套管的选材和使用规范。率先提出了马氏体不锈钢的Ds控制要求,建立了马氏体不锈钢在不同温度、Cl-、CO2、H2S、环空保护液、酸化压裂等条件下的选材方法和使用规范。

项目成果共授权发明专利6项,受理1项。发表技术论文5篇,形成企业技术秘密6项。系列产品自2007年开始应用于大庆油田、塔里木油田、华北储气库、西北和西南等区块高含CO2油气资源开采开发以及国家战略能源工程的建设,并自2014年开始批量出口。近三年实现新增销售收入6.76亿元、利润2.7亿元、税收0.82亿元,累计为国家节约采购成本超过2亿元。本项目填补了国际上经济型110钢级13Cr产品的空白,为低产高含CO2油气资源的经济开采提供了可靠的解决方案;形成了成套的高等级油井管产品的制造能力,打破了国外知名企业的垄断,为提升我国高端油井管产品的制造能力和认识水平具有重大的意义。

编号:2017109

项目名称:宝钢精冲(BJ)系列热轧卷板的研制

主要完成单位:宝山钢铁股份有限公司//

主要完成人:

杨才定、杨阿娜、张 涛、庞厚君、施春月、徐鼎华、王 野、胡晓萍、崔玉美、孙彤彤//

本项目在国内率先独家开发了座椅调节机构及其他汽车零部件用精密冲压用钢(简称精冲钢,下同),分别是BJS15C、BJS20C、BJ15B、SAE1018AK、16MnCr5等共计9大产品,形成了宝钢精冲钢产品的系列化,填补了国内空白。产品广泛应用于汽车精冲件,如座椅调节机构、离合器、发动机、传动轴等核心零部件。宝钢热轧精冲钢具有良好的纯净度、均匀的组织以及严格控制的尺寸公差,在下游用户进行球化退火、精密冲压、热处理等加工过程中,所有产品均保持了一贯的高品质,成功替代了进口产品,受到了用户的一致好评。

本项目已累计向国内市场提供了14.2万吨精冲钢热轧原料,有效满足了精冲行业对原材料的迫切需求。产品一经开发便迅速占领国内高端精冲市场,其中在座椅调节机构精冲领域占有60%以上的市场份额,几乎覆盖了国内外主要座椅调角器用户的需求,极大的推进了座椅调节机构核心零部件的国产化。同时,在汽车动力和传动系统用关键零部件上进行了多个产品的开发,如发动机摇臂,离合器齿环,传动轴用钢等,有力的支撑了各类核心零部件的国产化,产品应用在全球各大汽车零部件生产厂家。在项目开发过程中与精冲企业开展了用户使用技术研究,其中对精冲钢精冲性能评价、热处理工艺等关键技术的研究,有力的促进了精冲钢的推广使用和精冲技术在国内的发展。

编号:2017110

项目名称:宝钢产品基于LCA的生产过程、环境友好的研究

主要完成单位:宝山钢铁股份有限公司//

主要完成人:

刘颖昊、郑建平、石洪志、刘 涛、桂志军、黎 洁、施鸿雁、李志霞、郭水华、缪 颢、张 伟、张 煦、秦建超、蔡震纲、顾艳云//

本课题属于环境科学技术领域环境系统工程学科。

宝钢提出“环境经营”发展战略,不仅追求钢铁制造过程的绿色,更要致力于“成为绿色产业链的驱动者”,促进钢铁行业全产业链绿色化。项目利用生命周期评价(LCA)方法为“环境经营”战略提供了方法体系、技术及数据上的支撑,是宝钢产品环境效益与竞争力相结合的具体实践。

项目经过十多年发展,从建立方法学体系,模型及软件工具开发,到在上下游全产业链上应用,升华到产品的生态设计层面,逐步形成了一整套应用体系。(1)方法、标准与模型。建立了完善的钢铁产品生命周期评价方法学体系,提出了宝钢产品环境绩效指数评价绿色产品方法,形成国家标准《GB/T30052钢铁产品生产生命周期评价技术规范(产品种类规则)》。开发了宝钢产品环境绩效计算模型、钢铁企业碳排放核算模型。(2)软件、在线平台与数据库。开发了钢铁产品LCA软件,并面向不同用户场景开发了16套定制化LCA软件。建立了宝钢LCA在线系统平台。建立了覆盖宝钢全部产品的环境绩效数据库。

(3)绿色制造。开展了宝钢硅钢NSGO产品绿色制造全流程节能降本研究,实现降本效益1003万元。以汽车板典型钢种为研究对象,开展了制造全流程优化排产研究。(4)绿色营销。首次提出了基于LCA方法绿色用钢解决方案概念,与海尔、上海日立、变压器厂、电机厂、汽车零部件及主机厂合作开展了硅钢、汽车板、家电板等多个绿色用钢解决方案研究,从质量、成本、环境绩效为用户提供选材指导。(5)绿色采购。从全流程综合评价采购成本与使用成本,形成考虑环境绩效的“综合成本效益”。并以耐火材料、辅料、油脂、轧辊和电极等产品为试点,进行了绿色采购的实践。(6)生态设计。与海尔、日立、变压器厂、上汽、标致雪铁龙等合作开展家电板、硅钢和汽车零部件的生态设计研究,促进产品全生命周期的绿色化。

项目直接经济效益1822万元,项目服务的用户销售增量4.75亿元。项目成果已推广应用到宝钢集团范围以及部分上下游企业,具备对外技术推广前景。形成多项自主知识产权成果,获国际钢协“LCA领导力奖”,达到国际领先水平。

项目的实施不仅促进了钢铁制造过程自身的绿色,更是宝钢“成为绿色产业链的驱动者”计划的具体实践,推动了钢铁行业上下游包括供应商、生产者、消费者的整体绿色化,引领中国钢铁绿色发展新思路。

编号:2017111

项目名称:热连轧机多系统协调及稳定性提升

主要完成单位:宝山钢铁股份有限公司//

主要完成人:

荣鸿伟//

本技术属冶金科学技术热轧领域,是应用于提高热连轧机生产能力、产品质量,提高生产稳定性的自主集成技术。

作为热连轧机组,由于其在整个钢铁生产的产业链中处于承上启下的关键工序,而项目涉及的热连轧系统协调及稳定性提升,是基于热连轧机工艺装备复杂、工况条件恶劣等特点,生产过程中质量及废钢事故多发,从而导致热轧带钢质量控制不稳定、物料消耗严重,要解决上述问题,只能依靠企业自身的技术开发和创新;

在此背景下,我在现场围绕相关问题开展了长期攻关,形成了具有自主知识产权的创新成果,即热连轧机多系统协调及稳定性提升技术。该技术主要包括:热连轧温度控制技术、冷却控制技术、张力控制技术、压下控制技术、剪切控制技术等热连轧多系统协调控制技术,并实现了多项技术突破;

首创热连轧机自由冷却及变速冷却控制技术,通过对热轧带钢进行物理分段,在实现冷却长度的自由控制,同时,结合带钢速度运行特征,采用了线性拟合的方法对速度进行修正,有效提高了热轧带钢在动态速度变化情况下的温度控制,提高了热轧产品的质量控制水平;首创热连轧机力矩套量控制及活套角度动态控制,通过不同带钢的物理特性,结合活套传动力矩的计算,以得到最佳的穿带活套角度,有效解决带钢穿带后活套角度定位控制,及采用定量计算增益补偿方式,提高了活套控制精度;首创了热连轧机动态位置及偏差控制技术,通过对动态偏差及静态偏差的调整控制,彻底解决热连轧机在零调后的偏差波动问题,较国际上其他的控制技术更具广泛的应用性;首创热连轧机在线辊控制技术,通过对轧辊冷却流量的动态控制,改善轧辊在机辊型控制,增加了轧辊的有效轧制长度,提高了生产效率;首创热连轧机头尾动态剪切控制技术,有效的提高了热连轧机高精度剪切控制,降低了热连轧机在线切损,使得宝钢股份1880热轧产线的切损率指标超过国外先进企业。

本技术在热连轧机的质量控制、废钢事故预防等领域实现了重大突破,使宝钢股份1880热轧产线的主要技术指标达到或超过国外先进企业,并形成发明专利26项、实用新型专利2项和企业技术秘密33项。

本技术首先在宝钢股份1880热轧产线开发应用,并已向2050热轧产线及1580热轧产线进行了应用推广,均取得了显著效果,具有广泛的应用推广前景。本技术每年产生效益额2848.54万元,已累计产生效益8629.21万元。

编号:2017112

项目名称:武钢铁矿石烧结配矿关键技术研究及应用

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、武汉科技大学//

主要完成人:

肖 扬、王素平、毕学工、孙庆星、陈令坤、李 军、杨 福、肖志新、刘栋梁、余珊珊、张树华、莫亚平、冯红云、史先菊、胡正刚//

烧结配矿的好坏直接影响混匀矿的化学成分及稳定性,并影响烧结矿质量和高炉冶炼全过程。国内在烧结配矿过程中,长期存在以化学成分作为配矿唯一量化指标的配矿现象,而作为对烧结过程起重要作用的铁矿粉的制粒性能和成矿性能,则没有具体统一的量化指标进行衡量,因此在铁矿石品种繁多、质量参差不齐的配矿环境下,配矿结构容易发生较大变化,造成烧结矿质量波动较大,影响高炉稳定顺行。

项目从武钢所用铁矿粉的制粒特性、成矿特性以及应用技术方面进行了系统研究和创新,成功制定了复杂配矿环境下的混匀配矿标准和相应的烧结过程控制标准,主要创新成果如下:1)开发了基于粒度标准的混匀配矿新技术建立了烧结铁矿粉成核粒子、中间粒子和粘附粒子的划分标准,填补了目前烧结领域对于烧结物料中不同性质粒子的评价盲区,为烧结配矿原则的确定奠定了坚实的理论基础,实现了烧结配矿粒度指标的量化。2)建立了基于成矿指标的铁矿粉成矿特性评价技术形成了基于像素法准确计算烧结矿中铁酸钙生成量的新技术,通过对成矿指标的界定实现了铁矿粉成矿特性的评价,成功制定了基于成矿特性的混匀配矿原则,解决了烧结铁矿粉相互搭配不合理的难题。3)开发了适宜制粒水分的控制技术建立了制粒水分与透气性指数相结合的适宜制粒水分确定技术以及基于物料饱和度的制粒水分控制技术,解决了配矿结构发生较大变化时,由于水分波动大而造成的水分控制不准确、烧结效能发挥不充分的难题,实现了烧结的优质高效生产。4)开发了基于数值模拟的适宜制粒参数确定技术建立了基于离散元法的烧结制粒过程数值模拟技术,揭示了物料在圆筒中运动行为的规律,确定了以物料的“层状瀑布式运动”作为圆筒适宜制粒参数的判断标准,成功优化了武钢混合机的制粒参数。

项目自2013年在武钢烧结厂应用以来,取得了非常良好的效果,在铁矿石品种繁杂的条件下,实现了四烧烧结机达产,烧结矿强度稳定在79.5%左右,固体燃耗由68.8kgce/t下降到65kgce/t,槽下返矿率由15.47%下降到12.43%,近三年累积创效达2.93亿元。

项目共形成专利21项(其中发明专利10项,实用新型11项),制定企业规程1项,经湖北省科技厅鉴定达国际先进水平。解决了复杂原料条件下,烧结领域普遍存在的技术难题,为铁矿石的多样化选择提供了广阔的空间,推动了烧结技术的进步。

编号:2017113

项目名称:弱结焦性炼焦煤高配比生产优质焦炭关键技术开发与应用

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司//

主要完成人:

薛改凤、项 茹、盛军波、陈 鹏、陈胜春、常红兵、宋子逵、鲍俊芳、张雪红、崔会明、任玉明、孙 彬、谢传斌、詹立志、周森林//

项目属炼焦技术领域。

高炉大型化要求更优质焦炭作保障,炼焦行业通常采用高配比优质炼焦煤生产优质焦炭。但优质炼焦煤资源全球紧缺且价高,已严重制约钢铁业发展。弱结焦性炼焦煤资源丰富,资源占比>50%且低价低灰低硫,但在年产2亿多吨焦炭的顶装和部分捣固焦炉配比不足20%。弱结焦煤的固有特性制约其配用量。如何在确保焦炭质量情况下大幅提高弱结焦性煤配比,是亟需解决的行业重大技术难题。项目历经8年多的机理和实践研究,开发出弱结焦煤高配比生产优质焦炭关键技术,解决了行业资源利用难题,取得多项重大理论技术突破。

1创建了“结焦过程与成焦微观结构协同控制”的配煤理论。通过研究结焦过程中“结焦中心、煤粒均实和界面结合”三要素以及焦炭微观结构,首次提出弱结焦煤作结焦中心并控制其微观结构缺陷的配用理念,形成了弱结焦煤高比例配用的基础理论。发表核心论文10余篇。

2首次建立了以结焦过程胶质体曲线平滑或微波下降作为低阶弱结焦煤、成焦粗粒镶嵌<15%且镜质体反射率>1.70%为高阶弱结焦煤的精确分类使用技术。实现富含胶质体气煤对1/3焦煤、贫瘦煤对瘦煤,部分瘦煤对焦煤的替代,节约优质资源10%以上。

3首次开发出以“优化微观结构和界面结合”为目的的弱结焦煤粒度调控工艺技术。将瘦煤贫瘦煤细粉碎,消除薄壁气孔和内碎裂成焦微观结构缺陷,同时界面结合力和气孔壁得到强化;将粗颗粒气煤选出粗破碎,减少分散表面积以降低周围粗粒镶嵌结构被细粒化的界面劣化效应,实现贫瘦煤用量由<5%提高到20~25%、气煤用量由<10%提高到20%~30%的显著工艺效果。

4开发出复杂资源条件下弱结焦煤高配比炼焦配煤技术。气煤高配比时保证高膨胀和富含粗粒镶嵌结构煤种配量,瘦煤贫瘦煤高配比时保证高流动煤配量并降焦煤用量;建立了高流动煤定量配用和焦炭质量控制模型,实现顶装焦炉弱结焦煤配比>30%生产优质焦炭的重大技术突破。

项目成果在武钢应用,弱结焦煤配比>30%,焦炭质量达国际先进:CSR68~72%,焦炭M40>88%。近三年节支增收3.33亿元。在湘钢应用年降配煤成本6千余万元,在枣矿应用增加气煤销售额1亿元。经济社会效益显著。项目形成发明专利20项,企标2项,发表论文30余篇。

项目成果对我国高效利用低质资源生产优质焦炭,降低配煤成本极具指导和示范作用,对资源节约和解决钢铁工业发展资源瓶颈问题具有深远战略意义。

编号:2017114

项目名称:一般原料条件下高效与长寿兼顾的特大型高炉关键技术

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、武汉科技大学//

主要完成人:

陆隆文、陈令坤、李向伟、王兴东、董汉东、卢正东、尹 腾、肖志新、张庆喜、胡正刚、邹祖桥、余珊珊、张正东、刘栋梁//

项目属于冶金工程、机械工程、控制工程交叉的科学技术领域。

随着冶炼强度提高和低品位矿的大量使用,大型高炉内也存在有害元素富集、渣皮频繁脱落、煤气流剧烈变化等困扰羹,极易造成炉体热负荷攀升等问,处理不当会损坏高炉冷却系统,降低冶炼效率。研究开发了复杂原料条件下高效冶炼与长寿化要求相匹配的关键技术。

(1)建立了高炉波动管控模式高炉波动来源于原燃料、操作、高炉本体3个方面,本研究对波动的作用机理、后果、处理原则进行了研究,建立了规程、制定操作预案,主张通过全方位管控来弥补波动产生的危害。(2)构建热量顺畅传输的热冲击处理技术体系提出多层网络结构的“冲击-传输-搬运”热量传递模型,研究了极端炉况热流冲击的特性,开发了适用于高炉高热负荷区域的冷却壁,研究了高炉软水系统对各种热冲击的适应性,使得冷却系统能够抵御各种炉况波动产生的热量冲击,并满足高强冶炼条件下高炉水冷设备的长寿化要求。(3)开发了“高富氧、大加湿”的高效冶炼技术利用富氧率为8~12%和加湿为30g/m3的“大富氧+大加湿”操作技术优化炉腹煤气构成;通过合理的高炉操作实现利用系数≥2.65t/m3.d、燃料比≤500kg/t的高效冶炼;针对高Al2O3和高Zn负荷的危害,提出了避免瞬时大热流冲击的高炉工艺控制技术,缩短了炉况调整时间,降低了冷却系统破损概率。(4)开发了高效冶炼条件下的冷却协同控制技术从原料管理、高炉管控两个方面提出减少冷却及冶炼波动的技术规范,基于模式识别技术构建了高炉高效冶炼与长寿化运行工艺体系,实现冶炼与冷却的合理匹配。

项目成果获授权专利26项,其中发明专利17项,实用新型专利9项;制定国标1项、行标1项、企业规程1项、出版专著2部、发表论文37篇。近3年取得经济效益24352万元。

本项目实现了高炉高效冶炼与长寿运行的统一,为中国高炉的大型化、长寿化、高效化、压缩高炉座数、大幅度减少污染排放提供了一个技术参考。相关技术已在武钢高炉全面推广,产生了显著的经济和社会效益。

编号:2017115

项目名称:新型石灰回转窑长寿与系统节能关键技术及应用

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、武钢资源集团乌龙泉矿业有限公司、武汉新东方冶金材料有限公司//

主要完成人:

张洪雷、金升怀、徐国涛、饶发明、季佳善、王 悦、伍朝蓬、谢百勤、刘 孟、刘 黎、蒋春华//

活性石灰是炼钢生产的重要辅助原料,回转窑是生产活性石灰的主要工艺装备,行业内普遍存在整体寿命短、运行能耗高、成本及环保压力大的问题。回转窑炉衬目前主要使用镁尖晶石砖和镁铬砖,分别存在导热率高窑体保温效果差及铬污染等问题。耐火材料的使用寿命是回转窑整体寿命的瓶颈。炉衬结构不合理及传统富氧助燃与余热发电工艺在回转窑的不适应性制约了行业绿色生产技术的进步。本项目从炉衬长寿材料、保温结构设计及系统节能工艺等方面入手进行了回转窑长寿与系统节能关键技术研究及应用。

主要创新点如下:1)开发了石灰回转窑长寿炉衬材料技术体系:针对回转窑炉衬结构的特殊性开发了回转窑专用的一体成型的铝硅质复合砖、可控制凝固速度与施工时间的高强度耐磨耐碱浇注料、微膨胀耐火泥浆、微膨胀高强度保温材料、防渗透胶泥等专有材料及其应用技术,将回转窑整体无修补使用寿命提高到40个月以上,耐材成本降低30%,消除了炉衬铬污染。负责制定《石灰回转窑用不烧衬砖》行业标准。本创新点形成专利9项。2)建立了石灰回转窑窑体保温结构技术体系:运用仿真模拟计算,针对不同规模及炉况的石灰回转窑分别设计了“复合砖”、“均质砖+复合隔热板”及“复合砖+复合隔热板”等多种双层或多层复合炉衬结构体系,开发出带金属反射层的复合隔热板保温结构并得到应用,使炉壳表面温度降低50以上。本创新点形成专利2项。3)完善了石灰回转窑节能工艺成套技术及装备:进行了膜法制氧煤粉喷吹富氧助燃工艺以及低品位余热回收发电技术在动态开放式窑炉的应用技术研究及工艺、装备改进,解决了污染物排放超标等难题,并在回转窑上实现该两项工艺稳定并行。对煤粉喷枪等配套设备进行了适应性改造,回转窑能耗降低了8.9%,每年减少CO2排放13018吨,每月净供电量90.9万度。本创新点形成专利2项。

该项技术于2014年4月通过湖北省科技厅组织的科技成果鉴定,鉴定意见为“该集成技术整体达到了国际先进水平”。

项目拥有自主知识产权,形成专利13项(发明专利4项、实用新型专利9项)。已在国内十余条回转窑得到了成功应用,年创效益4678万元,2014~2016年累积创效13220万元。该集成技术将对行业的绿色低碳环保升级、可持续发展将起到推动和引领作用。

编号:2017116

项目名称:武钢转炉-RH精炼流程网络集成技术创新

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、北京科技大学、中冶南方工程技术有限公司//

主要完成人:

李凤喜、邹继新、孔勇江、彭玮珂、宋泽啟、沈静娟、姜 敏、王争耀、刘路长、杨运超、许海虹、杜 斌、卫扬帆、杨成威、李 伟、罗传清、李海洋、肖汉波、邓子辉、孙 凯、林利平、杨新泉、秦世民、蔡 颖//

本项目属于炼钢技术领域。高效率、低成本洁净钢平台的建设和优化是钢铁企业科技创新中一项普适性、基础性工作,是事关钢铁企业效率、质量、成本的共性关键技术。殷瑞钰院士指出:优化-简捷的流程网络技术(例如合理的平面布置图等)是构成高效率、低成本洁净钢平台的核心共性技术之一。在薄板钢产品洁净钢平台建设中,转炉-RH精炼工序中的能量流、时间流和物质流等流程网络不合理,极易造成物流紊流干扰运行,大幅增加辅助作业时间,使生产顺行和钢水洁净度问题频发。一些钢厂采用“双工位”等技术来解决此类问题,有一定效果,但是没有从根本上解决。

本项目依托武钢炼钢总厂4分厂硅钢生产产线,针对转炉-RH精炼工序流程网络技术难题,联合北京科技大学和中冶南方工程技术有限公司,开展了深入研究,取得如下创新成果:1.采用冶金流程工程学理论,自主开发了RH在转炉钢包车(出钢线)在线平面布置技术,形成了紧凑式转炉-RH精炼流程网络集成技术,根本上解决了转炉-RH精炼工序中的能量流、时间流和物质流等物流紊流难题,消除了运行干扰,减少了运行温降,节约了运行时间。2.自主开发了钢包卷扬提升技术。解决了液压顶升方式钢包车被占用的问题,为实现紧凑式转炉-RH精炼流程网络集成技术创造条件。由于RH处理位下方没有液压顶升相关设备,安全性、易维护性有很大提高。3.自主开发了高效RH精炼配套设备及技术。采用高反应空间的真空室与大循环流量的设备参数设计,满足快速减压要求的真空泵系统,满足精准快捷称量要求的合金加料系统以及RH-MFB多功能顶枪,为实现紧凑式转炉-RH精炼流程网络集成技术创造条件。

技术推广应用后,取得良好效果。节约了钢包运行时间10分钟,减少过程温降10。相关技术创新广泛应用于各类高性能、高品质钢的批量生产。提高了高品质钢洁净度水平,如IF钢RH结束钢水w[C]≤12.2×10-6,中包钢水w[N]≤19.3×10-6,中包钢水T.[O]≤19.1×10-6,硅钢中包钢水T.[O]≤10×10-6。

项目获得授权专利8项。项目是研发、设计、装备制造和自主集成、工业应用的有机结合,开辟了一种节奏紧凑的RH精炼钢水处理新途径,引领了钢水炉外精炼的发展方向,推动了钢铁制造技术的进步。本项目截止2016年,共创效2.6亿元,其总体技术达到国际领先水平。

编号:2017117

项目名称:硅钢热处理炉用高效新型功能材料的研发与应用

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

曹 阳、卢开颜、丁翠娇、蒋扬虎、杜贤武、王志远、豆瑞锋、欧阳德刚、孙 辉、韩 斌、周章华、吴 胜、宋中华、徐汉斌、罗 巍//

本项目属于"冶金热能工程"领域。

随着国家城乡电网改造及长距离特高压输变电技术的推进,高性能硅钢的需求快速增加。高性能硅钢在保护气氛条件下高温、长时热处理的工艺特点,致使热处理炉金属发热元件易超温脆断损毁、耐热金属高温应力变形开裂,耐火砖炉衬蓄热散热损失大等突出技术问题,导致炉窑热工性能快速劣化,成为影响产品质量、产量和效益提升的技术瓶颈。

针对上述问题,国内外先后开发了相关高性能热工功能材料,但未解决高温金属基体表面红外辐射涂层脱落、高温还原气氛下全纤维炉衬结晶粉化的问题,更未见有硅钢热处理炉上应用的报道。本项目以硅钢热处理炉为应用对象,开发了金属基体用系列红外辐射涂料与釉料、红外多孔陶瓷以及全纤维化复合结构炉衬,并在武钢硅钢热处理炉全面推广应用,显著延长了金属发热元件与构件的使用寿命,大幅降低了硅钢工序能耗和生产成本。

项目主要技术创新点如下:(1)研制出适用于合金发热元件的高温高发射率红外辐射涂料。通过化学渗透与界面咬合,解决了金属基材表面涂层易脱落的难题;通过高温掺杂,提高了发热元件基体表面红外发射率,延长了使用寿命。(2)研制出适用于耐热钢表面高发射率红外釉料。通过辐射材料与釉质材料的复配,解决了釉层与耐热钢基体之间热膨胀匹配的难题;通过高发射率晶体材料与釉质材料的共混磨合和在线釉化过程中的迁移弥散,提高了耐热钢表面发射率,改善了温度均匀性,延长了使用寿命。(3)研制出球状孔型的红外辐射多孔陶瓷材料,开发了一种耐火纤维衬热面喷涂红外多孔陶瓷层的复合结构炉衬。利用陶瓷材料基质致密化技术实现气氛隔离,解决了高温还原气氛下耐火纤维结晶粉化的问题;通过辐射材料与多孔陶瓷组分复配,提高了耐火纤维表面发射率,降低了炉衬蓄热散热损失,延长了使用寿命。

项目技术在武钢硅钢厂罩式炉、环形炉和连续退火炉全面推广应用,满足了年产近20150万吨硅钢生产需求,节能15%以上,关键设备服役周期平均延长25%。同时,推广应用到南京广航科技有限公司和南京航达热加工材料研究所的热处理炉。项目三年累计创效近1亿元。

项目共获9项国家专利,其中发明专利4项,软件著作权1项,形成了金属基体和纤维炉衬用高发射率材料技术体系,经湖北省科技鉴定为国际先进水平。项目技术经济和社会效益显著,可广泛推广应用于各类工业炉上。

编号:2017118

项目名称:大型水电工程用600~750MPa级高精度磁轭钢制造技术创新

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、钢铁研究总院、中国长江三峡集团公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、上海福伊特水电设备有限公司//

主要完成人:

宋 畅、应 宏、徐进桥、邹祖冰、俞 峰、刘昌明、霍 岩、康新成、郭 斌、高智平、党宁员、陶军晖、黄大伟、胡唐国、贾彦钢、陈吉清、习天辉、冯 佳、陶文哲、王俊霖、甄瑞斌、黄成红//

本项目属于金属材料领域。

我国水资源丰富,水电作为清洁能源在能源结构中占有突出地位,也是未来能源战略的优先发展方向。磁轭钢用于制作水轮发电机的核心-转子磁轭部件。随着水电工程向大型化发展,转子转速和直径不断提高、磁轭片加工方式由冲压向激光切割转变以及低温环境的使用需求,对磁轭钢提出了高强度(纵、横向屈服强度≥600~750MPa)、高韧性(纵、横向-20KV2≥60J、40J)、高精度(钢板不平度≤1mm/m)以及高磁感性能的严格要求,而如何实现薄规格热轧高强钢强度、韧性、精度和磁感的良好匹配一直是世界性的技术难题。本项目前,高强韧性磁轭钢完全依赖进口,磁感性能检测低效且无高场磁感检测方法,磁轭现场叠装质量和效率低。

针对上述难题,结合我国重大水电工程需求,武钢、钢研总院、三峡集团等单位成立联合项目组,通过系列科技攻关,形成以下创新成果:(1)开发了高强韧性与高磁感的协同控制技术。首创C-Mn-Ti-Nb-Mo经济型成分体系,通过细小均匀多边形铁素体+弥散微细第二相强韧化技术,获得了强韧性与磁感性能的良好匹配。(2)创立了薄规格热轧高强钢的全流程低内应力控制体系。自主开发了高分辨率加密冷却和平整-退火-平整-矫直的互补递进式精整协同技术,实现了全流程低内应力控制,成功开发出750MPa级高精度(不平度≤1mm/m)磁轭钢,满足大型水电工程用钢需求。(3)创建了磁性能高效检测装置和方法,制定《双管直流磁性能检测方法》行业标准,解决了传统方法低效且不能进行高场磁感性能检测的难题。(4)发明了无补偿片的新型高精度磁轭叠装工艺。自主开发了鸽尾定位及坑内叠装工艺,大幅提高了叠装质量与施工效率,为发电机组的安全稳定运行提供了坚实保障。

本项目形成专利14项,行业标准1项,企业技术诀窍57项。所开发高强度高精度磁轭钢已批量应用于溪洛渡、越南SONLA等国内外大型水电工程,国内市场占有率达80%。近三年累计供货7.7万吨,新增利税6.22亿元。750MPa级高精度磁轭钢于2013年经中钢协评审达国际领先水平,2014年获中国钢铁工业产品开发市场开拓奖。

本项目的成功开发,大幅提升了高等级磁轭钢的生产能力,使我国高强度高精度热轧钢板的制造技术跃居世界一流水平,推动了冶金、机械制造和水电行业的整体技术进步,有力地支撑了我国重大水电工程建设和清洁能源的长远发展战略。

编号:2017119

项目名称:高品质高强度系列轻量化汽车车架用钢开发与应用集成

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、钢铁研究总院、东风商用车有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

赵江涛、李书瑞、刘永前、贾书君、欧阳可居、赵征志、彭 涛、魏 兵、白春雷、徐进桥、刘登文、汪 兵、李飞鹏、杨海林、梁 文、刘美红、曹立生、刘 斌、王立新//

项目属冶金产品和金属材料制造技术领域。

高强减薄,降重减排,节能环保是汽车工业的发展方向。随着我国汽车工业及交通运输业的飞速发展,尤其近几年电商的发展带动物流业的异军突起,载重车、物流车辆对轻量化车架的需求日益突出。本项目之前国内只有抗拉强度550MPa以下级别车架钢,高强度级别车架钢由于具备高强度、高尺寸精度、高表面质量等设计及生产难点,完全依靠进口。

针对此问题,武钢结合国内第一条2250宽幅高强钢轧线,联合产业链上下游单位自2006年立项开展研究,攻克成分、组织与强化机理设计、内应力控制、氧化铁皮控制等技术难关,解决了高强度导致成形性差和内应大的矛盾,开发出高尺寸精度、高表面质量的系列轻量化汽车车架用钢,形成以下重要的理论及创新成果。1)首次开发出抗拉强度590~800MPa高强度系列轻量化汽车车架钢。在C-Mn-Nb-Ti经济型成分体系,建立加热温度、加热时间与终轧温度联动的精确工艺控制模型,实现钢的组织细化与均匀化控制。采用超快速冷却工艺,提高冷却效率,降低合金使用量,实现高强度系列车架钢低成本制造技术。形成12项发明专利。2)自主开发“低温快轧”工艺,形成带钢表面具有高附着力氧化铁皮的控制技术。通过速度、温度协同控制,结合高效除鳞,开发出低温快轧工艺,获得以Fe3O4为主的致密的强附着力氧化铁皮,并创建氧化铁皮附着力检验企业标准。形成4项发明专利。3)集成轧制、冷却、矫直工艺控制,形成低内应力高强车架钢生产控制技术。通过微中边浪轧制减少凸度、优化上下水比控制获得均匀组织、大翘曲值粗轿与小翘曲值精矫控制结合,开发出一整套低内应力高强车架钢生产控制技术,解决车架钢分切后翘曲、镰刀弯等影响应用的尺寸精度问题,提高车架装配精度。形成3项发明专利。

本项目形成19项专利其中发明授权9项,4项企业技术诀窍,3项企标。产品批量稳定生产并成功应用于东风商用、中国重汽、三一重工等国内知名商用车厂家,累计供货42.8万吨,新增利税3.2亿元。

本项目所开发产品实物质量和整体技术指标达到国际先进水平,填补国内590~800MPa高强车架钢的空白,推动了冶金行业的工艺技术进步。项目促进了汽车行业的用材结构升级和技术进步,减少排放,降低油耗,产生巨大的社会效益。

编号:2017120

项目名称:薄板坯连铸连轧生产电工钢(取向及无取向)的技术开发及应用

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、钢铁研究总院//

主要完成人:

骆忠汉、仇圣桃、陈圣林、吴健鹏、干 勇、杜秀峰、李大明、王春锋、项 利、欧阳页先、刘义滔、宋 波、吴维轩、孙 亮、张 超、何金平、柳志敏、曹 阳、黄 斌、梁宗仁、邵云锋、叶 飞、唐广波、高 洋//

硅钢制造技术和产品质量是衡量一个国家特殊钢生产水平的重要标志之一。区别于传统板坯流程,薄板坯连铸连轧流程生产硅钢,在板形均匀性、节能降耗等方面具有显著优势,但也存在系列技术难题,如无取向硅钢:夹杂物控制难、连铸水口易堵塞、表面瓦楞缺陷、磁性能不稳定等;取向硅钢:关键元素(Als、N)控制窗口更窄、连铸粘结漏钢、铸坯表面裂纹、成品线状缺陷、磁性波动大等。

针对上述难题,项目组以武钢薄板坯连铸连轧(CSP)生产线为依托,开展相关基础理论和技术攻关。实现了CSP高磁感无取向硅钢和HiB钢规模化生产,形成系列自主知识产权,总体技术水平处于国际领先。

创新点如下:(1)完善了硅钢近终形凝固及直轧冶金学理论体系。研究了HiB钢抑制剂热力学、γ相影响因素、全流程织构及析出物演变规律等,无取向硅钢的Fe-Si-Al-Mn-E相图、高温流变应力等。(2)开发并集成了CSP和硅钢工的HiB钢生产工艺。连铸拉速达4m/min、近两年粘结漏钢率为零、关键成分AlS、N双合格率达96%,连浇炉数可达10炉;HiB率95%以上。(3)设计了适应CSP工艺特点的无取向硅钢成分体系,即:低硅无铝(Si≤1.2、Al≤0.0080)、中高硅高锰(Si>1.2、Mn≥0.40);开发了相应的CSP工艺技术。连铸拉速:4m/min;连浇炉数13~15炉。成品磁感优于传统工艺约200Gs,铁损波动≤0.21W/kg,磁感波动≤0.004T。横向厚度差5μ合格率较常规流程高20.1%,50WW600瓦楞状缺陷发生率<0.50%。(4)开发了CSP生产硅钢的表面质量控制技术。开发了夹杂、铸坯防炉底辊啃伤、氧化铁皮压入、铸坯裂纹控制等控制技术。钢中的细小夹杂物控制平均为7.7个/mm2,无取向硅钢表面缺陷率≤1.5%,HiB钢表面缺陷率≤5%。

