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中国金属学会洪及鄙2009年5月18日2009年根据国际货币基金（IMF）预测，世界经济增长-0.5%，世行预测-1.5%，是二战以来最低的增长率。2009年是中国本世纪以来经济发展最困难的一年，也是钢铁行业发展最困难的一年。国际金融危机影响没见底对实体经济的影响正在蔓延、加深中国钢铁工业产能严重过剩，国内外需求严重萎缩钢铁全行业从2008年10月以来，连续6个月出现全行业亏损一、钢铁工业的困难形势，给科技创新提供新的机遇20世纪以来（1950~2006）世界钢产量的变化020000400006000080000100000120000140000195019541958196219661970197419781982198619901994199820022006年份产量（万吨）徘徊期第一次高速增长期第二次高速增长期每次经济调整和危机都给科技创新带来新机遇1950年以来钢铁工业二次高速增长第一次高速增长第二次高速增长持续时间上世纪50年代中期~1973年20~21世纪之交~2008年涉及人口约7亿约14亿增长速度1900万吨/年6000万吨/年拉动主体美、欧、日、苏联、东欧二战后恢复重建和工业化发展中国家（中国）新兴工业国工业化、大规模基础设施建设推动技术氧气转炉炼钢、连铸等从发达国家引进技术二个高速增长期间有一个徘徊期（1974-1999年，共25年），钢产量波动在7-8亿吨间。二次石油危机带来经济衰退，西方世界经济萧条市场竞争加剧，价格下跌，钢企盈利下降，经济困难，82年美国钢产量下降40%。（所以有钢铁是“夕阳工业”之说法）在徘徊期，钢铁企业为求生存更加重视技术进步，努力降低消耗，提高产品质量，增加效益。2009年后，钢铁工业进入另一个徘徊期？21世纪后，世界钢产量高速增长，打破长期以来形成的全球资源和能源平衡;地球资源、能源和环境容量有限性，限制了发展。金融危机前：石油价格“疯涨”全球粮食突然大涨资源类产品价格（矿石、煤等）“疯涨”这些都不完全与供需关系相关金融危机后：需求急速萎缩，价格大跌，钢企盈利大幅下降，经营面临极大困难。各国政府应付金融危机，宽松的货币政策是否会引发新通货膨胀。企业竞争力如何提高？哪些科技进步能帮助企业更好地渡过难关？二、国内外哪些科技进步可帮助钢铁工业渡过难关（一）解决矿石资源瓶颈世界铁矿资源量3700亿吨，可采储量1600亿吨，静度可开采150年。中国截止2007年底，查明铁矿资源613亿吨（世界第5）特点：①品位低，贫矿多，占98%②分布相对集中（河北、四川、辽宁）③目前开采主要品种磁铁矿占储量55%，钒钛磁铁矿占储量14%，其他红矿（赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿）难选成本高④2008年产原矿82401万吨，成品矿33500万吨，（华北60.9%，东北14.5%，西南9.0%）2008年世界成品矿14-15亿吨，国际贸易量8.5亿吨，中国占世界贸易量52%，中国对外矿石依存度50%以上。矿石进口价大幅度上涨200020012002200320042005200620072008价格变化%5.424.31-2.48.918.6471.5019.009.580/90与2002年比，2008年已涨到5.48倍对策①提铁降杂贫赤铁矿选矿工艺达国际领先水平连续磨矿—弱磁—强磁—阴离子反浮选阶段磨矿—粗细分选—重选—磁选—阴离子反浮Fe品位SiO2精矿回收率66%3.9%84.28%磁铁矿选矿工艺阳离子反浮选—磁选—中矿再磨Fe品位SiO2精矿回收率68.89%4.09%80%②钒钛磁铁矿综合利用尾矿选矿钛精矿矿热炉高钛渣熔盐氯化（TiCl4）Mg金属还原（海绵钛）铁水铁精矿高炉高炉渣高温炭化、低温氯化（TiCl4）铁水提钒渣V2O3,V2O5,VFe,VN炼钢轧材③难选矿的利用在技术、经济指标上已突破长沙院对菱铁矿、褐铁矿采用“全粒级回转窑焙烧—弱磁—反浮选”流程，解决了焙烧设备炉内结圈和微细粒级铁矿反浮选（-43微米级大于98%）等技术问题。