世界钢铁装备技术研究报告

1、2010年世界钢铁装备技术研究报告（炼铁卷）前 言根据世界钢铁协会公布的最新统计数据，2009年全球粗钢产量为12.2亿t，同比下降8%。包括欧盟、北美、南美和独联体国家在内的全球主要产钢地区钢产量均出现明显下滑，但亚洲，特别是中国和印度及中东国家钢产量仍持续增长。2009年中国粗钢产量达到5.678亿t，同比增长13.5%，再度成为年度粗钢产量创纪录的国家。中国粗钢产量占全球总计粗钢产量的47%，与2008年相比提高了9个百分点。中国的钢产量已连续12年位居世界第一，成为名副其实钢铁大国。从钢铁大国到钢铁强国的转变是从量变到质变的飞跃，有很长的路要走，甚至需要几代钢铁人的共同努力。特别是在工

2、业化进程逐步加快的今天，要看到我们与国际先进水平的差距。工艺技术落后、装备技术水平低、低端产能比重过高、能源消耗比例高、污染物排放量大、科技创新能力不强、盈利水平低等都是我们需要急待解决的问题。尽管2009年我国钢铁工业发展取得了一系列成绩，但展望2010年可能是形势更为复杂的一年。随着世界经济的逐步复苏，各国为应对危机所采取的非常措施都将陆续退出，尽管前景看好，但仍然存在二次探底的可能。面对更加复杂多变的国内外形势，竞争将更加激烈，拥有先进的装备技术、极强的科技创新能力、科学合理的节能减排就显得尤为重要。成为企业可持续发展的重要基础。北京华冶钢联咨询中心联合世界钢动态等权威机构编译的世界钢铁

3、装备技术研究报告将为钢铁企业在诸多方面提供有益的帮助。世界钢铁装备技术研究报告多侧面、多角度反映了世界主流钢企在装备技术、科技创新、前沿科技、企业研发、节能降耗等方面为世界钢铁业提供的宝贵的经验与贡献。世界钢铁装备技术研究报告分为：炼铁卷、炼钢连铸卷、轧钢卷、环保节能减排卷，共四卷。每卷2225万字左右。目 录第一章：日本关于焦炭组织结构的研究 -11第一节：实验和方法 -12第二节：用四种焦炭来试料 -13第三节：研究后所得出的结论 -16第二章：新一代炼焦技术scope21正式启动 -17第一节：开发背景及概要 -17第二节：开发的全过程 -18第二节：scope21设备的投入新日铁公司大

4、分厂 -22第三节：进一步提高技术的可靠性，努力加以推广 -23第三章：铁焦制造工艺的开发 -24第一节：试验方法 -24第二节：对成形物及铁焦的评价 -26第三节：试验结果及分析 -26第四节：铁焦的制造工艺 -27第四章：高比例焦炭混合装料技术在高炉上的应用 -27第一节：矿焦混合装料的评价 -28第二节：高比例焦炭混合装料对高炉作业的影响 -29第三节：高比例焦炭混合装入技术 -30第四节：高比例焦炭混合装料的实机应用 -32第五节：通过高比例混合装料进行低熟矿比、高出铁比作业 -33第五章：新日铁最新焦炉修补技术 -33第一节：焦炉的破损 -34第二节：焦炉诊断修补技术的开发 -35第

5、三节：大规模换砖修补工程 -37第四节：新建工程中的问题 -38第五章：我国干熄焦技术现状分析 -39第一节：我国干熄焦技术发展的两个阶段 -39第二节：我国已建和在建的干熄焦工程及经济效益 -40第三节：我国干熄焦技术现状 -42第四节：目前存在的问题 -43第六章：国外高炉炉顶煤气循环利用新技术分析 -45第七章：我国提高喷煤比的技术措施 -46第一节：提高喷煤比的重大意义 -46第二节：我国炼铁企业提高喷煤比有较大潜力 -47第三节：影响提高喷煤比的因素分析 -47第四节：提高喷煤比的技术措施 -50第五节：高喷煤比的衡量标准 -52第八章：高炉经济喷煤生产技术分析与实践 -52第一节：