实施后成效显著:高磁感无取向硅钢2015年产量达到83万吨,占武钢无取向硅钢产量的82%,近三年累计产量218万吨。高磁感取向钢累计生产4.3万吨。目前武钢CSP已成为全球规格最全(高磁感取向硅钢、无取向硅钢)、产量最大、效率最高的硅钢生产线。近3年累计创效3.46亿元,降低CO2排放15万余吨。项目形成授权专利11项(其中发明8项),技术诀窍11项,发表学术论文26篇(其中EI、SCI共9篇)。产品应于电力变压器、各类电机等产品,获得用户广泛好评。

编号:2017121

项目名称:石灰石、白云石系列国家标准研究与制定

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司、冶金工业信息标准研究院//

主要完成人:

闻向东、张穗忠、周 郑、余卫华、仇金辉、邵 梅、吴立新、陈士华、谭 谦、王姜维、文 斌、曹宏燕//

本项目属于分析测试技术领域。

石灰石、白云石大量应用于冶金、建筑、化工等行业,其成分的准确测定对相关产品的质量影响很大。原石灰石及白云石的成分测定沿用GB/T3286.1~9-1998等9项标准,应用中主要存在三大问题:采用人为确定的允许差判断精密度,使试验结果的可靠性和准确性评定缺乏统计科学性;许多落后、繁琐的技术条件不符合日益进步的实验技术要求;分析中标准样品的研制与应用长期残缺不全,导致仪器分析及精品研发方针难以推广。因此,武钢于2009年开始联合冶金信息院、首钢、宝钢等10家院所和企业,历时5年,研究制修订了GB/T3286.1~9-1998系列标准中涉及的先进分析技术和精密度表示法,并研制了多成分含量呈梯度分布的8个国家标准样品,为石灰石、白云石及其相关产品生产与研究提供了高水平标准,确保了产品分析质量。

主要技术特点:(1)系列标准样品的研究和制备,填补了空白,拓宽了标准的适用范围。研制了可涵盖日常分析范围且包含低硅、低铁及多成分的石灰石及白云石系列标准样品,并应用于标准的精密度试验中,试验结果有很强的代表性和可操作性,使标准的适用范围扩大到低硅、低铁产品检测领域。(2)研究建立了多项先进分析技术,引领了相关国家技术标准的创新。首创的石灰石、白云石硫的红外标准分析方法,填补了国际上该项标准空白。多数元素研究建立了两个或三个分析方法,研究创建的许多技术条件优于ISO、JIS M、ASTM等相应标准,以适应不同的分析需求。(3)建立了试验方法的精密度界定标准,使试验结果的可靠与准确性评判具有统计科学性。首次于国际上在耐火材料标准领域开展方法精密度试验及统计,用“重复性限r”和“再现性限R”函数关系式,代替人为确定的“允许差”表示方法的精密度,科学性、实践性强。

项目经鉴定,硫的技术标准达国际领先水平,其余均达国际先进水平。已授权19项专利(发明专利7项,实用新型专利12项)。

应用推广情况:本项目在宝钢、武钢、中冶耐材、武科大等十几家的分析部门得到了广泛应用,在进行石灰石、白云石成分的快速、准确测定从而指导它们的贸易和生产等方面发挥了重要作用。本项目的完成,提升了石灰石、白云石分析标准技术水平和实物标准质量,对其它耐火材料标准的制修订起到很好的引领作用,可提高耐火材料标准领域的整体水平。同时为精品研发应用、促进行业节能减排、实现绿色高效生产提供了重要支撑,具有广泛的社会影响力和显著的社会效益。

编号:2017122

项目名称:大宗散状料传送用斗轮机关键构件的改进与应用

主要完成单位:武汉钢铁股份有限公司//

主要完成人:

王明江//

本项目属于冶金机械领域。

斗轮机是广泛应用于冶金行业港口、货场的超大型设备,用于大中型散料场的取料,其运行状况对后续烧结、焦化等工序的稳定至关重要,设备维护状况也对运行成本等影响很大。由于散状料场环境恶劣,散料物理性能差异大,设备露天作业,斗轮机长期使用过程中出现了传动装置工作不稳定、取料冲击力大及润滑不良导致传动件过载损坏、矿石进入斗轮机返层皮带引起皮带断口等问题非常突出,严重影响了物流效率和安全生产,显著提高了斗轮机运行成本。

为此,项目完成人作为斗轮机设备维护的一线工人,根据自己十余年的斗轮机设备维护经验,对影响斗轮机稳定运行的关键构件进行了大胆设计改进、创新,大幅度提升了斗轮机整体作业功能,减少了设备故障率和备件消耗,保证了物料传送的稳产高效。

主要技术创新工作如下:(1)改进了斗轮传动装置,使其具有显著的抗冲击能力:首创了一种结构紧凑的斗轮减速装置,使设备运行平稳、传动效率高、自润滑性能好,解决了可能出现的设备倾翻,避免了齿轮和轴承损坏,提高使用寿命,消除了料场设备工作过程的安全隐患。形成发明专利1项。(2)改进了斗轮传动轴承的润滑密封,解决了斗轮传动轴承过载烧蚀问题;设计完善斗轮减速机的润滑维护,解决了由于无法观测而发生的减速机断齿烧蚀轴承的问题;改进了斗轮减速机的联接装置,解决了现有设计中联接装置定心性差、不易拆卸、耗时耗力的问题。形成实用新型5项。(3)设计了回转减速机齿轮装置和碟片式减振器的回转联轴器,解决了回转销齿轮滚键脱落造成减速机断轴断齿和安全性差的技术问题,显著提高了斗轮机的稳定运行率,形成实用新型2项。(4)设计了防止块矿进入斗轮机返层皮带的挡料装置,防止块矿由斗轮落入返层皮带;采用弧形侧挡板,解决了斗轮间隙过大撒料的问题;新增加了残余料清除装置,消除了因块矿进入斗轮机返层皮带而引起的停工停产事故,形成实用新型3项。

项目系列技术在武钢股份应用,2015年推广到五台斗轮机,设备故障时间降低了85.81%,作业效率提高了49.66%,材料备件消耗降低了87.5%,劳动强度降低了70%以上。形成专利11项,近三年共创效2600多万元。通过对关键构件的研制、完善与改进,大幅提升了武钢烧结料场大型斗轮机生产保障能力,实现了设备的稳定安全运行,降低了设备故障和运行维护费用,对冶金及相关行业物流运输的高效稳定具有显著的推进作用。

编号:2017123

项目名称:磨矿分级专家控制系统关键技术及推广应用

主要完成单位:玉溪大红山矿业有限公司、中冶长天国际工程有限责任公司、昆明理工大学//

主要完成人:

李宗平、蔺朝晖、宋钊刚、杨建华、黄宋魏、饶慧琦、邵重阳、孙 英、李忠才、李 刚、童 雄、李 超、赵建雄、陈猛胜、卢华亮、蔡正鹏、吴鹏举、马 昭、张平南、杨锡林、杨 锦//

磨矿分级是选矿生产流程中最关键的环节,直接影响后续生产环节和选矿技术经济指标。磨矿分级是一个复杂多变的系统,其智能控制是有效提高选矿的产量、质量、回收率和降本增效的重要途径,是选矿界的国际性技术难题。

本项目组织产、学、研三家单位联合攻关,解决了项目的关键技术难题,研发了磨矿分级控制专家系统,并成功应用于国内最大的铁选矿企业——玉溪大红山矿业公司的三个选矿厂。

主要技术创新和技术经济指标如下:(1)针对国内外现有磨矿分级控制系统存在的问題与不足,提出了分布式协同控制专家系统的思路,研发了基于知识推理和智能闭环控制的专家系统,实现了磨矿分级工艺参数的自动寻优和生产过程的优化控制。(2)成功研发了一段磨矿分级控制专家子系统、二段磨矿分级控制专家子系统和协同控制子系统,可以自动寻找和跟踪磨矿机的最佳工作点,保持两段磨矿的物料负荷平衡,能自动适应矿石性质的变化,在稳定磨矿产品质量的同时,实现了增产、节能和降耗。(3)创新性研发了一种磨矿机负荷量检测技术、矿浆浓度检测技术和阵列式电子皮带秤技术,提高了磨矿分级过程关键参数的检测精度。(4)根据磨音状态值、主轴油压和磨机功率及其变化规律,发明了获取磨矿机最佳给矿量以及给矿量精确控制的技术方法,可以及时准确地确定最佳给矿量,并最终提高磨矿机的原矿处理量和效率。(5)发明了一种铁矿自磨系统故障快速检测方法,能够快速、有效地检测出系统故障。(6)以多项发明专利技术为支撑,研发了由基础数据层、数据处理层、专家模型层和人机接口层组成的分布式协同控制专家系统,实现了两段磨矿分级的给矿量、磨机负荷、溢流浓细度等参数的智能优化控制。(7)连续三年投运生产考核表明:原矿处理量提高14.31%,电耗降低12.34%,钢耗降低12.63%;三年新增的销售额为320969万元,三年新增利润为176356万元;铁回收率提高1.01%;实现了铁精矿降硅提质,为冶炼过程节能降耗创造了有利条件。(8)获得了17项发明专利、4项实用新型专利和3项软件著作权的授权,出版了相关专著1部;权威机构的查新报告表明有两项技术属国际首创。(9)云南省科学技术奖励办公室组织以孙传尧院士为主任的专家组对该项目进行了科技鉴定,鉴定结果认为:该项目研发并投入实际应用的磨矿分级控制专家系统属于国内首套,整体技术达到了国际先进水平,其中磨矿分级分布式协同控制技术居国际领先水平。

编号:2017124

项目名称:大红山式铁矿难选、微细硅酸盐型次级精矿提质降硅技术研发与应用

主要完成单位:玉溪大红山矿业有限公司//

主要完成人:

邢志华、蔺朝晖、宋钊刚、朱冰龙、蔡正鹏、温海滨、刘 洋、孙贵爱、王 海、黄训学//

目前,进入到我矿球团精中的35%品级精矿由于实际品位33%左右,二氧化硅含量:30%以上,使得我矿总精矿品位降低,大幅度地提高管道精的硅含量,从而导致管道精矿因硅含量等元素过高而扣款,因此,对我矿铁精矿进行提质降硅势在必行。

大红山铁矿长期以来,受资源禀赋差的影响,大红山铁矿三个选矿厂都存在“四高一低”问题,即原矿中硅酸铁含量高、尾矿中微细粒含量高、铁精矿中硅含量高、尾矿中铁品位高(铁损失率高),次精矿品位低。因此,针对“四高一低”的问题,持续开展了大红山铁矿难选、高硅酸盐型精矿提质降硅研究与产业化应用。

研究各选厂35%品级精矿矿物的工艺矿物学性质特征;通过试验研究、经济技术上均可行的难选、高硅酸盐型精矿提质降硅技术,大红山铁矿铁矿储量4.58亿吨中,有2亿吨为微细难选赤铁矿,研究对难选、高硅酸盐型精矿提质降硅,无论对提高云南省自产铁精矿比例还是对大红山铁矿的发展意义重大。

本项目自2008年启动,主要负责难选、高硅酸盐型精矿提质降硅的研究并实施了产业化应用。2014年该技术大规模投入大红山一、二、三选厂生产应用,经大红山铁矿三个选矿厂应用后,生产实践证明该工艺流程合理,操作管理方便、生产运行与生产指标稳定、适应性强等特点。该技术成功将大红山式铁矿难选、微细硅酸盐型次级精矿提质降硅技术实现了产业化,在工业中实现了提质降硅的目标,铁精矿品位由60.34%提高到61.27%,提高了0.93%;杂质硅含量从9.49%降低到8.34%,降低了1.15%;精矿产量增加25t/h。2013年新增利润118.26万元,2014年新增利润2353.39万元,2015年新增利润8627.93万元、新增税收6098.68万元。

本项目针对大红山铁矿硅含量较高、铁矿物嵌布粒度较细,导致铁精矿品位偏低、杂质含量偏高的问题,开展了反浮选提质降硅和强磁、弱磁、摇床重选等系统的试验研究,开发出“强磁-离心-摇床重选联合提质降硅新技术”。

该项新技术的实施有效降低了尾矿排放量、提高了铁矿资源的利用率,带动了当地社会经济的发展,对难选、高硅酸盐型铁精矿提质降硅提供了技术借鉴,罗次公司鹅头厂铁矿、临沧矿业有限公司小河边铁矿在大红山铁矿的示范带动下,纷纷实施次级精矿提质降硅项目,该项新技术对我国铁矿开发利用起到了积极作用,产生了较好的社会和生态环保效益。该项目成果达到了国内先进水平。

编号:2017125

项目名称:多物料浆体管道网和分级顺序输送关键技术研发及应用

主要完成单位:云南大红山管道有限公司、昆明理工大学、武钢集团昆明钢铁股份有限公司//

主要完成人:

赵永平、马 军、普光跃、潘春雷、刘弘伟、吴建德、王 远、瞿承中、赵增佳、宗 琪、马 波、解天华、严加飞、高红娟、韩军刚//

本项目属钢铁冶金原材料与预处理学科。

管道输送为矿山精矿外运提供了一种经济高效的解决方案,推动了钢铁行业的快速发展。但常规管道只能输送单一品级物料,且多数管道为单点输送(点对点输送),极大地限制了矿产资源综合利用。如何利用一条管道输送多种浆体物料到多个终端(多点输送)是一个世界性难题。本项目立足于解决管道顺序输送、管道分流及实时监控等技术难题,发明了多物料浆体管道网和分级顺序输送新技术。

主要创新成果如下:1.建立了浆体管道顺序输送水塞精确计算数学模型,解决了浆体管道一管多用技术难题。基于纵向紊流掺混模型建立了浆体管道分级顺序输送水塞计算模型,完成了顺序输送混浆的定性分析,并利用半物理仿真平台验证了模型的有效性。丰富了复杂地形长距离浆体管道顺序输送的理论研究内容,为浆体管道分级顺序输送提供了整套理论支撑,形成了一管多用的应用示范。2.研发了浆体管道分流关键技术,建成一管多口、多点输送的高效输送管道网络,解决了多终端精矿供应难题。完成不同分支角度管道输送实验模拟研究,获得分支管道分流特性及分流处局部阻力损失的变化规律,为管道分流提供理论依据;发明了长距离浆体管道分流输送系统和浆体分流切换方法,解决了一管多口、多点输送输送技术难题,满足了多终端的精矿供应需求。3.建立了多源、多终端浆体分级顺序输送优化调度模型,研发了多源、多终端浆体分级顺序输送实时管控技术,实现了浆体及输送设备状态实时跟踪及动态优化调度。包括:(1)研发了多源、多终端浆体分级顺序输送优化调度策略,提高了管道运行效率;(2)建立了浆头、浆尾精确计算模型,实现浆体运行实时动态远程精确监控;(3)开发了设备多源信息采集及故障自诊断装置,解决了管线核心易损设备运行状态实时动态远程监控及故障诊断的难题;(4)开发了浆体管道网络分级顺序输送运行状态监控系统,实现了管道运行实时监控。

整体技术于2013年10月投入生产运行,截至2016年9月,累计输送铁精矿(干矿)1137.05万吨,新增产值140421.33万元,新增利税62843.65万元。参照公路运输,减少二氧化碳排放17.005万吨,节约标煤6.822万吨,节约抛洒精矿13.11万吨。项目获得授权专利31件,国内发明专利19件,实用新型专利12件;实质审查发明专利2件;发表学术论文5篇,其中SCI收录1篇,EI收录4篇。

编号:2017126

项目名称:复杂高磷钒钛铁水、半钢冶炼关键技术研发及产业化

主要完成单位:武钢集团昆明钢铁股份有限公司//

主要完成人:

邹 荣、张卫强、陈 伟、吴光耀、杨春雷、王定树、邓官平、李金柱、曹 重、周攻敏、陈达双//

随着我国经济建设和钢铁工业的快速发展,铁矿石需求量不断增加,价格不断上涨,制约了我国钢铁生产成本的降低和市场竞争力的提升。一方面我国有限的富矿及易选的资源已逐渐枯竭,另一方面储量极其丰富的高磷铁矿资源由于缺乏经济实用的冶炼技术,长期处于闲置不用的状态,造成了巨大的浪费。云南省内铁矿石严重供应不足,但高磷矿的资源储量达24亿吨,占全国高磷铁矿总资源量的42%,这些高磷铁矿长期处于闲置不用的状态,制约了云南钢铁工业的持续稳定发展。为充分利用云南丰富的高磷矿资源,2012年9月以来,武钢集团昆明钢铁股份有限公司开展了复杂高磷钒钛铁水、半钢冶炼关键技术开发及应用,通过集成创新,开发出稳定成熟的高磷钒钛铁水、半钢冶炼技术,实现了高磷钒钛铁水的大批量经济化生产。本项目研究属钢铁冶炼炼钢技术领域。

项目主要内容如下:(1)开展高磷铁水脱磷热力学和动力学机理研究,摸索出影响高磷铁水脱磷的脱磷速率、渣金间脱磷反应、脱磷的限制性环节等热力学和动力学条件,为高磷铁水冶炼技术的开发提供理论支撑。(2)研究出P≥0.400wt%的高磷半钢冶炼造渣、温度、供氧等工艺制度,建立了留渣操作、铸余渣应用的半钢冶炼温度补偿、促进化渣脱磷的冶炼工艺、高磷半钢出钢过程回磷控制工艺,实现了高磷半钢的高效脱磷,半钢综合脱磷率>95%。(3)开发出新型高效半钢造渣剂,实现了高磷钒钛铁水、半钢冶炼的高效脱磷和化渣。(4)开发出稳定成熟的P≥0.400wt%的高磷钒钛铁水、半钢冶炼技术,累计冶炼P≥0.400wt%高磷钒钛铁水292.32万吨,实现了高磷钒钛铁水的大批量经济化生产,开创了国内大批量工业化利用高磷钒钛铁水进行转炉半钢冶炼的先例。

项目创新成效显著,申请专利18件,授权16件,其中发明专利授权8件;开发出稳定成熟的高磷(P≥0.400wt%)钒钛铁水、半钢冶炼技术,实现了大批量产业化生产。2012年9月~2016年12月,项目实施消耗高磷矿(P≥0.50wt%)118.36万吨,累计冶炼高磷(P≥0.400wt%)钒钛铁水量292.32万吨,实现产值797407.03万元,利税37117.26万元,节支降本11414.43万元,创造了显著的经济效益。

项目实施突破了国内高磷矿使用的技术瓶颈,开创了国内大批量工业化利用高磷钒钛铁水进行转炉冶炼的先例,对国内高磷矿转炉冶炼技术的发展提供了很好的技术平台和示范效应,促进国内高磷铁矿资源的开发利用。研究成果在武昆股份玉溪新兴钢铁有限公司、安宁公司、新区分公司、红河钢铁有限公司得到了推广应用。

编号:2017127

项目名称:红钢降低吨钢耗水工艺研究及生产实践

主要完成单位:红河钢铁有限公司//

主要完成人:

李卫平//

1、对污水处理厂设备进行改造,提高污水处理能力。

2、提高污水处理厂中水转供能力。

3、实行水资源梯级利用,部分工艺对水质要求不同的生产系统,使用梯级用水模式。

4、将污水处理厂处理后的中水直接引入水源站调节池,做新水处理后再次进行使用。

5、红钢各用水点进行调查、分析,对水质要求不高的用户管网进行改造,用中水替代新水,实现中水全部利用。

6、加强各系统净环水系统的循环利用率。

7、加强各站点补排水制度的管理,做到补水不溢流,排水依据化验结果、浓缩倍数(≥3)科学合理进行。

8、定期对全公司区域供水管道进行排查,防止跑、冒、滴、漏。

9、改造后,日外购水量为14000m3,完成日外购水量≤20000m3的指标。吨钢耗水为3.3m3,完成吨钢耗水≤3.4m3指标。污水全部回收,实现污水零排放,完成污水回收率100%指标。

编号:2017128

项目名称:司家营矿区超大铁矿床安全开采关键技术研究

主要完成单位:河钢集团矿业公司//

主要完成人:

宋爱东、杨天鸿、翟会超、禹朝群、司金波、王得志、巩瑞杰、连宏强、韩瑞亮、张占兵、孙显腾//

属于应用研究,矿山安全、绿色开采技术研究领域。

河钢集团司家营矿区是河钢重要的铁矿石生产基地。其中北区一期司家营、二期研山为露天开采,南区田兴铁矿地下开采。整个矿区年产量3000万吨以上,第四系土层厚度大、渗透性强、基岩西向顺层倾角大、岩层浸水弱化严重,在国内外十分罕见。

本项目通过科技攻关,实现了露天地下超大规模安全高效开采,主要内容如下:(1)矿区围岩结构面空间分布信息化勘察。利用地质钻孔、3GSM结构面摄影测量、孔内RG电视系统对矿区工程地质条件进行三维立体交叉调查分析,利用超声波速测试技术、单轴压缩、巴西劈裂及直剪试验对矿岩的物理力学特性进行分析。(2)矿山水文分布规律及地下水运动监测探测。对矿区水文条件进行补勘,勘测矿区地下含(隔)水层的特征,掌握地下水系分布范围,利用红外热像监测技术与TRT6000超前探测技术预测预报。(3)超大规模开采地压动态监测技术。研究在线实时地压监测技术,利用经济适用的应力计、微震监测、检波器等对生产中地压活动规律进行长期跟踪。利用RG录像系统对可疑段或活动区域进行节理裂隙发育监视,推断变化趋势,防范边坡失稳和采空区顶板突冒。(4)大型露天矿边坡稳定性动态评价及安全开采技术。根据基础研究结果和监测数据库信息,搭建三维力学仿真模型,采用数值模拟与理论分析相结合的方法对边坡稳定性进行评价,研究边坡治理方案、设计优化大露天境界。(5)特厚含水层超大规模地下矿安全开采及高效充填技术。针对地下矿年产千万吨级的矿块群采模式,研究矿块群地下结构承载机理及其力学模型,进行三维动态爆破扰动回采模拟,研究动态低扰爆破落矿技术、大跨度结构参数、回采顺序、围岩联合支护、超细全尾砂充填技术与装备等一系列保证地下大规模开采活动安全的关键技术。

本文围绕司家营矿区地质特征、露天边坡稳定性及境界设计、地下群采稳定性、动态爆破安全落矿等问题,开展了系统的研究工作,取得的多元化监测探测预测技术、露天边坡稳定性分析与境界设计、超规模矿块群结构参数优化、动态低扰爆破降振技术、联合支护技术、超细全尾砂充填技术与装备等成果,可保证司家营矿区露天与地下协同安全生产,有效保护地表人文环境及生态环境不受破坏。为建设新型现代化绿色矿山开发基础,具有借鉴参考、应用推广价值。经济效益达2728万元。发表科技论文20余篇,自主知识版权登记10余项,发明专利5项。

编号:2017129

项目名称:石人沟铁矿露天采坑安全治理与深部矿体开采协同研究

主要完成单位:河钢集团矿业公司、华北理工大学//

主要完成人:

南世卿、卢宏建、吴庆祝、许长新、司金波、高玉倩、贾云喜、张亚宾、苏 明、韩瑞亮、甘 泽、杜英男//

项目所属科学技术领域:矿山工程技术

主要内容:(1)以矿山开采过程为主线,对露天开采、地下一、二期开采现状,及深部三期开采方法与区域进行调查、总结与分析,同时对矿山的岩体力学特性归纳的基础上,构建矿山三维地质模型,形成采场充填治理效果、露天采空区治理、矿柱回收与深部矿体回采顺序优化研究的分析平台。(2)利用相似试验揭示了充填体的结构特征和强度分布规律,运用有限元理论计分析了不同接顶率的充填体稳定性后,提出了包括充填料浆质量、充填作业程序、充填体质量的控制措施。(3)采用理论分析与数值模拟联合手段,提出了利用地下三期富余的尾砂胶结堆填治理露天采坑的合理方案。给出了堆填料浆灰砂比和浓度、堆填总高度、阶段高度、分层高度、不同阶段堆填料浆灰砂比等方案结构参数确定的方法与原则,制定了堆填治理过程中的安全控制措施。(4)提出了自空区上水平的运输巷道(回风巷道)向采空区布设充填钻孔,进行采空区接顶处理。将滤水管路延长作为露天坑尾砂堆填的排水通道,在其原有排水措施的基础上辅助露天坑堆填排水,形成了露天坑堆填与采空区充填排水协同技术。以减小露天境界顶柱与露天边帮扰动为原则,基于有限元理论,对深部三期矿体的回采顺序进行优化,推荐开采顺序为由北向南后退式开采。

研究成果与技术经济指标:项目以石人沟铁矿为依托,采用调查分析、力学试验、理论研究等方法,在对矿山开采技术特征与岩体力学特性研究的基础上,构建了矿山开采过程三维力学分析模型,提出了空场嗣后充填法充填接顶率优化方法与露天采坑尾砂胶结堆填治理方案,形成了露天采坑堆填与地下采空区协同治理技术。

应用情况:研究成果所得到的一系列关键技术,在石人沟铁矿进行了应用,仅尾矿库征地费一项节省16520万元。同时利用地下三期富余的尾砂解决矿山遗留的露天采坑和地下空区的安全隐患问题,为露天采坑的恢复治理奠定了基础,避免了后期尾矿库建设难题。达到一废治两害、除两难的效果,经济与社会效果显著。

编号:2017130

项目名称:高质量球团矿关键生产技术研究及应用

主要完成单位:河钢集团邯钢公司、中南大学//

主要完成人:

韩 健、卢建光、张艳允、刘晓明、陈许玲、李立新、王金龙、甘 敏、郭兰芬、魏琼花、贾文君、张红闯//

本项目属于铁前造块技术领域。

邯钢球团用原料结构中40%以上来自于进口矿,虽然其具有较好的造球性能,但价格较高,迫于成本压力,不得不降低其配比而加大低价精粉的用量;河北钢铁集团自有司家营精粉相比优质铁精粉不仅具有价格优势,而且资源供给稳定可靠,但由于其品质差,为维持生产的稳定顺行,配比长期维持在5%~10%。

通过采用图像特性与成球性指数相结合的研究方法,开发球团用铁精粉性能评价系统,提高了球团成球性能优化的系统化和准确性;自主开发了基于铁精粉连晶特性的球团焙烧温度控制技术,研发了铁精粉高温试验装置,为确定司家营精粉不同配比下球团最佳焙烧温度提供依据;自主研发预热球团表面脱落程度检测技术及装置,可模拟球团在链篦机-回转窑内的表面脱落程度,为生球质量评价提供了新的检测技术;自主研发了双层结构球团的制造方法及生产设备,可实现低品质含铁物料在球团生产中的有效利用;自主开发球团显微组织鉴定技术,为评价球团生产过程工艺参数优化效果提供依据;采用正交试验技术及高温优化方法,实现球团工艺参数的优化等系列攻关实现集团自有司家营精粉配比提高到30%的条件下,球团质量达标,生产稳定的目标,有效降低铁前成本标准。

通过在生产中采取一系列优化措施,实现了司家营精粉配比逐渐提高的情况下,球团质量合格,生产稳定。2014年、2015年上半年司家营精粉平均配比分别达到27.69%、32.61%,在球团矿抗压强度大于2500N/个,转鼓强度大于97%,还原膨胀率小于15%,满足高炉冶炼要求的基础上,利用系数较2013年提高了4 t/m2.台时以上,工序能耗分别下降了1.69kgce/t、3.19kgce/t,累计取得经济效益4663.45万元。本项目实施过程中共形成9项知识产权,其中发明专利3项,实用新型专利5项,软件著作权1项,发表论文8篇,使邯钢拥有了链篦机-回转窑生产半磁精粉球团关键技术领域的自主知识产权。

本项目对球团用铁精粉进行了全面系统的研究工作,建立了较为完善的铁精粉性能评价优化系统,并针对生产工艺的关键环节,采取相应优化措施,形成了高配比半磁精粉生产优质球团关键技术,在资源综合利用、保质增产方面起到了积极的推动作用,促进了企业的科技进步,取得了较大的经济效益;同时为进一步提高集团自有资源利用奠定了坚实的理论与实践基础。

编号:2017131

项目名称:钒钛磁铁矿大高炉超低硅钛冶炼集成技术与创新

主要完成单位:河钢集团承钢公司//

主要完成人:

魏洪如、张振峰、李凤臣、王挽平、代 维、陈党杰、毕忠新、靳亚涛、田岩松、马登榜、纪 恒、朱建秋、宋亚超、向守义、刘二浩、张晓冬、隋孝利、李海军、王立刚、蔡宝旺、白国成、刘 杰、伊凤永//

“钒钛磁铁矿大高炉超低硅钛冶炼集成技术与创新”项目属于钒钛磁铁矿资源化利用和高炉炼铁技术领域。

主要内容:研究了V、Ti、Mg对烧结矿和球团矿冶金性能的影响,通过配矿试验和生产实践检验,将烧结矿中MgO和TiO2转移到球团矿中,并确定了钒钛烧结矿的合理配矿结构,改善了钒钛磁铁矿资源化利用方式,同时提高和稳定了入炉原料冶金性能。

研究了高炉低硅钛冶炼理论,优化了大高炉的“五项”关键工艺制度,研发了12项专利装置,开发了2项计算机软件著作权。通过提高煤气利用率,降低炉渣中SiO2活度,降低高炉燃料比等方法在钒钛磁铁矿大高炉上进行了[Si+Ti]<0.25%的超低硅钛冶炼。

特点:(1)将烧结矿中MgO和TiO2转移到球团矿中,使球团矿中V2O5达到0.37%以上,TiO2达到2.30%以上,MgO达到4%左右,改善了钒钛磁铁矿资源化利用方式。(2)构建了57.5%高品位钒钛铁精粉+30%外矿粉+5%普通精粉+7.5%杂料的钒钛烧结矿主体配矿模型,提高和稳定了钒钛烧结矿冶金性能。(3)研发了《冶炼钒钛磁铁矿高炉的炉渣处理方法及水渣冲制箱》等12项专利技术,消除了钒钛磁铁矿大高炉冶炼超低硅钛铁水渣铁出不净的难题。(4)形成了钒钛磁铁矿大高炉[Si+Ti]<0.25%的超低硅钛冶炼的“五项”关键工艺制度控制技术,填补了国内技术空白。技术如下:“四大一同”装料制度,大α角、大矿角、大角差、大矿批、矿焦同角;“超低热流强度”冷却制度,全炉热流强度7000~8000w/m2;“超低硅”热制度,铁水[Si]≤0.14%,物理热1470左右;“高五元碱度”造渣制度,炉渣R5达到1.15倍~1.20倍;“高煤气量指数”送风制度,炉腹煤气量指数达到65~70m3/min.m2。(5)近三年高炉节约燃料成本创效1.59亿,减少CO2排放量约38.63万吨。

应用推广情况:在河钢承钢三座2500m3高炉上应用,并且已推广至河钢承钢1260m3高炉上,2016年大高炉铁水[Si]均值为0.14%,居世界领先水平,铁水[S]均值0.028%,达到国内先进水平。

近年河钢邯钢、河钢宣钢、河北敬业等单位的工艺技术人员先后学习了大高炉超低硅钛冶炼技术,研发的《冶炼钒钛磁铁矿高炉的炉渣处理方法及水渣冲制箱》已经推广到承德建龙、河北敬业、河钢邯钢等单位。

编号:2017132

项目名称:球团无膨润土生产创新技术应用

主要完成单位:河钢集团宣钢公司、张家口宣化同科化工有限公司//

主要完成人:

张丙生、郑艾军、陈 俊、谢海深、李晓兵、稽建国、李豪杰、杨永强、赵佐军、王洪余、成巨海、王胜利、崔继英、郭喜斌//

本项目属于钢铁冶炼炼铁技术领域。

球团矿作为高炉炼铁的一种主要含铁炉料,其生产过程中使用的造球剂一般为膨润土,配比为1.5%~3.0%。膨润土生产球团矿的不利因素,一方面直接影响入炉品位降低和球团矿的冶金性能;另一方面膨润土的开采影响人类与自然的和谐发展。

针对膨润土对球团矿质量和环境影响的共性技术难题,经过一系列的研究与技术攻关,自主研发球团无膨润土生产创新技术,并在球团产线首次成功应用,打破了链篦机-回转窑生产工艺传统的配加膨润土理念,实现了冶金球团的重大突破,达到国内先进水平。

本项目主要创新技术有:1、自主研发了一种新型含铁复合粘结剂(以下称粘结剂)。该粘结剂中的复合组分具备常规膨润土高效粘结性的特点,造球工序成球快、成球率高;复合组分高温分解产物,分解释放氧促进Fe3O4氧化,促进Fe2O3晶须的长大和扩散,可提高焙烧工序预热球强度,高温分解残留低,可提高成品球品位。2、自主研发造球工序特有配水技术根据含铁复合粘结剂吸水量大、吸水快的特点,通过自制雾状加水器精准确定喷淋补水位置及补水量,使喷淋系统由点式喷淋改为扇形面式喷淋,实现精粉和粘结剂混合料的充分吸水,提高精粉成球率。3、焙烧过程热工参数控制技术优化。以各风箱温度变化为参考,主抽和耐热风机开度为调整措施,实现链篦机干燥、预热各段温度波动范围在基准值±25以内,窑中温度1025±25。4、自主研发了一种不易堵塞和损坏的球团润磨机衬板,保持润磨机排料顺畅,减少衬板篦条的损坏。5、针对皮带机频繁出现溜子堵料的现象,自主研发了一种皮带机溜子防堵装置,实现了皮带机给料溜子堵卡时皮带机自动停机,保证了正常设备运转和正常生产。6、润磨工艺优化润磨机构建排风系统,改善润磨效果,实现精粉全润磨生产,提高了造球精粉细度。

本项目研究和应用过程中,申报专利3项,发表论文5篇。该技术完全实现无膨润土造球,含铁复合粘结剂配比0.8~0.9%,球团矿品位提高1.13个百分点,年效益2300余万元。同时,取消了膨润土资源消耗,具有深远环保效益。

编号:2017133

项目名称:干式除尘转炉炼钢精确控制技术创新

主要完成单位:河钢集团宣钢公司//

主要完成人:

谢海深、王宏斌、刘永军、李家征、王 超、刘志军、张明海、王金龙、于春强、刘良琴//

1项目所属科学技术领域该项目属于转炉炼钢工艺技术领域。

2主要内容。本项目以干式除尘转炉炼钢工艺和基于副枪的自动炼钢工艺为前提,以开发生产高碳低磷硬线钢、优质焊丝焊线、工程机械用钢、H系列钢等优质线棒钢材为目标,创造性地研发出一系列干式除尘转炉炼钢精确控制的独有工艺,项目主要包括5方面的内容,分别为:(1)国内首创实现对渣中FeO含量直接测定,从而精准计算改质剂的加入量,建立炉转炉终渣氧电势与渣中FeO含量的数学模型和自动炼钢炉型控制模型、优化护炉工艺和完善炉型控制手段,获得发明专利《一种转炉溅渣护炉的方法》。(2)国内首次提出干式除尘转炉避开卸爆点的核心机理并建立干式除尘转炉二次下枪吹炼时的供氧数学模型,并成功应用于自动炼钢双渣模块,自动炼钢双渣操作过程中从未出现静电除尘器卸爆的情况,获得发明专利《干式除尘转炉二次下枪吹炼的方法》。(3)国内首次建立干式除尘转炉高拉碳模型,在干式除尘转炉自动炼钢条件下实现高拉碳的同时,干法除尘系统与炉龄同步实现了“零卸爆”。(4)国内首次提出自动炼钢过程精确控氧的思想,通过对吹炼终点的钢水氧活度、终渣氧活度与渣层厚度进行定性定量的分析、评价,建立了自动炼钢的过程评价体系。(5)国内首次将转炉自动炼钢与丰田制造系统理念相结合,针对自动炼钢过程中的6大工艺问题,提出了相应的解决方案,提高了自动炼钢的终点命中率。

