钢铁冶金先进工艺及发展趋势(武科大李光强).ppt

2020/11/29/212503,钢铁冶金先进工艺及发展趋势,李光强027-68862665;ligq-wust,内容,中国钢铁生产的现状各行业对钢材使用的要求和研发方向先进的钢铁冶炼工艺和装备钢铁冶金的环保与节能,我国钢铁工业在世界钢铁业界的地位,中国钢铁工业的现状,,,,高炉炼铁技术现状,日本28座高炉，2006年焦比379kg/t,喷煤119.3kg/t,,2006年部分高炉技术经济指标,非高炉炼铁,转炉炼钢技术现状,,2006年中国转炉钢比为89.46，点炉钢比约为10.50，其他钢0.03。,世界主要产钢国家电炉钢比例,1993-2005中国电炉钢产量和比例,,炉外处理技术是铁水预处理和钢水精炼技术的总称。几十年来，铁水预处理和钢水精炼技术走过了研究开发、产业化和发展完善的道路，最终确立了其在钢铁生产流程优化和产品结构优化中独特的、不可替代的地位和作用。我国炉外处理技术自20世纪90年代以来，加快了发展步伐，并在技术上跟紧了世界发展的步伐，但还需优化。2006年我国大中型钢铁企业钢水精炼比64.34。相比之下，日本的钢水真空处理率已达到74.7。中国已有RH38套，在建20套。今后十年中，炉外处理技术仍将朝着高效、优质、低耗、灵活和新型的方向发展。,,,各行业对钢材使用的要求和研发方向,一．最近五年钢材品种的变化钢铁品种主要是钢铁结构材料,功能用钢包括不锈钢、耐候钢、电工用非合金钢、电磁纯铁、原料纯铁、电工用硅（铝）钢、高速工具钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金钢和无磁钢等等。,1.钢材冶金质量的提高为发展品种做出了贡献,2.板管带材比例明显提高,,主要产钢国板带比的比较,注数据源自IISI2006Yearbook俄罗斯数据为2000年板带比。,板管带材比的增加标志着中国开始进入工业发展的成熟期，但由于区域发展的不均衡性，板材比的进一步提高还需一个相当长的时期。,五年来主要板材品种的变化,注中厚板包括特厚板、厚板、中板和中厚宽钢带；热轧薄板细分为热轧薄板和热轧薄宽钢带；冷轧薄板细分为冷轧薄板和冷轧薄宽钢带。,专业板的发展情况,专业板比例的变化,,专业板产量的变化,,,2.向高强韧钢发展是近年来的主要趋势,,,,2004年按强度级别分类的热轧螺纹钢产量及比例,汽车用薄板高强韧钢和高附加值品种的变化,20062007年国际汽车厂商主流新车型590MPa部分前梁780MPa中心支柱、车内防撞梁980MPa,我国汽车厂商主流车型460540MPa已开发出DP800MPa我国新的轧钢流程已可生产DP980MPa、TRIP780MPa的钢材,汽车用钢轻量化、安全性、低成本,3.品种发展主力已转移至企业,新产品开发投入和销售收入占总销售额比例上升,由于市场差异化需求，推动企业重视新产品开发投入，使新产品销售收入及占总销售额比例上升,微合金钢的发展受到重视,4.品种发展融入国际发展趋势,注C-Mn钢（Mn≥1.0）,二．十一五期间我国品种发展的任务及特点“提高质量基础上发展高技术含量、高附加值品种的比重”,产品结构向板带材快速发展单位万吨,以热轧商品材为例看发展“提高质量基础上发展高技术含量、高附加值品种”,西气东输二线管道线路走向示意图,2.质量为基础“品牌、效益、高附加值”是品种发展追求的目标,“机械工业‘十一五’关键材料需求”反映进口管材夹杂物级别0.51级（一般材）我国标准要求2.5级国外精轧圆钢（进口）已能作到无需精加工我国用Kock’s轧机生产圆钢寥寥无几。