6、经济喷煤的限制因素和确定经济喷煤量的原则 -52第二节：宝钢高炉经济喷煤、低燃料比生产技术实践 -53第九章：先进的高炉喷煤系统煤粉流量检测装置 -56第一节：煤粉流量检测装置 -56第二节：煤粉流量检测装置技术性能 -58第三节：煤粉流量检测装置选择和试用结果 -60第十章：日本预还原烧结技术的开发 -61第一节：预还原烧结工艺的概要与效果 -62第二节：生产预还原烧结矿的基础研究 -63第三节：还原过程的问题与准颗粒结构的研究 -63第四节：压缩成型微粒及添加包裹微粒的效果 -64第五节：预还原烧结矿在高炉内行为的评价 -65第十一章：日本新日铁提高烧结矿质量改善高炉运转技术 -66第一节

7、：决定烧结矿高温还原性的因素 -66第二节：通过提高烧结矿质量改进高炉运转 -69第三节：未来挑战 -70第十二章：烧结烟气脱硫现状与发展动态 -71第一节：烧结烟气特点 -71第二节：烧结烟气脱硫方法 -72第三节：烧结烟气脱硫艺比较 -73第四节：烧结烟气脱硫最新进展 -77第十三章：我国烧结生产技术评述 -79第一节：国家环境保护部发布清洁生产标准 -81第二节：对照清洁生产标准 钢铁行业（烧结）评述 -83第十四章：济钢320烧结机智能控制系统 -85第一节：烧结机全过程智能控制系统构成 -86第二节：应用与实践效果 -88第十五章：国内外部分高炉球团矿配比及其布料控制特点 -89第一

8、节：国内外高炉球团矿使用比例 -90第二节：高炉使用高比例球团矿的布料控制特点 -91第三节：结论多配球团矿的应对措施 -92第十六章：欧盟高炉炼铁炉料结构发展趋势分析 -94第一节：欧盟高炉炼铁炉料结构的现状 -94第二节：对改善我国高炉炼铁炉料结构的借鉴作用 -95第十七章：以含碳球团为原料的炼铁工艺 -96第一节：以转底炉为反应器的炼铁工艺 -97第二节：以竖炉为反应器的炼铁工艺 -101第三节：以多层焙烧炉为反应器的炼铁工艺 -101第四节：以烧结床为反应器的炼铁工艺 -103第十九章：含硼球团矿生产工艺和高炉冶炼试验 -103第一节：含硼球团矿的开发 -104第二节：含硼球团矿试验结

9、果 -1093含硼球团矿的高炉试验 -110第二十章：攀钢高炉钒钛磁铁矿冶炼的技术进步 -110第一节：装备水平不断提高 -110第二节：喷煤技术快速发展 -112第三节：烧结矿质量逐渐改善 -112第四节：炉料结构优化 -112第五节：进一步提高鼓风动能，活跃炉缸 -113第六节：加强高炉的上部调剂 -114第七节：高炉主要技术指标变化 -114第二十一章：我国高炉的炉料结构 -115第一节：我国铁矿资源的特点 -116第二节：我国高炉炉料结构的演进过程 -117第三节：球团矿在高炉炉料中的配比 -118第四节：高炉炉料结构与软熔带 -119第二十二章：德国现代高炉炉顶装料法 -121第一节

10、：paul wrth无料钟炉顶上料系统 -122第二节：ameh厂5a高炉的运行 -126第三节：上料过程与料层的形成 -126第二十三章：国外炼铁状况及发展方向 -127第一节：非高炉炼铁工艺保持不断发展高炉炼铁工艺仍占据主导地位 -131第二节：高炉炼铁的技术进步 -131第二十四章：先进的国外高炉技术创新 -136第一节：全面解决方案 -136第二节：自动化和过程控制 -137第三节：高炉vairon优化系统 -137第二十五章：jfe最新的炼铁技术动向 -143第一节：炼铁业的市场变化及技术开发 -143第二十六章：美国动力铁工艺一种炼铁的新方法 -143第三节：项目进度和成本 -14

11、6第四节：动力铁生产 -146第五节：动力铁未来发展 -146第二十七章：日照钢铁公司炼铁技术进步 - 147第一节：优化配料 -148第二节：高铝渣冶炼 -148第三节：多环布料 -149第五节：提高煤比 -150第六节：提高顶压 -151第七节：低硅冶炼 -151第八节：循环经济 -152第二十八章：高炉渣显热回收前景分析 -152第一节：高炉渣显热资源状况 -153第二节：高炉渣显热利用现状 -153第三节：高炉渣显热回收技术开发现状 -154第四节：高炉渣显热回收技术开发探讨 -155第二十九章：日本高炉炼铁工艺基础研究概况 -155第一节：日本炼铁研究的变迁 -157第二节：炉下部功