3项目的特点。本项目研发的一系列用于干式除尘转炉自动炼钢的精确控制技术均为国内首创。关键技术包括:溅渣护炉自动化技术、干式除尘转炉双渣冶炼技术、干式除尘转炉高拉碳冶炼技术、自动炼钢的过程评价体系、自动炼钢6大防错系统。本项目为干式除尘转炉自动炼钢工艺过程的精确控制提供了范例,推动了冶金技术在中国的发展,项目技术达到了国内领先水平。

4推广应用情况。项目中的各项技术适合装备副枪或应用干法除尘的钢铁企业应用,并且无需额外增加资金投入,经济效益显著,推广应用前景广阔。

编号:2017134

项目名称:中小型转炉一键式自动炼钢技术创新与应用

主要完成单位:河钢集团唐钢公司、唐山不锈钢有限责任公司、华北理工大学//

主要完成人:

王新东、朱立光、高永春、刘海春、李梦英、周泉林、张彩军、李 波、段云祥、李梦龙、冯慧霄、李 朋、田秀刚、吴艳青、田 伟、李经哲、杨 杰、佟志新//

本项目属于炼钢技术领域。

众所周知,中小型转炉曾经为我国钢铁工业的发展做出了巨大贡献,目前全国仍有100吨及以下转炉500余座,占全国转炉炼钢产能的近50%,在地方骨干钢铁企业继续发挥着重要作用。随着国民经济的发展,对钢铁工业智能制造、绿色生产的要求日益迫切,如何在无法安装副枪的难题下实现中小型转炉自动炼钢,已成为我国钢铁工业实现智能制造的限制性环节。为此,本课题通过开发基于红外检测的烟气分析自动炼钢技术,率先在100吨转炉实现了完全一键式自动炼钢,并成功应用于高品质汽车板的大规模稳定生产中,为我国中小型转炉技术升级与智能制造开辟了新的途径。

本项目针对中小型转炉特点,将红外检测技术用于烟气分析,采取铁水碳的快速精准分析、负称重冷却剂连续加入及称量系统高精度控制等技术完善了装入制度;通过高马赫数氧枪及基于冲击深度比的变枪变流量供氧制度开发,实现了过程吹炼的稳定控制;开发了动态造渣脱磷模型、新型双渣技术及低成本抑渣技术保证高效脱磷;通过终点碳温预测与控制模型及转炉终点后搅技术等的综合开发,大幅度提升了烟气分析自动炼钢控制精度。在此基础上,开发集成的烟气分析一键式自动炼钢技术,终点控制准确性达到甚至优于副枪效果,且具有投资少、运行稳定及维护成本低的优点。

1、开发了100吨转炉一键式全程自动炼钢综合技术,在无人工干预的情况下由系统自动化操作,自动炼钢比例达到99.23%。2、实现了终点碳命中率≥96.85%([C]±0.012%),终点温度命中率≥92.50%(T±12),双命中率≥91.21%,全炉役出钢碳氧积≤0.0025,超低碳钢直接出钢率92.32%。3、国内首创了基于红外检测的100吨转炉烟气分析自动炼钢综合技术,与使用质谱仪相比,投资及维护成本低、运行稳定,可广泛应用于中小型转炉自动炼钢。4、基于自动炼钢技术,率先在100吨BOF-RH-CC流程实现高品质汽车板的大规模稳定生产,超低碳钢系列、DR材、DI材等深冲冷轧基料月产量5万吨以上;DP780、DP980、Q&P980等高强冷轧基料月产量8000吨以上;FB590、FB780、700L800L等热轧高强汽车用钢月产量1万吨以上。

目前,项目已受理发明专利5项,授权计算机软件著作权2项,企业技术秘密6项,发表学术论文4篇。两年多以来,此技术已成功应用于河钢唐钢100吨转炉,并在55吨转炉上推广应用,累计创效21402.99万元;多次应邀参加技术交流并进行现场经验介绍,为同类生产流程技术升级起到引领和示范作用。

编号:2017135

项目名称:高钛合金焊丝用钢生产技术研究

主要完成单位:河钢集团唐钢公司//

主要完成人:

郝华强、么洪勇、马德刚、崔宝民、刘善喜、项有兵、张祥艳、王 欣、胡井涛、王文辉、张晓光、轩宗宇、李 波、朱祥亮、孙 刚//

所属科学技术领域:钢铁冶炼、轧制技术领域随着钢材性能逐步向高强化、耐热耐蚀、易焊接等全面发展,对高能率化和高效率化焊接技术提出了更高的要求,新型焊接材料的研发和生产已成为焊材和钢铁企业评估综合实力的重要标志。含钛高强焊丝钢以具有优良的熔敷性和低飞溅性,在高强钢气体保护焊领域得到了广泛的推广应用,市场需求量逐年增加。采用连铸小方坯生产工艺生产含钛合金焊丝钢,具有工序流程短、成材率高、生产成本低等特点,目前这一生产工艺正逐步兴起。小方坯生产含钛合金焊丝钢具有连铸易结瘤、高熔点脆性夹杂难排除、铸坯凝固过程中比表面积变化大、钛对组织相变影响复杂等技术难点,开发适用于小方坯的高钛合金焊丝用钢生产技术成为项目开展的目标。

本项目在未利用真空处理的情况下实现了小方坯连铸连浇,打通了唐钢小方坯流程生产高钛焊丝钢的工艺路线,成功开发了钛含量在0.15~0.25%的美标ER70-G,形成了冶炼、连铸、轧制全流程集成技术控制体系,生产出高质量的高钛焊丝钢盘条产品:1、开发了高钛焊丝洁净钢冶炼工艺。通过热力学计算、实验室模拟和工业实践,系统分析了高钛焊丝钢冶炼过程中含钛夹杂物的生成规律,摸索出脱氧、控铝、稳钛等一系列关键技术参数,形成了控制夹杂物提升钢水可浇性的转炉、LF高钛钢冶炼工艺,生产的钢水中无大型夹杂物,夹杂物尺寸均控制在10um以下,同时实现了关键成分[N]≤40ppm、T[O]≤20ppm、S≤0.010%、P≤0.015%的稳定控制。2、发明了恒压随动保护浇注装置,结合氩封、垫封、覆盖、控渣进行全程全方位保护,优选耐材防反应促洁净,形成了高钛钢连铸浇钢工艺,可进行多炉连浇生产。3、优化了高线轧制工艺。针对盘条抗拉强度过高、面缩率过低、显微组织出现贝氏体的问题,利用膨胀法结合金相-硬度法测定高钛焊丝钢的CCT曲线,确定了斯太尔摩高线辊道冷速控制参数,形成了金相组织和力学性能优良的高线轧制工艺,盘条产品抗拉强度控制在504~526MPa,面缩率控制在81~83%。

项目增创利润537.5万元;发表学术论文2篇,其中1篇为中文核心期刊;获得授权实用新型专利2项,申报发明专利1项。

通过项目开展,为小方坯流程生产高钛焊丝钢提供了借鉴,推动了焊材企业产品结构升级,促进了高端焊材产业发展。

编号:2017136

项目名称:高强度大规格钢拉杆系列用钢的开发

主要完成单位:河钢集团石钢公司//

主要完成人:

刘 勇、赵瑞华、高 晗、刘军会、丁 辉、王信康、王绍丹、黄胜勇、胡云生、刘建培//

钢拉杆一般用于大型体育场馆、机场、桥梁、码头等领域。随着经济发展,钢拉杆朝着大规格、高强度、轻量化、安全可靠性、经济低成本等方向发展。

2000年前,国内企业只可生产屈服强度不大于345MPa的钢拉杆,而屈服强度大于345MPa的高强度钢拉杆,主要由英国、法国、德国、卢森堡等少数国家垄断。为提高市场竞争力,国内钢拉杆行业龙头巨力索具公司,向石钢公司提出了高强度大规格钢拉杆系列用钢本土化采购策略:(1)开发免正火处理的低成本的GLG400钢;(2)开发高强度、高韧性的GLG550、GLG700、GLG835钢拉杆用钢。

石钢公司顺应市场变化,开发了高强度、大规格、低成本的钢拉杆用钢项目,研究内容如下:(1)通过优化成分设计、降低开轧、终轧温度等措施,开发了大规格(≥φ100mm)GLG400钢,实现免正火处理,降低生产成本,节约能源。(2)通过成分优化设计以及优化轧后热处理工艺等措施,开发了大规格(≥φ100mm)GLG550级、GLG700级、GLG700级钢拉杆用钢,在满足高强度的前提下,-20V型冲击功达到了40J以上;实现了高强度与高韧性的统一。(3)通过转炉出钢采用铝强化脱氧,挡渣出钢,在LF炉采用高碱度渣;在连铸大包采用密封新技术,使用整体中包水口,防止钢水二次氧化,钢拉杆钢纯净度高。获得发明专利1项、实用性专利1项。(4)研究创新了一种可连续测量的棒材弯曲度测量仪,提高了过程监控作用,提高了生产效率。

河钢集团石钢公司开发的GLG400、GLG550、GLG700、GLG835等四个级别的高强度钢拉杆用钢,实物质量达到了国际先进水平,成功替代了进口钢材。

产品已相继出口新加坡、欧洲等地,国内的珠港澳大桥、雅康高速泸定大渡河特大桥也应用石钢生产的钢拉杆钢。

编号:2017137

项目名称:热轧生产线分段式密集型层流冷却技术开发与应用

主要完成单位:河钢集团邯钢公司、北京科技大学//

主要完成人:

许 斌、余 伟、刘红艳、何春雨、胡 健、张立杰、李建文、殷 实、张志鸿、韩 爽、杜琦铭、邓宏玉//

本项目属于材料科学与工程的材料加工技术领域。

热轧带钢轧后控冷技术是提高产品综合性能的重要方法,开发低能耗、减量化、高性能、高等级的产品是热轧带钢生产的关键共性技术之一。2012年9月邯钢与北京科技大学联合开发了热轧带钢超密集快速冷却技术,对邯钢2250mm热轧线原有层流冷却系统实施了改造升级。

该项目通过热轧板带钢高效换热快速冷却机理、热轧板带钢组织调控机理、超密集快冷装备开发、减量化及高等级产品开发的全流程研攻关,形成了多项国内首创的关键核心技术:1)低能耗条件下高均匀、高冷速的冷却机理研究;2)热轧板带钢铁素体、贝氏体、马氏体、铁素体-贝氏体、铁素体-马氏体等组织的调控机理研究;3)高均匀、高冷速的核心装备研制与开发,冷却速度达到传统层流冷却的2.5倍以上,带钢的综合性能大幅度提升;3)带钢冷却残余应力控制技术开发,实现了带钢宽度方向和厚度方向的冷却均匀性控制,大幅度降低了带钢冷后残余应力;4)冷却工艺自由组合的四段式多功能超密集快冷系统,满足热轧DP钢、热轧TRIP钢、马氏体钢、X100管线钢等不同钢种冷却工艺与减量化生产的需求。(4)自主开发了超密集快冷控制系统,实现多品种热轧带钢冷却工艺的精准控制。

本项目开发技术的应用取得如下效果:1)汽车用钢、极限厚规格管线钢、高强钢等高附加值产品比例逐年增加;2)热轧带钢力学性能均匀性大幅度提升,汽车结构钢、低碳钢、车轮钢等通卷屈服强度、抗拉强度、延伸率差值范围分别落在0.6~6.6MPa,1.9~7.5MPa,0.45~2.3%范围内;3)焊瓶钢系列产品成型性各向均匀,制成瓶体杯口最大直径与最小直径之差范围0.04~1.82mm;4)中碳钢系列产品焊接速度提高5~10%,焊缝气孔率下降70~99%。5)实现了热轧带钢的残余应力减量化控制,冷却过程中带钢板形可控。6)借助高速冷却,有效发挥细晶强化、析出强化及复合强化等作用,实现低成本、减量化品种钢生产,创效2124万元。

项目中的关键创新技术形成发明专利3项、实用新型专利3项,计算机软件著作权4项。项目整体技术达到国际先进水平,进一步提升了邯钢热轧产品的质量水平和竞争力,在热轧带钢快冷工艺技术领域,为我国钢铁行业起到了良好的带头和示范作用。同时对我国同类型钢铁企业提高核心竞争力,应对钢铁微利时代的挑战提供了值得借鉴的成功经验。

编号:2017138

项目名称:基于常规热连轧产线超薄规格高强钢的关键生产工艺研究与应用

主要完成单位:河钢集团承钢公司//

主要完成人:

耿立唐、宫彦岭、刘 伟、周海峰、陆凤慧、张兴利、田 鹏、王宝华、李 伟、杜建良、李正团、高 海、胡德勇、陈国涛、李 洋、冯志权//

科学技术领域:本项目属冶金科学技术领域本项目属材料科学技术领域,涉及冶炼、连铸、加热、轧制、设备和钢铁材料多个学科。

主要内容:本项目依托于常规半连续式热连轧线,在超薄规格高强钢的关键生产工艺研究与应用上获得重大突破,成功开发出1.2毫米厚度S700MC和C700L热轧带钢产品,填补国内空白。为新常态下钢铁产品“以热代冷”和“以薄代厚”的结构调整和产品提档升级开辟了新的道路。实现了1.2~1.5mm超薄规格高强钢批量化生产。

特点:本项目围绕常规半热连轧机生产薄规格的特点与难点,主要进行了如下创新:(1)轧线温度精准控制技术:采用加热炉精准燃烧技术,卷箱卷取技术,利用负荷分配和轧件的变形热,降低轧线温降,均匀轧机载荷,挖掘轧机潜力,利用变形热,降低轧机整体负荷,实现高强薄规格稳定生产。(2)高强薄规格形控制技术:采用中间坯凸度控制,精轧弯窜辊技术,优化CVC曲线控制,轧制润滑技术,合理的轧制计划技术,实现高强钢板型控制稳定。(3)轧机稳定性控制技术:通过轧机3维精度控制,轧机间隙管理,轧机刚度监控、轧机轴向力监控,窜辊间隙控制、轧机评分制度,形成轧机稳定性控制,实现薄规格轧制稳定,形成轧机稳定性控制技术。(4)高精度尺寸控制:通过优化模型和轧线功能,实现高强薄规格高的尺寸精度,满足用户需求。(5)成分设计和控轧控冷工艺一体化设计技术:通过成分设计和控轧控冷工艺,采用固溶强化、析出强化、细晶强化、相变强化相结合的,实现相对轧机负荷较小,轧后强度高的高强钢薄规格生产工艺。(6)高质量和高精度板坯控制技术:针对薄规格对板坯质量要求高的特点,发明了半钢快速脱磷技术和LF炉双层炉盖下衬,采用板坯高精度切割技术和板坯直装入炉技术,形成了高效脱磷-精炼精准成分控制-连铸优化的板坯控制工艺。

应用推广情况:国内常规热轧机首次轧制1.2mm厚度S700MC和700L,填补国内空白,2014年厚度<1.5mm高强钢薄规格4.81万吨,2015年6.64万吨,2016年8.47万吨。实现了以薄代厚高强薄规格规模化生产。宝钢、首钢、鞍钢、河钢唐钢、河钢邯钢、梅钢、安钢、攀钢、涟钢等钢厂均来参观和考察,该技术可推广应用于国内近90条同类型生产线,对以热代冷、以薄代厚以及下游产业结构调整起到了积极的推动作用。

编号:2017139

项目名称:低成本高品质热基镀锌生产工艺创新及应用

主要完成单位:河钢集团邯钢公司、东北大学//

主要完成人:

贾国生、刘振宇、刘红艳、杜琦铭、曹光明、范春磊、赵卫红//

本项目属于冶金科学技术产品深加工领域。

热基镀锌产品既具有冷轧带钢热镀锌产品优异的综合性能,又生产成本低廉,“以热代冷”热镀锌生产成为提升核心竞争力的重要支撑点。2003年邯钢投产我国第一条热基镀锌线,积累一系列成熟技术,随着产品结构升级,逐渐暴露出大量问题:热处理温度控制精度差;镀锌、钝化质量缺陷率较高;综合防腐性差;高附加值产品比例低;生产高效化及低成本生产等。2013年1月邯钢与东北大学以产学研的方式启动了“低成本高品质热基镀锌生产工艺创新及应用”项目,实现了热基镀锌产品全流程工艺的创新及质量提升。

本课题对热基镀锌产线现状分析后,主要进行了如下工艺优化与技术创新:(1)国内率先开发出热基镀锌热处理工艺四段式加热系数自动控制方法,通过加热炉燃烧热值和空气过热系数双向交叉调节,实现热处理+镀锌工艺温度精准控制,将同板温差控制在“目标±5”以内,由于温度波动导致的缺陷由1.99%降低到0.1%。(2)自主开发了新型耐热气刀边部挡板装置和新型钝化边部吹扫装置,提高锌层和钝化均匀性以及边部厚度控制精度,降低锌耗1.5~2kg/吨,降低钝化液消耗0.3~0.5kg/吨的同时,品质提升增创效益30~100元/吨。(3)开发出提高热基镀锌产品耐腐蚀性能的生产新工艺,国内首家应用“钝化挤干辊硬度”和“挤干压力”不同配比的技术,获得均匀的钝化膜整体,其耐腐蚀性能较普通工艺提高10~15%。(4)国内率先开发氧化铁皮逆相变控制技术和热轧带钢免酸洗还原热镀锌生产技术,利用氧化铁皮高温热处理、低H2浓度条件下的还原特性,开发出“免酸洗还原热基镀锌”为核心的热轧板涂镀生产工艺,促进以“低成本+高品质”和“绿色环保”为标志的新型热镀锌产业的发展。(5)自主开发了热基镀锌生产线高效化、优质化控制系统,包括“镀锌机组工时汇总软件”,“热镀锌机组生产计划优化软件”,提升生产效率和节奏10~15%。

上述技术应用后,取得了显著的应用效果:(1)产品质量提升售价提高,年均增加效益3600万元;(2)降低热处理、镀锌及钝化工艺引起的非计划品年均创效370万元;(3)降低锌液、钝化液消耗节约成本年均980万元;(4)免酸洗镀锌产品节约酸洗成本150元/吨;(5)产品耐腐蚀性能较普通工艺提高10%~15%。

该项目具有自主知识产权的专利技术8项,其中发明专利4项,实用新型专利2项,软件著作权2项。项目的多项关键技术填补了国内热基镀锌生产技术领域的空白,扩大市场占有率,在我国热基镀锌领域起到了带头和示范

编号:2017140

项目名称:高性能高强度耐候桥梁钢板的开发

主要完成单位:河钢集团舞钢公司//

主要完成人:

刘利香、邓建军、谢良法、赵文忠、韦 明、张志军、赵向政、宋向前、王 青、刘 丹、吴天育、毕殿阁、张东方、张鹏云、付冬阳//

在欧美,跨海钢桥建设越来越多,其中HPS钢在很大程度上代表着钢桥用材的发展方向,它对钢板性能要求极为苛刻。它的特点主要包括:强度高,设计自由度大;焊接性好,焊前不需预热;耐候性好,节省整个服役期内的养护维修费用;低温韧性好,降低了低温下钢桥发生脆断和突然失效的可能性。这就争取到更多时间在桥梁出现严重问题之前进行检测和修复。由于生产技术的缺乏、成本高、工期长,致使该类钢板主要依赖于从国外进口,在制造成本、周期方面严重制约了我国耐候桥梁钢的建设、发展。因此,开发高强度、耐候性、低屈强比型、低温韧性桥梁用板已成为我国大型桥梁钢建设进一步发展亟待解决的问题。

该项目创新点均具有国内第一或唯一性,达到国际先进水平,具体如下:(1)创新性设计开发了大厚度低碳型调质耐候桥梁钢板,其强韧性实现了较好的匹配。(2)深入研究控轧工艺对调质钢性能遗传性的影响,奠定了控轧工艺对开发调质钢的重要作用。(3)通过热处理工艺优化,其厚度方向性能均匀,厚度1/4处和1/2处强度差异不超过20MPa、纵横向-20冲击韧性均在100J以上、厚拉均在35%以上,实现了质量整体大幅度提升。

目前,国内钢桥的发展趋势开始朝高强度发展,但高性能HPS系列钢板还未使用过,也未生产过。舞钢公司根据市场需求,开发出了新型耐候桥梁钢HPS485W、SL485W、345W等系列钢板,为今后国内跨海大桥等特殊要求的建设提供了材料基础。2006年1月~2016年10月,舞钢“高性能高强度耐侯桥梁钢的研制开发”项目累计生产55000余吨,其中2014~2016年累计订货27000余吨,新增利税5626万元。

编号:2017141

项目名称:钒系合金高效清洁产线制备技术发明与创新

主要完成单位:河钢集团承钢公司、承德锦科科技股份有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

白瑞国、陈东辉、刘克忠、王声宏、贾怡晗、董 凯、晋心翠、李九江、李东明、李兰杰、高树峰、栗金刚、刘福海、卢明亮、杨丽丽、曲晓昕、朱立杰//

项目所属科学技术领域:铁合金冶炼技术钒主要应用在金属材料领域,被称为是合金中的“维生素”,添加少量的钒就可显著提升钢铁、钛、镍等合金材料的综合性能;目前,钒系合金的消费约占世界钒消费总量的96%;本世纪以来我国钒消费的全球占比已由10%提升到约45%;随着国家钢铁材料及航空、海洋钛材用钒的刚性增长,钒的消费总量还将不断攀升。

本项目将产品提质,品种、工艺创新,流程高效、清洁作为目标,从探究固体火焰、高温氮化等合成机制入手,研究、应用自蔓延燃烧合成、电铝热法还原冶炼、中频竖炉连续氮化等钒系合金制备新技术,开发钒氮、钒铝合金新品种、新工艺,降低钒系合金生产物耗、能耗,提高金属收率与生产效率,使我国钒氮、钒铝合金制备的主要技术、经济指标达到国际领先水平。

本项目形成三项创新:发明了具有中国原创知识产权的“自蔓延燃烧合成氮化钒铁制备工艺与产线技术”;创立了氮化钒铁燃烧合成“振荡燃烧模式”与“非平衡机制”的机制理论;率先推出FeV65N13等系列新产品;研制成功国际领先的150立升氮化燃烧合成装置。发明了“中频竖炉氮化钒连续制备技术及产业化装置”,首次推出VN19氮化钒新产品。发明了国际首创的“电铝热法冶炼钒铝合金”制备方法,率先实现“一步法”德标GfE Spec系列钒铝合金产品制备。

2014年12月河北省科技厅在北京组织召开“自蔓延燃烧合成氮化钒铁技术及其产业化”项目成果评价会,评价委员会一致认为项目整体技术成果达到国际领先水平,系列产品被国家4部委认定为“国家重点新产品”;项目获发明专利授权10项、实用新型专利授权7项,制定国家标准1项,发表相关论文15篇,项目还被列入2012年度国家科技支撑计划。

本项目成果于2010年先后在河钢集团承钢公司、承德锦科科技股份有限公司得到产线应用。项目产品已应用到首钢、沙钢、日钢、唐钢、包钢、宝钛等数十家冶金企业,统计结果显示(以氮化钒铁为例):吨产品合成电耗降至常规推板窑工艺的1/10以下,生产无耐材及加热元件消耗,无三废排放,国内市场占有率>60%;2014~2016年新增产值8.4亿元、新增利税1.1亿元、增收(节支)总额0.96亿元。

项目的实施显著提升了我国钒合金产品的绿色制造水平与等级,对我国钢铁材料实现品质升级,源头减量、减排;对钛合金材料实现高端制造;对提升钒产业链经济与社会效益意义重大。

编号:2017142

项目名称:多价态宽密度粉粒状氧化钒产业化制备技术与创新

主要完成单位:河钢集团承钢公司//

主要完成人:

李兰杰、白瑞国、高明磊、柳朝阳、赵备备、陈东辉、陈 华、祁 健、董增宏、刘树军、卢明亮、徐从美、侯建宇、石立新、姜建海、周冰晶、黄荣艳、王海旭、周 欣//

项目所属科学技术领域为有色冶金。

氧化钒是商品钒产品的重要中间产品。五氧化二钒广泛用于化工(如催化剂)、冶金、新能源等领域;三氧化二钒主要用于钒氮合金、80钒铁、航天钛材等钒合金的冶炼;四氧化二钒可直接用于制备四价钒电解液,四氧化二钒与三氧化二钒可制备3.5价钒电解液,避免电解活化工序,实现钒电解液低成本清洁生产。随着钒产品生产技术的进步,氧化钒在有色冶金、化工、新能源、航天应用领域迅速扩展,多价态氧化钒原料需求量逐渐升高,占据市场份额越来越大。

目前,国内外氧化钒产品大都为粉剂五氧化二钒,且采用厢式窑法生产,生产效率低,能耗系数高,产品单一;粉状三氧化二钒的生产多采用外加还原性气体(H2,CO等)还原多钒酸铵的方法,目前尚未见到采用一套生产系统选择性制备多种价态氧化钒的工艺。粉剂三氧化二钒堆密度低(0.6~1.2g/cm3),在冶炼钒氮合金、80钒铁钒合金过程中使用会出现气、料飞扬的现场,造成氧化钒损失,因此低密度的氧化钒无法满足冶金领域的要求。此外,低密度氧化钒,浸润性弱,气流输送性差,不能满足储能领域不同价态钒电解液的生产需求。

本项目于国内外首次开发出新的氧化钒生产技术,具体包括以下创新技术:(1)流态化多价态粉剂氧化钒生产技术通过建立热控制度模型在国内外首次采用大型流态化工艺,利用同一套生产系统,可选择制备多价态(+3、+4、+5价态)粉状氧化钒,能够满足化工、能源、冶金、材料等不同领域的需求;该系统可有效回收分解氨气、梯次利用热能(节能≥30%)、氧化钒收率提高3~4%;实现粉状氧化钒高效清洁生产;全过程自动化操作控制,连续化生产,达到国内领先水平。(2)宽密度粉粒状氧化钒的制备技术。在行业内首次开发具有自主知识产权的宽密度粉状氧化钒制备技术,密度区间由原来的0.6~1.2g/cm3拓展至0.6~2.1g/cm3;采用的干法造粒技术与工业化装置,无需任何添加剂,产品纯度高;无需后续干燥过程、颗粒强度高、原料适应范围广;该技术制备的粒状三氧化二钒冶炼钒铁和钒铝合金,钒收率由原来的89~92%提高到94~97%。

本成果自2014年在河钢承钢全面应用,该成果应用后,氧化钒收率提高3~4%;能耗降低>30%;无烟气、粉尘外溢,现场作业环境良好;全过程自动化操作控制,连续化生产,达到国内领先水平,近三年创效2518.4万元。

编号:2017143

项目名称:-101超低温压力容器用低成本3.5Ni钢板研发及国产化应用

主要完成单位:河钢集团舞钢公司//

主要完成人:

庞辉勇、邓建军、谢良法、赵文忠、车金锋、韦 明、叶建军、罗应明、吴 涛、王九清、王 通、肖春江、李惠勇、张晨光、安俊涛//

该项目属于冶金科学技术领域,主要用于超低温压力容器。

3.5Ni钢是冲击温度在-101时仍具有优良韧性的超低温压力容器用钢板,主要应用于甲醇洗涤塔、H2S浓缩塔、CO2塔等低温塔器设备,牌号为08Ni3DR、SA203E、SA203D等。

该项目主要技术内容有:(1)进行了高Ni钢连铸替代模铸试制工艺规程的设计。其中对铸坯规格、拉速、结晶器水量、过热度、保护渣类型、铸坯堆垛时间等关键工艺参数进行了研究。(2)对内控成分进行了优化。取消原方案中0.010%~0.020%的Nb和0.010%~0.020%的Ti,厚板添加微量的Cr以提高淬透性。(3)压缩比按≥4进行控制。(4)连铸确保电磁搅拌和轻压下正常使用,以改善铸坯中心偏析、疏松。(5)低温慢速加热工艺、II阶段开轧温度控制、堆垛缓冷工艺的制定。(6)在成分调整的基础上,对热处理工艺进行实验室试验研究,制定出强韧性匹配良好的热处理工艺。

技术经济指标:化学成分:C≤0.10%,Mn≤0.80%,Ni:3.25%~3.70%。机械性能:Rp0.2≥320MPa,Rm:490MPa~620MPa,-101横向冲击功≥60J,180°弯曲试验(横向)d=3a,完好。

本项目发表技术论文:3篇;专利授权:2项。

通过该项技术生产的3.5Ni钢板,分别应用于青岛LNG项目配套的3000m3乙烷球罐、山东金诚化工科技有限公司低温洗涤塔、中海油惠州炼化二期1000万吨炼油100万吨乙烯改扩建工程预脱甲烷塔和乙烯精馏塔、乌兰煤炭集团年产135万吨合成氨、240万吨尿素项目一期工程变换器甲醇吸收塔等大型工程项目,在国民经济建设中发挥了非常重要的作用。低温压力容器用钢板的成功开发,保证了钢板各项指标完全满足对各种低温设备用钢的要求,取得了良好的经济效益和社会效益。2014~2016年实现供货7000余吨,用户反映良好。

该项目的成功研发,改变了我国低温压力容器用钢长期以来依靠进口的局面,对替代进口,平抑国际市场价格起到了积极的作用。该项目的成功开发也带动了舞钢其它低温压力容器板销售业绩大幅提奢望,逐渐形成了低温压力容器用钢的规模化、系列化。通过该项目的研发,舞钢能够承接技术要求十分苛刻的合同,如要求板厚1/2处-101冲击功≥100J及NDT性能、保交货态及最小最大模焊三套性能、特殊模焊温度、严格限制升降温速度等,形成了较高的技术壁垒,潜在效益及社会效益显著。

编号:2017144

项目名称:冶金行业智能天车控制系统的研发与应用

主要完成单位:唐山钢铁集团微尔自动化有限公司、河钢集团唐钢公司//

主要完成人:

万海龙、张静娟、周志栋、李晓刚、部伟利、李颖斌、刘 琳、谢再兴、侯建明、孙金杰、张铁山、单静波、李志亮、徐亚滨、杨继红、卢武阳、李二伟//

项目名称:冶金行业智能天车控制系统的研发与应用本项目是唐钢充分解读“工业4.0”和“中国制造2025”战略部署后,结合冶金行业特色,进行的智能制造工程研究与应用。以实现数字化工厂和智能化物流为总体目标。智能天车控制系统实现了生产信息和物流信息同步、不落地。优化了人员结构,降低了人工成本。实现了天车作业的标准化,并提高了天车作业率。延长了设备的维护周期,降低了运行维护成本。全方位的保障了钢卷的吊运质量,避免了钢卷因人为误操作造成的损伤。

智能天车控制系统有以下子系统:天车微摆动控制系统(MSCS),无人天车控制系统(UCCS),天车智能调度系统(CIDS),天车管理控制系统(CMCS)。

系统取得如下创新性成果:1.采用摆角检测技术,应用拉格朗日动力学原理,建立了天车摆角控制模型,实现了天车微摆动运行。2.应用无人天车控制系统的微跟踪技术和天车管理控制系统的宏跟踪技术,实现生产与物流无缝衔接,首次在国内冶金行业中实现了全流程信息“不落地”。3.应用天车智能调度系统的自主调度功能和天车管理控制系统的实时协调功能,实现了多部天车顺畅自主运行,实现了天车智能化。

系统投入使用以来,减少了钢卷入库、出库信息再处理和盘库时间,天车单日利用率由70.8%提高到97.9%,汽车货运停待时间降低50%;天车运行平稳,设备故障率下降12%,常规定修周期延长,杜绝钢卷操作损伤现象发生;物流管理愈发简明,实现了钢卷全流程跟踪及可视化,11部天车全自动运行,两个库区全部智能化,节省人力资源70%以上;贯通生产与物流实时通讯壁垒,实现信息实时交互,极大提高了整个物流节奏。

该系统是此类技术在国内的首次应用,于2015年1月河钢集团唐钢公司高强汽车板公司开始应用,实现厂区物流过程智能化,应用至今共创效1851万元。目前二期库区智能天车项目正在实施。课题组多次应邀赴河钢承钢、首钢京唐、山东日照钢铁、沙钢等公司进行成果推广交流。该系统是智能制造工程和智能物流在实体经济中的具体应用,对推动智能控制系统“落地”于实体经济,特别是冶金行业,有着重要示范作用。

系统的关键技术全部自主研发,获得版权6项,实用新型专利4项,公开发表论文5篇。系统的多项创新填补了国内相关领域空白,达到国际领先水平,可以广泛应用到冶金生产和冶金物流系统中,市场应用前景广阔。

编号:2017145

项目名称:基于大数据的过程质量自动控制系统

主要完成单位:河钢集团承钢公司//

主要完成人:

白瑞国、朴述银、高 海、王福来、刘玉伟、胡德勇、李会娟、张春雷、邱洪涛、卢秀君、罗 波、徐立山、王 琪、田 颖、孙 韬、孙建军、宋志斌、李 杰、魏金辉、李小娟//

项目所属科学技术领域:计算机信息管理系统、冶金过程控制和自动化技术、金属材料加工制造工艺。

主要内容:该项目基于L1、L2、MES、erp等系统,集成生产过程中分布且异构数据源中的视频、图片、采集点等信息,实现跨工序、跨系统和跨平台的数据分析;完成钢、轧多工序数据的交互,为大数据分析及优化奠定基础。达到需求可提示、生产可管控、异常可预警、过程可追溯、缺陷可诊断、能力可评价、质量可预测、研发可推理。

创建矩阵式过程参数判定规则库,对实时采集的生产过程数据进行处理,实现生产过程全数据的在线分析、判定,充分体现生产过程控制稳定性,规避数据平均值的误导。对比国内、外产品,多为数据收集与统计分析,未有实际在线判定、优化工艺的软件产品,该软件弥补了钢铁行业的一项空白,提升了钢铁行业整体的软实力。

通过系统解决质量波动大、效率低和成本高等问题,提高产品质量稳定率2%,降低成本0.5%。通过分析过程参数控制合格率,关键工艺参数稳定率提高1.5%;产品综合合格率提高2%。自动对产品进行质量评级,二级品率降低30%。通过监控设备状态,达到监控产品质量的目的,设备受控率100%。因过程控制稳定性提高,高端产品接单量持续上升,高端产品比例从9%提高到15.57%。该系统将原来过程控制关注平均值现象推动到关注通长数据波动性评价,有效保证产品性能稳定性。

