通過網絡征集、自主推薦、報社初選、行業知名專家評選,最終確定了“2023年世界鋼鐵工業十大技術要聞”,內容涵蓋鋼鐵生產主流程工序重大技術創新成果,便于讀者全面了解鋼鐵行業重大技術研發動向。
1.稀土耐蝕普碳鋼以稀為貴 拒腐防變
上海大學研究團隊通過在鋼中加入稀土提高稀土收得率的新工藝開發,形成“稀土耐蝕普碳鋼原理與技術創新”成果。創新點包括:
1)通過在鋼中加入一定含量的稀土合金,顯著改變了夾雜物性質及狀態,夾雜物類型從MnS、Al2O3向稀土氧、硫化物或復合夾雜物轉變,夾雜物發生顯著的細化和球化,有效降低了夾雜物與基體間的電極電位差,減小了點蝕傾向;
2)稀土鑭的原子半徑為2.74?,鈰的原子半徑為2.7?,而Fe原子半徑為1.72?。稀土大原子界面偏聚能顯著降低界面能,在大氣腐蝕條件下可有效避免局部腐蝕發生;
3)鋼中加入的稀土向銹層與基體界面偏聚,增加銹層與基體結合力及附著強度,提高銹層致密性。
通過該技術生產的建筑用螺紋鋼、板材、型材和棒線材等多品種稀土耐蝕鋼,形成了穩定銹層,可有效隔絕鋼基體和腐蝕環境的接觸,“以銹防銹”減緩腐蝕速率。
上海大學作為主要起草單位編制的《稀土耐候結構鋼》(T/CSM 12-2020)團體標準,填補了現行稀土耐候結構鋼標準體系的空白。+
點評
該技術形成了中國特色的低成本綠色化稀土耐蝕鋼理論和技術。目前,該技術已成功生產出多品種稀土鋼,規模化生產近萬噸,建立了多個典型示范項目。該技術可將鋼中稀土含量精確控制在100-400ppm范圍,稀土收得率保持在70%-90%,為我國富余稀土找到出路,此外,對提高我國耐大氣腐蝕鋼質量及開發新鋼種具有重要意義。
2.全國產柔性化高棒線創穩定運行新紀錄
中冶京誠工程技術有限公司自主研發的柔性化高棒技術裝備在新余鋼鐵股份有限公司棒材生產線升級改造項目中實現了ф12mm規格螺紋鋼軋制速度45m/s,軋件速度47m/s穩定運行,創國內同類產線最高軋制速度紀錄。
該技術在工藝上采用柔性化、模塊化軋制理念,首創單一孔型軋制技術,運用低溫精軋和軋后分級水冷的控軋控冷工藝,實現了熱軋鋼筋的低錳無釩生產,有效降低了資源的消耗。在裝備上采用以高速高承載力模塊化軋機、高速倍尺飛剪、夾尾器及伺服轉轂為核心的一整套自主研發裝備,使高速上鋼系統運行速度穩定,大幅提高了生產效率,降低了生產成本。在電控上自主研發配套了完整的高速棒材生產線電氣控制技術,使軋線運行穩定性提高,倍尺精度高,提升了生產線電氣控制水平。
在成材率、合金含量、負偏差控制等方面均實現了行業內領先的技術指標,其中:成材率>98%,小規格螺紋鋼負偏差控制可以達到-5.8%,同時實現了坯料的去釩降錳,Mn含量僅為0.9%-1.2%。
+點評
該技術實現穩定運行速度45 m/s,以優異、可靠的性能成功替代同類進口技術產品,生產效率高,產品質量高,綜合成材率高,合金消耗低,生產成本低,實現了棒材柔性化、高速化生產,滿足了鋼企響應國家政策對熱軋鋼筋生產轉型的需求,提高了鋼鐵工業整體技術水平,引領了螺紋鋼棒材生產技術的發展方向,促進行業可持續發展。
3.不銹鋼中厚板在線固溶處理技術實現突破
目前,奧氏體不銹鋼中厚板固溶處理均采用離線方式,必須等待鋼板冷卻到室溫后再重新加熱至固溶溫度,軋制及熱處理的時間通常要花費24小時以上,不僅能源消耗大,而且生產周期長。
東北大學聯合振石集團東方特鋼優化加熱和軋制工藝,攻克了奧氏體不銹鋼中厚板在線冷卻工藝下性能超標及板形不良等技術難題,成功開發出國際首臺套不銹鋼中厚板免加熱在線固溶處理工藝技術,可充分利用軋制余熱,中厚板在1050℃以上高溫終軋后直接進入在線固溶冷卻裝備冷卻至150℃以下。與傳統的不銹鋼離線固溶熱處理工藝相比,不銹鋼中厚板免加熱在線固溶工藝裝備具有如下技術優勢:
