直接还原铁高附加值应用技术研究

2020-03-11 10:18:44 作者:huangj 来源: 浏览次数:0 网友评论 0

介绍了以直接还原铁性为原料,采用短流程生产铁基新材料(超纯工业纯铁、特钢)产品的冶金新新工艺,产品具有成分、性能优,生产流程节能、环保等优点。
    黄国斌1, 洪益成2, 3, 徐立军2, 3,黄建中1, 李家续1,

  蔡锋华1, 张英辉1, 3, 岳崇锋2, 3, 石丽伟2, 3

  1、云南曲钢集团创鑫新材料有限公司

2、北京钢研新冶工程技术中心有限公司

  3、钢铁研究总院工程技术中心

 

  1前言

  2019年,我国钢铁总产量预计将接近10亿吨,但我国钢铁产能主要集中在中东部地区,随着国家“西部大开发”政策实施,国家对西部开发进行支持和政策倾斜,为钢铁产业创造了生存发展的空间,西北五省区陕甘青宁新钢铁产业进入发展快轨道,一批大型钢企进入西北地区。而地处我国西南地区的云南,做为作为支撑经济建设的原材料工业--钢铁工业,其产能发展远赶不上经济发展速度,以至形成当地市场与产能不平衡的局面,几乎所有钢材品种都需要从省外、国外进货,省内自产钢材与市场需求相比,尚存在很大缺口。

  自新中国成立以来,云南经济获得了突飞猛进的增长和发展,特别在改革开放后四十年来,经济更是实现了持续稳定的发展。云南省目前处于工业化中期向后期过渡阶段,城镇化率仅36%。同时,由于云南地处中国--东盟经济圈和“泛珠三角”经济圈、一带一路的叠加区域,有机会在今后取得更大的经济和社会的发展,给我国钢铁行业特别是西南地区钢铁行业带来快速发展的机遇。“一带一路”沿线基础建设需要投入大量的人力物力财力,无论是修建码头、高铁、设备制造还是油气管道、输电网等等,这些对钢铁的需求量都会加大。这不仅有效地拉动钢铁消费,从而也推动了我国钢铁产业逐步驶入良性循环轨道。

  云南保山市位于云南西南边陲,同时面对滇西地区和东南亚两大市场,钢铁产业发展潜力巨大。近年保山钢材需求数据及未来市场预测情况见表1-1。国务院关于支持云南省《加快建设面向西南开放重要桥头堡的意见》(国发[2011]11号)也明确提出:以中缅(北)公路、铁路建设为契机,积极谋划以保山、腾冲为节点的昆明一密支那经济走廊建设,适度发展钢铁、有色等产业……改造升级传统工业,重点推进化工、装备制造、有色、钢铁等产业优化升级……积极探索利用境外矿产、能源和市场,在滇西边境一线发展钢铁产业。

  保山市及其周边地区各种资源丰富,完全可以满足本地区钢铁产业的发展需要。含铁原材料就地深加工,可以降低运输成本,缓解交通运输压力,减少汽车油耗、电耗和减少汽车等尾气污染物的排放。较其他地区综合成本低,在激烈的市场竞争中,形成了较强的成本和竞争优势。

   表1-1 云南保山钢材需求数据及未来市场预测(单位:万吨)

序号

地点

2017

2020

2025

1

东南亚进口需求量

8300

9000

10000

 

中国出口东南亚量

2490

2700

3000

缅甸进口需求量

220

300

500

缅甸长材进口量

142

204

320

中国出口缅甸长材量

53

60

120

2

云南需求量

1100

1220

1280

 

云南铁路需求量

200

240

260

云南公路建设需求量

220

248

275

云南基础建设需求量

180

198

210

云南长材需求量

400

430

500

3

保山需求量

90

120

172

 

保山长材需求量

48

62

68

 

  2云南曲钢集团创鑫新材料有限公司工艺设备基础

  云南曲钢集团创鑫新材料有限公司是一家合资企业,由云南双友冶金股份有限公司和云南曲靖钢铁集团共同注资设立,公司位于保山市,是周边四个地级市200公里区域内唯一综合钢材生产企业。在保山先后建设了包括矿产资源勘查与深加工利用、尾矿改性综合利用、钢铁(钢铁)冶炼、钢丝基材制造以及贸易、物流中心等在内的完整产业链,总投资17亿元,一期项目50万吨钢丝基材已于2010年11月建成投入生产,产品主要有高速防落石钢丝网基材、高速桥梁用钢绞线基材、高速路边护网基材、起重设备钢丝绳基材、电梯用钢丝绳基材、矿山用钢丝绳基材、缆车用钢丝绳基材、高速光圆线材、抗震带肋钢筋、超高强度钢筋等。公司2019年9月建成先进环保节能型50t合金钢电炉项目,建设投资2.5亿元,生产的连铸坯利用现有轧机轧制成各类精品棒线材,完善产业链。