12、能强化研究会的工作 -157第三节：新人造块矿基础研究会和科技厅项目研究会的工作情况 -160第四节：近期展望 -162第三十章：大型高炉炼铁竞争力比较分析 -170第一节：国内外大型高炉概况：-170第二节：炼铁竞争力分析 -171第三节：实现高炉大型化的途径和对策 -172第四节：高炉大型化应注意的几个问题 -176第三十一章：非高炉炼铁与高炉炼铁能耗比较 -177第一节：高炉炼铁流程长期不衰 -177第二节：高炉与非高炉炼铁能耗比较 -178第三节：关于发展非高炉炼铁技术探讨 -179第三十二章：印度非焦煤炼铁工艺 -180第三十三章：我国炼铁的现状及发展方向 - 181第一节：坚持高炉

13、炼铁主流程 -185第二节：加强高炉流程的改进和优化 -186第三节：我国高炉炼铁的应注意的问题-187第三十四章：高炉炼铁几个生产技术问题的探讨 -191第一节：指导高炉炼铁生产的技术原则问题 -191第二节：冶炼强度问题 -191第三节：降低燃料比的技术问题 -192第三十五章：2008年中国炼铁生产评述 -192第一节：2008年全国重点钢铁企业高炉炼铁指标评述 -198第二节：2008年一季度高炉指标全面下滑 -199第三十六章：俄罗斯ntmk公司高炉新型冷却方式 -207第一节：蒸汽冷却系统构造 -211第二节：水流/蒸汽流动状态 -212第三节：水温差随着高炉高度变化而变化 -21

14、2第四节：铜冷却壁的热工状态 -213第五节：渣皮对蒸汽冷却系统的影响 -213第三十七章：高炉炉衬冷却系统设计技术 - 214第一节：开发新技术 -215第二节：操作工艺对炉衬耐材的影响 -215第三节：传统与现代设计对比 -216第三十八章：高炉耐材和冷却系统统筹设计 -216第一节：设计思路 -219第二节：高炉耐材和冷却系统重要性 -219第三节：关于冷却水及冷却系统研究 -219第四节：sail钢铁公司高炉升级计划 -225第三十九章：高炉封口大量破损原因分析 -225第一节：风口损坏的数量统计 -225第二节：风口破损的可能原因 -226第三节：减少风口烧损的主要措施 -226第四

15、十章：气基竖炉直接还原技术的发展 -228第一节：midrex技术发展 -229第二节：希尔技术的发展 -229第三节：适于竖炉直接还原的煤气化技术 - 231第四十一章：煤基直接还原铁及铁水生产工艺 -233第一节：新铁源工艺的特征及最新运转状况 -234第二节：中试厂的试验结果 -234第三节：其他原料的应用试验 -235第四节：对电炉粉尘处理设备的影响 -237第五节：将来煤基熔化工艺的开展 - 241第四十二章：我国煤基直接还原铁发展现状及前景 -241第一节：煤基直接还原铁生产现状 - 241第二节：我国煤基直接还原铁现状 -243第三节：发展前景及建议 - 246第四十三章：特定条

16、件下使用的corex炼铁法 -248第一节：corex炼铁炉概况 -248第二节：corex炉生产实际 -250第三节：从四座炉子的实际生产看corex炼铁法的主要问题 -254第四节：corex炼铁法是一种在特定条件下适宜使用的工艺 -258第四十四章：关于发展熔融还原炼铁技术的思考 -258第一节：世界发展熔融还原炼铁技术的背景 -258第二节：corex工艺推广应用情况 -258第三节：我国炼铁生产的基本国情 - 261第四节：我国发展熔融还原炼铁技术的方针和策略 - 261第四十五章：原燃料对corex工艺性能的影响 -262第一节：corex对原燃料的基本要求 -263第二节：cor

17、ex工艺的研究方法 -263第三节：corex工艺对含铁材料性能要求 -264第四节：corex用煤特性 -265第五节：corex对熔剂的要求 -267第六节：燃料消耗的多线性回归分析 -268第四十六章：宝钢corex炼铁设备设计特点 -269第一节：工艺选择 -269第二节：主要工艺设计 -270第三节：节能措施 -277第四节：环保措施 -278第四十七章：常用熔融还原炼铁技术分析评估 -279第一节：hlsrnelt工艺 -280第二节：corex工艺 -281第三节：finex工艺 -282第四节：综合分析评价 -283第四十八章：直接还原工艺需求的煤气化工艺技术比较 -284第一