1)熱處理裝備在線布置,省去再加熱工序,利用中厚板軋制后的余熱溫度,直接進行在線熱處理,生產能耗節約60%以上,大幅度節約能源消耗,降低生產排放;
2)省去再加熱工序,減少產品線上傳輸時間,將不銹鋼板材產品的生產周期由原來的24小時以上減低至5小時以內,提高了生產效率,大幅度縮短產品生產周期。
+點評
不銹鋼中厚板免加熱在線固溶處理工藝裝備的成功研發,改變了延續多年的傳統熱處理生產流程。在環境保護問題日益突出的當今時代,不銹鋼中厚板免加熱在線固溶熱處理工藝裝備的研發,適應鋼鐵業綠色低碳發展的時代要求,對促進我國不銹鋼中厚板行業生產技術的進步及綠色化發展將發揮重要的引領示范作用。
4.鋼渣處理技術與裝備達國際領先水平
2023年4月24日,中冶建筑研究總院有限公司、中冶節能環保有限責任公司共同研發的“熔融鋼渣高效罐式有壓熱悶處理技術與裝備”科技成果順利通過中冶集團組織的成果評價,評價委員會認為,該項科技成果達國際領先水平。
隨著人民群眾對生態環境保護意識的增強和2021年《中華人民共和國環境保護稅法》政策的實施,鋼渣處理和資源化利用刻不容緩。
自1992年起,中冶建研院精深專研鋼渣處理及利用技術,歷經三代鋼渣處理技術升級,最終成功研發第四代具有完全自主知識產權的“熔融鋼渣高效罐式有壓熱悶處理技術與裝備”。該項科技成果實現了鋼渣處理清潔生產和智慧制造,適用于熔態、固態等各種狀態鋼渣的處理,處理效果好,經濟、環境效益顯著,國內市場占有率達90%以上。而更加高效和更具系統性的第五代鋼渣熱悶技術,現階段正在緊鑼密鼓地研發過程中。
近年來,中冶建研院和中冶節能環保通過BOO、EPC、EP等商業模式在國內外對該項科技成果進行了工業化推廣應用。
+點評
該項鋼渣高效處理技術及裝備實現了高度自動化和智能化,在臥式罐的基礎上,創新研發成功熱悶立式罐,是鋼渣熱悶處理技術的重大突破和升級換代,與鋼渣磁選工藝、鋼渣粉磨工藝等結合,形成一整套鋼渣資源化利用體系,極大地提升了我國在鋼渣處理領域的國際競爭力,推動了鋼渣高附加值利用進程,具有巨大的經濟和社會效益。
5.一體化生產管控解決方案引領智能化發展
2023年12月,中冶賽迪代表鋼鐵行業參賽的作品“基于工業互聯網平臺的鋼鐵一體化生產智能管控解決方案”獲第二屆中國工業互聯網大賽全國總決賽第一名。
工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物,日益成為新型工業化的關鍵支撐。中冶賽迪將智能感知、先進控制等技術搭載在裝備設備上,將大數據、云計算、人工智能等新興技術內嵌于生產過程中,自主研發打造出服務于制造業轉型升級的“水土云”工業互聯網平臺,這是鋼鐵行業首個全流程實戰應用的工業互聯網平臺。
基于該平臺,中冶賽迪針對鋼鐵企業生產過程中工序間協同難度大、安全環境惡劣、生產模式固化等問題,探索出了一套“可復制、有效果”的鋼鐵一體化生產智能管控解決方案,打造鋼鐵智能工廠。該方案具有創新驅動力強、應用成效顯著、落地性強、經濟價值高的特點,代表了中國工業互聯網發展的先進水平。
+點評
中冶賽迪自主研發的“水土云”工業互聯網平臺,是鋼鐵行業首個全流程實戰應用的工業互聯網平臺。基于該平臺的鋼鐵一體化生產智能管控解決方案,成功應用于多家大型鋼鐵企業,取得了良好的經濟與社會效益,有利于推動鋼鐵企業的數字化轉型,構建鋼鐵產業鏈生態體系,助力鋼鐵行業高質量發展。
6.環保型石墨易切削鋼實現商業化生產
浦項鋼鐵公司開發的環保型石墨易切削鋼PosGRAM實現商業化生產。此次開發的易切削鋼利用了環保材料石墨,且切削性優于傳統含鉛易切削鋼。