,,瑞典AvestaAB、SandvikAB吨钢效益都在100欧元以上。例H13（4Cr5MoSiV）热作模具钢，在铝合金压铸模时,武钢电工钢,2006年，武钢电工钢销售了88.39万吨，占总销售量的6.91，但销售利润占武钢销售总利润的40.52。,太钢不锈钢,高附加值和产品延伸特殊钢,特殊钢因性能多样化和服役性能优良，故其在能源开发、交通运输、石油化工、机电制造、轻工纺织、食品饮料、医药卫生、信息技术、日常生活、国防军工等诸多领域得到应用。特殊钢是在不断地满足用户高性能和低成本要求中逐渐发展起来的。近年来，高技术含量和高附加值的特殊钢品牌成为特钢企业优先开发和生产的品种。,全世界的特殊钢生产能力过剩，特殊钢产品供过于求。工业发达国家的高技术含量和高附加值特殊钢产品是其出口产品的重要组成部分，特殊钢市场的全球化趋势日益增强，典型的实例是汽车发动机气阀用油淬火弹簧钢丝的坯料基本上被日本神户公司所垄断。工业发达国家的特殊钢产品影响中国特殊钢企业产品的市场，特别是不锈钢、耐热钢、高质量合金结构钢、高质量碳素结构钢、易切削钢和高性能模具钢等。,世界特殊钢市场份额,,中国特殊钢钢材占钢材总产量的5左右（特殊钢比），特殊钢产量的比例也明显低于工业化国家的特殊钢比例（10-20）。日本的特殊钢生产和应用水平是工业化国家的典型。近年来，日本特殊钢的产量基本上稳定在1400万t，特殊钢比为15左右。随着经济的发展，中国特殊钢尚有较大的产量发展空间。为了提高中国特殊钢企业的效益，必须发展高技术含量和高附加值的特殊钢品种。,主要产钢国特殊钢产量占钢总产量的比例,中国碳素结构钢和合金结构钢的比例过高，而高合金钢和高技术含量钢的比例低；中国特殊钢以棒材为主（65），线材和钢带的比例低。,表中国和日本特殊钢品种比例,表日本和中国特殊钢的材型比例,,工业化国家的特殊钢生产企业结构,一是一般年钢产量为100-150万t的大型综合特殊钢公司，生产的钢种数百个到1000多个，品种大多为长型材（棒线材及部分管材）、锻件、铸件或部份窄带钢，产品规格范围较大。采用铸锭生产的钢材占一定比例。二是大型钢铁联合企业的下属特殊钢厂拥有高炉-转炉-热轧-冷轧生产流程的大型普通钢厂所属的长型材生产合金钢棒材和线材，扁平材厂生产不锈钢等。三是特殊钢专业性企业钢的年产量在100万t以下（一般为20-60万t），具有一条结构紧凑的生产线，产品单一（只生产棒线材、板材或钢管中的一种），市场日趋全球化，如特殊钢板带厂、特殊钢棒线材厂（碳素结构钢和合金钢）、特殊钢钢管厂等。,,瑞典的钢铁业以特殊钢生产见长。其特殊钢占钢产量的55，平均连铸比69，其中特殊钢连铸比60。特殊钢中高合金比达到以50。瑞典特殊钢结构调整不追求产量扩张，而是紧紧围绕市场和用户的需求，以满足用户对产品的质量要求为前提，重点在生产高质量和高附加值的专业化生产产品；并把相同的产品合并集中生产，且形成优势产品，以此提高在国际市场上的竞争力。瑞典在高速钢、不锈钢板、不锈钢管及焊管、轴承钢、工具钢、耐热合金等领域的生产和研发处于领先地位。生产分工专业化、产品质量优良化、销售市场全球化是瑞典特殊钢生产的重要特征。由此造就了一批著名企业和产品，如Sandvik的工具钢、OvakoSKF）的轴承钢、Avesta-sheffield的不锈钢板带等。,3.