18、节：直接还原工艺对还原气的品质要求 -284第二节：主流煤气化工艺技术特点 -285第四十九章：hi-qip工艺新型粒铁制造技术的开发 -287第一节：基于如下概念推进新型煤基粒铁制造工艺的开发 -288第二节：hi-qip工艺 -288第三节：试验工厂的试验 - 289第四节：确立向实机化规模扩大的技术 -291第五十章：熔融还原新方法lsm工艺 -293第一节：lsm工艺特点 -294第二节：原料及产品 -295第三节：lsm工艺流程 -296第四节：lsm工艺的设备特点 -296第五节：lsm的优越性 - 297第一章：日本关于焦炭组织结构的研究 为弄清焦炭在高温下发生粉化的行为，日本研

19、究了焦炭在反应前后的组织变化，为弄清焦炭气孔结构，开发了在真空下能使添加荧光涂料的树脂渗透到焦炭中的方法，即：将紫外线照射到由这种方法制作的试料，同时进行观察，使焦炭气孔结构的解析变得容易。 在焦炭粉化的问题上，考虑的重点不仅是焦炭的强度，还有焦炭的粉化行为。以前对焦炭进行了许多研究(例如，焦炭在炉下部的行为、焦炭的反应劣化、焦炭的粉化和强度的关系、热滞后、导热率、液体的滞留量，还有焦炭的反应性、反应动力学和催化剂的影响等)，但由于焦炭在高炉内的变化行为非常复杂，要准确叙述其原因并不容易，而且研究人员也有很多不同的意见。一般认为是由于焦炭的化学性质(反应性)和力学性质(强度)具有相互关系的缘故

20、。 在考虑焦炭反应性的问题上，重要的是各光学异向性组织的反应性。以前也是以这些组织的反应性为中心进行研究。但是，在以前的研究中日本已弄清了某种直径的焦炭(10mm)的反应率存在着由表面向内部分布的情况，还有川上等人提出的低温下反应方式近似于更加均匀反应。这表明，与各组织的反应性不同相比，气孔内气体扩散的影响最大。除此之外，在1500c以上的高温下焦炭中的碳会发生石墨化反应，导致焦炭强度的增加和反应性的下降，因此必须弄清焦炭中各组织在每个不同温度变化情况下石墨化性质的差异。根据在1670c时，普通炼铁用焦炭发生反应后焦炭内部气孔率分布的模式图(直径25 mm、ar-20co2、反应时间30min

21、)可知，由于组织不同，石墨性质也不同，局部会发生明显的石墨化现象，出现密度高的矩形区域。由于这一部分的反应性低，会残留至最后，在反应界面发生反应的同时，在时间经过的某个点焦炭会产生缺陷，因此高温区域中的反应界面形状会变得不规则。 关于多孔质材料的反应性及其气孔直径，如果按照相同气孔体积来比较，则是气孔径越小，反应表面积越大，气孔径越小，对反应性越有利，但如果气孔径过小，气孔会进入分子扩散的区域，因此气孔径的最小值存在着临界值。根据用渗汞孔隙率测定仪测定炼铁用焦炭气孔率的结果可知，普通焦炭的气孔大多在200m以上，采用该测定法无法获得准确的气孔率分布。此次主要研究10m以下的气孔。虽然10m以下

22、气孔的体积比例一般较少，但由于数量较多，如果换算成表面积，就占了70以上，据此可以认为支配反应速度的气孔在10m以下。但是，当气孔径变小时，气体的扩散阻力也会增大，因此还有许多研究人员认为在实际焦炭中更大的气孔径有助于反应。 即使对于铁矿石的还原反应，也同样可以认为微气孔能有效作用于反应速度，但在铁矿石还原的情况下，还应考虑到生成的铁的扩散和成长会导致气孔径增大等复杂因素，因此关于气孔径对反应速度的影响，不能和焦炭时的情况做简单的比较。另外，对于焦炭中气孔的争议在于开气孔和闭气孔的争议。在焦炭研究中，对于一般所认为的闭气孔，目前尚不清楚实际焦炭存在何种气孔、气孔中有多少是闭气孔。 基于上述原因