铁精矿品位64%，回收率72%，目前已建200万吨选矿厂，二期规模800万吨/年。④中国要提高矿石谈判的话语权提高钢铁企业集中度，统一协调对外谈判有矿石需求和供给的调控能力（二）如何降低焦比和焦炭使用量世界焦煤按目前使用量30年耗尽焦煤价格现在是普通煤的2倍单价2007年2008年三季度四季度一季度二季度三季度动力煤澳大利亚离岸价US/T47.050.056.069.0125.0炼焦煤澳大利亚离岸价US/T90.090.0100.0300.0300.0冶金焦中国离岸价US/T183.0215.0240.0400.0520.02007年我国煤炭查明储量11597亿吨，炼焦煤只占24.2%，明显偏少。2007年生产煤炭252341万吨，其中炼焦煤97967万吨，占煤炭总量38.82%。预计2008年煤炭产量27亿吨，其中炼焦煤产量10.5亿吨，与焦化行业约需炼焦煤6.6亿吨相比，可满足需求，但焦煤和肥煤仅3.4亿吨，与焦化行业需求3.3-3.6亿吨相比，数量不足。如何降低焦煤和焦炭①熔融还原工艺COREX3000（宝钢）：运营成本高，能耗高，投资大FINEX（浦项）：运营成本↓10-15%，建设成本↓15-20%，煤比700-800kg，作业率95%采用技术措施：流化床反应温度降低，还原温度降低，保流化床稳定流化床出来铁粉压成饼煤一部分喷入，一部分压块加入增加CO2脱除工艺HISMELT（澳大利亚）不成熟②直接还原按还原剂分有：气基法煤基法世界上DRI主要用天然气作能源高品位块矿作原料，竖炉直接还原生产，我国天然气少，煤多，所以限制发展最近研究采用煤制气技术、竖炉直接还原，只要制气成本0.5元/m3以内，这工艺是可行的转底炉处理共生矿，综合回收利用Fe、V、Ti或处理炼钢废弃物、回收Zn等有益元素按还原主体设备分：竖炉回转窑转底炉隧道窑③现有工艺如何降低焦炭、焦煤用量烧结预还原技术日本钢厂在烧结机上采用含碳球团，金属化率可达40-60%，成本不高，预还原金属化球团进高炉后，提高产量，降低焦比日本SCOPE21炼焦技术日本钢铁联盟从1994-2008年，历时14年共同开发技术，新日铁大分厂第5号焦炉于2008年5月30日首台正式投产。低品位弱粘接性煤可达50%（过去20%），提高生产率，由于预处理工序，大幅度缩短炼焦时间。干馏炉产生NOx可减30%，显著节能，100万吨焦炉（10万kl原油）节能20%CO2减排的新炼铁工艺欧盟2004年成立了ULCOS（超低CO2排放）14个欧盟国家，48个企业参加，力争2010年试验规模应用，这些技术包括采用高炉炉顶煤气，在脱除CO2后再重新进入高炉，也包括CO2捕集和储藏等。风口用冷态氧气和循环煤气代替空气，促进燃烧。三、转炉冶炼洁净钢技术洁净钢：钢中非金属夹杂物的数量、尺寸或分布对产品的加工和性能都没影响。生产洁净钢是个系统工程，但有几项关键技术高炉铁水全量三脱：转炉少渣，高效冶炼，稳定生产洁净钢提供保证转炉少渣炼钢：仅脱碳（或硅），升温，高速吹炼，方便计算机智能控制多功能炉外精炼工艺：非真空精炼，以LF炉为主，真空精炼以RH为主钢水全程保护浇注：钢包顶渣覆盖，大包-中包长水口，中包-结晶器侵入式水口，中包精炼（加挡渣墙、吹Ar、微调合金），结晶器和凝固末端电磁搅拌炉渣监控和优化、铁水扒渣、转炉出钢挡渣、炉渣改质、大包-中包下渣自动监测、结晶器保护渣优化：也是洁净钢生产关键技术钢种[C][N][S][P][TO][H]夹杂物其他IF钢﹤20﹤20﹤30﹤100﹤20﹤2ds﹤20μm高强度汽车板/﹤50﹤50﹤100﹤30﹤2ds﹤20μm管线钢X80/﹤50﹤10﹤80﹤10﹤1/轴承钢GCr15//﹤50﹤100﹤10﹤1.5ds﹤10μm[Ti]≤30帘线钢/﹤40﹤30﹤100﹤30﹤2ds﹤