河钢承钢板带产品已成功实现1.2mm极限薄规格的稳定轧制,在行业内引起极大反响,宝钢、首钢、鞍钢等多家单位来我公司学习,本系统功不可没。

特点:1.实现在线判定、分级管控;2.系统对不同数据描述的数据按产品批次进行统一和整合,产品批次所包含数据结构可自由扩展,各岗位展示的数据统一;3.系统的实时性,能够实时监控,实时分析和诊断,提供实时决策支持信息;4.关键过程参数可以时间/长度转换,与钢卷的位置同步;实现工序间位置的同步;5.能方便与其它系统集成,通过互联网同客户数据共享。

推广应用情况:河钢承钢线材产线已经应用,河钢集团内部正做交流。

委托冶金工业信息标准研究院所做查新报告结论如下:未查阅到与本课题“基于大数据的过程质量自动控制系统”所涉及对产品生产过程中各个关键工艺参数进行实时监控、分析、溯源、评价,不断优化生产工艺相同的文献与专利报道。

编号:2017146

项目名称:3500mm轧机机架整体提升和校正技术创新及应用

主要完成单位:河钢集团邯钢公司//

主要完成人:

朱坦华、步 凯、白印军、白世军、刘文鹏、李艳辉、陈 阳、李永波、杨旭超//

邯钢单机架3500mm宽厚板线于2006年6月投产,由于原工艺装备能力差、产品档次低等诸多问题,已经在激烈的中厚板市场竞争中失去优势。为适应现钢铁行业新常态,邯钢决定进行产品结构转型升级,要求装备能力和技术水平达到国际先进水平。生产线改造施工核心设备是轧机,现有轧机缺陷较多造成事故多,主要有以下几点:轧机基础破碎,导致近14米高的机架整体倾斜加扭曲;在线轧机整体近900吨,对应厂房结构空间限制,要在不拆解轧机出厂的前提下复位,存在巨大困难;轧机牌坊表面多处磨损严重,设备已经丧失部件安装及稳定运行的条件;轧机主电机传动系统中心线与轧机中心线存在严重交叉等问题。

在解决以上各类轧机问题的过程中,主要创新性工作有:国内首创在线轧机牌坊与底板(刚性连接)整体提升找正技术开发及应用。在不拆除轧机设备零部件和基础的前提下,900吨轧机整体提升并根据基准找正,开创了冶金行业大型设备在线整体找正的先例。国内首创整体旧机架在线测量找正及验证方法。引进激光测量技术,自主研究并制定在利旧产线基础上优化主基准线,制定多方位多功能辅助线,配合多区域基础施工,指导牌坊找正、加工及安装,提高了施工精度,缩短了施工时间。可供冶金行业利旧产线改造借鉴。开发了在线机架多方位加工测量技术。自主设计并制造了适用于工况复杂,空间狭小,定位难度大的多种专用机床及工装,尚属国内冶金行业首创。

项目调试6个月完成达产任务,Q550D、Q690、X70管线钢等高强度钢具备了批量生产的能力,设备运行安全稳定,年作业率已经累计达到84.91%。消除了工艺参数不稳定、厚度控制波动大等问题,减少了对操作工技能的依赖性,稳定提升产品质量和产品性能。厚度同板差达到±0.18mm以内(40mm以下产品);轧机附属设备寿命大大提高,降低了备件及维护成本,预计产生总经济效益4837万元。另外,经总结经验,获得了1项实用新型专利(ZL201520024083.8),并在国家级《冶金信息导刊》上发表2篇论文。

项目引进了同步液压提升技术和激光测量技术,圆满完成机架整体在线调整和找平、牌坊在线加工修复工序,其尺寸精度控制水平高,属于国内首例,为国内利旧机架的重新找正、加工和重新安装积累了成功的理论和实践经验,为同行业大型工业利旧设备在线改进提供了较大的理论和实践经验。

编号:2017147

项目名称:酸洗废液和镀锌锌渣制取MnZn铁氧体技术创新及应用

主要完成单位:河钢集团邯钢公司、东北大学、河钢股份有限公司//

主要完成人:

郭景瑞、薛向欣、许 斌、吝章国、卜二军、李玉银、杨 合、朱文玲、徐 晓、王晓晖//

本项目属冶金工业废物处理与综合利用技术领域。

钢铁行业作为典型的高能耗、高污染行业,实施循环经济、低碳经济是世界钢铁工业实现可持续发展的必然选择。近几年,全国每年热镀锌用量达80万吨,产生热镀锌渣超过10万吨,邯钢年产热镀锌渣量为3600吨,为含锌量极高的再生资源。宝钢、鞍钢、武钢采用过真空的方式处理热镀锌渣,但由于主体设备受锌液腐蚀严重,维护率过高,最终都停止运行。攀钢采用双真空蒸馏法回收应用效果也不佳。上述原因导致国内热镀锌渣回收利用技术没有取得本质上的突破,没有形成工业化技术在钢铁企业进行推广应用。

该项目针对上述问题进行了热镀锌渣的完全高效回收利用研究。通过实验室前期研究、利用立式真空炉进行中试实验研究、精馏法工业化生产实践研究以及MnZn铁氧体、超细锌粉、四针状纳米氧化锌的制备技术等方面研究,进行了全流程、全方位系统研究和攻关。

在研究过程中做出了如下创新:(1)首次针对钢铁厂热镀锌渣采用精馏法进行工业化生产99.995%高纯锌锭的系统研究。研发了一种利用热镀锌渣生产锌锭的新型"三池"结构精炼炉装置;研发了以焦炉煤气为热源蓄热式燃烧的精馏炉节能新技术;开发了精馏炉处理热镀锌渣的工艺自动化控制系统。(2)首次研发了以二次锌渣和酸洗废液、废铁屑为原料,在无需进行Zn、Fe分离的情况下,通过同时浸出、同时净化除杂,采用化学共沉淀法的方法直接制备软磁锰锌铁氧体前驱体的方法,进而进行了制备锰锌铁氧体全方位的系统研究,使热镀锌渣得到完全回收利用。(3)研发了一种利用热镀锌渣为原料直接制备超细锌粉的工艺技术,该法可以避免用热镀锌渣制成粗锌锭后,再用粗锌锭制备金属锌粉而产生的二次能源浪费。提出了解决锌粉团聚和提高锌粉纯度的方案。(4)研发了一种利用热镀锌渣或二次锌渣为原料直接制备四针状纳米氧化锌晶须的工艺技术,并将其作为光催化剂降解水体中有机污染物的研究,为热镀锌渣的利用开辟了新的途径。

项目在研发过程中,共获得授权专利13项,其中1项发明获河北省专利奖二等奖。2014年经专家鉴定项目整体技术达到国际先进水平。荣获2016年度河北省技术发明奖三等奖,2014年度邯郸市科技进步一等奖,2014年度河北省冶金科技一等奖,2015年度河北省质量技术一等奖。此项目具有低投入、高产出、很强的可操作性和推广性,为我国钢铁企业降低成本、节能减排、提高资源利用率、提升非钢创效以应对钢铁行业长期微利局面开辟了新的途径。

编号:2017148

项目名称:余热余能综合利用关键技术创新与应用

主要完成单位:河钢集团邯钢公司//

主要完成人:

贾广如、李春民、赵献锋、马志强、赵立勇、任 强、姬抱平、杜腾飞、付天增//

本项目属冶金工业废物处理与综合利用技术领域。

钢铁企业以煤炭为主要能源,煤炭在钢铁生产过程中消耗后主要以煤气、烟气废热、高温物料废热等形式输出,各种余热余能资源占全部生产能耗的60%以上。要实现深层次节能目标,必须要加大企业余热余能资源的回收利用力度。邯钢在“十一五”期间实施了大量的余热余能回收利用项目,取得了显著成效,综合能耗指标实现了较大改善,但仍存在诸多问题:余热余能利用系统性不强、多为单点击破、效率与世界先进水平比较不高等问题。

为进一步提高生产工序中余热余能利用效率,利用能源管控系统,对现有能源结构体系进行分析,按照余热余能品位的不同提出和制订了科学、全面、协调的发展工作规划,自主完成以下技术创新工作:(1)以“系统节能、分质供应、综合平衡、高效利用”为核心副产煤气综合利用技术应用与创新,包括:新型煤气平衡调控技术及工序节能技术、低热值燃气轮机零值班纯燃高炉煤气关键技术、高炉煤气干法除尘技术和TRT发电湿改干技术、国内首创的一拖二高炉供风技术等;(2)以“煤气蒸汽零放散、燃料切换零失败”为目标、以“精益生产、超低排放”为理念的150MW燃气-蒸汽联合循环+热电联产的发电技术创新,包括:自主研发9E型燃气轮机煤气回流装置技术、燃气轮机氮气吹扫装置技术、汽轮机蒸汽双压大旁路蒸汽回收系统、低氧燃烧NOx超低排放技术等;(3)以“低温热源、高效回收”为主旨的低品质余热回收技术的应用与创新,包括:435㎡烧结余热发电技术创新与应用、高炉冲渣水余热回用技术创新与应用、常规锅炉连排、除氧蒸汽回收技术等。项目攻克了余热余能利用过程中的一系列技术难点问题,推动了钢铁行业科学用能、精准调控、绿色发展等用能管理体系和科学技术体系的发展和完善。

上述关键技术的开发与创新,使得邯钢东区余热余能综合利用水平有了大幅提升。邯钢东区全年利用二次能源发电量达到27.4亿kWh,自发电比例达到74.2%以上;邯钢在原有发电设施基础上为社会累计节约电力13.48亿kWh,回收利用废热71万GJ,实现向城市供暖130万m3,累计为社会减少煤炭消耗56.07万吨标煤、减排CO2量139.78万吨、减排SO2量4.2万吨,减排NOx量2.1万吨。在高炉冲渣水余热利用方面,冷热介质换热实现了温差5的极小温差控制,实现城市供暖130余万㎡。高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、蒸汽完全实现“零”放散,杜绝了携能资源的浪费和大气污染。该项目申报并获得国家授权专利10项,其中发明专利1项,实用新型

编号:2017149

项目名称:炼钢系统设备技术研发与集成创新

主要完成单位:河钢集团宣钢公司//

主要完成人:

杨高瞻//

连铸机做为炼钢系统中的重要设备,在钢铁冶炼过程中起着举足轻重的地位,冶金行业连铸机普遍存在大包水口液压系统运行不稳定,钢包回转台的制动及事故驱动不适用、中包车升降不同步、结晶器振动装置事故多,冷床运行不同步等问题,严重制约了连铸机高效率、快节奏的生产,极端条件下甚至可引发安全生产事故。针对上述问题,本项目完成人依托二十余年现场生产实践经验,不断摸索,主要技术创新有:1)研制了高效钢包水口控制装置和钢包回转台的制动及事故驱动装置。发明了大包水口液压缸、用于拆装滑动水口液压缸的机械手、连铸机水口机械手液压装置、称重准确的连铸机大包回转台称重装置,有效解决了高温高压工作环境下大包水口控制的难题,并首创一种使用液压联锁的钢包回转台的制动及事故驱动技术。

2)研制了中间包控制、结晶器振动、中间包烘烤等钢水浇注关键系统发明了中间包干式料加热胎具、中间包升降液压装置、连铸机中间包横移机构、振动减速机传动装置、结晶器保护渣烘烤装置、全导向嵌入式塞棒装置及中包塞棒机构快换底板等,解决了中间包寿命低、升降不同步、不能及时更换水口或生产事故多、结晶器不能对中、中间包塞棒水口失灵等问题。并首创带板簧导槽的结晶器装置,解决了结晶器框架偏摆问题。

3)研制一种冷床及稳定的运行驱动装置。

基于连铸冷床故障的产生原因,发明了摆动式冷床和冷床导向装置、冷床升降液压控制装置、冷床横移驱动装置、步进冷床升降液压缸、可调节油量的油气润滑站等,对冷床进行了优化,解决了冷床液压系统冲击大、横移不同步、液压缸活塞易麿损、液压管路与油缸缸体漏油等问题,达到了冷床稳定可靠的运行。

此外,还发明了连铸机托坯装置、二冷托辊导向装置及连铸机的出坯装置、升降挡板、故障诊断仪等,保证了连铸设备的正常运行。

该项目共有33项国家专利,自主研制的系列炼钢连铸工艺装置,源自多年的生产实践经验,具有维护简单、运行成本低、设备稳定可靠等优点,技术经济指标处于国际先进水平。自2014年起,先后在宣钢开始应用,近三年,累计创效2980万元。主要技术被中冶连铸采纳,先后应用于包钢、酒钢、承钢等多家钢铁企业连铸机的设计、设备制造,取得显著经济和社会效益,推广应用前景广阔。

编号:2017150

项目名称:中厚钢板超声波探伤方法研究与应用

主要完成单位:河钢集团舞钢公司//

主要完成人:

周俊凯//

所属科学技术领域:无损检测技术-钢板超声波纵波探伤主要内容:

中厚钢板超声波探伤以检测厚度大、灵敏度高、对人体无害,能对缺陷进行定位和定量的优点被冶金和机械加工行业广泛应用。现有超声波纵波探伤主要有两种方法:一种是直接接触法,另一种是水浸法,但这两种方法的缺点是:

容易受到主、客观因素的影响超声波探伤对缺陷的显示不直观探伤技术难度大易漏检,探头磨损严重,消耗大。

针对上述问题,经过3年的不懈努力,他收集几百块钢板的水浸聚焦探伤数据,并综合探伤数据特点制作了一套探伤方法“固定水柱脉冲反射法钢板探伤”,此方法使得探伤仪屏幕上的探伤波形得到简化,水波与钢板底波之间显示的是钢板内部质量,便于探伤人员检验观察,且受钢板表面影响小,声耦合稳定,发现缺陷的能力相对于常规探头有所提高,盲区和近场区被有效的消除在水层当中。

但小于40mm的钢板探伤时由于超声波的叠加效应而无法进行,攻关队与探头生产厂家进行沟通,经过多次改进探头满足钢板的探伤要求。经过2年的摸索发明了“双晶直探头水膜耦合脉冲反射法探伤钢板的装置”,此方法解决了6mm40mm钢板探伤问题,使得中厚钢板探伤能做到盲区小,受钢板表面影响小,工作效率高等特点。

“固定水柱脉冲反射法钢板探伤”探伤最大厚度达到160mm,2000年以来国家重大项目开始动工200mm左右钢板需求量较大,而以上两种探伤方法无法满足此厚度探伤要求。我们在2004年开始针对160mm以上的超厚钢板改造“固定水柱脉冲反射法钢板探伤”,到2010年完成改造“增高固定水柱脉冲反射探伤法”。此方法是在不断完善探伤方法的基础上对固定水柱的套筒进行了改进,保留了原有优点的基础上增加了检测厚度和精度。探伤厚度增加到接近240mm,检测精度增加了一倍有余。

这些探伤方法在公司已全面推广,应用于河钢舞钢公司两条产线的钢板内部质量检测,手工探伤量由每年探伤5000吨钢板到现在的年探伤16万吨,完全满足产线快节奏,探伤结果稳定的要求。河钢舞钢公司连续12年探伤责任性异议为“0”,探伤质量也能满足用户对钢板质量的需求。

编号:2017151

项目名称:特大型露天矿复杂群矿体裂隙岩体爆破优化成套技术

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、内蒙古科技大学//

主要完成人:

姬志勇、刘占全、崔 凤、郭建新、郭一娜、徐晓东、杜文秀、宝音吉雅、吴 磊、贺俊林、李银霞、顾春雷、张 吉、郑建军、常建平//

项目所属科学技术领域:矿业工程、工程爆破。

主要内容:项目以高速全息动光弹模型实验研究与爆破数值模拟研究相结合,按柱状药包模型建模,研究了露天矿台阶深孔爆破中岩体三维有效应力、应变特征,并成功地运用到巴润矿现场爆破试验中,确定了台阶深炮孔理想起爆方式;获得了裂隙岩体台阶深孔爆破的合理技术参数。

(1)理论研究方面:利用全息激光动光弹实验技术,对露天台阶柱状药包的爆炸应力场和位移场进行了研究,揭示了柱状药包爆破的本质属性;基于LS-DYNA3D软件进行了台阶爆破三维数值模拟研究,建立柱状装药结构模型,研究了其应力传播特点。针对巴润矿区岩性和炸药条件,研究了台阶深孔爆炸应力波的作用范围和沿抵抗性方向随时间发展规律。

(2)现场试验研究:确定了矿岩可爆性分区的技术指标、分区准则,提出了爆破分区的技术方法;以可爆性分区为基础矿岩的爆破效果进行现场分区优化试验研究,取得了与裂隙优势方位垂直起爆、裂隙岩体大密集系数布孔、深炮孔底部起爆等安全可靠和便于推广的爆破优化成套技术,确定了巴润矿不同岩性和地质构造条件的合理爆破技术参数,实现了裂隙岩体爆破关键工艺技术的突破,解决了裂隙岩体爆破的技术难题。

(3)研究成果应用:成果已成功应用于巴润矿生产中,在复杂矿床、裂隙岩体的台阶深孔爆破中效果显著。实现了矿岩破碎块度均匀,爆堆松散,台阶底板平整,延米爆破量显著提高,炸药消耗大幅降低,效益显著,对增强我国复杂矿床裂隙岩体爆破技术自主创新能力具有重要的理论及现实意义。

发现点及应用推广情况:综合激光全息二维、三维动光弹实验技术、全息干涉方法和数值模拟技术,对柱状药包爆炸端部效应、多药包应力场叠加、质点的垂直振动位移等方面进行了量化研究,取得了有益的创新成果;在矿山实际爆破应用中提出了一套在复杂矿床、裂隙岩体条件下岩体可爆性分区,露天矿台阶深孔的大密集系数布孔、深炮孔安全起爆、裂隙岩体爆破参数的优化技术方法;以及特大型露天矿岩体可钻性分级及穿孔技术经济指标的确定方法;这些技术综合应用,为巴润矿复杂矿床的高效开采提供了支撑。研究成果先后推广到白云鄂博铁矿和固阳矿业公司文圪气铁鳞矿、白云石矿,对复杂矿床高效开采具有重要的借鉴和示范作用。

编号:2017152

项目名称:高寒干旱地区大型铁矿床绿色高效开发技术集成及应用

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、长沙矿冶研究院有限责任公司//

主要完成人:

杨占峰、宁辉栋、赵德贵、刘占全、李 军、张立刚、闫常陆、董自清、崔 凤、唐绍义、陈小波、姬志勇、裴 斌、徐晓东、郭丽东、何建忠、苏胜旺、程建忠、孟丽芳、周 文、孙志飞、宋立民、朱 磊、杜文秀、刘耀光、贺俊林、郭一娜//

高寒干旱地区大型铁矿床绿色高效开发技术集成及应用本项目属于采矿工程与选矿工程领域。

白云鄂博矿床是一个大型铁、稀土、铌综合性金属矿床,矿化范围达四十八平方公里,由主矿、东矿、西矿、东介勒格勒和东部接触带五个矿体组成。自一九五七年以来,一直以开采主矿、东矿为主,通过包白铁路,将铁矿石从白云鄂博运输至包钢厂区进行选矿,并采用周边筑坝的传统尾矿堆放方式。21世纪初,由于铁原料需求量加大和保护白云鄂博主、东矿稀土资源这两大因素,开发西矿已成为必然。本项目针对白云地区高寒干旱的气候特点,同时考虑绿色高效开发的原则,对采矿、选矿、尾矿高浓度堆存、及双向管道输送四个方面的关键技术进行了系统研究。(1)依据白云鄂博西矿地质研究,开发出多型号采矿设备联合作业的露天开采技术和陡帮剥岩缓帮采矿、多台阶高度组合台阶露天开采新工艺,实现了高效剥岩、精准采矿,降低了损失贫化,提高了复杂矿体开采强度,达到资源高效开发利用的目的。(2)通过氧化矿工艺矿物学及可选性试验研究,开发出弱磁-强磁-反浮选-中磁选-筛分新工艺,综合铁精矿品位提高了4.2个百分点,实现了白云石型氧化矿与云母、闪石型氧化矿的高效分选。(3)依据两相流理论,对尾矿流变特性、剪切变稀、粒度分布等进行了综合研究。确定了尾矿满足输送、排放要求各项工艺参数,实现了尾矿的高浓度堆存。(4)通过建立矿浆及供水系统水力动态可视分析模型,模拟各种工况下的运行状态,依据试验室的各种矿浆特性及腐蚀性试验,确定管道的各项工艺参数,实现了高寒地区高扬程、大口径、长距离、高落差水和铁精矿浆的一次泵送加压管道输送。

上述研究成果已全部在包钢巴润分公司得到应用,为白云鄂博西矿的高效、绿色开发提供了强有力的技术支撑。目前白云鄂博西矿已形成矿石规模为1500万吨/年,采剥总量为11250万吨/年的特大型露天采矿场;建成了八个选矿厂,分别处理混合矿、氧化矿、低贫矿,复杂难选氧化矿采用攻关后的新工艺流程,各项经济技术指标有了大幅度提升;采用尾矿高浓度堆存技术与双向管道输送技术后达到了节水、环保、安全的效果。

本课题解决了高寒干旱地区露天矿绿色高效开发的一系列关键技术,研究成果对全行业均有重要的推广应用价值。

编号:2017153

项目名称:白云鄂博特殊矿高炉冶炼技术集成及应用

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、中南大学、内蒙古科技大学//

主要完成人:

孙国龙、邬虎林、吴 雷、白晓光、郝志忠、郝忠平、陈 革、姜 涛、罗果萍、季文东、吕志义、席 军、白文广、于恒亮、刘曙光//

本项目属于钢铁行业炼铁技术领域。

主要内容:从烧结、球团与高炉冶炼全流程出发,针对白云鄂博复杂共生矿炼铁精料与强化冶炼关键技术和潜在突破点进行新技术开发、集成与应用研究。

通过烧结工艺铁料合理配置及控制技术研究,解决高比例白云鄂博特殊铁精矿对烧结工艺产质量的影响问题;通过球团工艺的合理配置及工艺控制技术研究,解决白云鄂博特殊铁精矿对球团还原膨胀的影响问题;通过白云鄂博特殊铁精矿高炉冶炼技术控制研究,达到高炉稳定顺行的目的。

特点:(1)白云鄂博特殊铁精矿为含铁、铌和稀土的共生矿,其矿物组成复杂,所含元素种类多,嵌布粒度细,含有氟、钾、钠等有害元素,且二氧化硅以复杂硅酸盐形式存在,因此该铁矿的应用给其选、烧、冶等工艺带来很大困难。白云鄂博特殊铁精矿分为主东矿精矿和西矿精矿,其中西矿精矿的粒度超细,SiO2含量非常低,平均在1.0%~1.5%之间。(2)研究表明球团工艺中白云鄂博精矿配加比例不超过35%,可以保证球团矿还原膨胀率低于20%。624m2带式焙烧机通过铁料的合理配置及工艺制度的研究,球团膨胀率由18~19%降低至15~16%,实现了低耗环保达标生产,球团矿质量指标可完全满足4150m3高炉生产需求。(3)烧结工艺通过在265m2烧结机上采用复合造块工艺技术,500m2大烧结机上合理铁料配置及工艺优化控制技术的应用研究,解决了烧结工艺配加白云鄂博特殊铁精矿后,制粒成球性差,恶化烧结料层透气性,利用系数低,烧结矿转鼓指数低的应用问题。(4)高炉冶炼技术措施方面,包钢不同容积高炉(2000m33000m34000m3)通过下部调剂为主,上部调剂及各项操作制度参数的相适应,维持合理的操作炉型,控制合理的中心边缘气流,兼顾脱硫排碱适宜的造渣制度等的技术措施,实现了高炉的长期稳定顺行。在2000m3高炉上将白云鄂博特殊铁精矿入炉比例提高到61.5%,4000m3高炉该比例提高到48.6%。

应用推广情况:本项目在包钢生产实践中得到了全面推广应用。通过在烧结、球团工序提高白云鄂博特殊铁精矿配比的技术措施,保证了烧结、球团矿产质量的稳定;高炉通过稳定合理的中心及边缘气流的探索,适宜炉渣制度的确定,下部以活跃炉缸为主,在高炉稳定、顺行的基础上,实现了不同容积高炉入炉白云鄂博特殊铁精矿比例的稳步提高,同时取得高炉稳定生产,生铁成本大大降低,经济效益显著的效果。

编号:2017154

项目名称:高碱负荷条件下焦炭微观结构及抗碱性能综合研究

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司//

主要完成人:

江 鑫、付利俊、李晓炅、吴刚生、樊永在、张炳玉、徐 芹、马 祥//

该项目属于冶金科学技术,具体属于钢铁冶炼技术领域。

焦炭是现代高炉炼铁的基础性关键物料,高炉富氧喷吹煤粉技术对焦炭支撑骨架作用的负荷提出了更高的要求。高炉内碱循环富集,使焦炭在高炉内的状态发生了巨大的、根本性的变化,深入研究并应用高碱负荷状态下焦炭光学组织及非常规分析已迫在眉睫,它既能正确评价现有焦炭质量,反映高炉内焦炭运行情况,又能对配煤方案及焦炭质量作出正确的判断,科学指导配煤方案的制定。包钢特殊铁金矿白云鄂博矿具有稀土伴生矿、碱金属含量高、冶炼复杂等特殊的资源禀赋,立足于包钢4000m3以上大容积高炉铁矿石及以内蒙乌海地区肥煤、柳林焦煤和蒙古国焦煤为主要煤源的冶金焦炭,研究高碱金属负荷下冶金焦炭微观性能更具现实意义和标本价值。

项目开展了对包钢主要炼焦用煤工业分析、炼焦煤牌号分析和显微组分以及不同配比下焦炭的焦炭机械强度(M40、M10)、热态性能(CRI%、CSR%)、光学组织、灰成分等的研究与分析。针对不同熄焦方式下的焦炭展开研究,对焦炭的抗碱性能、光学组织、与水蒸气反应情况进行了深入、全面、系统的研究。项目通过大量实验及数据分析,说明焦炭∑ISO的抗高温碱侵蚀能力较各向异性组织强。

项目全面研究了包钢主要炼焦煤源灰成分的检测研究。包钢主要炼焦煤柳林地区的炼焦煤矿物质催化指数较低,而内蒙古乌海地区和蒙古国地区的炼焦煤矿物质催化指数较高。

项目通过在不同碱负荷条件下焦炭机械强度(M40、M10)、热态性能(CRI%、CSR%)、焦炭微观结构等变化的研究,模拟高炉内炼铁碱富集状态下,冶金焦炭不同参数指标的变化,特别是焦炭光学组织的变化,阐述了焦炭机械强度(M40、M10)、热态性能(CRI%、CSR%)、光学组织(∑ISO)、矿物质催化指数(MCI)等焦炭重要指数之间的关系,从而揭示了焦炭在高炉中碱金属循环富集状态下劣化的过程及其机理。

项目建立了以焦碳耐磨强度M10、热反应性CRI及反应后后强度CSR、矿物质催化指数(MCI)、各向同性组织(∑ISO)为参数,适用于包钢高炉冶炼模拟性的焦炭衡量指标——风口焦的特态性能回归方程。

项目首次对包钢冶金焦炭全面、系统研究,提出了显微结构中各向同性光学组织(∑ISO)和矿物质催化指数(MCI)作为评价焦炭质量的新指标的理论可行性。提出“经济合理炉料”下高炉焦炭的质量评价趋势,为配煤炼焦中较多地使用价廉的低变质程度的弱粘结性炼焦煤提供了理论基础。

编号:2017155

项目名称:现代热连轧无缝钢管清洁生产系列技术开发与应用

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、北京科技大学、中冶京诚工程技术有限公司//

主要完成人:

李 晓、何建中、吴明宏、倪 鑫、石晓霞、吕庆功、兰兴昌、兰兴昌、赵 强、米永峰、王增海、蔺俐枝、姜 涛、李志鹏、师 禹、冯 巍//

本项目属于轧钢设备工艺优化、改进、创新及产品研发技术集成领域,涉及无缝管连轧设备、工艺和产品。项目针对包钢引进的Φ159mmPQF和Φ460mmPQF机组设备及工艺消化吸收再创新,在余热综合利用、新孔型系统开发、工艺设备优化、高端无缝管产品研发方面取得以下自主创新技术成果:

基于绿色生产的“热空气预热芯棒技术”,国内外首家利用环形炉余热加热空气实现芯棒预热功能,避免了传统烟气式、燃气式及电热式芯棒预热技术芯棒腐蚀、资源损耗、加热不均等缺点,达到了余热利用、节能降本及热源清洁的效果。成果在包钢两套PQF机组实施,年利用余热量约为143389GJ。原创性提出了“补燃型溴化锂烟气余热利用技术”,解决了各生产线夏季制冷冬季采暖的刚性需求问题,实现了资源再利用的清洁化生产,同时缓解了烟气排放温度高造成的温室效应。

“新孔型系统开发与应用技术”以孔型设计理论为基础结合计算机模拟与生产实践经验,对穿孔机、连轧机、脱管机和张减机系列孔型进行自主开发,同时配套开发了适用于生产要求的数学模型和轧制控制程序。成果的实施,优化了Φ159mmPQF机组的供坯条件,填补了该机组Φ60mm以下小口径无缝钢管空白,解决了外径Φ100mm以下钢管质量不稳定问题。

集成电气防摇摆、自动定位和智能自学习等多项先进控制技术,自主开发的“管排自动分配技术”与传统移钢技术相比,降低了设备投入及维护成本,提高了生产效率,属世界首创。“连轧管机轧辊躲避芯棒技术”解决了高速旋转轧辊与回退芯棒碰撞摩擦造成工具损伤的问题;“张减机传动系统优化改造技术”提高了生产效率和产品质量。

充分利用包钢稀土资源优势,开发了具有自主知识产权的非API5CT标准专用油井管,如BT100H、BT80S(S)、BT90S(S)、BT80-3Cr,根据服役条件,量化性能指标,为用户量身打造了高强高韧G105、S135钻杆及耐湿H2S腐蚀L210NS换热器用管。近三年,共为用户提供38000吨合格产品,实现经济效益的同时,从产品生命周期的角度实现产品的绿色设计与应用。

该项目已形成了完整的自主知识产权体系,累计申请专利20余项,其中授权专利9项,发表学术论文20余篇,部分子项目获包钢及包头市科技进步奖。热连轧无缝钢管清洁生产系列技术是PQF机组绿色生产、节能环保、高效利用的典范,形成的多项自主创新技术成果,为钢铁行业设计改造提供了借鉴依据。

编号:2017156

项目名称:大口径厚规格高钢级管线钢热轧卷板研制与开发

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、钢铁研究总院//

主要完成人:

孟繁英、袁晓鸣、王雪莲、周学刚、田荣彬、贾书君、王建钢、梁志刚、陈 琳、汪 兵、王 磊、麻晓光、李 强、闫 波、郑永春//

本项目属于钢铁冶金及金属材料加工,是冶炼、连铸、轧制、冷却及品种研究与开发的创新集成。

1.主要研究内容及结果开发和总结出包括九项主要技术措施和诀窍的厚规格高钢级管线钢冶炼、连铸、加热、轧制、冷却、卷取工艺控制技术和全流程生产技术体系。开展了加热、控制轧制、控制冷却等工艺对厚规格高钢级管线钢组织转变和性能控制的影响规律分析等大量的实验室研究工作,为制定合理的工业化生产质量设计提供了可靠的依据,有效的缩短了研发周期。通过系统的冶炼、连铸生产技术攻关,实现了钢水的窄成分、窄温度的精确控制,提高了钢水的冶金质量和连铸坯质量;通过板坯温差的合理控制、短行程控制与优化、轧制规程控制与优化、轧制模型建立与优化等大量的生产技术攻关,提高了工艺控制精度和稳定性,成功的开发了厚规格、高钢级管线钢,板卷的质量居国内外先进水平,实现了管线钢产品的系列化生产,在不到半年的时间内通过了中石油组织的千吨试制产品鉴定,科研成果获得了与会专家的高度肯定,已经获得了参加中石油、中石化22mm、X80级管线钢覆盖的规格和钢级的全部产品的招标资质率先在国内实现22mmX80管线钢的工程应用。

2、科学发现及技术创新包钢率先提出采用厚度68mm粗轧中间坯,突破了国内外同类生产线中间坯最大厚度60mm的设计极限,研发了与之配套的控制轧制、控制冷却技术和工艺,优化和建立了轧制和冷却模型,有效地解决了制约大口径厚规格高钢级管线钢组织、强度和断裂韧性控制的重大技术难题,显著提高了热轧钢带强度的稳定性和断裂韧性的控制水平,成功开发了大口径厚规格高钢级管线钢热轧卷板。

3、作用意义包钢通过管线钢实验研究和工业试制,开发了具有包钢自主知识产权的控制轧制、控制冷却技术,掌握了厚规格管线钢的关键控制要素,板卷总体性能稳定性明显提高,积累了一定的热连扎管线钢生产经验,建立了配套的管线钢生产技术规程,带动了包钢管线钢系列化产品开发,推进了包钢的技术进步。

4、推广应用及取得的经济效益项目成果的成功实践,实现了包钢X42~X80管线钢系列化产品覆盖,其中包钢大口径厚规格高钢级管线钢累计供货8.92万吨,新增产值7052.6万元,新增税收1198.9万元。其中厚规格22mmX80管线钢热轧卷板实现了批量工程应用,填补了国内外空白。经济效益和社会效益显著。

编号:2017157

项目名称:铁路货车用高强耐候310乙字钢关键技术研究与开发

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、中车北京二七车辆有限公司、内蒙古科技大学//

主要完成人:

吴章忠、姜德刚、王永明、涛 雅、梁正伟、宋 海、何建中、王春山、刘宇雁、张晓光、刘建国、智建国、曹 晖、贺景春、卜向东//

项目属于:有色金属冶炼技术;金属材料加工制造工艺。

包钢首先自主研发成功YQ450NbRE乙字钢,在此基础上通过VN微合金化试制成功YQ450NQR1乙字钢。上述两个钢种均已立为国家标准,且比YQ295乙字钢具有较强的耐大气腐蚀能力和良好的焊接性能。在包钢新线万能轧机投入生产和连铸工艺开发及攻关后,采用连铸坯-万能轧制工艺生产,各项性能初验合格率达到96.0%。