浦項于2023年開始研發石墨顆粒的分布及控制技術,著手開發易切削鋼,并于2024年完成了開發,同時確立了量產制造標準。隨后在2023年初,為盡快投放市場,成立了涵蓋研究、銷售、生產等關鍵環節的工作小組,加快推進應用。6月,產品被客戶認定為質量優良,并正式投入銷售。
易切削鋼主要用于制造復雜形狀或高尺寸精度的精密零部件,廣泛應用于汽車、電子電器和辦公自動化設備行業。
浦項開發的PosGRAM可以替代以往完全依賴進口的含鉛易切削鋼,有助于提升相關產業競爭力。
目前,全球易切削鋼市場規模約為100萬噸/年,其中,含鉛易切削鋼產品的比例超過一半,韓國每年從日本等國家進口約2.3萬噸易切削鋼。為了擴大PosGRAM的銷售,根據客戶特定的設備特性,浦項在切削條件和刀具選擇方面開展了解決方案支持活動。此外,針對汽車、家電等制造企業,浦項持續推進零部件認證工作,從而加快推廣和應用。
+點評
一般情況下,為提高切削性,易切削鋼需添加鉛,有害物質限制指令RoHS和ELV規定產品中的含鉛量最多為0.1%。近年來,世界各國開始限制含鉛零部件的使用,預計今后會相繼出臺更為嚴格的限制準則。
此次浦項開發的環保型易切削鋼,利用了環保材料石墨,且切削性優于含鉛易切削鋼。未來,該產品將成為含鉛易切削鋼的最好替代者,應用前景廣闊。
7.橋梁纜索鋼突破強度極限 首獲工程應用
中信泰富特鋼集團興澄特鋼運用超純凈冶煉技術、特殊澆注工藝控制及自主研發的EDC(Easy Drawing-Conveyer Process)水浴韌化熱處理等核心技術,以溫度場、流場、液位等關鍵參數智能匹配,實現了短流程、高效、綠色環保的橋梁纜索用盤條制造,成功開發出了2060MPa世界超高強度橋梁纜索用盤條。
“興澄牌”2060MPa橋梁纜索鋼擁有目前世界最高強度,深中通道采用了該產品。深中通道是國家“十三五”重大工程之一,是繼港珠澳大橋之后又一世界級的超大“橋、島、隧、地下互通”集群工程,是世界最大跨徑海中懸索橋、世界最高海中大橋。2060MPa橋梁纜索鋼產品開發難度極大,興澄特鋼突破創新,自主研發核心技術,為深中通道橋量身定制2060MPa橋梁纜索用盤條。
為滿足大型橋梁的建設需求,在橋梁建設用鋼領域持續占據一席之地,興澄特鋼不斷實現關鍵技術突破。在2060MPa橋梁纜索鋼之前,興澄特鋼還先后開發了1860MPa、1960MPa、2000MPa超高強度橋梁纜索用盤條。其中,2000MPa橋梁纜索用盤條應用于滬蘇通公鐵兩用長江大橋,實現了該級別橋梁纜索用盤條的世界首次應用。
+點評
隨著世界經濟的快速發展和橋梁建造技術的進步,世界橋梁逐漸向大跨度、大載重、長壽命、低風阻等方向發展。橋梁纜索系統是實現現代化橋梁大跨度的關鍵,在材料設計、質量控制、熱處理、鋼絲加工等環節,都需深入的技術開發和過程質量的嚴格管控,確保橋梁安全。興澄特鋼開發的2060MPa世界超高強度橋梁纜索用鋼是企業打造國之重器、助力百年工程的體現,對我國橋梁事業發展具有深遠意義。
8全自動廢鋼智能檢測系統實現等級判定
廢鋼是唯一可以替代鐵礦石煉鋼的再生鐵素爐料。在鋼鐵行業內,廢鋼存在多料型混裝及摻雜問題。
達涅利同創信息科技(北京)有限公司(DTI)設計的全自動廢鋼智能檢測系統(ASC),在中國首次實現了鋼鐵行業廢鋼驗收全流程的無人化廢鋼等級智能識別與自動驗定。經項目實踐認證,廢鋼智能檢測系統的判定率達到95%,并獲專家高度評價:
1)開發了基于機器視覺和深度學習的廢鋼智能檢測系統,首次實現了廢鋼驗收全流程的無人化廢鋼等級智能識別與自動驗判。
2)研發了基于掃描路徑最優化的攝像機角度自適應調整算法,提高了拍攝圖像的清晰度和拍攝效率,通過級聯卷積神經網絡目標檢測算法,實現了廢鋼圖像的高效精確分類,廢鋼等級識別準確率達到國際先進水平。
