摘要：在冶金流程工程学理论指导下,唐钢新区开展了流程优化与智能化运行的研究与实践。以提升流程自组织性和他组织力为出发点,围绕各工序高效稳定、界面流畅贯通、流程动态有序且连续协同运行3个层次开展攻关。以物质、能量、时间、空间、信息“五维”动态甘特图为核心,通过物质流、能量流、信息流协同优化,构建信息物理融合系统的技术路线。总结了在炼铁-炼钢界面优化和铁水动态调度、炼钢区段“一对一”层流高效协同运行、钢区界面优化和动态调度、连铸-热轧界面流程优化及协同调度等方面的阶段进展和指标改善情况。

摘要：为探究合理的钒钛磁铁矿熔剂性球团造球工艺制度及生球冷态性能,以钒钛磁铁矿为原料制备熔剂性球团。结果表明:随着造球时间由10 min增加至18 min,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度降低了95℃,且在造球时间为14 min时,生球抗压强度为11.6 N/个,落下强度为5.1次/个,生球性能较好;随着造球水分由7%增加至10%,生球抗压强度先升高后降低,落下强度逐渐升高,爆裂温度降低了63℃,且在造球水分为8%时,生球抗压强度为10.2 N/个,落下强度为4.2次/个,均能够满足生球质量要求;随着膨润土用量由0.6%增加至1.4%时,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度升高了89℃,且在膨润土用量为1.0%时,生球抗压强度为10.4 N/个,落下强度为4.8次/个,均满足质量要求。

摘要：当前中国钢铁工业面临着节能减排、绿色发展等多重压力,呈现出减量化和创新性发展的新形态。在非高炉炼铁关键技术取得重大突破及大规模应用前,以高炉为主的炼铁工艺在一段时间内仍将保持主体地位。而高比例球团冶炼是当前中国高炉炼铁的发展方向,是未来钢铁工业实现减污降碳的必然趋势。为了进一步推动高比例球团技术的研发与应用,从球团矿的物理化学性质出发,阐述了球团矿在高炉内的行为,分析了限制球团矿比例提高的因素,从冶金反应机理到工程实践总结了未来高比例球团冶炼的高炉系统设计发展方向,提出以低碳绿色为前提、以资源和能源利用为基础、以智能化装备为支撑的高炉设计理念。通过对比分析国内外多种高炉炉型、冷却系统、炉缸炉底设计方案,重点分析了多段式炉身、全铸铁冷却壁、串罐无钟炉顶在高比例球团冶炼中的优势,归纳了矿焦槽、热风炉及自动化检测与模型控制等技术特点,给出了适应高比例球团冶炼的高炉系统设计建议。根据球团矿在高炉内的反应机理以及操作炉型对强化冶炼的影响,提出合理的炉料结构的确定方法,最佳的炉料碱度控制标准,以及装料、送风、出铁、热、渣等操作制度。最后,通过高炉冶炼实践,验证了高比例球团冶炼技术经济指标的进步,为今后高比例球团冶炼高炉系统设计及优化方向奠定了基础。

摘要：绿色化、智能化已成为钢铁行业未来发展的共识,是中国钢铁行业引领世界钢铁行业的重要方向。针对“绿色化、智能化、品牌化”的新一代流程钢厂建设面临的全流程数字孪生、绿色技术集成、工程管理创新等诸多问题,河钢集团积极探索钢铁工程的绿色化、数字化转型路径,在工程实践中建立了全流程多要素“融合协同”的绿色工程管理方法。形成了钢铁工程数字虚拟工厂与现实工厂的协同、绿色技术与工程设计的协同、过程管控与全要素资源动态的协同、工程数字与模块建造的协同等“四个协同”的具体方法支撑。据此方法建成的唐钢新区,从设计、建设到交付的全过程遵循冶金流程工程学理论,按照“绿色化、智能化、品牌化”的建设目标,以物质流、能量流、信息流的最优网络结构为方向,运用最新的钢厂动态精准设计、集成理论和流程界面技术,通过工序功能集解析优化、工序间关系集协调优化和流程工序集重构优化,构建信息物理融合系统,实现了唐钢新区产线连续紧凑、动态有序和产品质量窄窗口稳定运行。唐钢新区是在同时期、同类型钢铁工程中吨钢投资最低、建设工期最短、环保水平最高的新一代流程钢厂。全流程多要素“融合协同”的绿色工程管理方法的建立为钢铁工程的绿色化、智能化转型提供了借鉴。