高强耐候乙字钢研制包括三大部分。1)在国内首次提出采用V-Nb复合强化及RE处理,开展了YQ450NbRE钢种成分试验和工业试生产,在国内首家通过了铁道部评审;在国内首次设计完成了高强耐候乙字钢的专用钢种,并填补了310乙字钢国家标准(YB/T5182-2006)的空白;在国内首次采用连铸大方坯生产乙字钢,实现了从模铸工艺到连铸工艺的生产过渡;进行了万能轧机孔型设计,采用有限元法计算分析了乙字钢轧制过程中金属流动规律,从而提高了310乙字钢轧制精度。使用320×415mm矩形坯轧制310乙字钢后,压缩比有所提高,表面质量更光洁,2013~2016年平均合格率达到98.73%,成材率达到90.84%,分别比使用319×410mm矩形坯提高了9.0%和6.74%;且乙字钢性能一次合格率达到100%。3)通过采用加入适量的V-N合金以及Re元素,净化了钢质,细化了晶粒,提高了强度和低温冲击韧性;通过Ni-Cu合适配比,解决了含Cu钢易产生龟裂的问题;实际达到性能指标:乙字钢屈服强度为460~515MPa,抗拉强度为560~665MPa,延伸率为21~30%,-40冲击值不小于24J,晶粒度8.5~9.5级。

目前该产品广泛推广到国内中车集团各个车辆生产厂用于制造C76、C80等各型重载及特种车辆,中车集团还将乙字钢焊接成中梁出口到卢森堡、法国、澳大利亚等国家,实现了间接出口。

编号:2017158

项目名称:厚规格高强钢板工艺创新及系列稀土超高强品种研发

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、内蒙古第一机械集团有限公司、钢铁研究总院//

主要完成人:

屈文胜、何建中、贾冬生、薛 越、陆 斌、张 昭、杨炙坤、刘泽田、贾书君、王晓东、白永强、吴鹏飞、李文艺、高 军、丁晓志//

本项目属于金属材料科学技术领域,主要涉及厚规格高强钢板的生产工艺技术创新及稀土超高强度工程机械用品种钢的产品开发及应用。

本项目的研究内容涵盖提升钢水洁净度的冶炼工艺技术创新、提升60mm以上厚规格高强钢板低温韧性的热处理技术创新、高强度钢板的板形控制技术创新、最高强度1700MPa级系列化高强度稀土耐磨钢板及特种越野车用新型稀土防弹钢板的产品开发及应用。

本项目的特点及关键创新点如下:(1)开发了新型转炉脱氧及钙处理技术,提升了钢水的洁净度;(2)在行业内首创了新型调质热处理工艺技术,突破了传统调质工艺路线,解决了60mm以上厚规格800MPa级高强钢板Q690D低温性差的行业技术难题,目前,包钢生产的60mm以上厚规格800MPa级高强钢板Q690D低温韧性一次合格率达到100%,-20平均冲击吸收功达到200J以上,厚度方向性能达到Z35级别,整体指标达到行业一流水平;在行业内首次研发出通过优化钢板咬入制度进而控制钢板头部弯曲的技术,弥补了传统的依靠调整道次压下率控制钢板头部弯曲的不足,消除了头部的“弯钩状”缺陷;(3)通过优化成分,开发了设计低焊接裂纹敏感性指数的化学成分,并采用新型调质热处理工艺技术,开发了综合性能优良的的1000MPa级高强钢板Q890D;(4)研究了稀土在钢中的细晶作用,采用稀土微合金化技术,研发出了1100~1600MPa级系列化高韧性高强度稀土耐磨钢板;(5)在国内首次采用稀土微合金化技术开发了1700MPa级新型高韧性超高强度防弹钢板,钢板的厚度指标、折弯机焊接工艺性能、抗弹性能等均达到国际主流产品的水平,提升了我国该级别防弹钢板的实物质量,满足了国产特种越野车辆的轻量化和全方位弹道防护需求。

本项目中开发的新型洁净钢冶炼技术和厚规格高强钢板新型调质热处理工艺技术已从2013年底开始在包钢宽厚板生产线投入使用,成效明显;开发的高强度钢板Q690D、Q890D已大量应用于郑煤机、北煤机、平煤机等行业大型企业;所开发的1100~1600MPa级系列化高韧性高强度稀土耐磨钢板已应用于日本小松、特雷克斯、北方股份、张家口煤机、山西煤机等知名企业;所开发的1700MPa级新型高韧性超高强度稀土防弹钢板已应用于内蒙古一机开发集团的新型特种越野车等多个新产品,满足了车辆的轻量化及全方位弹道防护需求,提升了国产特种越野车辆的国际竞争力。

本项目共申报国家发明专利9项,已授权6项;发表科技论文4篇;厚规格高强钢板新型调质工艺及成果受到《世界金属导报》等媒体的关注和报导。

编号:2017159

项目名称:650万吨钢铁厂能源智能化管理与控制技术集成性研究

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司//

主要完成人:

韩彦虎、包苏日嘎拉、解 凯、冯小东、丁承惠、郝 飞、刘沛然、武宝贵、杨 帆、白敬山、朱大鹏、魏洪涛、张 杰、魏江涛、杨尚宇、李德刚、孟繁英、宋龙堂、于长志、成永久、张 星、吴小原、任志强、张丽春、高 权、刘慧敏//

650万吨钢铁厂能源智能化管理与控制技术集成性研究本项目属于钢铁行业的全局型节能研究项目,是钢铁行业中最为典型的“两化融合”、“工业4.0”、“互联企业”项目钢铁生产中,能源介质品种多、分布广、耗量大;能源工艺、设备复杂多样,如何综合化、全方位、全集团角度实现充分利用二次能源,是实现低成本生产的主要方法。

本项目主要研究大型全流程钢铁行业的能源管控技术,以高可靠和智能化为两个重点研究方向,保证整个系统的运行能够满足能源扁平化操控的需要。

一:高可靠性控制技术集成设计高可靠性是二次能源SCADA系统的根本要求,本项目主要完成要素的研究:1:多系统间的底层通讯2:多系统间通讯的高速与稳定3:令牌化管理能源节点的控制模式4:就地做实时数据存储的高可靠性设计5:全部设备运行状态的动态监控6:网络、服务器、软件系统的可靠性设计

二:智能化设计对全流程钢铁企业而言,二次能源节点规模庞大,依照传统人工简单推理、判断是无法完成理想的能源管理,所以精准、快速的能源管理使得智能化技术应用成为必须,本项目在以下方面近进行了研究和应用:1:基于里昂惕夫完全消耗模式的钢铁业能源节点逻辑划分,以离线或在线模式快速推导出某一项能源因子变化时,对其它所有一次、二次能源的准确影响,为能源系统的生产排程、基建、检修提供支撑。2:以BP神经网络预测为基本工具,结合钢铁生产中的历史大数据,分析未来一段时间内主要关心二次能源的发展趋势,为调度人员在SCADA层面进行安全、节能操作提供方案。旁证材料:论文:基于EMS数据的煤气预测模型建立与应用。3:智能调度是将电网运行中依靠人工进行决策和判断的过程利用人工智能的方式计算机化实行,同时将人工经验抽取成知识,实现知识在组织内的传承,为系统的安全、经济调度提供了可靠的和决策信息。旁证材料:发明专利:201410354083.4论文:一种工业企业厂级电力需量控制系统及装置。

本项目成果智能化管理与控制技术集成系统于2016年1月在包钢钢稀土钢板材公司正式投入运行,通过能源消耗的实时监控、设备能效分析与优化控制、多能源介质的综合优化调度,降低企业的能源消耗,仅2016能源管理的人员配置减少了150人,同比减少率达3.75%,人工成本节约1119万元,为产生经济效益4156万元,节能率为5.2%。

编号:2017160

项目名称:基于检测诊断技术的设备状态信息化管理系统的构建

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司//

主要完成人:

宋龙堂、李生亮、于长志、郭 伟、邵晓斌、马俊平、周盛荣、刘利强、张秀梅、张浩东//

1、本项目所属科学技术领域为设备故障诊断学2、本项目主要内容建立包钢设备状态信息管理系统,系统分为如下几大模块:

2.1设备信息中心将包钢在役设备从厂矿、生产线,、区域,、设备四个级别按树状结构分类,如轨梁厂-2号线-热段-BD1电机,将设备参数、结构图纸、设备检修信息等录入在设备属性中。

根据设备类型制定与其对应的检测技术方法,如大型旋转电气设备对应检测方法有:振动检测、油液磨损分析、预防性电气试验、电流谐波分析、内窥检查、叶片无损检测等。

2.2综合管理模块包钢ERP系统与综合管理模块进行兼并,实现对检测诊断计划进行管控,不同设备,不同检测手段制定相应检测周期,定期发起设备检测计划,如旋转设备振动检测周期1个月,电气预防性试验则在计划停机后发起检测计划。

2.3检测模块每一个检测模块领到检测委托任务后,按委托规定周期从事检测诊断工作(每一项已开展检测专业都具备检测资质),并将检测结果以电子检测报告的形式上传。

2.4设备状态发布模块综合所有检测专业结论对单台设备运行状态作出评估,以综合报告形式表明此设备状态,并以颜色形式标示设备状态,绿色为正常状态,黄色为注意状态,红色为异常预警状态。

2.5设备状态信息化模块厂矿设备管理人员通过包钢OA网查看设备状态,根据检测结论制定检修处理计划,在规定时间内对异常设备消缺,消缺后再次委托检测,直至设备正常。

3、本项目特点及应用推广情况3.1项目特点3.1.1根据设备状态制定检修计划,为预知维修奠定技术基础。

3.1.2应用软件管控各检测专业工作流程,检测工作高效而无纰漏。

3.1.3引进国际先进的检测诊断技术,应用在冶金设备中,应用科学的手段掌握设备运行状态,避免设备事故,检测信息与检修信息的结合,最大程度保障设备高效运行。

3.1.4通过检测大数据,对各专业检测技术进行改进总结,补充完善检测诊断理论,为智能诊断打好基础。

3.2项目推广性基于各种先进检测诊断技术的设备状态信息化管理具有很强的推广性,适合周边中小企业参考应用,提高设备管理水平。

现如今钢铁行业形势严峻,对主要工艺生产线、关键设备、重要设备进行定期离线检测诊断,预诊设备运行状态,掌握设备运行规律与劣化趋势,实现预知维修,避免事故的发生,最大限度节约成本,实现降本增效,是一项非常重要的工作。

编号:2017161

项目名称:交变荷载下在役钢结构吊车梁可靠性分析与加固决策分析

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、内蒙古科技大学建筑科学研究所//

主要完成人:

美其德、张 威、闻 洋、于长志、田 凯、孔志强、孟春才、崔 浩、于 洋//

一、本项目课题属于冶金工程基础设施装备技术领域

二、主要内容及特点:

本项目的研究基本涵盖了在役钢吊车梁疲劳损伤理论、剩余疲劳寿命评估、维修加固方法与技术等方面问题。通过在役钢吊车梁的疲劳损伤破坏机理、主要影响因素及量化指标的研究,提出在役钢吊车梁疲劳寿命理论及评估方法,建立在役钢吊车梁的计算分析模型,同时对在役钢吊车梁的各种维修加固方法进行对比试验研究,提出各种方法的优缺点及适用范围,并进行优化。

1)对在役钢吊车梁疲劳破损的主要破坏形式及部位进行广泛的调查研究。2)对在役钢吊车梁的受力性能和疲劳破损机理进行研究3)现场测量交变荷载作用下钢吊车梁的应力状态及分布规律4)对在役钢吊车梁的受力性能和疲劳破损的影响因素进行分析5)引入DFR疲劳寿命预测方法并对在役钢吊车梁各种维修加固方法的研究

三、推广及应用情况通过对包钢冶金工业厂房中钢吊车梁的调查发现包钢始建于上世纪五、六十年代的厂房较多,大部分钢吊车梁都处于带病工作状态。近年来,通过对包钢钢吊车梁的使用情况进行现场调查发现,对于重级以及超重级工作制的钢吊车梁以疲劳破坏为主,占到90%。

项目组在对在役钢吊车梁的疲劳破损情况进行广泛的调查研究的基础上,对实际工况在役钢吊车梁的受力特点和损伤机理进行了系统的研究,同时对在役钢吊车梁的受力性能和疲劳破损的影响因素进行了分析,提出在役钢吊车梁优化的维修加固策略。研究成果将填补钢吊车梁研究领域空白,保障包钢生命线工程的正常运行,解决关键工程技术难题,降低检测、加固成本,提升包钢生命线工程健康运行水平。据初步统计包钢集团公司目前工业建筑面积约500万㎡,其中钢结构厂房约为265.5万㎡占66.4%,使用年限超过30年的钢结构厂房大约100㎡占25%。为保证目前和未来的安全生产,项目组依据近5年包钢工业厂房钢吊车梁出现疲劳损伤后分别采取科学方法加固和直接进行更换进行对比,采用科学方法加固的钢吊车梁每根所需费用低于5万元,而更换一根钢吊车梁则需要大约25万元,为此需停产72小时所造成的间接经济损失无法估计。如此测算,保守估计每年包钢集团公司工业厂房有10根钢吊车梁出现疲劳损伤,加固与更换的费用相差200万元。而实践结果证明,经过科学方法加固合格的钢吊车梁可继续使用5年以上。即可节省费用约1000万元。经济效益非常可观。

编号:2017162

项目名称:智能化制造技术在冶金制备产线中的应用与推广

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司//

主要完成人:

周 涛、王 琦、韦志强、齐 松、刘 芳、王 宏、何建中、谌智勇、苏红亮、白国君、孙明朝、刘利斌、邬海燕、李 雄、王宝鑫、邢 进、聂 鑫、云彩星、刘艳蕾、王丽群//

项目名称:智能化制造在冶金制备产线中的应用与推广,本项目属于智能化制造(冶金制备产线)领域。

1、项目主要内容:项目主要研究内容涉及冶金制备产线(以及产线与产线之间)全流程多工序的准时化拉动、协调匹配与精准控制,采用了"感知数据集群"、"高速集成总线"、"迭代感知数据链"、"空间自我诊疗"、"可衍生动态架构"等多项研发团队独创或首创的信息化智能技术,并在通用化、智能化等方面进行了深入研究与应用。另外,本项目通过智能化识别、诊断与自适应等方式,达到实时稳定控制、优化生产节奏的目的,实现准时化拉动式生产模式。

2、项目主要特点:(1)、在行业内,首次将“感知技术”通过“智能化”方式应用到冶金制备生产过程中,通过感知数据中心、高速集成总线、迭代感知数据链、无人值守等独创技术,实现多维度高速汇聚与集成,实现跨工位、跨产线的互联互通。(2)、在行业内,首次将“诊疗技术”应用到冶金制备生产管理系统中,为保障系统感知速度与可靠性,提供“感知数据集群”运行性能的实时自我评估与诊疗,实现“真正”的“智能闭环”。(3)、本项目采用独创的动态可衍生架构,实施负载均衡与递进式集群技术,打造通用化、模块化、高可用的数据集成平台,实现针对不同冶金制备产线工艺的兼容性与扩展性,为大面积应用与推广提供可能。(4)、本项目首次采用全流程生产工艺“节点控制”仿真、诊断与自适应技术,实现冶金制备产线(以及产线与产线之间)全流程多工序生产节奏的实时优化与迭代,实现精益管理的准时化拉动式生产,提高生产柔性与响应市场能力,形成均衡的生产运营体系。

3、项目应用推广:本项目在包钢炼钢厂实施应用的“准时化生产管理平台”,以及在包钢炼钢厂与轨梁厂之间实施的“精益管理准时化拉动式生产管理系统”,均取得了显著经济效益与社会效益。从2014年下半年至今累计增收(节支)总额1649.63万元,运行2个月收回项目总投资。另外,由于项目采用“通用化”智能汇聚技术,因此本项目涉及的“智能化制造技术”适用于包钢所有产线、以及冶金行业的各种产线。

本项目涉及多项独创与首创技术,相关专利申请工作正在进行中。其中“冶金领域生产准时化拉动系统”已经获得国家版权局的计算机软件著作权。

编号:2017163

项目名称:钢铁企业锅炉烟气及高炉煤气减排技术研究与应用

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司//

主要完成人:

张俊峰、史彧峰、李 平、张晓钰、孙培宏、张玉昆、吕兆胜、田 颖、刘 谦、刘文军、金惠多、徐福雄、张国应//

随着包钢(集团)公司产能的提升,燃煤锅炉烟气达标排放问题日益突出,高炉煤气放散越发严重,为了解决此问题,燃煤锅炉烟气治理及平衡高炉煤气减少放散变得十分迫切。

包钢(集团)公司治理燃煤锅炉烟气外排超标改造项目投入运行后整套系统基本能满足运行要求,但是运行之中出现了烟囱筒壁渗水腐蚀、除尘系统输灰阶段性停止、脱硝系统尿素用量大、高煤系统压力波动大等问题,造成包钢集团生产运行成本增加安全性降低。

项目研究过程中基于对钢铁行业类似工艺的现状调查基础上,整合国内相关技术,大胆创新。在提高脱硫塔出口净烟气温度的措施上大胆开拓思路,利用自身优点,率先采用煤气锅炉热烟气加热湿烟气的方法,避免了常规烟气换热器(GGH)的缺点,应用过程中取得了良好的效果。在烟囱的防腐处理过程中,根据烟囱内部不同区域的不同流态,采取不同的防腐处理,即能节约项目投资又可以达到预期目标。对烟囱内冷凝水的收集过程,创造性的采用具有防腐功能的可视化系统进行收集,解决目前同行业内普遍存在的冷凝水无法收集的问题。在压缩空气管路改造过程中,提出总供应管路不变,对输灰用压缩空气单独供应的改造方案,使这一问题彻底解决。

本项目完成之后,验证了项目实施过程中相关理论探索研究的可行性,该项目取得了良好的节能减排的经济及社会效益。在国内钢铁企业环保与经济下行的大背景下,为国内钢铁企业节能降耗与环保技术相结合开辟了一个新的领域,具有广泛的推广价值和借鉴意义。通过项目的研究与实施,同改造之初比较,可实现减少SO2的外排量4397.2t/年;减少烟尘外排量47472.5t/年。

高炉煤气是钢铁联合企业中最重要的二次能源。一个企业高炉煤气产量的高低以及煤气供应量与需求量之间的平衡程度,对这个企业的产品成本和能源消耗影响极大。目前,我国多数钢铁企业不仅煤气回收率低、消耗量大,而且放散严重。煤气的供不应求和严重浪费现象,既增加了企业的能源消耗,又制约了钢铁工业的发展。所以,全面分析钢铁联合企业的煤气状况,科学制定煤气供需之间的平衡对策,对发展钢铁生产、降低能源消耗和改善环境都有重要的意义。项目实施之后,同改造之前比较,高炉煤气的减排量为26805.6万m3/年。

项目实施中提出了两项创新点,并顺利通过查新;申请了五项发明专利,其中三项已经授权,两项正在受理中。

编号:2017164

项目名称:包钢结构调整项目余热、余压二次能源回收利用技术研究与应用

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司、中冶京诚工程技术有限公司//

主要完成人:

陈彦章、周春丽、赵进峰、任志强、张丽春、许 彦、徐 海、白敬山、陈 燕、郝俊义、丁承惠、牛 刚//

本项目属于冶金工业生产“废物”(余热、余压二次能源)回收利用技术领域。

主要内容:包钢结构调整项目——550万吨稀土钢板材生产线项目(以下称项目)立足白云鄂博宝贵稀土铁矿石资源,以生产国际高端汽车板、家电板为目标。整合了国内外焦化、烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢一流技术装备,建设形成目前国际先进的稀土钢板材生产线。包钢结构调整项目整个系统余热、余压二次能源回收利用技术是按照“能级匹配,按质回收,温度对口,梯级利用”的原则,按照包钢冬季生产防寒保暖的具体要求,通过开发、吸收、整合国内外较为成熟新型钢铁节能技术而形成的具有包钢特点二次能源回收利用技术。整个系统余热、余压二次能源回收利用率达到了90%,实现回收主工艺余热供应项目园区生产、生活供汽、供热需求,不再兴建燃煤锅炉。彻底摆脱北方地区钢铁企业冬季对燃煤方式防寒保温这种传统方式的依赖;最大限度利用钢铁生产工艺余能发电,努力实现生产、生活用电自供率达70%。

整个系统的余热、余压二次能源回收利用采用吸收式热泵技术,回收焦炉煤气初冷水系统、高炉冷却壁软水循环冷却系统等过去难以回收的低温余热用于采暖供热;采用竖流沉淀池+高速过滤器的方式过滤高炉冲渣水,利用其余热向项目园区供热;实现项目园区冬季采暖全部由铁前工艺冷却水低品质余热回收供热。回收焦化干熄焦烟气余热、烧结环冷机烟气余热、炼钢转炉冷却余热、热轧加热炉冷却余热,冬季供应项目生产、生活用户蒸汽,夏季发电,实现蒸汽能源介质供应自给自足。引进国际先进余热、余压回收利用技术装备。形成干熄焦(CDQ)余热发电、烧结环冷机余热发电、高炉余压(TRT)发电、低热值燃气-蒸汽联合循环发电机组(CCPP)的高品位余能成熟发电系统,提供了70%左右的电力负荷供应。

自本项目实施以来,生产运行稳定,整个系统余热、余压二次能源回收利用率达到90%,创造了可观的经济和环保效益。在国内传统制造产业结构调整、转型升级的大背景下,在钢铁生产技术向节能精细化、集约化发展的今天,为国内钢铁生产节能技术发展进行了一次新的探索,提出一个新的思路,开辟了一个新的领域。

编号:2017165

项目名称:烧结板循环吸附法含铅、镉及钢厂焦炉烟气净化项目

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司//

主要完成人:

季雄飞、薄 强、李佳瑞、马克印、史海瑞、张春喜、张 辉、张洪议、孙 军、杜 佳、董雅亭、王春阳、李 勇//

技术领域:本发明涉及一种治理含铅、及镉及钢铁厂焦炉有害物质烟气的工艺方法及其装置,属于有色金属冶炼及稀土造盐行业环境保护技术领域。

发明内容:本发明的目的主要是突破性的解决传统净化工艺中难以有效解决的铅、镉及钢铁厂焦炉烟气净化的技术问题,通过对铅、镉冶炼中烟气成份的充分分析和判断,采用了粉体循环流化吸附及烧结板除尘复合工艺方法来实现对烟气的治理,工艺中主要包括了流化吸附器、预除尘器、烧结板除尘器三大核心设备,其中流化吸附器内部主要由复合文丘里及流化筒体构成,而且带有风冷及增湿功能,吸附料粉采用生产系统可再利用的粉体,并采用气流输送自动计量方式加入方式,吸附剂使用后可用于企业矿物冶炼工序,达到化害为宝重复利用目的,本项方法技术可靠高效,从而突破性的解决了有色行业铅、镉冶炼烟气高效合理经济的治理技术难题,净化后粉尘浓度低于5mg/m3,有害金属铅及镉的含量低于0.8mg/m3。

特点1、采用粉体循环流化吸附方法解决了传统湿法干法技术难以解决的技术难题,实现了无粘结、无腐蚀的高效烟气净化过程。2、采用高效烧结板除尘设备,保证了超高的净化效率和和耐高负荷及防粘性和长寿命及运行的可靠性。3、通过吸附剂的富集可实现有害物质回收利用。4、所采用的循环流化吸附器具有直接及间接降温作用。5、采用增湿方式增加吸附及凝并作用,从而提高对酸、碱性蒸汽及有机类有害物质的净化效果,并有更强的防粘作用。

应用推广情况:目前已成功应用于有色冶炼企业,特别是铅冶炼及贵金属冶炼企业,例如:云南驰宏锌锗股份有限公司冶炼炉系统烟气净化改造、广西南方有色金属有限责任公司铅烟气净化等。这类烟气净化由于原料工艺等特殊性,火法精炼不可避免的产生大量的含尘烟尘,烟尘中含有大量的重金属类铅、砷、硒、锑、硅氟酸及氧化物类具有毒性,对职工及附近生活的居民健康影响很大,国家对其环保方面的标准和管理要求非常高。控制好铅尘及其氧化物的污染物的排放,不断提高排放要求,符合国家环境保护政策,也是企业生存和持续发展的关键。烧结板循环吸附法含铅、镉烟气净化装置是一项新的技术,其过滤方式是有独特的优点,得到了国内同行专家的好评。

该技术的研制成功与推广,填补了国内稀土、铅镉、贵金属烟气净化的空白,为环保除尘行业的发展提供了不少宝贵经验,为重金属炼系统除尘净化发展开辟了道路,同时也为国内重金属行业环保除尘技术的完善和提高做出了大的贡献。

编号:2017166

项目名称:喷标头电磁线圈工况优化及工作参数匹配

主要完成单位:包头钢铁(集团)有限责任公司//

主要完成人:

徐 伟//

喷标头电磁线圈工况优化及工作参数匹配属于机械工程领域。以绿色生产+循环经济为出发点,以降本增效+节能环保为输出点,完成了喷标头电磁线圈工况优化及工作参数匹配研究及实施。其意义在于,推进了我公司钢管标识喷印系统的国产化进程,同时为打造国际一流的包钢无缝钢管生产基地奠定良好的形象基础。在引进和消化吸收进口钢管标识喷标头的基础上,结合国产钢管喷标头与进口喷标控制器的特点,对国产钢管喷印系统使用的喷标头电磁线圈进行工况优化及相关工作参数匹配,使之能够与在线钢管喷印系统相匹配,减少故障率,保障钢管标识的准确性与清晰度。

主要内容包括:1.将电磁线圈的引出线和线圈用特殊的介质(绝缘、耐高温材料)进行隔离,防止隔离介质在高温下因反复收缩而造成线圈表面漆包线破裂、失效;2.将电磁线圈与外部保护散热片(铁质)之间采用与进口喷标头使用的介质(高温不粘连、收缩比例小且绝缘)相近的材料代替;3.对电磁线圈冷却管路进行优化,并将冷却风源压力由原来的0.1MPa提高到0.25MPa,加快喷标头电磁线圈周围温度的快速扩散,防止电磁线圈周围的高温集中。4.保证喷印质量前提下,通过软件优化,减小喷印单点时电磁线圈激励电压的波形数量,减少电磁阀芯的动作频率。

通过此方案的研究和探索,寻求钢管喷印头最佳的工作环境和工作参数,在保证钢管标识喷印质量的同时,降低喷标头维护备件费用和人工费用,提高国产钢管喷印头在喷印行业的推广发展。因此该项目的研究与实施,不仅创造了极高的经济效益与社会效益,同时对国产喷标头在喷印工况环境较为恶劣的工业行业有极大的推广应用价值。

编号:2017167

项目名称:冶金矿山智慧矿山研究与应用

主要完成单位:鞍钢集团矿业有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

王 欢、张德政、张 军、徐 鑫、李 擎、鲁鹏云、高景俊、孙为平、王志忠、何 杰、冯云虹、曾广平、姜山红、毕洪刚、罗 熊、马连成、王永增、门 涛、彭观伟、叶 茂、解 凯、王 勇、董 颖//

鞍钢集团矿业有限公司(以下简称“鞍钢矿业”)是我国冶金矿山龙头企业,具有百年开采历史,集勘探、采矿、选矿、民爆工程、矿山设备制造、资源综合利用、贸易、工艺研发设计、矿业工程于一体的国有特大型矿山企业。

其智慧矿山研究与应用建设,以“五品联动”战略创新管理体系为基础,以追求“安全生产、绿色环保、资源利用、企业效益”的动态平衡为发展目标,以实现“全程动态可控、工序精准协同、单体性能最优、全局效益最大”为建设策略,通过将“云大物移智”等先进信息技术与企业生产相融合,建成了具有智慧创新、智慧制造、智慧管理特征的先进矿山信息系统,解决了贫铁矿大规模、低成本、高效率开发利用的世界性难题。

通过智慧矿山建设,规范了鞍钢矿业信息化整体架构及建设模式,构建了企业资源一体化的运营管控平台,实现了企业生产过程的透明化、设备管理的标准化、职能管理的流程化、业务财务的一体化,满足了跨千里运营管控的需要。

通过智慧矿山建设,推行数字化采掘组织,实现了矿产资源管理、采掘爆破设计、生产汽车调度、产品验收结算,保证了矿山经济运行;推行数字化安全管控,实现了地下应力分析、灾害防控、人员定位、边坡预警、尾矿库监测,保证了矿山安全生产;推行数字化配矿管理,实现了科学配矿和精准采矿,保证了资源高效利用。

通过智慧矿山建设,建立了矿山采选生产全流程智能模型,实现了设备在线监测预警、设备精密点检管理、设备运行状态分析、实时生产写实展示、产量质量动态管控,为科学组织生产,稳定产品品位、提高产品产量提供了保证。

通过智慧矿山建设,推行知识自动化,实现了企业资源利用的高效性、企业经营决策的科学性;推行精细化管理、准时化操作,实现了生产成本核算的“日清日结”。推行供应链产业协同,实现了资源优化配置,为优化生产组织,降低产品成本提供了有力支撑。

鞍钢矿业开展的智慧矿山研究与应用项目建设,不仅为企业自身创造了巨大的经济效益,还被业内专家学者高度认可,被鉴定为具有国际领先水平。被工信部确定为首批国家级“智能制造试点示范”项目、辽宁省智能制造标杆项目,入选国家《2016~2020年钢铁工业调整升级规划》,为引领矿山行业转型升级,实现通过信息技术改造传统产业的终极目标奠定了坚实的基础。

目前,“实施创新驱动、打造智慧矿山”已经成为鞍钢矿业的发展理念,冶金矿山智能化技术研究与应用项目在鞍钢矿业下属八座矿山、八个选矿厂及球团、烧结等单位已全面应

编号:2017168

项目名称:新型浮选药剂的研制与工业应用研究

主要完成单位:鞍钢集团矿业有限公司、鞍山市天翔工业科技有限公司//

主要完成人:

杨 光、韦锦华、马自飞、张 明、王 林、陈国荣、杨会利、梅建庭、陈占金、姚 强、袁立斌、韦 智、杨 威、徐冬林、谢 鑫//

项目所属领域:选矿技术领域。

针对鞍山式赤铁矿石工艺矿物特点,特别是东鞍山矿石浮选作业矿浆温度较高,平均在45,尾矿品位较高,平均在23%以上,因此,浮选作业能源消耗较高,资源利用率较低。针对上述生产问题,2013年10月开始,鞍钢集团矿业有限公司联合鞍山市天翔工业科技有限公司开展抑制剂和捕收剂技术攻关,主要研究内容包括:(1)针对东鞍山矿石特点开展矿物工艺学研究,(2)针对东鞍山烧结厂浮选给矿的工艺矿物学特点进行浮选药剂的研制,首次合成了含有羧基、羟基和醚基于一体的低温捕收剂TD-II,提高了捕收剂的选择性。首次合成了含有羧基、乙氧基于一体的高分子抑制剂,提高了抑制细颗粒铁矿物的能力,降低了浮选尾矿品位。,开发出具有选择性较好的抑制剂K6-1和低温效果较好的新型捕收剂TD-II;(3)辅助抑制剂K6-1和新型捕收剂TD-II联合用药的工业试验,工业试验从2015年3月3日开始在东鞍山烧结厂选矿作业区浮选工序2#浮选系统全面展开,至2015年4月30日止,历时2个月,工业试验取得良好技术经济指标,工业试验结论如下:采用新型浮选药剂浮选精矿品位平均66.65%,浮选尾矿品位平均20.27%,对比原浮选药剂系统浮选精矿品位提高0.18个百分点,浮选尾矿品位降低2.3个百分点;新型浮选药剂最佳作业温度35,原浮选药剂最佳作业温度45,浮选作业温度降低10。(4)辅助抑制剂K6-1和新型捕收剂TD-II在矿业集团鞍千矿业公司、齐大山选矿厂得到推广应用,其中鞍千矿业公司浮选温度由40降至35,降低5,浮精品位提高0.27个百分点,浮尾品位降低2.4个百分点,齐大山选矿厂矿温由41降到33,降低8,浮精品位提高0.76个百分点,浮尾品位降低1.62个百分点,抑制剂K6-1和新型捕收剂TD-II在鞍钢集团矿业有限公司推广应用综合经济效益6060.19万元/年,年减少燃煤用量12574.63吨,相应少排放硫化物207.48吨,氮氧化物196.16吨,烟尘120.72吨,二氧化碳8425吨,节能减排效果显著,社会环境效益巨大。

项目在研发过程中申请发明专利两项,其中核心专利一项,实用新型专利4项,发表论文1篇。2016年10月通过辽宁省金属学会鉴定,整体技术水平达到国际领先。

编号:2017169

项目名称:大型铁矿山精准爆破技术研究与工程示范

主要完成单位:鞍钢矿业爆破有限公司、辽宁科技大学、鞍钢集团矿业有限公司//

主要完成人:

李超亮、郭连军、叶图强、张大宁、贾建军、吴庆深、栾丽华、张耿城、蔡建德、张长奎、张宝才、耿智园、解治宇、费爱萍、杜 巍//

大型铁矿山精准爆破技术研究与工程示范项目所属科学技术领域:采矿工程及爆破工程主要研究内容及成果:(1)研究确定了岩石应变率强度系数、输入能应变率指数和能时密度指数等岩石破碎的能量特征。(2)进行了大孔径单孔爆破和多孔微差爆破的建模和模拟,给出了不同孔网参数条件下逐孔起爆最佳间隔时间。(3)研究图像重构与识别技术,建立了典型岩种的岩块形态特征,开发出露天矿爆堆块度快速自动分析统计系统。(4)研究爆破振动信号的能量特征,研发出爆破振动信号分析系统。(5)研发聚能不耦合预裂爆破技术,研制出聚能不耦合装药器并在试验矿山应用。(6)研究岩石微损伤分析技术,建立了基于扫描电镜分析技术的岩石微损伤能量耗散模型。(7)研发完善了牙轮钻GPS定位系统,实现了精准爆破数字化设计与施工管理。(8)建立一套适用于矿山精准爆破的采场信息采集、室内试验研究、模拟研究、现场测试、机器学习、优化设计、钻机定位、施工组织、监测与评价、信息积累与反馈的组织管理体系。

凿岩爆破是矿山首要生产工序,直接费用约占采矿制造成本的30%,考虑其破碎效果对采选后续工序作用,可影响矿山总制造成本的55%左右。本项目以“精准爆破”为核心,将大型铁矿山精准爆破技术系统化,形成具有普遍适用性的大型铁矿山精准爆破技术体系和工程示范,为矿山爆破技术进步、提高爆破施工管理效率、降低矿山综合生产成本以及促进现代矿山企业的建设起到推动作用。

编号:2017170

项目名称:露天矿山地下复杂采空区精准探测和爆破治理关键技术研究与应用

主要完成单位:鞍钢矿业爆破有限公司、鞍钢集团矿业有限公司、北京广业宏大矿业设计研究院有限公司、宏大爆破有限公司//

主要完成人:

叶图强、李超亮、张长奎、张耿城、蔡建德、贾建军、刘殿军、崔新男、王 锐、韩连生、廖耀福、陈晶晶、邵 猛、刘 翼、崔雪峰//

该项目所属领域为地矿类,研究开创了大型露天矿地下复杂采空区精准探测和爆破治理的一整套理论和技术,形成了三方面的核心技术。

1)、综合地球物理探测-潜孔钻验证-三维激光扫描互反馈的采空区精准探测技术。开创了物探、钻探和三维激光扫描验证三位一体的采空区探测技术,有效提高了钻孔探测采空区的效率。