“十一五”期间重点品种发展指南,⑴高强度、高韧性钢材高强度、高韧性船板（ReL400MPa、500MPa、800MPa级，高低温冲击韧性、抗层状撕裂）；高强度、低屈强比抗震钢板ReL≥500MPa，ReL/Rm≤0.8；高强度管线钢板X80、X100；汽车轻量化用高强度钢板表面高强度BH、IS、IF钢板，600～1200MPa级热轧和热镀锌板，1000～1430MPa级冷轧板；抗层状撕裂Z向中厚板海洋平台、建筑梁柱用板；,,⑴高强度、高韧性钢材高强度特厚板ReL400500MPa、200400mm厚；高性能压力容器、锅炉用钢板Rm510～780MPa、调质、抗低温冲击性优良、焊接性优良；高强度石油套管及高硫套管ReL965MPa、焊管552MPa、抗硫758～862MPa；超高压天然气输送管道钢管；高质量预应力钢丝、绞线、钢棒（低温韧性15002000MPa、钢棒Φ50mm、盘重2.4t）；推广IIl、IV级钢筋（ReL400MPa、500MPa、ReL/Rm1.25）。,2耐火、耐候、抗震钢材耐火、耐候钢板（ReL600℃≥2/3ReL常温，ReL/Rm0.8）；建筑用高性能钢板与H型钢系列化品种（完善开发Rm490780MPa，0、－20℃、－40℃时AKV≥47J、60J、80J或100J，ReL600℃≥2/3ReL常温，耐大气腐蚀为普通钢材28倍，ReL/Rm1.0；00Cr12Ni6Ti；200系列、301系列不锈钢）；连续柔性油井管及特殊扣套管；冲压用润滑钢板；,4耐腐蚀及特殊性能钢材和高纯净材料,高性能电工钢板高性能取向硅钢，B800≥1.90T，0.27mm厚时，P1.7/50≤0.95W/kg；0.23mm厚时，P1.7/500.90W/kg；高饱和磁感纯铁型取向钢；高性能无取向电工钢，B5000≥1.63T，0.5mm厚时，P1.5/50≤2.30W/kg，0.35mm厚时，P1.5/50≤2.10W/kg、高效电机用钢0.5mm厚时，P1.5/50≤4.5W/kg，B5000≥1.79T；,4耐腐蚀及特殊性能钢材和高纯净材料,具有特殊功能的复合智能钢材（如光电表面和温度指示，防止土壤腐蚀等）；大口径耐腐蚀输送用钢管；超临界、超超临界锅炉及电站钢管；大口径厚壁建筑用钢；深海管线钢管；超长寿命光纤传送系统用管；≥300km/h高速铁路用钢轨与新一代铁路用钢材；高档汽车用弹簧、冷镦钢材等。,,特钢规模扩张力度将明显小于品种优化力度，特钢钢材价值量的增长将明显高于数量增长。随着现代装备制造业及重大工程项目建设的进展，国内特殊钢高端市场日趋成熟，特钢产品性能向综合使用性能、高尺寸精度、高表面质量的高端化方向发展。特钢生产技术正向节能减排、提高生产效率、降低消耗、改善环境方向发展，特钢生产工艺流程向紧凑式高效化方向发展。,,机械、汽车、石化、航空航天、能源、海洋工程、船舶、电子、电力、核电、军工、环保以及西气东输、西电东送、三峡工程、奥运工程等现代装备制造业及重大工程项目建设是国内特殊钢最主要的高端市场。,特殊钢高端产品特征,1.性能高极化高清洁度特殊钢，主要有低气体含量的特殊钢、低S、P含量的特殊钢、低非金属夹杂物钢、低熔点金属夹杂物的钢、超低间隙原子特殊钢等。国际上已提出零夹杂概念。高均匀性特殊钢，要求特殊钢的成分、组织、性能非常均匀，充分发挥特殊钢的潜力，如窄淬透性带齿轮钢硬度波动在3HRC之内，大型模具钢的三向塑性大体相当，纵横方向塑性比≥0.8-0.9等。超细组织强化特殊钢，要求特殊钢钢材在提高强度同时不降低韧性。超高精度钢材，要求特殊钢钢材的精度不仅表现在尺寸公差小，如正负公差60,参考文献2006年度冶金科技进步发展报告2007中国钢铁工业科技论坛钢铁工业节能减排2007全国钢铁年会翁宇庆报告日本酐铁协会会员志Ferum谢谢大家欢迎到武汉科技大学指导,