摘要：钢铁行业高质量发展已成为行业共识,而绿色化、智能化则是驱动钢铁工业转型升级、实现高质量发展的重要引擎。冶金流程工程学以冶金制造流程为研究对象,用于指导钢厂动态精准设计、流程结构优化、组织有序高效运行,是推动钢铁绿色化、智能化高质量发展的重要理论支撑。论文回顾了冶金流程工程学的整个发展过程,阐述了其对现代钢铁制造流程功能拓展的推动作用,论证了从工程设计视角贯彻执行冶金流程工程学的重要意义,提出设计是钢铁工程的先导和核心,全面贯彻冶金流程工程学应设计先行的论点。探讨了基于冶金流程工程学的钢铁工程设计的思想和路径,指出工程设计不是孤立地选择新技术,必须克服传统的静态、局部的单体技术设计方法,从动态-协同的总体目标出发,使各单元技术形成一个动态-有序、连续-紧凑的工程整体集成效应。详细介绍了唐钢新区在规划设计阶段,充分运用冶金流程工程学理论,在钢铁工程的顶层设计、制造流程静态结构、动态精准设计、流程网络优化、设计管理等方面的实践,以及通过钢铁整个流程时间-空间-物质-能量-信息五维动态运行甘特图,及早解决影响全流程高效顺行的堵点或限制环节,实现了产线连续紧凑、动态有序和产品质量窄窗口稳定高效运行。

摘要：唐山作为钢铁生产密集型城市,2020年粗钢产量为1.44亿t,全市规模以上工业综合能耗综9974万t标准煤,2018年唐山市工业SO_(2)、NO_(x)排放量近6.9万,15.8万t。在产业可持续转型发展与城市共容的双重挑战下,河钢集团以河北省钢铁产业结构调整为契机,优化自身产业布局,采用高效节能、低碳环保的绿色工厂设计理念建造唐钢新区,尤其在能效提升、全流程超低排放、副产品资源化、水资源化高效利用等方面实施一系列绿色制造技术,为国内钢铁企业应用绿色制造技术提供了借鉴。

摘要：河钢石钢新区是河钢集团全面贯彻落实习近平总书记关于“坚决去、主动调、加快转”指示精神和河北省钢铁产业转型升级的具体实践,也是河钢坚决贯彻落实新发展理念,全力推动钢铁产业高质量发展的行动体现。河钢致力于将石钢新区打造成为生产绿色、产线智能、流程高效、产品高端的现代化特钢梦工厂。河钢石钢新区是以“绿色、智能、高效”的设计理念,以冶金流程工程学理论为指导,运用冶金制造流程动态有序、协同连续的物理系统及流程界面技术规划设计的新一代电炉短流程特钢示范项目,是全球特钢企业智能制造、中国钢铁产业转型升级之由钢铁长流程转变为短流程的生动写照。河钢石钢新区在短流程工艺革新、全工序超低排放、智能制造等各方面,汇集了当今世界最卓越的设计元素和理念。项目集成应用了70多项行业最先进的短流程前沿工艺和绿色钢铁制造技术,定位3大系列高端产品,实现超低排放。项目涵盖了国内首台套大型双竖井废钢预热型超高功率直流电弧炉以及国际上断面最大、建造深度最深的特钢大方坯立式连铸机,有力地推动了中国高端装备制造用钢材的均质化水平和国产化替代步伐。河钢石钢新区带动了京津冀区域特钢品牌升值,代表了双碳目标下钢铁行业新一代绿色智能高效的电炉短流程钢厂发展方向,也为中国钢铁工业电炉短流程的发展做出了示范。