2)、研究堆静载荷及凿岩爆破动载荷对采空区稳定性影响,进行现场监测,建立采空区顶板动静态稳定性评价模型。通过岩石力学试验获得采空区内不同岩石物理力学参数,采用结构力学、鲁佩涅伊特法、荷载传递线交汇法、厚跨比法、长宽比梁板法、有限元数值模拟法等对采空区顶板安全性和合理厚度进行了分析,通过FLAC3D计算软件,计算分析了边坡影响下的空区应力分布、塑性区分布,评价采空区顶板稳定性。

3)、地下复杂采空区安全开采爆破设计与模拟技术。通过爆破试验获得大量爆破设计参数,在此基础上,使用CEDM核心算法建立模型,对深孔一次爆破成井在不同孔位布置条件下的爆破成井状况进行了数值模拟研究,验证了夹滞性对爆破成井深度的制约影响。对VCR爆破法进行竖井成井的过程进行了模拟,给出了分层爆破过程中破碎区域的发展状态及最终竖井的空间形态,最终使用深孔爆破技术对采空区进行了治理。

本研究成果为广东省大宝山矿、鞍钢矿业弓长岭铁矿和齐大山铁矿地下复杂采空区探测和综合治理提供了重要技术支撑,提高了大型露天矿山安全开采技术水平,有力推动了行业科技进步。近三年在三家矿山形成直接经济效益1600余万元,有效避免了采空区引起的安全生产事故,经济和社会效益显著。获发明专利2项,实用新型专利6项,省部级工法4项,论文11篇。

编号:2017171

项目名称:环城矿山污染减排与生态修复关键技术及集成应用

主要完成单位:鞍钢集团矿业有限公司、山东大学、中华全国供销合作总社天津再生资源研究所、潍坊科技学院//

主要完成人:

邓鹏宏、崔兆杰、殷永泉、吴庆深、许 灏、曹秀凤、高 江、张宝才、武晓燕、解治宇、张萌萌、赵 虹、郎庆成、魏绍山、刘丽萍//

矿山采选业作为钢铁工业的基础,在快速发展的同时也面临着巨大生态环境问题。2015年我国铁矿采选业粉尘排放量为630万吨,不仅导致矿区大气污染,也是大气雾霾的重要贡献源;铁尾矿累计堆存量超过100亿吨,且每年以11%的速度增长,存在大气、水、土壤环境污染和巨大环境风险;有260亿m2面积的矿山遭受破坏。上述环境问题已成为制约铁矿采选业绿色转型升级的重要瓶颈,影响钢铁行业持续发展和国家生态文明建设。

项目属于环境科学技术中的环境生态工程领域。项目组采用产学研金用结合、理论研究、技术突破、优化集成与示范推广等方式,建立了一整套源头减量化、过程循环利用、末端再生资源化的矿山污染减排与生态修复技术体系,技术成果达到了国际领先水平。

核心成果包括三方面:铁矿采选过程粉尘高效防控与减排技术。针对矿山爆破、转载、采选、堆存过程中粉尘产生点多、影响面广、难以沉降等难题,开发了雾化机械抑尘源头减量技术,研发出具有抑尘、保湿、抗冻、抗蚀、长效等特点的高效凝并和抑尘技术,开发了6种新型环保凝并剂和抑尘剂,建立了爆破凝并、机械雾化、化学抑尘剂等全过程粉尘控制技术体系,实现了铁矿采选过程的源头减尘和动态抑尘。铁尾矿(废石)永续高值绿色资源化利用技术。针对尾矿土壤化利用存在的持水透气性差、有机质含量低、盐渍化程度高、重金属污染等难题,开发了4种绿色改良剂、2种重金属钝化剂、2种微生物菌剂和4种地产植物改良与土壤污染治理技术,建立了物化-微生物-植物联合改良技术体系,实现了铁尾矿大规模土壤化利用,破解了铁尾矿堆存量大、污染重、风险高的技术瓶颈,消除了铁尾矿(废石)利用过程中的污染风险。矿区生态环境修复关键技术与集成应用。针对矿区生态修复客土短缺、水土流失、植物成活率低等难题,开发了铁尾矿(废石)-修复剂-微生物-植物协同生态修复技术,研发出筐袋固坑保水保肥、边坡修建水平沟防流失、斜坡整形防塌防滑等技术,建立了矿区生态修复与绿化复垦技术体系,完成了大规模推广应用,实现了固肥、保水、防流失技术的绿色化、经济化、通用化和长效化。

该技术成熟可靠,运行稳定,适用性好,经济、社会、生态环境效益显著。依托本项目申请和授权发明专利6项,实用新型6项,技术规范2项,标准2项,论文14篇,培养博士6人,硕士16人,建成生态林359公顷,近三年直接效益达5.20亿元,有效促进了我国铁矿采选业的转型升级,助推了钢铁产业绿色持续发展和国家生态文明建设。

编号:2017172

项目名称:冶金工厂主要工序余热回收利用综合研发与应用

主要完成单位:鞍钢集团工程技术有限公司、鞍钢股份有限公司能源管控中心、鞍钢集团节能技术服务有限公司//

主要完成人:

冯占立、何玉章、王建东、曲 晗、李亚彬、白旭强、姚宇峰、张广进、郑 伟、周 锋、于丽娟、赵 岚、孙 畅、李 鹏、高 军、黄显保、何 嵩、张 志、李子良、赵 楠、周 维//

本项目所属科学技术领域:工业余热余能回收与利用技术领域

1、主要技术内容、特点:本研究成果立足于冶金工厂生产过程中的烧结工序、热轧工序、冷轧工序,将各工序排放的300~600中温烟气回收,通过余热回收锅炉转化为蒸汽,利用新型余热发电工艺及热电联产供暖系统,实现了能源梯级利用,高品质蒸汽发电,低品质乏汽采暖,避免了冷端损失,对能源实现了废物资源化,整体技术水平达到了国际先进水平。

针对炉窑烟气量变化导致的系统压力不稳定问题,创造性地研发了余热回收旁通热循环系统,使加热炉压力不受余热锅炉系统的起、停及负荷变化影响,保证生产稳定运行,提高了余热回收效率。采用一种提高环冷机余热回收效率的新工艺及装备,使烧结环冷机热能全部发挥出来,提高环冷机后余热锅炉的热风温度。采用一种调整余热锅炉循环风机频率的方法,在保证余热锅炉产汽量最高的情况下,降低了循环风机电耗。

针对原干熄焦余热回收系统设备检修及维护频繁启停,开发了采用2套余回收系统对1台汽轮机的工艺方案,并采用低真空供暖的热电联产工艺,提高发电热效率,与常规工艺相比,年增发电量5%以上,在冬季实现低品质乏汽能量的100%回收。研究开发了两台焦炉蒸汽吹扫单根主蒸汽管道打靶检验系统,以及汽轮机抽汽、进汽压力控制,机组热电负荷调节等新方法。研究出了一种保证余热发电机组接入稳定性的方法,通过确定余热发电机组暂态稳定与电网系统继电保护设置之间的关系,对继电保护设置进行修正,从而确保余热发电机稳定可靠的接入电网系统。

该项综合研究成果的成功应用,减少了SO2排放132吨/年,减少NOx排放132吨/年,减少烟尘排放26.4吨/年,节约标准煤约2.5万多吨/年,有效改善冶金生产环境质量,取得直接经济效益10477万元/年,为建设我们的绿色家园做出了突出贡献。(本部分的数据仅为鞍钢应用该成果获得的)

2、应用推广情况:该项目在鞍钢烧结、热轧、冷轧等工序多条生产线中得到成功应用,并推广应用到天铁集团、攀钢集团。该项技术适用范围广、成本低、节能环保效益高,特别适用于冶金工厂原有工业炉窑(热轧加热炉、冷轧退火炉及烧结环冷机)改造,对冶金行业有着借鉴、示范性的作用,推广应用前景广阔。

3、知识产权本成果在研发过程中共取得11项专利,其中,发明专利7项,实用新型4项。

编号:2017173

项目名称:鞍钢炼铁经济成本冶炼综合技术研究与应用

主要完成单位:鞍钢股份有限公司//

主要完成人:

张立国、王宝海、赵东明、郭天永、张 伟、韩淑峰、赵正洪、张洪宇、张延辉、李 仲//

1、所属科学技术领域:炼铁技术领域

2、主要内容:针对合理喷吹煤粉,降低高炉喷吹煤粉成本;针对进口矿比例高、矿种杂、Al2O3含量高等特点,应用大型综合料场优势,开展以下几项研究内容具体研究内容如下:(1)建立高炉喷吹用煤评价体系,分析鞍钢所用喷吹煤粉综合性能,建立可用于高炉喷吹煤种的基本参数数据库,建立煤种与性能对应关系和评价标准,推荐合理搭配方案;(2)建立最经济煤粉喷吹量数学模型,开发煤粉喷吹量数学模型,并依据公司高炉生产条件,确定合理煤粉喷吹量,达到降低生产成本及改善高炉喷吹效果;(3)开展替代煤种研究及应用,开展廉价煤种用于高炉喷吹,提升烟煤配比研究与应用,利用数学优化方法,合理优化配置煤粉,改善煤粉燃烧率,提高喷吹煤粉置换比;(4)开发混匀矿堆积数学模型,以现有原料资源条件为基础,在保证高炉顺行和铁水质量为前提逐渐增加低价矿配比,确定多个技术方案,通过技术经济分析选择最经济、最合理的技术方案;(5)研究高Al2O3含量低价矿和杂料等最大配比,找出影响这些指标的主要因素及其权重,测算低价矿和杂料配入比例,针对高比例低价矿配料,开展烧结矿合适FeO、SiO2和Al2O3含量规律研究,并以这些指标为优化目标,得出主要影响因素的合适范围;(6)编制烧结矿目标Al2O3含量预测模型指导综合料场配料,根据Al2O3目标值要求选择廉价矿配比,降低成本。

3.特点及应用推广情况(1)采用高炉合理配煤技术后,提升了公司高炉的喷吹煤比和降低了燃料比;采用替代煤种用于高炉喷吹,使大量焦化副产品CDQ粉应用于高炉,配比达到5%以上,有效地降低了喷吹煤粉成本;选择大量可用于高炉喷吹廉价煤,确定新煤种达到5种以上,拓宽了公司喷吹煤粉采购渠道,开展提高烟煤配比和实践应用,烟煤配比提高3%以上,降低了配煤成本达20元/吨以上。(2)混匀矿智能堆积数学模型应用到生产实践中后,混匀矿成分稳定性大大改善,系统作业率提高5%,指标在国内处于先进水平,经济效益显著;制定烧结矿合适FeO含量、SiO2含量和Al2O3含量标准,碱度稳定率为94%,一级品率为92%,均高于设计值;烧结矿目标Al2O3含量预测模型日常应用于混匀料场制定堆料计划,制定烧结矿(Al2O3)目标值,降低烧结矿成本。(4)发表论文9篇,申请专利10件。

编号:2017174

项目名称:鞍钢鲅鱼圈宽厚板坯连铸机自主无缺陷关键技术集成

主要完成单位:鞍钢股份有限公司//

主要完成人:

王 军、赵 雷、于赋志、李 超、于海歧、方恩俊、张宏亮、崔福祥、王金辉、李海峰、金百刚、廖相巍、黄 磊、刘清海、张 宁//

1、科学技术领域本研究项目属于冶金工程学科中的炼钢工艺技术领域,主要针对鞍钢鲅鱼圈2300宽厚板坯连铸机的无缺陷板坯生产技术展开相应研究工作,实现了稳定生产无缺陷宽厚板坯。

2、主要技术内容及特点(1)品种钢宽厚板钢板晶界裂纹缺陷控制技术研发。针对核电钢、高强船板钢等低合金钢种晶界裂纹缺陷,研发出宽厚板铸坯缓冷分时精确控制技术,消除晶界裂纹缺陷;并创造性研发出在线强冷直装技术,钢板晶界裂纹发生率从实施前的加权平均30%降至0%,钢板轧后晶界裂纹缺陷控制达到国际领先水平。(2)品种钢宽厚板钢板探伤不合控制技术研发。针对核电钢、水电钢、高强船板钢等低合金钢板探伤不合问题,自主优化宽厚板铸机凝固末端动态轻压下技术,并结合特殊地理位置及季节气候特性,研究并开创性提出分季控氢技术,钢板探伤合格率从实施前的加权平均78%提高到98%,从根源解决了钢板探伤合格率低的问题。(3)品种钢宽厚板坯表面纵裂缺陷控制技术研发。针对宽厚铸坯表面纵裂缺陷,系统研发出中间包钢液洁净化技术和结晶器内钢液流动及传热控制技术,提高了中间包内钢液的纯净度,优化了结晶器内钢液的流动和传热状态,铸坯表面纵裂废品率从实施前的加权平均0.60%降至0.08%。(4)无缺陷宽厚板坯生产技术的自主研发与应用不仅创造了国内同规格宽厚板铸机的领先技术水平,并达到了国际宽厚板铸机生产技术水平的领先行列。

3、应用推广情况(1)应用推广情况项目形成发明专利6项,专有技术9项,发表论文4篇,截止2015年,共创效2.01亿元。全部研究成果目前均已在鲅鱼圈炼钢部宽厚板铸机上得以应用;部分研究成果自2013年已推广应用于鲅鱼圈炼钢部1450板坯连铸机,“新型气幕中包防絮流上水口”等拥有自主知识产权的专利技术自2013年在鞍钢本部炼钢总厂三分厂和四分厂的板坯连铸机上均已推广应用。该项目全部研究成果完全可以在其它同类钢铁企业炼钢系统推广使用。(2)经济、社会效益:系统应用宽厚板铸机无缺陷板坯生产技术,已实现了无缺陷宽厚板铸坯的稳定化生产,项目效益达2.01亿元。使宽厚板铸机实现了高效稳定生产无缺陷铸坯,大量应用于国民经济建设的重点工程和出口用于国外重大工程,显著提升了鞍钢高品质宽厚板产品在国内外市场的竞争力,极具推广应用价值。

编号:2017175

项目名称:煤质微观检测设备的创制与炼焦用煤快速选择技术的生产体系构建

主要完成单位:鞍钢股份有限公司、辽宁科技大学、中钢集团鞍山热能研究院有限公司//

主要完成人:

庞克亮、王明国、赵俊国、孟庆波、刘冬杰、赵恒波、刘占博、王 超、武 吉、徐秀丽、王文仲、郑晓雷、马银华、战 丽、周师庸//

本项目所属炼焦技术领域。在焦化企业日常生产当中,为了保证高炉用焦质量,必需迅速对来煤煤质进行化检验、考察煤种性质与质量,快速和准确的建立煤种的储存和使用方案。但是,大型焦化企业,由于所用炼焦煤煤种高达几十种,常常会出现由于煤种检验速度以及使用方法的不合理所导致的焦炭质量波动情况,从而影响高炉的稳定顺行。

本项目从2007年开始,历时7年,通过产学研相结合的方式进行原始创新,以鞍钢鲅鱼圈为应用基地,以保证焦炭质量稳定为最终目标,开展了系统性的技术研发工作,研制出了煤质微观检测技术及设备,构建了炼焦用煤快速选择技术的生产体系,实现多项技术创新和理论突破:1、自主开发出炼焦用煤微观自动检测技术及设备。首创的将人工智能与煤质检测技术相结合,实现了煤显微组分镜质组反射率自动识别精度99%以上,解决了煤显微组分镜质组反射率自动识别准确率不高的行业共性问题;开辟了煤显微组分中活性组分与惰性组分双识别技术的先河,解决了无法自动测定煤显微组分活惰比的国际难题;攻克了焦炭孔隙构造自动测定技术,不仅能够自动测定焦炭的孔隙分布,还能测定焦炭壁厚的分布特征,填补了焦炭孔隙构造自动测定技术的国际空白。2、创立了炼焦煤精细化使用技术。开发了炼焦煤细化分类体系,解决了煤质波动所带来的焦炭质量波动问题;开发了以“煤显微结构镜质组谱图相似度”为核心判据的煤质预报技术,解决了进厂煤质量评定响应时间较长的行业难题;通过炼焦煤细化体系的建立及煤种相似度技术的创建,攻克了炼焦工业领域粗放式的配煤生产难题。3、构建了炼焦用煤快速选择技术的生产体系。根据国内、国际市场日益紧张的优质炼焦煤资源情况以及鲅鱼圈所处中国东北部港口的独特地理位置特点,通过炼焦用煤快速选择技术生产体系的建立,形成了以进口炼焦煤为主、国产劣质炼焦煤为辅的炼焦用煤结构,在满足大型高炉用焦质量要求的前提下,不断优化配煤方案,降低企业的原材料采购成本。

本项目申请专利10项,授权专利5项,专利5项。形成专著1项,企业专有技术1项。

该项目经过2013、2014年两年的生产应用,分别为鞍钢鲅鱼圈分公司节省炼焦用煤原材料采购成本2亿2406万元、1亿1809万元。

该项目的成功应用符合国家提出的“中国制造2025”的产业发展政策,提高了企业的自动化装备水平,对企业降本增效具有重大作用,对资源节约和焦化行业的可持续发展具有深远的战略意义。

编号:2017176

项目名称:炼钢流程低成本脱氧技术创新与集成

主要完成单位:鞍钢股份有限公司//

主要完成人:

赵 雷、费 鹏、王金辉、李 超、刘 博、金百刚、于海岐、王鲁毅、吕志勇、王富亮、崔福祥、马 宁、张立夫、李海峰、徐国义//

项目所属科学技术领域本研究项目属于冶金工程学科中的炼钢工艺技术领域,主要针对鞍钢股份鲅鱼圈炼钢部的炼钢-精炼流程的脱氧工艺技术展开相应的研究工作,实现低成本脱氧工艺的稳定运行。

主要研究内容及特点(1)转炉铁脱氧控制技术:研究了转炉铁脱氧基本原理、铁脱氧对钢水成分、顶渣的影响,确定了工艺路径和工艺参数。通过转炉向钢包定量出铁水方式实现铁脱氧短流程生产工艺,大大缩短了转炉铁脱氧工艺冶炼时间,达到了国际先进水平。(2)转炉碳脱氧和弱脱氧控制技术:研究了转炉碳脱氧基本原理、碳脱氧对钢水增碳和出钢温降的影响、增碳剂加入时机对脱氧效率的影响;研究了弱脱氧工艺参数对钢水渣系和夹杂物控制水平的影响;确定了最佳的碳脱氧和弱脱氧控制工艺,达到了国内先进水平。(3)LF炉电石脱氧控制技术:研究了LF炉电石脱氧机理、最佳电石脱氧初始钢水条件、电石加入时机对脱氧效果和增碳的影响,确定了电石脱氧工艺方案,实现了电石脱氧技术的创新,达到国内领先水平。(4)沸腾钢RH碳脱氧控制技术:研究了RH自然碳脱氧和强制碳脱氧控制技术,形成稳定的RH碳脱氧工艺控制模型,显著降低了RH脱氧合金消耗;RH碳脱氧控制技术的创新与应用,开创了鞍钢RH碳脱氧工艺的先河,达到国内领先水平。(5)准沸腾钢RH半脱氧控制技术:研究并开发了准沸腾钢RH半脱氧控制技术,实现了准沸腾钢RH处理氧值的精确控制,有效保证了准沸腾钢铸坯的内外部质量,达到国内领先水平。(6)炼钢流程脱氧技术集成应用实践。炼钢流程低成本脱氧控制技术的自主集成与应用,极大地降低了炼钢冶炼成本,提高了铸坯质量,达到了国际炼钢、精炼先进生产技术水平行列。

推广应用情况目前,项目全部研究成果均已形成了系统的脱氧集成控制技术,在鞍钢股份鲅鱼圈炼钢部炼钢全流程得以推广应用,并已推广到鞍钢其它炼钢厂,实现了低成本脱氧工艺稳定运行;采用该集成技术生产钢种的质量达到国内领先水平;该项目全部研究成果完全可以在其它钢铁企业炼钢系统推广使用。

编号:2017177

项目名称:热轧高强薄材板形控制的关键技术开发及应用

主要完成单位:鞍钢股份有限公司//

主要完成人:

于 斌、张 华、郭宝安、何士国、张吉富、阎东宇、黄士博、付青才、范细忠、赵久长、张成斌、宋晓明、刘金超、魏海龙//

本项目属于冶金工程学科中的轧制技术领域。

本项目立足于鞍钢1580mm热连轧线,主要针对高强薄材(抗拉>500MPa、厚度<2.0mm)板形波动不受控的技术难点进行自主研发,课题组不局限于国内外文献报道所提供的内容,在热轧板带钢的工艺、设备和模型方面不断创新,形成了多项鞍钢特有的热轧板带钢工艺技术。

本项目以中值弯辊为控制基础,研制辊型、窜辊组合板形控制技术,开发应用板形目标曲线,优化自动模型控制系统,解决了高强薄材板形波动不受控的技术难点,有效提升高强绿色产品的质量和产量,是我国钢铁轧制领域核心技术方面的一次战略性跨越。

主要内容及特点:基于工艺装备和产品结构,创新研制了VCR(Varying Contact Roll)支撑辊正弦工作辊辊型配置+大行程窜辊+中值弯辊相结合的热轧带钢板形控制技术,满足了带钢板形控制需要,解决了薄材板形波动不受控的技术难点,实现了薄材平直穿带轧制。

以追求高强度薄带钢平直为目标,耦合带钢板形预报模型、板形良好判别模型和热应力计算模型等,建立起热轧带钢板形目标机理模型,开发了带钢板形目标曲线技术,结合板形自动控制系统,实现了热轧高强薄材板形的精确控制,厚度<2.0mm高强薄材一次轧制平直度达到<35IU。

自主开发了薄材高精度稳定轧制技术,通过AGC(Automatic Gauge Control)和弯辊功能合理设计,优化负荷分配和制定AGC增益策略,结合定量自学习系数浮动范围,大幅提升高强薄材轧制稳定性,实现高强薄材平稳轧制,轧制成功率提高5.3%。

推广应用情况:本项目研究成果已在鞍钢1580mm热轧线成功推广使用,最大限度地发挥了研究技术对热轧高强薄材生产的技术支撑,大幅提升高强薄材的质量和产量,组织生产实现了“高产量(月产最高>5万吨)+高平直度(一次轧制<35IU)+高轧制成功率(>99.8%)”的良好效果,经济效益显著,项目整体研究成果处于国际先进水平。

编号:2017178

项目名称:超大型集装箱船用钢全流程关键技术创新及应用

主要完成单位:鞍钢股份有限公司、北京科技大学、大连船舶重工集团有限公司//

主要完成人:

王义栋、严 玲、尚成嘉、王 华、韩 鹏、唐复平、王昆鹏、王若钢、陈 华、王金辉、张 鹏、王佳骥、于立新、李新玲、肖青松//

本项目属于金属材料领域,所涉及科技成果为超大型集装箱船用高强韧性钢板的冶炼、连铸、轧制、评价等全流程关键技术创新集成,产品通过八国船级社认证,实现超大型集装箱船用钢品种、规格全覆盖及批量推广应用。

主要内容:近年来,集装箱船向大型、高效、安全、环保方向发展,对船体结构设计及材料提出更多、更高要求。2010年针对这一趋势,鞍钢设立集团重大课题,在国内率先开展系列化集装箱船用钢研发,并首先获得万箱集装箱船供货业绩。同时,为配合北京科技大学承担的973项目第三代低合金钢研究,鞍钢与北京科技大学签订了低屈强比高性能钢的研发计划。自2012年,鞍钢参与了船级社规范制修订工作,为中国船级社编写《船用高强度钢板超厚板检验指南》提供了有效技术支持。同时,结合国际船级社协会发布的集装箱船用止裂钢规范,2013年鞍钢继续深入开展止裂钢强韧化机理、冶炼轧制工艺、止裂性能评价研究,形成创新性超大型集装箱船用钢全流程关键技术集成。

本项目在研制和应用过程中取得如下重要理论和技术创新成果:1)创新性提出基于TMCP新工艺的多相组织调控冶金学原理及实现高止裂性能理论。采用针对特厚钢板的多阶段再结晶轧制技术及多相组织相变控制冷却工艺,通过细化原奥氏体晶粒、匹配软硬多相组织获得具有高强塑性、低屈强比、高止裂性和易焊接性的高性能钢板;2)建立了“洁净化、均质化、稳定化和规范化”的超大型集装箱船用高强韧钢全流程关键制造技术集成;突破了高品质铸坯冶金质量、高精度超宽厚板形控制、高等级表面质量等核心技术;3)国内首次采用落锤试验替代宽板拉伸试验,实现了集装箱船用止裂钢脆性断裂评价方式的创新;4)成功开发极限规格高止裂性钢板,最大厚度90mm,最大宽度4150mm,最大Kca达到12000N/mm3/2以上,实现工业化稳定生产和国产化示范应用。

2016年5月,在与POSCO及JFE的竞争中,鞍钢凭借品种规格全覆盖、实物质量稳定、止裂与焊接性能卓越等优势,独家中标我国首次自主设计制造的两艘20000箱超大型集装箱船全部合同,并完成包括止裂钢在内的10.5万吨钢板供货。2010年至今,鞍钢累计生产超大型集装箱船用钢70余万吨,创效近2亿元。

本项目所形成的全流程关键技术达到国际领先水平,产品替代进口,填补国内空白,极大提高我国钢铁、船舶业的国际竞争力,创造了可观经济效益和显著社会效益。鞍钢在海洋装备用高端金属材料领域的新突破,为实现国家建设海洋强国、发展蓝海经济战略目标做出

编号:2017179

项目名称:环保型涂镀产品涂镀层有害化学成分测定系列国家标准方法的制定

主要完成单位:鞍钢股份有限公司、钢铁研究总院、武汉钢铁股份有限公司、冶金工业信息标准研究院//

主要完成人:

朴志民、于媛君、余卫华、陈义庆、罗倩华、陈自斌、亢德华、李 峰、江社明、李士宏、高 品、王 铁//

限1000汉字,全文字,不得有图表公式,不可空(以上文字为填写本栏目的重要提示,请在正式提交申本项目属于冶金化学分析领域。针对环保型涂镀产品质量评价和出口镀层中有害元素检测标准空白的现状,结合我国环保型涂镀新产品研发、质量控制及特性量值表征评价技术标准的急需和国际标准发展趋势,提出“环保型涂镀产品涂镀层有害化学成分测定系列国家标准方法的研究和制定”,该项目包括国家质检公益性科研项目(200810595)“环保型涂镀产品有害元素系列标准研究”、3项国家标准项目和1项行业标准制定项目。最终制定和颁布国家标准3项、行业标准1项:GB/T31926-2015《钢板及钢带 锌基和铝基镀层中铅、镉和铬含量的测定 辉光放电原子发射光谱法》、GB/T31927-2015《钢板及钢带 锌基和铝基镀层中铅和镉含量的测定 电感耦合等离子体质谱法》、GB/T31931-2015《钢板及钢带 锌及锌合金镀层中六价铬含量的测定 二苯碳酰二肼分光光度法》、YB/T4475-2015《钢板及钢带 锌和铝金属镀层分析 辉光放电原子发射光谱法》。

项目研究利用镀锌模拟器技术合成铅、镉呈梯度分布的样板,形成专有技术工艺;研究专利技术的镀层浸取液和缓蚀剂控制反应速度,超声波扰动提高镀锌层中Cr(VI)提取率;酸溶法、碱溶法定量浸取热镀锌、锌铝(铝锌)、锌铁镀层中有害元素;研究无需化学法消解涂镀层,实现涂镀层中铅、镉、铬的GD-OES法定量分析,填补国内、外空白;修改采用国际标准ISO16962-2005,建立冶金行业标准。

特点及应用推广情况:(1)项目所涉及系列国家标准,涵盖汽车、家电、电子等诸多领域材料涂镀层中有害物质的定量检测和评价,完善了我国在ROSH指令检测领域的检测标准空白,达到国际领先水平,其中国标GB/T31927-2015已形成国际标准工作组。(2)本项目系列标准发布后得到了相关单位积极贯彻实施,已经成为供需订货、组织生产、检验和交货的技术依据。本标准的颁布和实施将为符合国际环保要求的涂镀冶金产品研发和推广应用提供技术支撑,为消除贸易技术壁垒、扩大对外贸易提供技术依据,目前在国内如宝钢、武钢、马钢等大型联合钢铁企业得到了广泛的应用。(3)本项目颁布国家标准(GB/T)3项、行业标准1项;授权发明专利4项;国际发明专利银奖1项;鞍钢发明专利一等奖、专有技术1项;国内核心期刊论文3篇;颁布企业标准6项。

编号:2017180

项目名称:攀钢高炉煤气余热余压利用技术研究

主要完成单位:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司//

主要完成人:

吕 勇、赵 勤、张牛生、李 苹、王文昌、伍长军、黄汉树、黄爱明、苟嘉川、杨利兵、王 军、胥中平//

攀钢高炉煤气余热余压利用技术研究项目属于能源科学技术的二次资源综合利用。

项目主要技术内容是:1、针对高炉煤气湿式净化系统的存在的余热余压不能充分利用、能耗高、二次环境污染大等问题,开发出攀钢高炉煤气温度控制技术,并突破日本干式除尘对煤气温度的限制,干式运行率由10%提高到98%以上,TRT发电量比湿式除尘提高了30%以上。2002年该技术被纳入国家冶金行业推广应用先进技术,国内众多钢铁厂相继到攀钢进行高炉煤气干式除尘技术交流,2008年推广应用到西昌钢钒公司三座高炉,到2014年全国大部分1000m3以上高炉陆续采用干式除尘及TRT余热余压利用技术;2、针对有料钟高炉炉顶压力控制存在的五次突变过程,开发了有料钟高炉炉顶压力控制模型,保证了高炉炉顶压力的稳定,同时实现了其配套TRT的安全稳定运行;3、研究并实施干热煤气直送利用技术,节约了高炉热风炉高炉煤气消耗,同时提高了高炉入炉风温,降低了焦比,降低高炉炼铁成本。

上述三个方面的研究取得显著社会及经济效益。

编号:2017181

项目名称:2000m3高炉高效经济冶炼高钛型钒钛磁铁矿技术研究与应用

主要完成单位:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司、攀钢集团研究院有限公司//

主要完成人:

杜斯宏、宋 剑、张海军、曾华锋、吴亚明、张邦志、何木光、付卫国、文永才、张远祥、蒋 胜、赵东辉、陈明华、郭 刚、张志刚//

本项目属钢铁冶炼炼铁技术领域。

高炉作为钢铁产业中最重要的生产设备,其大型化是现代钢铁工业提升技术装备水平的重要标志,大型化高炉具有生产效率高、投资省、环保节能、物流运输优化等特点。但是,由于攀西铁矿石冶炼的特殊性,高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼难度极大,而且冶炼难度随高炉容积明显增加也会大幅度增加。2005年前世界上最大也仅有1000m3级冶炼高钛型钒钛磁铁矿高炉,其高炉的大型化被国内外同行认为是世界性难题。

攀钢2000m3级高炉于2005年10月建成并顺利投产,实现了1000m3级到2000m3级高炉的飞跃,开炉达产快。但其后,直到到2009年较长时间内,其高炉炉况波动较大,技术经济指标较差,未能体现大型高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的高效性与经济性。通过大型高炉炉渣改性技术、大型高炉操作技术、高效出渣铁技术、焦炭低成本提质技术、高比例小粒度烧结矿回收与使用技术等研究与应用,在高炉炉渣TiO2含量逐渐上升、达22.50%的情况下,攀钢2000m3级高炉利用系数从2009年前的2.0t/(m3.d)提升到2.5t/(m3.d),高炉炉铁损从6.95%以上下降到目前的3.0%以下,燃料比从600kg/t下降到目前的570kg/t,主要技术经济指标超过或接近处于领先水平的攀钢钒一、二期高炉技术水平,实现了普通高炉高效经济冶炼高钛型钒钛磁铁矿从1000m3级到2000m3级高炉冶炼技术的飞跃,是高钛型钒钛磁铁矿冶炼技术的再次重大突破。为高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿装备大型化、攀西资源规模化开发打下了基础以及攀西地区资源高效环保利用提供了技术支撑。

取得国家授权发明专利7项、实用新型专利2项、处于受理阶段发明专利3项,综合技术居国内领先水平,部分技术措施如浇注蓄铁式主沟技术、浇注铁口泥套技术、大批重冶炼技术等推广应用到攀钢钒1号至4号高炉、攀钢西昌三座高炉等,推广应用前景广阔。

经济与社会效益显著,仅近三年降低2000m3级高炉铁损效益达34545.75万元,而规模效益、经济炉料物料成本下降效益等还未计算,为高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼节能减排和规模节约化生产作出了显著的贡献。

编号:2017182

项目名称:钢轨断面尺寸全长均匀性控制技术开发及应用研究

主要完成单位:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司、西南交通大学//

主要完成人:

陶功明、杨 伟、赵 云、郭 华、朱旻昊、马朝辉、张学斌、陈崇木、朱华林、范红平//

所属科学技术领域:金属材料加工制造工艺。

主要内容:在钢轨生产过程中,国内外万能重轨轧制中均存在钢轨端部0~20m长度内断面尺寸高于或低于其它部分达0.8~3.0mm的现象。铁科院钢轨批检报告表明,国内其他重轨厂家的万能重轨生产均存在钢轨端部规格尺寸波动现象,鞍钢100m定尺钢轨全长轨高波动达1.2mm,底宽波动达1.4mm。而国际公认的钢轨质量最好的新日铁和法国萨西诺生产厂家生产的钢轨厂也存在同样的钢轨波动现象。日本新日铁钢轨全长轨高波动达0.8mm,底宽波动达1.0mm。钢轨断面尺寸全长不均匀会产生钢轨的不平顺。同时钢轨断面尺寸全长不均匀会导致钢轨成材率的降低、焊接质量的下降及设备故障。

本课题通过分析不同品种断面区域长度、断面波动值及需补偿的机架,采取在L1级上直接进行大压下量的分段控制方法完全消除了钢轨两端规格尺寸的大幅度波动。

本项目的特点:针对钢轨全长均匀性严重影响焊接质量,影响高速列车运行安全性、稳定性及舒适性问题,通过对钢轨宽展基础模型、单项补偿基础模型、全断面补偿基础模型、模型边界条件的建立及模型实施方案的研究,解决了多项补偿时,不同尺寸的相互影响、大变形量的多方向分段补偿控制及补偿机架、道次的确定等等技术难题,形成了钢轨断面尺寸全长均匀性控制技术,在世界范围内首次实现了钢轨全长均匀性控制,并获得多项授权的发明专利。