23、，日本采用单向树脂渗透法对焦炭中的开气孔和闭气孔的比例进行了评价。另外，弄清了10m以下的微气孔存在于何种组织中以及它对反应有何影响。 第一节：实验和方法1、用于观察开气孔和闭气孔的单向树脂吸引法 (1)开气孔的观察将焦炭切割成圆柱形(3040mm)，用蜡固定在塑料容器中。此时如果蜡和焦炭侧面的密封性差，树脂就无法渗透到焦炭内部而从侧面上升，所以必须注意。用真空泵从塑料容器的一端进行抽风，使树脂朝一个方向从焦炭的另一端进行渗透，并就此原样进行硬化后作为试料。使用的树脂为双液混合型的环氧树脂，在混合硬化剂前，预先加热到40c以便降低粘度。抽风泵的抽风速度为60lmin，抽风时间大约15min，树

24、脂可以被抽吸到高度40mm(30mm)的焦炭上部。此时，使用的树脂为添加荧光涂料的树脂，通过在紫外线下观察，能清晰地观察到焦炭中的气孔。在紫外线下由于添加在树脂中的荧光涂料会发光，因此在气孔部分和焦炭基质的碳部分中存在着明显的亮度差。也就是说，碳部分的亮度整体变低，在各组织的差消失的同时，呈现为单一的黑色。因此，通过图像处理能容易地区分出气孔部分和焦炭基质部分。 (2)闭气孔的定义和观察 如上所述，有树脂进入的气孔实际就是与试料外部相连的气孔，可以明确地说这种气孔就是开气孔。但是，对于闭气孔，如果仅仅是没有树脂进入，还不能完全说是闭气孔。也就是说，这是因为气孔越小且气孔的路径越长，树脂就越难以

25、进入的缘故。这就是说即使存在完全孤立的闭气孔，也很难明确地对其进行表示。因此，本研究将闭气孔定义为“完全孤立的气孔或因气孔细小弯曲而使树脂难以进入的气孔”。 另外，在紫外线下的光学显微镜观察中只能观察到开气孔。因此，采用sem对同一区域进行观察后对没有树脂进入的气孔进行界定。在这里，必须注意的是以下2点： (a)气孔的深度由表面开始变浅，因此要注意研磨中树脂脱落的部分。 (b)要注意残留在树脂中的气泡。属于(a)、(b)两个范畴的气孔不能看作闭气孔。对于闭气孔的判断，目前必须靠人工判断，因此不可避免地会产生误差。但是，由于闭气孔的面积比例只占试料总体的大约5，因此可以一个一个进行谨慎判断，减小

26、误差。 2、反应前后存在于焦炭中的10m以下微气孔(开气孔)的观察在10m以下的气孔中虽然闭气孔的面积比例会增加，但开气孔的比例仍很大，是闭气孔的26倍。调查了这些10m以下的开气孔存在于焦炭中的何处，研究了它对气化反应的影响。 与前面所述一样，采用添加荧光涂料的树脂对反应前后焦炭的气孔结构进行了观察。采用与以前相同的实验装置，用ar-20co2气体对切成直径20mm的球形焦炭进行30min的反应。反应温度在15001700之间，分4个阶段变化。 第二节：用四种焦炭来试料 使用的焦炭有3种：a焦炭为普通炼铁用焦炭、b焦炭为试验用的热态强度高、反应性低的焦炭、c焦炭为成形焦炭。 结果和研究 1、

27、采用单向树脂吸引法的开气孔和闭气孔的比例 整个试料的气孔率为515。它与研究过的a焦炭的平均气孔率为504相比，尽管测定的焦炭不同，但却是非常相近的值。对此，被看作闭气孔的气孔占整个试料的5.4%左右，占总气孔的比例为105(=5.451)。另外，闭气孔的最大气孔径为300，在200300之间存在着气孔面积的最大值。但是，从气孔的数量来说，1050m的气孔径中存在着最大值(每单位面积248个)。虽然200300m之间的气孔数量非常少(每单位面积10个以下)，但如果从面积比来比较，则占有非常大的比例。但是，在树脂从多方向渗透的情况下，可以认为其比例是非常少的，尤其是对于气体之类的低粘性流体，有可能大部分为开气孔。这些问题是今后研究的课题。 2、10m以下微气孔(开气孔)存在的位置 预先调查了能观察到的气孔最小可达几微米。根据用光学显微镜对小气孔密集的区域进行观察和最小气孔观察的结果可知，存在着最小为12m的气孔。因此可以认为树脂渗透的