  在安全方面,为了革命性的改变“高温液态钢水高空吊运作业”这一行业安全隐患,使大吨位电弧炉炼钢生产能够真正做到“高效、环保、安全生产”,钢铁研究总院与云南双友冶金股份有限公司共同开发了全国首台套“电弧炉炼钢无天车出钢、浇钢”生产(示范)线,并已顺利投产。本“电弧炉炼钢无天车出钢、浇钢”生产线的成功研发与应用,改变了大吨位高温液态钢水频繁起吊、高空作业的现状,彻底杜绝了高温液态钢水“大负荷、高频率的高空吊运”造成的安全隐患,攻克了行业安全难题。

  在节能方面,为促进钢铁节能环保技术的高效,公司与钢铁研究总院共同协作,相互交流探讨了“钢铁行业生态文明建设与十三五节能减排思考”、“应用于钢铁连铸机的革新型绿色解决方案”等课题,在钢坯切割工艺中,把传统的火焰切割改为液压剪切,做到低碳减排,绿色制造。

  3创鑫新材料有限公司直接还原铁生产及特钢产业规划

  云南双友冶金股份有限公司已有年产50万吨回转窑氧化球团生产一套。为增加企业市场竞争力,提高产品附加值,钢研研究总院工程技术中心与云南双友冶金股份有限公司联合进行了高品质直接还原新型节能环保回转窑项目技术攻关,拟对原有氧化球团回转窑生产线进行节能、环保升级改造的基础上,新投建40万吨高品直接还原新型节能环保回转窑项目(一期20万吨,预留二期20万吨)。新建直接还原回转窑生产线,原料为氧化球团,产品为直接还原铁热压块,为云南双友冶金股份有限公司特钢产业板块提供优质高纯铁基材料。

  云南曲钢集团创鑫新材料有限公司致力于高品质、高附加值特钢产业发展,拟投资5亿元初步建成保山特钢产业基地,针对本地区特钢需求,拟建“5万吨“精品优特金属材料”生产研发基地”项目;针对本地区铁路、高速公路等基建需求,拟建“5万吨/年预应力钢绞线”项目;针对东南亚市场需求,拟建“5万吨中端拔丝、制钉”项目。钢铁研究总院工程技术中心为云南曲钢集团创鑫新材料有限公司特钢产业基地建设提供技术支持。

  4直接还原铁高附加值(特钢)应用技术开发

  钢铁研究总院工程技术中心与云南双友冶金股份有限公司开展系列直接还原铁应用技术研发工作,为特钢产业基地建设进行工艺技术支持,现已完成部分冶金新工艺研发,主要内容如下:

  4.1高纯铁基材料生产新工艺及应用技术研发

  用超纯铁精粉生产超纯海绵铁,采用冶金新工艺生产超纯工业纯铁,Fe纯度达到了99.97%以上,硫元素含量达到0.005%以下,产品达到GBT9971-2017原料纯铁牌号YT3成分要求。试验图片与产品成分如图4-1、表4-1所示。

 

  4.2铁基高温合金材料生产新工艺及应用技术研发

  提纯处理后的直接还原铁可以实现质地非常纯净,杂质含量极低,可以作为“精密铸造、高温合金以及各种铁基合金”生产的基本原料,例如可用于粉末高温合金涡轮盘等高温材料的生产。中国钢研生产的某型发动机用FGH95(使用温度650℃)、FGH97(使用温度800℃)合金高压涡轮盘如图4-2所示。

 

  4.3超低碳奥氏体生产新工艺及应用技术研发

  利用高品位优质铁精粉,经直接还原和进一步提纯后,可以应用于生产高纯净超低碳特冶产品。用直接还原铁为原料,采用冶金新工艺生产的超低碳耐晶间腐蚀不锈钢022Cr19Ni10产品如图4-3所示,产品成分如表4-2所示。

 
 

  5结语

  2019年《产业结构调整指导目录》中明确鼓励非高炉炼铁技术。我国钢铁行业处于转型期,随着近年我国电弧炉短流程炼钢的快速发展,电弧炉生产企业将不可避免的面临废钢短缺、产品有害成分控制困难的问题,大力推动直接还原铁发展,契合国家产业政策和电弧炉生产企业需求,具有较大的发展空间。直接还原铁化学成分稳定,P、S含量少,五害杂质(Pb、Sn、As、Sb、Bi)含量低,钢铁研究总院工程技术中心和云南双友冶金股份有限公司充分利用直接还原铁性能特点,以直接还原铁性为原料,采用短流程冶金新工艺生产工业纯铁,以及铁基特钢产品,产品具有成分、性能优,生产流程节能、环保等优点,可广泛应用于下游用户,具有较好的发展前景。
 

 

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