应用推广情况:本课题通过分析不同品种断面区域长度、断面波动值及需补偿的机架,采取在L1级上直接进行大压下量的分段控制方法完全消除了钢轨两端规格尺寸的大幅度波动。钢轨轨高波动由原来1.0mm缩减到0.3mm,轨底宽度波动由原来1.3mm缩减到0.5mm,同时左右对称差由原来的3.0mm减少到1.2mm。钢轨全长均匀度分别提高了58%、40%和75%。提高了钢轨通长尺寸精度及生产作业率、成材率,对提高钢轨焊接质量及列车运行稳定性起到了重要作用,该项目成果年创效5000万元以上。并推广到攀钢万能一线。

编号:2017183

项目名称:中钛微合金化减量化高强钢开发关键技术集成与推广应用

主要完成单位:攀钢集团研究院有限公司、攀钢集团西昌钢钒有限公司、北京科技大学//

主要完成人:

罗 许、唐建伟、李俊洪、康永林、刘韶华、朱国明、黄基红、张开华、田维兵、龚 慧、刘序江、张育志、左 军//

该项目属冶金及金属材料科学领域。

目前,钢铁材料面临产能过剩和其它材料激烈竞争双重压力,为开发新一代钢铁生产工艺流程,要求在其主要环节的材料加工过程中推广应用减量化生产技术,即通过技术创新达到添加合金元素减量化、生产时间减量化、轧制道次减量化等,实现节约型钢材的生产。

生产低成本化、焊接性优良、韧性优良、力学性能满足用户要求低合金高强结构钢存在的技术难点:钛微合金化低合金高强钢存在性能稳定性差,常因成分波动造成产品的改判,如何制定合理的冶炼工艺,以提高[Ti]的收得率。钛微合金化产品质量波动大,T[O]、[N]等控制稳定性差。如何设计合理的Ti微合金钢种添加量、终轧和卷取温度及冷却工艺。

本项目以中钛微合金化高强钢厚板带板为研究对象,并结合西昌钢钒2050热连轧生产线特点,创新性地提出了一种低成本、减量化(Mn含量降低约50%)的中Ti微合金化高强钢的合金设计,自主开发了钛微合金化高强钢深脱[O]与造碱性白渣技术、保护渣技术、喂钛芯线工艺技术,明显提升了[Ti]收得率。系统研究建立中Ti微合金化钢的奥氏体演变动态再结晶、静态再结晶及变形抗拉力模型,提出“高温轧制+分段冷却技术”控轧控冷工艺,产品无中心偏析、组织圴匀,在保证塑韧性下,强度也得到了进一步提高和改善。开发出中Ti微合金化厚规格宽带钢热连轧三维热力耦合全轧程数值模拟、组织性能预测系统,优化了2050热连轧线生产中Ti微合金化厚规格宽带钢工艺,实现了Ti微合金化降Mn减成本的工业化生产。该项目技术成果在钢的成分控制、冶炼及轧制工艺方面创新性突出,总体技术处于国内领先水平。

该项目打通了钛微合金化高强钢的冶炼、热轧工艺,生产出满足要求的中钛微合金化Q345~Q460系列等高强结构钢,建立了钛微合金化厚宽带钢三维热力耦合全轧程数值模拟、组织性能预测系统,并成功应用工业生产。西昌钢钒生产出批量不同厚度规格的中钛微合金化经济型高强结构钢,吨钢可节约50元/吨以上合金成本,有效控制了成本。

项目的研究成果已应用于攀钢2050mm热连轧机组,成功生产出了不同系列规格中钛微合金化低成本高强结构钢产品;试制期间,已累计生产中钛微合金化低成本高强结构钢热轧钢板共130万吨以上,主要用于建筑结构、汽车、压力容器、锅炉管线、车辆船舶、桥梁及海洋采油平台等行业,经珠海海重钢管、重庆永业等用户使用,,各项指标完全满足用户要求,为公司创造了显著的经济效益。]

编号:2017184

项目名称:高强钢轨焊接工艺研究及应用

主要完成单位:攀钢集团研究院有限公司、攀钢集团攀枝花钢钒有限公司//

主要完成人:

李大东、余腾义、刘锦燕、王若愚、王彦忠、白 威、邓 健、邹 明、邓 勇、贾济海、郭 华、王春建//

本项目属于材料科学中的金属材料焊接性和焊接工艺。

主要内容:攀钢独家研制的高强PG4珠光体和PG5过共析重载线路用钢轨,目前累计已生产各轨型PG4钢轨90余万吨,出口20余万吨;生产PG5钢轨2100余吨。由于PG4和PG5属高强、高硬度钢轨,焊接和焊后热处理工艺独特。为此,攀钢在2005年立项开展《PG4钢轨焊接性、焊接工艺研究及焊接材料研制》,及2010年立项开展《过共析钢轨焊接性及焊接工艺研究》2个阶段的研究工作,与钢轨研发同步开展闪光焊、气压焊和铝热焊接及焊后热处理工艺研究,合作配套研发铝热焊接材料。目的是研究和评价PG4、PG5高强钢轨的焊接性能,以及研究钢轨实物焊接的工艺参数,配套铝热焊接材料,并向铁路部门推荐使用。

项目采用热模拟技术,研究了PG4、PG5高强钢轨在闪光焊和铝热焊工艺条件下的粗晶区强度和韧塑性能,研究表明,焊后采用正火+风冷工艺控制接头组织、硬度等力学性能满足了TB/T1632.2标准要求。合作配套研制的专用铝热焊剂应用于PG4和PG5钢轨接头综合性优良。

本项目的特点:本项目采用热模拟技术研究和评价PG4、PG5高强钢轨焊接在闪光焊、铝热焊接条件下的焊接性,选择合适的焊后热处理工艺。通过钢轨实物闪光焊、铝热焊和气压焊的焊接工艺试验,研究其焊接工艺和焊后热处理工艺参数,接头力学性能满足标准要求,PG5过共析钢轨闪光焊接头性能优于国外同类产品的焊接质量。通过合作研究配套铝热焊接材料,研制的专用焊剂匹配PG4、PG5钢轨接头综合性能良好,满足标准要求。项目获2项发明专利和1项鞍钢集团的核心专有技术,项目组研发的钢轨焊接成套技术具有自主知识产权,达到了国内领先水平。

应用推广情况:通过大秦、朔黄等国内用户,以及澳大利亚FMG全线、巴西VALE等国外用户共计90余万吨PG4钢轨的焊接和铺轨使用结果表明,PG4钢轨焊接接头完全满足重载线路的使用。大秦铁路PG4钢轨使用寿命由通过量7亿吨提高到23亿吨。2016年6月试铺4.3kn的60km/mPG5钢轨至今已3.5年,安全通过总重6.3亿吨。2016年11月在朔黄铁路完成9.2km的75N PG5钢轨试铺上道至今安全运行。在保障铁路运输安全的同时,本研究的开展为中国重载铁路做出了卓越的贡献,创直接经济效益1.8亿元,具有巨大的社会效益和经济效益。

编号:2017185

项目名称:提高钛渣电炉冶炼效率关键技术研究

主要完成单位:攀钢集团研究院有限公司、攀钢集团钛业有限责任公司、钒钛资源综合利用国家重点实验室//

主要完成人:

韩可喜、陈小勇、肖 军、刘 峰、李凯茂、候盛东、马 勇、董英杰、刘 敏、吕学伟、杨 郡、刘 娟、袁 伟、宋 兵、韩 冰、王丽萍//

本项目属于钛冶金领域

针对攀枝花钛精矿冶炼钛渣存在的产量低、能耗高等问题开展研究工作,主要内容包括:(1)研究钛精矿冶炼钛渣热力学、动力学及钛渣高温特性,为技术开发和参数优化提供依据;(2)在引进国外技术的基础上开展二次创新,开发连续加料冶炼钛渣、冶炼过程控制、电炉挂渣层稳定控制为核心的高效冶炼钛渣关键技术。

取得的主要成效如下:吨渣冶炼电耗由2685.33kWh降低至平均2098.93kWh,与国际先进水平相当;电炉输送功率提升13.96%;还原剂消耗降低13.64%;设备作业率由91.3%提升至95%以上;钛渣的实际产量指标由平均3602.88吨/月提升至5600吨/月以上。冶炼钛渣综合生产成本降低623.86元,年可创经济效益8734.04万元。

项目采用开发、应用同步推进的方式,成功在攀钢钛冶炼厂三台电炉实现推广应用,优化了原有的操作模式、大幅降低了钛渣的生产成本、环保水平显著提高;改变了原有的出铁模式,提高了铁水显热利用水平,间接创造经济效益852.8万元。有利于推动钛渣在硫酸法钛白中的深度应用,实现钛白的清洁生产;有利于推动钛渣在氯化工艺中的应用,提升钛产业高端产品的竞争力。

项目主要依靠国内力量开展技术开发工作,具有完全自主知识产权,大幅度缩短了与国际先进水平的差距,为后续技术开发工作的开展(煤气回收利用)提供了良好的平台。

编号:2017186

项目名称:现代工业管道数字化预制技术研究与应用

主要完成单位:上海宝冶集团有限公司//

主要完成人:

张鹏波、马广明、朱惠彬、宋茂祥、徐 云、梅 伟、王 敏、林 桑//

1、该技术属于机械设备管道安装技术领域

2、主要内容课题组根据现代工业工程施工中工艺管线复杂、项目工期紧、工作量大等特点,研发了《现代工业管道数字化预制技术研究及应用》,形成了基于BIM的管道预制工艺流程设计、基于BIM的数字化管道预制深化设计及应用技术、基于BIM的协同平台的设计与应用技术、移动式管道生产线装备集成技术、管道预制过程中物流模块的设计及应用等关键技术,解决了现场管道预制等施工技术难题,提高了管道施工的预制水平和预制深度,经济及社会效益十分显著,经科技查新和专家鉴定,本成果整体技术水平达到国际先进水平(旁证附件2-1~2)。

3、技术特点本成果是根据现代工业管道施工的特点,在总结传统管道施工经验的基础上,研发出一系列新技术、管理软件和工装,解决了管道施工周期长、现场投入大、过程控制复杂的不利局面,加强了管道施工的预制水平和预制深度,提高了管道施工质量、速度、管理水平,降低了作业人员的劳动强度和施工成本;同时促进了管道现场施工的机械化、工厂化和文明施工,也有利于新技术、新工艺、新机具、新材料的推广应用,推动了管道施工行业的技术进步。

4、应用推广情况本成果技术成功地运用于台塑越南河静炼钢连铸工程、天津忠旺1号热轧工程、本溪钢厂三冷轧1870热镀锌机组工程和宝钢湛江1号高炉等项目管道施工中(旁证附件4-1~4),保证了管道施工质量,降低了劳动强度,缩短了施工工期,节约了施工成本,实现了绿色文明施工,产生累计经济效益2798万元。投产至今,各个管道系统运行良好,满足生产工艺的要求,得到业主的一致好评,与传统工艺相比,经济效益和社会效益较为显著(旁证附件4-2)。

研发过程中设计、申请了4项发明专利(含3项软件著作权)和7项实用新型专利(旁证附件3-1~11);在对工业管道数字化工厂预制技术成熟应用和实践基础上,总结编制了《QBSBC109-2016工业管道数字化工厂预制施工规程》(旁证附件5-3),为今后类似工程施工提供了技术支撑。

《现代工业管道数字化预制技术研究与应用新工艺》成果不仅适用于冶金管道施工,也适用于市政、水利、医药、港口等各种工业和民用建设项目中管道工程的施工,应用前景十分广阔。随着我国经济建设的飞速发展,工程建设项目的规模日趋大型化,只有实施管道数字化预制技术,才能更好地保证管道施工质量、提高管道效率和降低施工成本,《现代工业管道数字化预制技术研究与应用》成果具有广阔的推广应用价值。

编号:2017187

项目名称:流体输送工业设备高效节能改造技术开发与应用

主要完成单位:上海宝冶工程技术有限公司、上海宝冶集团有限公司//

主要完成人:

刘 晓、孙秋明、杨 芸、蒋 毅、赵鹏举、薛建康//

本项目属于流体输送领域节能减排技术的开发和应用。

本项目旨在通过对流体输送系统的设备运行情况进行系统分析,对风机、水泵等流体输送设备的结构以及水力部件进行研究和优化,实现水泵、风机在实际运行中能耗的显著降低,以期总结形成一套行之有效的高效流体输送技术。

高效流体输送技术不同于传统意义的其它节能技术,是指前期原设备参数的采集、评估,原系统工艺的综合考虑,建立以流量和压力为约束条件,以系统总功率为最终优化结果,建立流量-功率优化目标函数,求解使得系统节能最大化。同时就输水设备高效性展开研究,通过对泵各水力参数的匹配组合,设计出工况点效率高,高效区范围广的全扬程高效水力模型,此模型流量扬程曲线平坦,高效范围广,减少了泵设计过程中的水力局部损失和机械损失;同时设计过程中以过流部件流速为控制条件,匹配了吸水室、叶轮、压水室的液流流速渐变过程,实现液流速度数量和矢量都没有突变的流动过程,在通过仿真分析得到最优的水力模型。通过3D打印技术制作精密铸造模具,而后对叶轮毛坯精加工,并对过流部件采用纳米喷涂技术、压力平衡装置技术,最终完成高效节能泵制造。

在将设计的全扬程高效节能泵应用与之前参数测量及评估过的现场管网中,实现整个系统的高效节能运行,从而达到节能的目的。

课题组以高效节能风机、输水设备为对象,在总结现有风机、输水设备节能技术的基础上,开发了具有稳定性高,运行效率高的流体输送节能改造技术,其关键技术和创新点如下:(1)通过叶轮水力参数,匹配设计点,得到全扬程高效水力模型;(2)针对低比转数泵采用高低压全密封平衡装置,提高泵容积效率;(3)通过稳流装置匹配现场管网特性,以获得系统最优工况运行点。

该成果在梅山钢铁热轧1422mm1780mm循环水系统节能改造、梅钢4#、5#高炉循环水节能改造、昆钢动力能源分公司水泵节能改造、安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂炼钢主泵房、炉卷层流泵房、煤气洗涤水泵房配套水泵改造等项目中获得成功应用,从根本上提高了输水设备的运行效率,有效节约了电能,社会效益明显,具有推广价值。目前,本项目在研发过程中,通过对流体输送工业设备高效节能改造技术开发与应用,已经申报专利二项《一种带双重密封的新型挡水套》、《一种集装式填料密封结构》。

编号:2017188

项目名称:大型环保立式矿渣磨机关键设备安装及检修成套技术研究

主要完成单位:上海宝冶集团有限公司//

主要完成人:

芦 涛、邢增德、杨军本、秦保仁、潘新梁、刘红涛//

项目所属科学技术领域:属于冶金设备安装及检修技术领域主要内容:

通过对大型环保立式矿渣磨机关键设备安装及检修自主创新,形成了大型环保立式矿渣磨机关键设备安装及检修技术,申请了3项发明专利,其中2项已授权,编写了2篇企业工法,对外发表了1篇技术总结,为国内诸多矿渣微粉设备提供了一套成熟的安装及检修成套技术。该技术的研究,打破了国外对于磨机设备安装、检修的技术垄断,提高了国内大型环保立式磨机安装、检修维护水平,填补了在大型环保立式矿渣磨机关键设备安装、检修技术方面的空白,为今后此类项目的安装、检修提供了技术支撑,经鉴定整体技术水平达到了国际先进水平。

大型环保立式矿渣磨机安装工程的核心关键设备主要由主传动系统、磨辊、磨机壳体、选粉机等部件组成;检修关键设备主要有:回转喂料阀、立磨本体、选粉机、磨辊等。其安装技术主要是根据矿渣立磨机组各设备的组装步骤,采用主体结构、摇臂预组装、磨机壳体选粉机预组装、液压气动弹簧系统安装四大块平行施工,实现了立磨上下交错倒装的施工方法,通过前、中、后三个阶段完成矿渣立磨机组各设备的组装;检修技术是针对矿渣磨机核心检修设备磨机主辊辊套、选粉机下轴承、回转喂料阀阀芯等进行检修维护。

特点:通过对大型环保立式矿渣磨机关键设备安装及检修的创新研究,掌握了其安装、检修技术,解决了关键设备组装精度、检修技术难题,优化了施工工艺、设计了一系列具有知识产权的专利技术,实现了矿渣立磨安装上下交错倒装、检修由事后维修变为预防维修及重点设备进行倾向化管理,保证了检修质量及安装精度,提高了大型环保立式矿渣磨机关键设备施工质量和作业效率。在矿渣磨机安装及检修上解决一系列的施工新难题,形成了相应的新成果、新工法、新论文及专有技术。

应用推广情况:该成果已成功的应用于沙钢3#、4#矿渣立磨安装及日钢1#、2#、3#、4#立磨生产线检修工程上获得应用,创造了良好的经济效益。采用本项目成套技术在沙钢3#、4#矿渣立磨本体安装工程工期短40天新增利润约150万元,日钢1#、2#、3#、4#立磨检修工程施工工期缩短30%,检修人数减少25%,节约大量的检修时间、人工、机械、材料等费用每年大修节省约172万元。2009年~2015年新增利润:150万+3×172万=666万元。

编号:2017189

项目名称:基于包络线的板坯连铸结晶器在线热调宽技术研发及应用

主要完成单位:中冶赛迪工程技术股份有限公司、重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司、中冶赛迪电气技术有限公司、新疆八一钢铁股份有限公司、重庆赛迪重工设备有限公司//

主要完成人:

彭晓华、何新军、王新成、陈 将、张文彬、朱 君、龙 灏、陈南菲、王豫东、韩志伟、青绍平、吴 军、彭 李、张 勇、吴 伟//

板坯连铸在生产中,为了满足生产不同宽度规格的需要,结晶器宽度必须随着板坯的宽度而调整。传统调宽方法是停机、更换断面、再重新开浇,每台连铸机因更换断面每年要停机数百次,影响铸机生产效率并造成大量的铸余及耐材损失。随着企业对提高劳动生产率与降本增效的迫切追求,结晶器在线热调宽技术越来越受到钢铁企业的青睐。该技术避免了更换结晶器、二次开浇带来的原材料和时间损失,提高了设备利用率、金属收得率,减少了生产消耗,降低了生产成本,是行业高度关注的连铸核心技术。

结晶器进行热调宽时,带钢水条件下移动窄边改变铸坯宽度规格,过量的挤压会产生裂纹等缺陷,过大的气隙影响坯壳的凝固与均匀性,严重时引起漏钢,技术难度高,风险大。该技术一直被奥钢联、新日铁、达涅利等国外一流工程公司长期垄断,严重制约了我国连铸工艺及控制技术的发展和我国工程技术公司在连铸领域的国际市场竞争力。

项目完成单位组建研发团队开展攻关,成功研发了一套以“基于包络线的结晶器在线热调宽工艺模型”为核心的多专业集成的在线热调宽关键技术,经受了生产实践的长期检验。

主要创新成果包括:1)基于包络线的结晶器在线热调宽工艺模型:研究了坯壳变形及气隙产生机理,创建了调宽速度轨迹及加速度控制方程。通过预先生成楔形坯包络线轨迹,结合运动合成原理,控制窄边沿包络线切线方向运动,从而有效降低铸坯变形及气隙,为实现快速、安全、稳定、灵活的热调宽技术奠定了理论基础。2)高精度调宽传动机构及动态自锁技术:以高精度滚珠丝杠与大传动比蜗轮蜗杆组合,前者保证轴向传动精度,后者实现机械自锁,并隔离高速轴侧传动间隙,解决了传统机构重复精度差及锥度漂移的问题。3)结晶器宽面动态软夹紧技术:提出了宽面软夹紧方法,消除了丝杆弹性恢复对锥度控制的负面影响,有效解决了长期困扰钢厂的窄边锥度漂移问题,保证了热调宽作业安全性,有效降低了调宽过程中结晶器铜板磨损。

项目成果共获得专利4项,其中发明专利授权2项;发表论文2篇。

项目成果已成功应用到宝钢八钢、宝钢湛江、沙钢、伊朗连铸设计等国内外工程项目。近三年为完成单位新增销售总额6.3亿元,增收节支总额7159万元。单侧调宽速度达60mm/min,调宽/调锥精度±0.2mm。项目整体技术达到国际先进水平,其中基于包络线模型的板坯连铸结晶器工艺控制技术居于国际领先水平,进一步推动了我国连铸工艺及控制技术的发展。

编号:2017190

项目名称:小方坯高品质钢单辊重压下技术开发与应用

主要完成单位:中冶南方工程技术有限公司、北京科技大学、鞍钢股份有限公司//

主要完成人:

陈志凌、张炯明、魏 元、钱 亮、白居冰、董其鹏、温荣宇、申汉芳、李泽林、万茂军、袁清鸿、陈良华、尹彦斌、谢长川、张晓峰//

本项目是冶金工程技术炼钢连续铸造(连铸)领域与小方坯连铸质量问题相关的研究课题,目的是解决小方坯连铸中心偏析、中心疏松、中心缩孔内部质量问题。

中心偏析、中心疏松、中心缩孔是小方坯连铸的主要缺陷,对铸坯质量影响很大。在轴承钢、硬线、帘线钢、齿轮钢等后续处理工艺中,由于偏析产生的网状碳化物、马氏体组织、带状组织等导致芯部和基体性能不一致,硬度不均匀、拉拔脆断、断丝、探伤不合格等问题。

本课题针对小方坯连铸中心偏析严重和中心疏松、中心缩孔需要大压缩比轧制的世界性行业难题,针对小方坯的特点,开发了不同于大方坯多机架的单辊重压下技术。

经过近5年多的自主研发和创新,以工程实践为依托,历经两个项目的工程实践,对小方坯连铸单辊重压下技术进行了系统研发,在重压下工艺技术、压下装置、热跟踪模型等关键技术方面取得了一系列的研究成果,攻克了小方坯可压下区间短,波动大,跟踪困难,压下效率低,稳定性差等难题,研发成果在工程中应用。世界上第一台采用重压下技术的小方坯连铸机在鞍钢投产,实际生产运行稳定,取得了显著的经济效益。

小方坯连铸机单辊重压下技术的实现,填补了小方坯连铸技术的空白,提高了小方坯连铸国内品质钢生产工艺技术水平。

项目团队在铸机投产后,进行了大量现场压下试验,揭示了单辊重压下工艺影响规律,为该项技术的后续发展和推广,优化装备,奠定了坚实的基础。

核心技术及特点如下:1共立柱一体化大辊径压下装置,适应小方坯刚性引锭杆工况的自动标定系统、自动补偿算法,免去人工测量。2针对小方坯单辊重压下开发了热跟踪模型、在线辊缝控制模型。模型具有凝固区间锁定功能,使铸坯可压下区间进入压下辊下方;采用智能控制技术,实现了小方坯单辊重压下在线控制。3通过一系列现场压下试验,揭示了小方坯单辊重压下的工艺参数规律,为工艺参数的优化及装备的改进优化提供了技术基础。

项目共申请专利16项,其中发明专利10项,3项授权;实用新型专利6项,全部授权。在国内外期刊发表论文5篇。国内4篇,国外1篇。

在鞍钢股份炼钢总厂二工区1#铸机、3#小方坯铸机上,项目组开展重压下技术的研究与试验,开发了单辊重压下工艺。在生产中应用,取得了效果。铸坯中心偏析和中心致密性得到了明显改善,中心C偏析指数1.06,中心缩孔、中心疏松0.5级以下达85%以上。

编号:2017191

项目名称:先进高强钢汽车板连续退火工艺装备技术的开发与示范应用

主要完成单位:中冶南方工程技术有限公司、马钢(合肥)板材有限责任公司//

主要完成人:

项明武、汪 洋、廖砚林、王更生、李素珍、夏金霖、乔 军、童庆年、梁 芳、曾方俊、晏 晖、梁占堂、钟其好、吴迪青、朱 彪、张 翼、黄 伟、彭 起、胡立华、周云根、况群意、何 涛//

项目所属科学技术领域:金属材料主要内容:

马钢合肥板材有限责任公司板材厂的连续退火机组由中冶南方工程技术有限公司替代国外工程公司来负责工艺技术、设备的集成,并在此集成的基础上,与业主方一起研发高强钢的生产工艺,研发关键工艺设备如废边压块机、大压下六辊平整机、飞剪等,实现全国产。

连续退火机组生产钢种涵盖CQ,DQ,DDQ,EDDQ,SEDDQ,BH,DP,TRIP,这其中既含面板如EDDQ、SEDDQ,也含高强汽车用钢如DP、TRIP等,抗拉强度达到980MPa级。本项目由国内自主集成,产品是解决汽车行业要求极高的高强钢板。产品强度等级高、板面质量优良,是目前国内大型连续退火机组中性能最好、功能全的一条生产线。具有产量高、质量优、功能全、品种多、环保节能、投资省等显著特点。

通过本项目的研究,使得机组生产的冷轧板能满足汽车高强钢产品质量的要求。该项目2011年10月底开始,到2015年6月结束。

创新点:1)高强钢一贯制生产技术;2)装备创新:借助自主集成设计平台,研发关键工艺装备如在线6辊平整机装备、废边压块处理设备、高精度定尺飞剪装备、金属板带表面清洁挤干装置等。3)产品表面质量创新:高等级汽车面板表面缺陷防治技术如设计防止产生带头/尾印和防止产生辊印装置应用及推广情况:

马合连退机组从2013年10月投产以后,经过不断优化高强钢一贯制生产技术,尤其DP980,截止2016年底已成功生产120181吨各类汽车用高强钢。

因此中冶南方工程技术有限公司与马钢合肥板材有限责任公司共同研发的高强钢汽车板连续退火工艺技术及装备项目一定为会有广泛的应用前景,其生产的高强钢汽车板广泛应用于国民经济的各行各业。

编号:2017192

项目名称:超大容积顶装焦炉技术与装备的开发及应用

主要完成单位:中冶焦耐工程技术有限公司、北京科技大学、鞍山钢铁集团公司//

主要完成人:

于振东、戴成武、张欣欣、姚 林、李国志、王明登、蔡承祐、冯妍卉、杨 华、李振国、马希博、景奉儒、杨俊峰、袁朝晖、郑亚杰、王洪博、李 刚、于广民、王常海、高兴锁、刘晓东、朱 郁、王云凤、刘玉虎、孟祥荣、杨晓阳、马小波//

【背景】炼焦工业是冶金、化工行业的支柱产业,对国民经济发展有着重要影响。焦化行业特点是资源、能源消耗量大,污染物排放量大。开发清洁高效的超大容积顶装焦炉技术与装备,对推进我国焦化行业的提质增效和绿色发展具有重要的意义。

【主要科技内容】本项目以解决焦化行业清洁高效生产的关键问题为导向,通过原始创新和集成技术创新的有机结合,利用现代炼焦技术、热工理论以及先进的过程仿真软件平台,在超大容积顶装焦炉组合燃烧技术、炉体结构、关键设备、焦炉智能化控制及系统技术集成等方面取得了创新性成果,研发的焦炉生产过程数值模拟与仿真技术、废气循环与多段加热组合燃烧技术、焦炉加热优化控制与管理技术等具有自主知识产权。研发的超大容积焦炉具有劳动生产率高、焦炭质量好、炼焦能耗低、吨焦投资少、适应我国炼焦煤资源结构特征等优点。

本项目获得发明专利授权16项,获得实用新型专利授权43项、软件著作权5项,形成行业专有技术和企业技术诀窍14项,在国内外学术期刊及会议上发表论文33篇(其中7篇被SCI、EI收录),形成一支产学研结合的技术研发应用团队。

【技术经济指标】项目成果的主要技术经济指标达到国际领先水平:首次系统构建了焦炉生产全过程的数理化模型,研发出国际领先的新一代焦炉设计和运行虚拟仿真软件;研发的超大容积焦炉炉组生产能力超过150万t/a;焦饼高向温差≤70,长向温差≤60;炼焦能耗降低3%~5%;污染物排放总量比6m焦炉减少20%以上;焦炉排放废气中NOx含量达到350mg/m3的国际先进水平;与国际上同类大容积焦炉相比,砖型数量减少30%;与引进技术相比,每个项目节约建设投资3~4亿元。

【应用推广及效益】自示范工程2012年成功投产以来,项目成果得到大面积推广和应用,取得了巨大的社会、经济和环境效益。截至目前,应用项目成果建设的焦炉总计42座(已投产30座),总产能3223万t/a。每年可增收4.88亿元、节约加热煤气成本0.897亿元;每年可减少CO2排放62.5万t、减少粉尘排放43t、减少SO2排放75.5t、减少NOx排放10342t,节约建设投资75亿元以上。

项目成果具有大幅降低炼铁生产成本、显著提升劳动生产率、对环境污染总量少等优点,为促进我国焦化行业技术进步提供了更新换代技术,对推进我国钢铁工业创新驱动、转型升级、提质增效和绿色发展具有重要意义。

编号:2017193

项目名称:低热值煤气双膛石灰竖窑

主要完成单位:中冶焦耐工程技术有限公司//

主要完成人:

初建民、张 超、赵宝海、白 城、杨耕桃、王 晨、罗 浩、王海波、刘 爽、夏敬山、关世文、王洪涛//

〖技术领域〗本项目应用于石灰、白云石生产领域,涉及使用低热值煤气的双膛石灰竖窑。本项目以解决双膛竖窑应用低热值煤气的关键问题为导向,从窑体结构、旋转加料装置、惰性气体保护、煤气预热和自动化控制等几方面进行研发和创新。

〖主要内容、特点〗双膛窑配置两个窑膛,每个窑膛分预热带、煅烧带和冷却带。一个窑膛烟气预热石灰石后向上排出;另一窑膛内助燃空气与燃料在煅烧带混合燃烧,气流与预热的石灰石并流向下加热煅烧,并流加热具有热交换效率高和不过烧等优点。烟气与冷却空气在连接通道汇合,进入预热窑膛并与冷却空气一并向上运动,逆流预热石灰石。双膛窑并流煅烧、逆流预热和冷却,周期换向的功能,具有很高的热交换效率,是目前公认最节能的窑炉,同时对燃料热值、自动化控制要求也很高。

如何将钢铁联合企业相对富余的低热值煤气应用于双膛石灰竖窑,是行业共性难题。

使用低热值煤气,存在煅烧温度低,石灰石分解速度慢,产能低等问题;相同产能条件下,需要更多的燃料,窑炉排烟量增加,排烟温度和热耗均高于使用高热值燃料的窑炉。针对存在的问题,本项目在如下方面进行研发创新。1.借助模拟仿真对窑内气流分布进行模拟计算,根据流动特性研发设计了煅烧带和连接通道结构。即降低窑内的流通阻力,又提高窑的有效容积和物料停留时间。2.研发了“一种旋转加料密封装置”、“一种密封圈的气体降温装置”、“一种新型加料加压密封清扫装置”专利。改进窑顶旋转加料结构,提高了布料均匀性;并将旋转升降式布料器和窑膛关闭闸板合并成1台固定式旋转加料装置,简化系统流程。3.研发了“一种用于金属换热器的高温烟气自动调温方法”、“一种换热器端部密封结构”和“用于换热器的自动除垢装置”等专利技术。在双膛窑连接通道处增加煤气预热装置,提高高温废气显热回收和入窑煤气的物理显热,从而解决了使用低热值煤气的煅烧温度低、石灰石分解速度慢、产能低等问题。

〖应用推广情况〗该成果授权专利8项(其中发明专利2项),发表论文2篇,获奖2项。成套技术在福建三钢石灰一期工程中首次应用,设备运行稳定、产品质量优良,超出了预期效果。使用活性石灰后,吨钢成本下降3.73元,全年炼钢成本下降1045万元以上。由于该技术成果显著,相继应用于天津轧三钢厂、唐山文丰钢厂、福建三钢二期、湖北金盛兰等多个项目。

编号:2017194

项目名称:冷轧覆膜铁机组专用废边卷取设备的研制

主要完成单位:北京中冶设备研究设计总院有限公司//

主要完成人:

杨玉芳、陈 涛、李 军、楚云凌、葛国军、徐 勇、袁庆阳、刘世杰、刘仲春、王俊磊//

本项目来源于宝钢冷轧1420新增覆膜铁机组,机组为国内首创;本项目针对目前国内已有废边卷取技术直接应用于覆膜铁机组会出现的摩擦温升安全隐患、摩擦温升致设备无法正常工作、大团边丝无法切断等一系列问题,研制了新型废边卷取设备及其控制技术。

新型废边卷取机包括上料部分、卷取部分、剪切部分以及废卷运输部分,特点如下:上料部分利用空气推进器产生的低压、高速、大流量的空气作为动力对废边丝进行输送,以低成本、少维护的的方式实现了废边丝的上料功能;卷取部分采用弹簧卡片压紧装置,避免了卷取过程中废边丝与设备之间的剧烈摩擦,即避免了卷取过程中覆膜材料(PET、PP,玻璃化温度为80140不等)的玻璃化残留,确保卷取设备安全、有效的工作。采用特质弹簧压紧装置,配合控制系统动作,对大团边丝进行同一位置多次剪切,确保剪切成功,不中断圆盘剪的切边工作。特质废卷运输台车的车轮组合以及二次灌浆要求,确保车间的高清洁度要求。

本项目自2015年7月份应用于宝钢1420冷却覆膜铁机组至今,设备投入生产后运行良好,能够安全、高效的实现废边丝的卷取,该设备同样适用于边丝厚度≤0.55mm的非覆膜铁机组的废边丝卷取,具有很好的推广价值。

编号:2017195

项目名称:提高厚板切头剪剪切精度的研究

主要完成单位:北京中冶设备研究设计总院有限公司//

主要完成人:

葛国军、李 军、朱晋英、王 科、冯旭东、胡敏燕、王俊磊、徐 勇、杨玉芳、刘仲春//

本项目针对宝钢厚板厂5m宽厚板切头剪在切头时自动化程度低、切头随意性大及分段精度有限的问题,结合国内外采用的各种检测方法,通过在切头剪前安装钢板切头定位系统,对钢板头部轮廓进行实时监控,确定最佳切头位置,达到提高切头精度的目的;在切头剪后安装激光测速仪,取代原有的测长辊测量,来提高钢板的分段精度。

本项目的关键技术在于:1、对厚板剪切线切头剪采用非接触式测量和定位方法取代原有的接触式测量方法,为厚板的高精度自动剪切进行优化。2、利用工业相机、光栅和工业电视等相结合实现厚板切头自动化装置的研制。3、利用激光测长仪实现对厚板分段剪切,最大限度地提高分段精度。

在本项目实施后,经过一年多的运行,取得了很多成果,并完成了相关技术性能指标,主要表现在:1)开发了钢板切头定位系统,能够对钢板头部轮廓实时扫描,并确定最佳切头位置,提高了切头的精度;同时可实现数据的发送和接收。2)厚板切头剪切头的自动化,由原来的手动控制切头实现自动化;3)切头剪后安装了激光测速仪,非接触式测长方法取代了接触式测长方法,分段误差控制在5mm左右。4)通过提高切头和分段精度,减少了钢板的切损量,产品成材率提高0.1%;同时测速仪不受生产节奏的影响,可在一定程度上提高生产效率。