10μm无Al2O3夹杂高速铁路钢轨/﹤40﹤30﹤100﹤15﹤1.5ds﹤20μm[Al]﹤40电工钢35W230﹤24﹤20﹤10﹤100﹤15﹤2ds﹤20μm不锈钢409L﹤50﹤70﹤10﹤150﹤30﹤2ds﹤20μm典型钢种洁净度生产水平（10-6）四、转炉“负能”炼钢转炉炼钢工序消耗总能量小于回收的总能量支出能量包括：氧气、氮气、焦炉煤气、电、蒸汽、耗新水等回收能量包括：转炉煤气（LDG)和蒸汽转炉出口总能量潜热83.6%，显热16.4%LDG潜热回收60.5%LDG回收炉气排放潜热损失6.4%炉口烟罩回收热量7.9%辐射部吸收热量9.6%排气显热损失15.6%蒸汽回收转炉排气能量回收概略图提高转炉煤气和蒸汽回收数量与品质回收蒸汽得到高效利用关键技术：德国鲁奇公司和蒂森钢厂在上世纪60年代末开发的转炉煤气干式回收宝钢等少数企业做到全年负能炼钢（-786kgce/t），有不少企业可以做到部分炉次负能炼钢。武钢2001年转炉工序能耗-6.3kgce/t，转炉烟气热量回收率92%，吨钢煤气回收量112.33m3，吨钢蒸汽回收量108吨，达国际先进水平。五、高效连铸技术高作业率、高连浇率、高拉速、无缺陷铸坯当作业率在80%以上时，再想提高产量，关键在提高拉速日本200-300mm大板坯：2m/min左右欧、美、中国40-120mm薄板坯：4-6m/min欧、美、中国40-50mm薄板坯：8-9m/min方坯最高铸速：4m/min电磁冶金技术电磁搅拌、电磁制动、即增大铸坯等轴晶率，又可抑制铸坯中心偏析和疏松中间包技术低过热度浇铸（等离子和感应加热技术可补偿25℃）电磁搅拌离心式中间包精炼技术中间包湍流控制器及旋转阀，钢流卷渣检测技术动态轻压下技术20世纪90年代后期首先在日本新日铁取得成功，进一步消除连铸大方坯和板坯宏观偏析的最好方法薄板坯连铸发展中国已建14条共30流（2008）薄板坯连铸生产线，产量达3530万吨。在生产高效化、设备国产化，中国取得较好成绩，在开发薄规格、高强度等品种上显著成效。在改善表面质量和提高深冲性能扩大冷轧产品产量上有很大进步。六、铸轧一体化技术（Castrip）美国纽柯钢铁公司建成世界第一条商业化双辊浇铸薄带钢生产线钢包容量110吨设计有转换铸轧带核心喷嘴位于二个轧辊中间典型铸速60-100m/min厚度小于1.7mm在带钢进入热轧机前的部分，使用含有还原气氛保温箱连续热轧机组压下量可达50%，典型压下量30%UCS产品较低总延伸率，更好的各向同性和优良的拉伸性能CASTRIP生产过程主要设备示意图七、新一代可循环钢铁流程（典型工程:京唐钢铁公司）特点：①具有动态、有序、连续、紧凑运行特点铁水全三脱、单个钢产970万吨，全板材生产企业①建成世界第一个5000m3级（5500m3）全干式除尘高炉，炭化室高度7.63m的世界最大焦炉和料层厚度720mm的大型烧结机，设计高炉利用系数2.3t/d.m3，焦比270kg/t，属世界先进水平。②铁水罐多功能化，取消多罐倒包，减少温降③专用脱磷、脱硅转炉，与脱碳转炉分跨布置④转炉干法除尘，回收煤气和蒸汽指标先进⑤快速RH真空精炼（25min）和高效连铸（2m/min），高效轧制、减量化轧制和超快冷却⑥全面实现烧结烟气脱硫，干熄焦技术优化（260T/T），炼焦过程可添加1-3%废塑料八、钢材减量化技术用尽量少的资源（不添加或少添加合金元素）来生产高性能钢材-新一代钢铁材料钢材通过成分设计和热处理得到从低强度到高强度的极宽范围的性能-广泛应用原因钢材有多种强化手段，但只有细晶强化可以同时提高强度和韧性控轧控冷（TMCP）主要目的：控制奥氏体的状态和控制奥氏体相变，细化相变产品铁素体晶粒或控制生成一定相比例复相组织，提高性能，实现减量化制造技术400-500MPa减量化带材200MPa级普通低碳钢通过工艺技术的改造和优化，提高强度和韧性，达到400MPa级钢材综合性能400-500MPa级减量化线材线材不能象板材实施低温终轧，