摘要：通过增加熔剂性球团矿的入炉比例,能够改善炉料结构,降低炼铁系统能耗,并且通过“源头减量”的途径可以降低炼铁过程中污染物的排放。实现高球比冶炼的核心环节是制备熔剂性球团,而熔剂性球团质量取决于生球的性能,因此,保证生球质量是探究熔剂性球团制备工艺较为重要的环节。由于中关铁矿硅含量较低、镁含量适宜,适合作为低硅熔剂性球团的原料。以中关铁矿为原料探究熔剂性球团的制备工艺,并在此基础上分析了影响熔剂性球团生球质量的因素(粒度、时间、水分、膨润土、SiO2含量、碱度和MgO含量)。试验结果表明,生球的抗压强度、落下强度及爆裂温度受碱度、SiO2和MgO含量变化的影响不大;生球的抗压强度、落下强度及爆裂温度主要受造球时间、水分、黏结剂用量、铁矿粉及熔剂的理化性能影响,并在造球时间维持为12min、水分维持为8%~9%、膨润土用量为2%时,生球抗压强度、落下强度及爆裂温度较优且满足运输与入炉要求。

摘要：基于单点渐进成形原理,以外径38mm、壁厚1mm的Al6061管为对象,应用物理试验和数值模拟方法研究了管壁螺纹槽渐进成形的变形特点、壁厚分布及回弹现象。利用Glock铰链模型分析了壁厚变化规律,探讨了槽深度、间距和进给量等对回弹的影响。结果表明,该渐进成形工艺可实现薄壁管螺纹槽的柔性加工,实际成形的槽间距参数与设计误差在6%以内;随着槽深度增加,管壁减薄加剧,但螺纹槽内壁厚由于变形的“铰链”效应,底部反而可能增厚;管壁回弹量随着螺纹槽深度和工具头单次进给量增加而增大,其中单次进给量为0.25mm,比1.5mm时的回弹量减少约40.2%。此外,较小槽间距(Δl)可使临近材料反复变形并提高结构的局部刚度,有抑制回弹的作用,其中Δl=10mm比Δl=50mm时管壁回弹量减小约38.5%。

摘要：高炉→转炉长流程是中国钢铁生产的主要流程。在“双碳”背景下,绿色低碳发展成为钢铁行业转型发展的核心命题,目前国内外主要采用以氢代碳的氢冶金低碳技术路线,国内路线以富氧高炉和氢基竖炉为主,推动着传统高炉向富氢全氧碳循环技术进行转变。结合氢冶金机理和现有的典型低碳工艺技术路线特点,分析了氢冶金技术路线的减排上限问题,从限制传统高炉减排的关键参数入手,提出了一种全氧富氢低碳还原熔化炉炼铁系统和炼铁方法。炼铁系统包括还原熔化炉、煤气除尘器、干燥器、CO_(2)分离器、电解水装置、风机、换热器、还原气备用储气罐、烟囱等设备,其中还原熔化炉自上而下依次包括间接还原区、软熔滴落区、焦炭燃烧及渣铁区;炼铁方法包括矿焦混装、间接还原区喷入由电解产生的绿氢与炉顶循环煤气组成的混合还原气、焦炭燃烧区鼓入纯氧、炉顶煤气CO_(2)回收、渣铁处理。通过设计新炉型和优化参数,使间接还原区金属化率达到85%~95%,大大降低吨铁冶炼碳耗。基于热力学理论计算、相关的物理试验数据和6种典型工艺流程的CO_(2)排放指标分析等研究成果,进一步阐述了新工艺的可行性及推广前景,新工艺采用全氧使自身反应器还原产生的煤气得以循环利用,达到CO_(2)排放降低50%以上的目标,实现绿色低碳冶金。