经过生产实践证明,此技术的研发成果安全可靠,是一种安全、经济、高效、新颖的技术,值得推广。

编号:2017196

项目名称:多功能烧结鼓风环式冷却机

主要完成单位:中冶北方(大连)工程技术有限公司、江苏永钢集团有限公司//

主要完成人:

董 涛、汪力中、张刘瑜、张忠波、周荣宝、王晶萍、王 冠、张维超、宋 宇、贺晓辉、张永涛、林宏邦、何志宁、王璐璐、栾 颖、郑绥旭、骆宗伟、刘相伯、杨肇博//

项目所属科学技术领域:钢铁冶金

为了解决传统烧结鼓风环式冷却机(以下简称传统烧结环冷机)在烧结矿冷却过程中暴露出的刚性差、漏风率高、能耗大、余热回收效率低、环境污染严重等问题,本项目团队从2009年开始,经过不懈努力,自主研发出了一种满足烧结矿高效冷却要求,兼具节能、环保、余热高效回收功能,运行稳定、安全可靠的热烧结矿综合处理技术及装备——多功能烧结鼓风环式冷却机(以下简称多功能烧结环冷机),并在国内、外烧结工程中首次工业化应用。

其主要技术内容如下:1、以烧结矿的冷却机理和机械设计基本理论为基础,结合工程实践,将传统烧结环冷机技术与球团环冷机技术有机结合,在框架结构、台车型式、上下密封、温度控制、卸料系统等方面取得了重大突破,研发的新型多功能烧结环冷机集成了高刚性回转体,扇形装配式焊接台车,风箱复合密封,上罩机械密封,动态自平衡卸料,全密封及保温等6大关键技术。2、研发的高刚性回转体由高刚性回转框架、扇形台车、防漏料装置等组成。高刚性回转框架结构力学性能优越,模块化设计、制造、安装,保证了设备精度。为环冷机的连续、高效、稳定运行及节能环保效果提供了保障。3、研发的扇形装配式焊接台车,结构简单,刚性好,台车篦板为装配式百叶窗结构,承料面连续平整,无通风死角,与同规格的传统烧结环冷机台车相比有效通风面积增加20%以上,散料泄露少。检修、维护,方便快捷。4、研发的回转框架下部连续平面与风箱之间的复合密封结构,结构新颖,寿命长,易维护,有效降低了漏风率。

目前,该项目成果已应用于江苏永钢、安阳钢铁、河北钢铁集团邯郸公司等冶金企业:其中江苏永钢集团的520m2多功能烧结环冷机为国内、外首次应用,2015年5月投产。安阳钢铁415m2多功能烧结环冷机,是国内、外利用传统烧结环冷机改造为多功能烧结环冷机的首个应用实例,2016年11月投产。

江苏永钢应用多功能烧结环冷机一年多的生产实践表明,烧结矿冷却效率高,冷却电耗明显降低,余热回收效率明显提升,设备故障率低,厂区周环境明显改善。2#520m2多功能烧结环冷机与1#520m2传统烧结环冷机相比,平均每吨成品烧结矿的电耗由6.64kWh/t降低到4.75kWh/t,节电1.89kWh/t,平均吨成品烧结矿的余热发电量由15kWh/t增加到17kWh/t,多发2kWh/t,经济效益和社会效益显著。

编号:2017197

项目名称:活性焦烧结烟气综合治理技术

主要完成单位:中冶北方(大连)工程技术有限公司、上海克硫环保科技股份有限公司、江苏永钢集团有限公司//

主要完成人:

董 涛、汪力中、张刘瑜、闫为群、刘 静、张 奇、郑绥旭、周荣宝、唐夕山、张志刚、何慕春、万利远、李彦林、夏克斌、丁志伟、陆在洋、吴天月、刘 强、郑 阳、贾和平//

本项目属于钢铁冶金节能减排及环保技术领域,项目成果是解决钢铁冶金行业烧结烟气污染问题的实用技术,主要涉及烧结烟气循环、烟气治理及半干法脱硫灰处理技术。

主要内容本项目研发的活性焦烧结烟气综合治理技术,主要包括烧结烟气减量排放和污染物协同治理两个方面:1、烧结烟气减量排放深入研发适应各种条件的烧结烟气循环核心技术,包括结合实际条件制定工艺流程,通过计算选取工艺参数,研究自动控制方法等;研制烟气循环专用装备,为烧结烟气循环核心技术的工业化应用创造条件。2、污染物协同治理1)针对烧结烟气特点,研究适合烧结机生产的活性焦烟气净化工艺,在大型烧结机上实现工业化应用。开发和集成具有自主知识产权的烧结烟气多种污染物联合脱除技术及装备;2)优化活性焦吸附的设备和工艺,以减少活性焦循环量和机械损耗,提高活性焦烟气净化系统的脱硝效率;3)优化活性焦再生的设备和工艺,降低活性焦再生过程的加热成本;4)利用烧结工艺和活性焦烟气净化技术,实现半干法脱硫灰资源化利用,彻底解决二次污染问题。

主要特点1)对烧结烟气先减排再净化,降低烧结烟气污染治理难度的同时,回收一部分烧结烟气显热;2)烧结烟气污染物协同治理,同一装置实现多种污染物的脱除;3)烟气净化过程干态运行,无污染物产生;4)污染物资源化,副产品可回收利用。

应用推广情况本项目成果已实现工业化应用,正逐步在全行业内推广,将为钢铁行业烧结生产的转型升级、绿色化改造提供技术支撑。

在联峰钢铁江苏永钢2号450m2烧结机工程中,采用了“先减排再净化”的工艺模式,将烧结烟气循环与活性焦烟气净化装置相结合,对烧结烟气污染进行了综合治理。在该项目中,应用烟气外循环技术,成功实现烟气减排30%,与全烟气处理相比,活性焦烟气净化装置的一次性投资和运行费用节省约20~25%,大幅减少了吨烧结矿的环保投入。

经过对活性焦烟气净化工艺的不断完善和更新,本项目的研究成果还先后应用于日照钢铁、营口振华物流有限公司、河北前进钢铁司、首钢京唐等多个烟气治理项目,本项目的成功应用打破了国外公司在此领域的技术垄断,推动了我国烧结烟气治理技术的进步,为我国钢铁行业节能减排、实现清洁生产提供了成功示范,具有重要的创新和引领作用。

编号:2017198

项目名称:工业煤气储存和输配系统建造技术及施工系列标准编制研发与应用

主要完成单位:中冶天工集团天津有限公司、中国二十冶集团有限公司、中国三冶集团有限公司、中冶华天工程技术有限公司、上海同力建设机器人有限公司//

主要完成人:

姜 坤、王亚敏、常 喜、赵金龙、王桂川、张睿伟、王 军、卞广雪、朱 桁、董 雪、史大鹏、苏 航、陈 杰、王延忠、陈祥勇//

科学技术领域:冶金工程建设煤气储存和输配系统是冶金、石化和城市煤气等行业节能环保和平衡尖峰负荷的重要设施,储存设备(煤气柜)则是发挥作用的最主要设备,是该系统的核心。目前国内煤气柜最常用的类型主要有多边形稀油密封型、圆筒形稀油密封型、橡胶膜密封型煤气柜三种形式。由于气柜储存的煤气成份以CO为主,易燃、易爆且会造成人身伤害,因此对建造精度和焊接质量要求极高。本项目通过调研多家不同类型的煤气柜使用情况,针对多发的运转问题,从解决煤气柜传统设计、建造方法和施工验收的弊端出发,展开了有针对性的研发。

煤气柜建造及使用主要存在多项弊端,如:立柱建造精度差;柜底板、活塞板及顶板等大面积薄板焊接变形大;柜顶提升时,立柱产生的弯矩过大存在安全风险;煤气柜施工高空作业多,安全风险大;缺乏对施工全过程进行控制的指导性规范等。本项目针对以上弊端,从柜体设计到建造过程及技术指导、标准验收等方面深入研究,过程控制有效利用建筑信息模型辅助施工,最终形成一套适应性强、安全可靠的先进技术。例如:可周转的穿心式吊装装置解决了穿心式吊装的难题、X型底(顶)板焊接方法解决了大面积薄板焊接变形难题、新编行业、国家标准填补行业、国内煤气储存及输配系统施工及验收规范空白等。

本项目技术突破了国内沿用多年的常规建造方法,整体技术居国际先进水平,拥有12项科技成果;40余项专利技术;6项省部级工法;2项国家级工法;科研报告2份;论文10余篇;并获得3项中国建筑业协会等国家及省部级奖励。

本项目采用工厂化制作,数字化应用,进行全面质量控制,降低输配系统建造总投资,缩短施工总工期,减小劳动强度和安全风险,提高煤气柜运行效果和使用寿命,仅一座80000m3橡胶膜密封煤气柜就可节约施工成本100余万元。该套技术成功应用于天钢、宣钢、天津轧三及青钢煤气柜等多项工程中,这些工程均投产一年以上,未出现任何安全质量问题,其中青钢工程的柜底板焊后平整度实测值为33mm(2m范围内),远小于规范允许偏差60mm(2m范围内)的要求,并获得全国优秀焊接工程一等奖,顺利实现了国家对于钢铁企业节能减排的要求。同时,行业标准《煤气柜工程施工及验收规范》、国家标准《钢铁企业煤气储存和输配系统施工及质量验收规范》已正式实施,为该领域的施工提供了权威的技术依据和验收标准。

编号:2017199

项目名称:液压管道高效节能环保油冲洗成套新技术研究与应用

主要完成单位:中国二十冶集团有限公司//

主要完成人:

魏尚起、蔡联河、李 宁、孙 剑、包 佳、程永亮、徐 冰、郑立彪、冷 娜、索乐都、康国良、王增堂、付佳军、王银武、王珂慧//

液压管道高效节能环保油冲洗成套新技术研究与应用本项目属于冶金工程领域。

液压系统是冶金工程的重要组成部分,成千上万米的液压管道就像整个工程的“血管”,为机组提供动力,而液压管道油冲洗质量的好坏直接影响着“血管”的畅通。传统的液压管道油冲洗施工工艺和装备,存在冲洗效率低、智能化程度低等诸多问题,尤其是环境污染、资源浪费严重,远远不能满足现代化工业的节能、环保要求。

为此,项目组历经十年的攻关,本着“节能、降耗、环保”的理念,从清洁工艺、智能油冲洗、快速环路连接、防乳化、压力试验等方面进行了系列研发,取得了多项原创性技术突破,形成了以下五项关键技术:1.气液混合冲洗关键技术:创造性的将管道高效清洁技术、紊流油冲洗技术和在线快速检测技术相结合,创新了传统的油冲洗工艺,改变管道内部清洗由化学过程为物理过程,实现了液压管道清洗过程中盐酸等化学物质的零使用、零排放,避免了环境污染。2.智能化高效节能管道在线油冲洗关键技术:首创了液压管道双向油冲洗方法和复杂液压管道系统智能冲洗方法,研制了智能化高效节能环保型管道在线油冲洗装置和双向油冲洗装置,实现了对大规模、复杂液压管路的智能高效油冲洗,冲洗效率提高40%,节约能源30%。3.管道环路快速连接关键技术:研制了设备与管道快速连接装置和阀台处管路快速连接装置,实现了环路的快速连接,解决了环路材料浪费的难题,环路制作费用节约40%。4.管道在线油冲洗防乳化关键技术:自主研发了串联式两级油品净化装置和多功能油箱,能有效避免冲洗时发生油品乳化,同时可用于对已经发生油品乳化的液压管路系统进行在线油品净化,解决了油冲洗过程中油品乳化的难题。5.液压系统管道整体打压关键技术:发明了液压管道AB管的在线压力试验技术,真正实现了阀台前后液压管道压力试验的全覆盖,极大降低了试运行和生产期间管线泄漏的安全风险,解决了大规模、复杂液压管道系统压力试验的难题。

本项目申请发明专利6件,其中授权3件,授权实用新型专利10件;通过省部级科技成果鉴定2项,均达到国际领先水平2项;形成国家级工法1项;对外发表技术论文1篇;核心专利获得上海市优秀发明选拔赛优秀发明奖金奖1项。

本项目先后成功应用于宝钢湛江2250mm热轧、越南CSVC冷轧等154项国内外工程,实现了冶金工程的规模化推广应用,2013至2015累计产生直接经济效益1.09亿元。本项目还可以推广到石油、造船及国防等其他领域,具有广阔的应用前景。

编号:2017200

项目名称:厂房内大型设备基础改造技术研究及应用

主要完成单位:中国二十冶集团有限公司、宁波二十冶建设有限公司//

主要完成人:

赵建立、刘永珍、岳齐贤、王兴康、孙叔庆、王红霞、王志新、张建华、孙中盛//

科学技术领域:本项目属于冶金建筑施工领域。

主要内容、特点:冶金企业选址时,为了便于材料、燃料运输,通常会将生产线布局在沿海、沿江地区。这些地区通常会分布有较厚的淤泥质地层,为满足生产线承载力需要,基础埋设深度通常较深。随着生产规模和生产工艺的变化,原有基础可能不满足工艺要求或者发生破坏,这就需要将原有基础进行拆除,重新进行基础施工。

本项目结合福建宝钢德盛罗源钢厂钢坯打捞工程,针对超厚淤泥质复杂地层,采取深基坑围护形式,在不影响生产线正常生产的前提下,移除厂区内重型沉陷物。项目以沿海地区海相淤泥地质条件下的深基坑支护及开挖为研究出发点,进行了如下创新性研究:1、研究揭示了基坑内超大荷载快速卸载下基坑及周边环境变形规律;2、改进了复杂地质条件下超长全回转全套管灌注桩技术,研制了垂直度。沉渣厚度控制装置,解决了对紧邻构建筑物的扰动问题;3、改进了复杂地质条件下超深旋喷桩施工技术,研制了三角锥形旋喷桩合金钻头,解决了超深旋喷桩在砂砾卵石层中成桩的问题,形成了63m深度的止水帷幕体系;4、研究了超大荷载快速卸荷作用下回灌量与降水量的关系,制定了按需降水、实时回灌的技术措施,有效保护了周边环境;5、研制了内衬墙环向钢筋定位装置,实现了环形内衬墙快速闭合;6、研制了全夹紧自锁式钢坯吊运装置,完成无序状态重型钢坯的安全快速吊运;

本项目共获得省部级鉴定成果2项(1项为“国际领先”水平,1项为“国内领先”水平),省部级工法2篇,授权发明专利2件,授权实用新型专利4件,审查发明专利4件,发表论文4篇,获省部级以上科学技术奖1项,获得省部级QC成果1篇。

应用推广情况:本项目成果可应用于厂区内原有设备和建筑基础的拆除重建,以及受破坏基础或地下构筑物的移除,促进旧生产线的改造升级。本项目核心技术先后在宝钢德盛罗源钢厂钢坯打捞工程、温州市域轨交指挥中心项目、宝钢德盛220kV总降增建3#主变基础加固项目等重大工程中成功应用,解决了厂区内原有基础或者受破坏基础的移除工作。

本项目累计新增利税2943.5万元,间接经济效益约3.74亿元。

编号:2017201

项目名称:40MN多向模锻自动化生产线

主要完成单位:中国二十二冶集团有限公司、二十二冶集团精密锻造有限公司//

主要完成人:

李明权、李景生、冯恩庆、王 琳、宋昌哲、刘金洪、张丽丽、朱立雷、王军勇、刘 川、李少鹏、赵文成、付立华、杨宝仓、徐文翠、武 博//

项目所属学科技术领域:机械制造

主要内容、特点:40MN多向模锻自动化生产线是以40MN多向模锻液压机为基础,以多向模锻工艺为核心技术,采用先进的控制方式,结合现有工艺、装备技术水平,采用多机配合协调的方式,建设了一条生产稳定、工艺合理的多向模锻自动化生产线,也是国内第一条多向模锻自动化生产线。

生产线主体设备为40MN多向模锻液压机,配套下料带锯床;中频感应加热炉;高压水除磷机设备;上料、下料机械手;模具润滑、冷却及清理设备;模具快速安装设施以及一条输送链。。40MN多向模锻液压机本体采用先进的剖分坎合和预应力钢丝缠绕技术,同时采用自主研发的液压控制系统;除鳞系统可达到99%的除尽率;机器人可快速、准确的实现坯料定位、锻件下线和模具喷涂冷却;实现了生产线的数字化控制。

多向模锻自动化生产线采用一火一次锻造成形,锻件外形尺寸精度高,内部组织形成连续金属流线,为全纤维结构,组织致密、性能一致性高,保证了产品的质量。与传统锻造工艺相比,多向模锻技术提高了材料利用率、减少了机加工时,提高了生产效率并保证了产品质量,该生产线工艺设计合理、生产高效稳定,是一条可实现高产、低耗优质锻件的多向模锻自动化生产线,生产线的批量化生产标志着国内大型多向模锻件在生产技术领域取得了重大突破,它填补了国内空白,为核电、超(超)临界火电、核工业、石油石化、煤化工、通用机械等领域提供了优质锻件,被专家评价为“精密、高效、优质、节能”的锻造技术。

应用推广情况:目前40MN多向模锻自动化生产线已经建设完毕,并投入生产,已成功完成了DN80球阀阀芯、电站用3吋、4吋、6吋闸阀、截止阀、止回阀、真空阀、加氢阀等阀门阀体,石油钻井用631、411、311提丝锻件、以及特殊形状的插头锻件、石油石化用3吋旋塞阀、50-250型紧急切断阀体锻件等的批量生产任务并交付客户,其材质涵盖了碳钢、合金钢及不锈钢,并实现了多向模锻的产业化。公司生产的这些阀体锻件获得了广大客户的高度认可和赞同。同时验证了40MN多向模锻自动化生产线已经成为了一条生产稳定、工艺合理、综合经济效益高效的优质、高产、低耗的多向模锻自动化生产线并实现了多向模锻件的产业化生产。

机械制造、多向模锻

编号:2017202

项目名称:超大型转炉炼钢工程建造新技术

主要完成单位:中国十七冶集团有限公司//

主要完成人:

尹万云、金仁才、陶清林、孔 炯、周金龙、石瑞先、正 清、王新成、吴孟菊、朱道付、孟海冰、孙柏荣、伍科亮、江 龙//

1.项目所属科学技术领域:属冶金工程建设领域。

2.主要内容:近年来,钢铁工业竞争日趋激烈,为提高市场竞争力,企业相继进行结构调整,陆续建造300t级以上超大型转炉。冶炼技术逐渐采用先进的顶底复吹转工艺,实现低成本、高效率生产洁净钢水的目标,设计技术的不断改进和应用,促使工程建造商的建造技术不断创新。

2009年,我国颁布了《钢铁产业调整和振兴规划》,着力推动钢铁产业结构调整和技术改造优化升级。中国十七冶集团有限公司通过多年从事超大型转炉炼钢工程实践,对炼钢转炉建造技术进行系统研发、提炼和集成,有针对性地进行自主创新,最终形成超大型转炉炼钢工程建造新技术集成,获多项专利、专有技术及专著等自主知识产权。

以中国十七冶承建的宝钢湛江钢铁工程为例,炼钢系统共配置四台350t转炉,为全国最大的碳钢转炉;其工程的特点是:钢结构量大、安装风险高、设备安装吨位大、电气安装调试要求高。整个炼钢系统钢结构制安量53000t、混凝土量130000m3、设备安装总吨位25000t;工程首次采用自主知识产权的超大型转炉炼钢工艺,关键设备国产化率100%,由于此类项目没有成熟的建设经验可供借鉴,工程建造关键技术需要进一步研究。

本项目是以解决超大型转炉炼钢建造关键技术难题为目标的技术创新研究活动,综合“大体积混凝土施工技术”、“重型钢结构建造技术”、“超大型转炉模块化安装技术”和“电气安装调试技术”等,形成超大型转炉炼钢工程建造新技术集成。在项目研究过程中,编写出版《炼钢工程施工管理与施工技术》一书,主编行业标准1部,获国家级工法2项、省部级工法4项,形成省部级科技成果6项(其中1项达“国际先进”水平,2项为“国内领先”水平),授权发明专利11件,授权实用新型专利55件,审查发明专利19件,发表论文9篇。

本项目以马钢新区炼钢项目和宝钢湛江炼钢工程为载体,开展超大型转炉炼钢工程建造新技术研究与应用研发。特别是在宝钢湛江工程中应用本项目研发的新技术,实现工程提前2个月投产、提前6个月达产,创造国内“规模最大、投资最省、质量最优、进度最快”的转炉炼钢工程建设新业绩,获得宝钢湛江钢铁公司的高度称赞,十七冶集团借此成功签订山钢日照钢铁精品基地炼钢工程合同,新技术的进一步推广使用,为行业技术进步起到积极的推动作用。

编号:2017203

项目名称:大型桥式起重机安装技术及应用

主要完成单位:中国一冶集团有限公司//

主要完成人:

周汉生//

1.项目所属领域:本项目属于冶金建设工程技术领域,综合应用了钢结构设计与制造技术、机械协同吊装与平衡技术、设备快速组装技术等,实现了复杂环境或限制环境下大型桥式起重机安全、快速安装。

2.主要内容及特点:桥式起重机(行车)是冶金工业厂房内重要起重设备,尤其是炼钢车间的桥式起重机规格及重量较大,安装高度大多数在20~35米。车间环境复杂、空间受限,大型桥式起重机(如350t)更换一直以来是工程技术的难点和风险点,课题组通过多个冶金建设项目的研究,自主研发了大型桥式起重机吊装技术及成套装备,解决了限制条件下起重机械不宜布置和吊装的难题。

主要创新如下:1)首创了屋架吊装体系,通过预先设计的厂房结构配合多台卷扬机协调完成设备吊装,替代大型吊车双机吊抬的方法,解决了限制环境下吊装空间不足的制约。

2)研究了卷扬机操作同步稳定技术,通过对卷扬机操作方式的设计改进,达到了同一人操作两台卷扬机同步的效果,提高了设备提升过程的稳定性和安全性。3)通过对钢丝绳与滑轮组、卷扬机连接形式的研究,设计了仅使用一根钢丝绳连接两台卷扬机、两套滑轮组的技术,通过设置滑轮平衡装置,提高了滑轮组运行的稳定性,解决了两套滑轮组不同步的问题,避免两边滑轮运转不平衡造成的安全隐患。4)研制了自平衡吊装工具,通过吊具灵活转动,实现设备在吊装提升保持自由,减少约束力,避免了吊具转动使得钢丝绳缠绕的安全隐患,提高了吊装的安全可靠性。5)对桥式起重机大梁组对进行了研究,研制了桥式起重机主梁在辊道上快速平移并能快速调节高度装置,避免了固定行车在行车上的焊接,加快行车平移速度;解决了精制螺栓对孔时需要上下多次调整高度的问题。提高了对孔效率。6)研究了钢丝绳应力消除技术,研制了钢丝绳自旋转装置,实现了钢丝绳在卷筒上快速安装,避免了安装过程中钢丝绳释放应力干扰,有效提高了安装速度。

3.应用推广情况:本成果申报专利5件,已全部授权,获得了省部级工法,并在武钢三炼钢工程、二炼钢易地改造工程、武钢CSP工程、涟钢炼钢精炼工程等项目成功应用,在推广应用过程中,安装的最大行车规格为450t,行车安装、调试均一次成功。实践证明该成果显著解决了大型桥式在受限环境下更换的难题,弥补了传统吊装作业的空白,缩短了建设工期;形成的单项技术也可独立推广应用。对冶金行业工艺装备节能建造、运行维护和可持续发展等起到了重要的支撑作用。

编号:2017204

项目名称:全自动立式电阻炉红外碳硫分析仪的研制及产业化

主要完成单位:钢研纳克检测技术有限公司//

主要完成人:

黄小峰、张长均、吴利民、王学华、王 蓬、杨植岗、李 曼、赵 忠、张宗展、侯红霞//

本项目属于材料中气体元素分析技术领域,提供了一种立式管式炉红外碳硫分析仪;可用于黑色金属、有色金属、稀土金属及水泥、陶瓷、矿石、煤、焦炭、炉渣、催化剂、原油、橡胶等固体和液体无机和有机材料中的碳、硫快速分析。尤其针对传统高频红外碳硫分析仪对绝缘材料、高碳高硫等样品分析时,存在的燃烧不充分、结果不稳定的问题,给出了较好的解决方案。分析煤、焦炭、土壤、矿石等材料中碳硫的含量结果高于国家标准。

以煤为例,煤作为一种重要的矿产资源和化工原料,在我国国民经济和能源结构中起着不可替代的作用。碳作为煤中主要元素是组成煤大分子结构的骨架和产生热量的主要来源;硫是煤中主要有害元素,对煤的工业加工利用不利,但同时硫又是一种宝贵资源,是制造硫酸的主要原料,在橡胶、制药领域广泛应用。因此碳和硫的含量是评价煤质的重要指标。

目前测定煤中总碳总硫的方法有很多,非红外吸收的方法有重量法、库仑法、高温燃烧中和法、电量-重量法等。而电阻炉燃烧后红外吸收法是目前测定煤中碳硫最先进和主流的方法。电阻炉又分为水平安装方式和垂直安装方式两种,传统的电阻炉基本都采用水平安装方式,燃烧管和硅碳棒在高温和重力影响下容易变形、断裂;冷态的瓷舟与高温燃烧管接触,会由于温差过大引起裂纹,缩短燃烧管寿命。立式电阻炉则有效的避免了重力和温差的影响,保证燃烧管和硅碳棒的使用寿命更持久。煤中的碳含量很高,而硫含量通常不大,因此在分析煤中碳硫时,称样量需要仔细斟酌。传统高频炉红外碳硫分析仪测定煤中碳硫称样量不能过多,容易造成样品损失。另外煤是非导体材料,称样量过多会导致燃烧熔融不完全,称样量过少,会导致低硫检测困难,取样也缺乏代表性。相对于高频炉,电阻炉采用电阻加热方式,样品可以在炉膛内充分加热燃烧,反应相对缓慢不剧烈,称样量大。本项目研究的CS-3600型立式电阻炉红外碳硫分析仪,使用普通碳硫分析用坩埚,称样量可大于0.2g;采用可控的氧枪气及合理的气路结构,缩短了分析时间,最短可低至70s。配备的自动进样装置,可节省人力成本。

本项目成果通过分析某企业的四个实际样品,探索了0.2g左右的称样量和1350的分析温度等条件并与高频炉分析结果做了比对,结果煤中碳的分析精度可达0.5%,硫的分析精度可达1%,分析一个样品平均用时70s。分析速度与高频炉相当,分析精度远优于高频炉,项目成果出色。本项目已实现产业化,首批量产10台,已售出4台,4家客户均比较满意。

编号:2017205

项目名称:基于M3组织调控的钢铁材料基础理论研究与高性能钢技术

主要完成单位:钢铁研究总院、北京科技大学、上海大学、东北大学、清华大学、山西太钢不锈钢股份有限公司//

主要完成人:

董 瀚、翁宇庆、曹文全、尚成嘉、孙新军、王存宇、李 麟、罗海文、史 文、雍岐龙、王昭东、周惠华、石发才、宋长江、王 昌//

针对汽车、建筑、管线、桥梁、船舶等领域用钢的高安全性要求,开展高性能钢组织调控理论和技术基础研究。项目提出了“多相(Multiphase)、亚稳(Metastable)和多尺度(Multiscale)”相结合的M3组织调控理论,通过M3组织形成控制裂纹的形成与裂纹的扩展,提高了裂纹的形核功与扩展功,在高强度水平下,有效地提高了塑性和/或韧性。系统研究了生产流程中的相关现象、规律和机理,形成第三代汽车钢和第三代低合金钢的原型钢技术。

针对汽车领域持续对钢材高强度与高塑性的要求,在M3组织调控理论指导下,创新提出中锰钢通过逆相变获得超细晶铁素体+奥氏体的目标组织、利用马氏体相变不均匀性控制残留奥氏体量、TWIP+TRIP叠加效应提升强塑积等多个创新理论与技术,开发了第三代汽车钢。在抗拉强度为600~1500MPa级别时,强塑积(抗拉强度与断后伸长率的乘积)不小于30GPa%,较第一代汽车钢翻番,有效地解决了强度提高带来塑性下降问题,不仅提高了高强度钢的冲压成形性能,还提高了车辆的碰撞安全性。

针对低合金钢的强度提升后韧性和/或塑性降低的情况,在M3组织调控理论的指导下,通过奥氏体状态调控,获得多相基体组织,并调控析出相的状态。通过在线回火多相组织调控、与析出相的协同析出开发了低屈强比、高均匀延伸的屈服强度700MPa级及以上的第三代低合金钢板卷,断后伸长率不小于25%,屈强比不大于80%,为低屈强比高塑性钢生产提供了理论与技术基础。工业规模生产中板的屈服强度在9000MPa级时、-40温度下V型缺口冲击韧性不小于200J。

世界上首次实现了中锰合金化第三代汽车钢的实验室制备与工业生产,产品在在卡车元宝梁和整体式桥壳等零件上进行试制并通过台架试验评价,显示了较传统钢铁材料在减重和高成形性能方面的特点。形成了温成形B柱技术,可以替代热成形钢。首次提出了第三代低合金钢的概念,指导高塑性和/或高韧性低合金钢的开发。高塑性第三代低合金钢相关技术已用于生产X90/X100超高强度管线钢获得低屈强比、X80抗大变形管线钢、500MPa级桥梁钢、大型集装箱船板钢、高强度建筑钢的生产。

编号:2017206

项目名称:高炉无料钟炉顶装料设备研制及推广应用

主要完成单位:秦皇岛秦冶重工有限公司//

主要完成人:

陈晓光、杨树新、王伟峰、许振东、杨凤民、张 勇、盖晓明、周永利//

本项目属于钢铁行业炼铁高炉装料技术领域,通过研究高炉无料钟炉顶装料技术与装备,并结合工程实践应用情况编制行业标准,通过标准的实施,推动我国高炉无料钟炉顶装料新技术的推广应用,提升我国钢铁冶炼水平,振兴我国装备制造业。

本项目通过研究大型高炉无料钟炉顶装料技术,重点研制了核心设备基于三缸同步复合液压控制技术的BCQS型布料器。该设备实现了布料溜槽角度精确控制、快速动作,进而实现了精确布料、理想的多环布料功能;更加节能降耗的浮动环式自润滑密封技术,使得密封氮气耗量大大降低。通过设备性能测试评估、国内外工程实践应用情况分析,基于BCQS型布料器的大型高炉无料钟炉顶装料技术达到了国际领先水平。

通过大型高炉无料钟炉顶装料设备的技术创新与设计制造、安装和调试等技术积累,根据国内外工程实践应用情况分析,提出了影响高炉高产稳定运行的设备所需达到的性能参数。通过以上内容的研究归纳总结,编制了新的高炉无料钟炉顶装料设备标准,为高炉无料钟炉顶设备的设计、制造以及安装调试提供更加广泛、更加规范、更加先进的标准。

随着我国对于创新技术的高度关注以及“一带一路”国家经济战略的实施,具有完全自主创新性技术的大型BCQS型高炉无料钟装料设备创新型成果日益在激烈的市场竞争中发挥优势。同时新的《高炉无料钟炉顶装料设备》标准的实施对于国际间技术交流与国际贸易起到了巨大的作用,尤其是近几年中大型BCQS型无料钟炉顶装料设备新技术在印尼3800m3、巴西3800m3、越南河静4350m3、韩国浦项本部2550m3、土耳其卡塔米尔1650m3、宝钢湛江5050m3以及包头钢铁公司3000m34150m3等国内外中大型高炉项目中得到广泛采用,标准对于取得客户信任与国际间技术平台搭建起到了关键作用。

本项目研究具有一定的先进性和前瞻性,标准实施将推进新技术的应用,推动高炉炼铁技术向标准化、精细化、节能环保高效的方向发展。

编号:2017207

项目名称:干熄焦系列标准研究与制定

主要完成单位:秦皇岛秦冶重工有限公司、冶金工业信息标准研究院//

主要完成人:

陈晓光、杨树新、王伟峰、杨凤民、张进莺、任 斌、刘振宇、李桂敏、郝晓静、胡金磊、桂敬伟、王学宝、蒋娟娟、柴雅薇//

“干熄焦系列标准”属节能减排项目。

干熄焦节能技术是钢铁焦化行业重要的节能减排技术,其基本原理是利用冷的阻燃气体在干熄炉内与焦炉烧制的红焦直接换热,从而冷却焦炭。与原有湿法熄焦技术相比,干熄焦具有节能、降耗、环保、节水等技术优势。按照目前普及情况,以吨焦回收余热45kgce计算,年节约标煤110万吨。节约熄焦用水1亿m3,减少湿式熄焦外排污染物1.5亿吨。

1、干熄焦设备研制国家重大科技推广项目“干熄焦”实施以来,秦皇岛秦冶重工有限公司抓住机遇依托中冶焦耐工程技术有限公司和首钢设计院,吸取宝钢等钢铁企业使用进口设备的经验、成功开发了干熄焦排焦装置“旋转排出阀”,实现了关键设备国产化,且达到了国际领先水平。又陆续开发了焦罐运载车、旋转焦罐、方型焦罐、电机车、供气装置、装入装置、振动给料器等干熄焦系统主体设备,均达到国际领先水平。2.干熄焦技术标准制定根据国家节能减排产业政策要求,推广先进节能技术、提高节能管理水平,加强市场准入门槛,淘汰落后生产工艺,对能源消耗高工序急需制定相关的标准,建立多层次、立体化的节能标准体系,落实《节能减排“十二五”规划》、工信部节[2010]24号关于印发钢铁企业炼焦煤调湿等4项技术推广实施方案的通知中《钢铁企业和焦化企业干熄焦技术推广实施方案》政策实施,对提高冶金节能减排具有重大意义。

为此,我们先后制定了YB/T4156-2007干熄焦旋转排出阀、YB/T4343-2013焦罐运载车、YB/T4345-2013旋转焦罐、YB/T4344-2013矩形焦罐、YB/T4255-2012干熄焦节能技术规范等系列标准,推动了新技术的应用,引领着行业发展。

3、干熄焦设备推广及出口创汇秦冶研制的干熄焦设备及技术应用于国内几百家钢铁企业,彻底摆脱了干熄焦设备依赖进口的局面,仅设备购置资金就节省2/3,给用户带来巨大经济效益。近几年,中央提出了“一带一路”战略构想,绿色制造、节能环保企业在“一带一路”战略的实施中担当了中坚角色。秦冶也成为“一带一路”的探索者。除了向日本、俄罗斯出口外,还向印度JSW钢铁公司、伊朗ZARAND公司出口了焦罐及运载车、旋转排出阀、牵引装置、(APS)自动对位装置等干熄焦成套设备。成为我国实施"一带一路"战略的绿色亮点。

 

-  完 -