3)基于歷史數據圖像數據庫,開發出智能識別廢鋼等級的多維度卷積神經網絡模型和收儲中的廢鋼等級分類檢測系統,實現廢鋼物資自動扣雜功能,提高廢鋼等級判定的科學性。
+點評
DTI開發的全自動廢鋼智能檢測系統,徹底改變了原有的廢鋼人工驗判,遠程客戶端自動生成廢鋼等級判定報告,實現了人機實時交互,滿足現代規模化鋼鐵冶金企業廢鋼采購和使用量化表征測試分析需求,實現了廢鋼物資自動扣雜功能,避免了人工扣雜的主觀性,提高了判定結果的科學性,實現了智能制造降本增效的有機統一。
9.大型綠色智能焦爐技術達國際一流水平
山東省冶金設計院股份有限公司(SDM)與意大利保爾沃特公司(PW)成功研制了多種爐型的大型焦爐:6.25m、6.73m、7.15m等搗固焦爐和7.2m、7.3m、7.6m等頂裝焦爐。
擁有多項大容積寬炭化室技術,兩段加熱(空氣分段)、雙聯火道、廢氣循環、蓄熱室分格、高效薄爐墻、非對稱式煙道、焦爐爐內脫硝、源頭控硝及節能燃燒等解析優化技術。
6項焦爐砌體嚴密及長壽化技術,抗形變多段式保護板技術,SOPRECO單孔調壓技術、SUPRACOK焦爐二級自動化系統、焦爐機車智能作業管理系統等一系列協同優化特色技術的應用,在節能、環保等方面尤為突出。
氮氧化合物在不采取爐外脫硝措施的情況下,頂裝焦爐排放量可以在100mg/m3以下,煤氣使用量的大幅減少,降低了生產成本。年產200萬噸焦炭的企業,可以節約成本約1500萬元。
該技術實現了焦爐流程功能重構優化、節能環保、長壽命,達到世界一流領先技術水平。
+點評
大型化、綠色化和智能化的高效焦爐是未來焦爐建設的首選。
大型綠色智能焦爐特色技術的應用,可以為客戶帶來低成本的投入和高效益的回報,降低環保措施的投入。該爐型可以根據客戶實際需求,實現“量身定制”;在環保要求越來越嚴格的情況下,可以更加從容面對低碳環保、節省投資等更高的挑戰。
10.國內首條全國產雙高棒項目成功投產
湖南華菱漣源鋼鐵公司雙高棒項目是首條國內成功投產的全國產雙高棒項目。該項目由中鋼設備公司設計和供貨,克服了疫情及春節影響,包括拆遷打樁5個半月投產,創國內乃至世界同類工程建設速度最快紀錄。
漣鋼雙高棒項目成功運用連鑄坯直接軋制技術、切分雙高棒軋制技術、控軋控冷柔性軋制和柔性冷卻技術、超重型265頂交模塊軋機、全國產高速上鋼設備和電控系統等多項自主研發成果。
直接軋制技術可以大幅度降低能耗,提高金屬收得率,節約投資。切分雙高棒軋制技術配套全國產高速上鋼設備和電控系統,最大軋制速度達45m/s,可提高成材率和產品質量,降低噸鋼成本。該高速上鋼系統不僅穩定高速,而且控制精度高、壽命長,代表了目前高速上鋼設備最高水平。
控軋控冷柔性軋制和柔性冷卻技術配套超重型模塊軋機和智能水冷裝置,可以改善產品內部組織,提高鋼筋的強度,取消或降低釩等微合金元素添加,降低錳合金用量,降低生產成本。水冷裝備采用最新噴嘴設計,可以調整冷卻能力,柔性化冷卻加上均勻化控制,確保軋件出水箱后快速干燥,回溫均勻,通條均勻性好,同時具備穩定可控的頭部不冷功能,保證后續低溫軋制工藝的成功實施,可以將控溫和控軋很好的結合,實現細化晶粒,滿足新國標的要求。
+點評
漣鋼雙高棒項目采用了國際先進的直接軋制、高溫熱裝以及具有自主知識產權、成熟可靠的雙熱機軋制工藝技術,最高軋制速度為45m/s;同時結合頂交重載模塊軋機、單傳減定徑機組、智能控冷設備,實現了柔性控制冷卻以及大規格低溫軋制。擁有完全自主產權的重載模塊軋機填補了國內空白。這些先進技術正在國內鋼鐵行業的新形勢下發揮作用,有利于促進我國長材產品高效、高質生產。
來源:世界金屬導報
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