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国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心

来源:  发布时间:2013-12-27

  国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心(以下简称“中心”)于2009年2月由国家科技部批复组建,2012年以优秀的成绩通过国家科技部组织的验收。中心依托单位是中冶赛迪工程技术股份有限公司,上级主管部门是重庆市科学技术委员会。
  中心立足于“建设行业一流的钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究开发平台、成果转化平台、信息与技术交流平台及人才培养输出基地,成为支撑我国钢铁冶炼产业公共技术服务平台”的发展目标,长期致力于钢铁冶炼新工艺和新流程、关键技术装备、节能减排及资源综合利用技术、装备系统集成仿真技术和装备系统集成评估体系、方法及标准等开展工程化研究。
  中心的宗旨是整合国内外钢铁冶炼装备系统集成研究开发的人力、物力和财力等资源,加强系统集成的理论、方法、技术在钢铁冶炼装备系统集成中的应用综合研究,开展有针对性的技术开发与产业化推进工作,并对钢铁冶炼产业的共性技术和应用基础问题进行专项科技攻关,更好地支持我国钢铁冶炼产业的快速进步和可持续发展。
  
  中心主要建设成果:
  (一)搭建了一流技术平台、组建了一支一流团队。
  中心自组建以来,建成了设施先进、功能配套一流的成果工程化、产业化与技术研发平台。中心建设完成了能提供咨询、设计、生产技术服务及项目管理的钢铁冶炼成果转化和工程化的设计大厦,配备了先进的软硬件设施,达到了与国际接轨的网络化、系统化、集成化的水平;建成了具备大型冶金设备研发、中试以及制造功能的产业化基地,实现年产3万吨、10亿元产值的核心产品集成测试与加工制造能力。建成了国内水平一流的研发中心基地,主要配置有三维仿真中心、远程诊断与维护中心、冶炼技术装备系统控制分析与测试平台、液压测试分析平台和电器测试分析平台等试验设备,拥有先进的计算机网络及服务器系统,配备了先进实用的分析计算软件和工具软件。一流的平台为技术研发和成果产业化提供了最优质的条件。
  组建了一支国内一流、结构合理的创新团队。中心组建了一支由国家级设计大师、研究员、博士后等不同梯队组成的近150名专职研发人员的研究开发队伍,并聘请5位国外冶炼领域知名专家担任技术顾问,并形成了一支540余人工程设计和成果转化队伍。一流的团队为科技创新提供了智力保障。
  (二)取得了一批核心技术成果。
  中心围绕国家产业战略需求,以科研项目和成果产业化为纽带,集聚行业拔尖人才和优势资源,开展了技术研发和集成创新。始终坚持以钢铁冶炼核心技术攻关为重点,依托钢铁生产企业进行技术工程化与产业化,在技术研发和成果转化过程中,实现人才培养、技术交流和开放服务,最终实现中心的全方位建设目标。建设期间,开展各类科研项目80余项,其中国家和省部级项目12项。技术成果转让与企业的横向合作项目16项,实现收入28017.7万元。围绕炼铁、炼钢、冶炼自动化核心领域共申请专利394件,其中发明专利144件;共获得专利授权229件,其中发明专利授权44件;在高炉无料钟炉顶、炼铁工艺、炼钢转炉炉体、高炉除尘、炼钢余热回收等多个领域形成专利群进行保护。主持和参与制修订国家、行业标准17项,获得软件著作权19项,专有技术28项;获科技和工程奖励27项,其中获得中国专利优秀奖两项。
  (三)开放、交流与服务成效显著
  中心充分利用自身的钢铁冶炼装备系统集成的工程建设优势、与钢铁生产企业联系紧密优势、资料与信息优势等,先后与清华大学、重庆大学、西门子、罗克韦尔、宝钢集团、攀钢集团等30余高等院校、科研院所、企事业单位建立了长效合作机制,开展了一批高质量的开放基金课题,并与欧、美、日等发达国家和地区进行了广泛的交流与合作。通过技术转让、承担纵向和横向课题、对外技术咨询与服务和技术培训等,累计收入达到3亿多元。
  中心先后承担了60余项重大钢铁冶炼工程项目,取得了如世界最厚板坯连铸机、特大型高炉大修最短工期、国产最大下悬挂炼钢转炉、世界首座30万方高压煤气柜等一个个国内钢铁工业的新纪录。相关技术成果在国内企业辐射率达25%,形成产值2700亿元以上。
  中心先后培养工程技术、管理和营销等专门人才500余名,培训高技能的技术工人1200余名,开展学术交流活动100余次,参加人员达3000余人次,组织36批120余人次技术骨干到国外进行工程技术交流与短期技术培训,提升了研发人员的国际视野,也加大了中心技术成果的国际影响力。通过国内外的合作与交流,增强了“内功”、“凝聚力”、“辐射力”、“公信力”和“影响力”。
  (四)探索了一条企业类国家工程技术研究中心建设之路。
  作为第一批企业类的国家工程技术研究中心,中心积极探索科技与经济结合的新途径和新机制。如何把科技创新、经济建设和企业发展有机结合起来,是建好企业类国家工程技术研究中心的首要问题。对此,中心管理团队经过广泛调研和学习,探索了一套科技与经济结合的新机制。
  以国家重大冶炼技术创新科研项目和重大冶炼建设工程为牵引,快速组建重大项目部,通过打破原有编制,动态组织项目团队,建立有效的利益分配机制。充分利用国内外的资金、技术成果和人才,建立从研究、实验、中试、设计到冶金工程实施及后续服务的全链条技术创新模式。有效实现原始创新、集成创新和消化吸收创新的结合;基础性研究和应用技术研究的结合;重大科研项目和重大工程项目的结合;科研开发与成果转化的结合。走出一条以企业为创新主体,产学研合作的技术创新之路。通过国家工程中心的组建,依托单位实现了由工程建设服务模式向全生命周期服务的成功转变,实现了由主要服务国内钢铁企业向为全球钢铁企业提供技术服务的转变。
  
  部分核心技术及产品:
  (一)利用低热值煤气实现高风温的顶燃热风炉成套技术。
  “利用低热值煤气实现高风温的顶燃式热风炉成套技术”解决的关键技术主要包括:顶燃式热风炉燃烧器技术、顶燃式热风炉燃烧器数值仿真技术、顶燃式热风炉燃烧器冷热态模型试验技术、顶燃式热风炉工业性集成试验技术、利用低热值煤气实现高风温(1300℃)热风炉系统集成技术等。形成了我国具有完全知识产权的利用低热值煤气实现高风温的顶燃式热风炉的成套技术,成果总体达到国际领先水平,并成功实现技术成果向国外市场的反向输出,提升了我国在顶燃式热风炉领域的国际话语权。
  项目成果在水钢4号高炉、安阳钢铁8号高炉、燕山钢铁公司3-5号高炉等多座高炉上成功应用,热风炉系统运行稳定,生产指标优异,主要技术指标均达到或超过国外知名厂商的指标,并实现了签约合同总金额11.13亿元,产生直接经济效益11072万元。
  本项目开发出了具有自主知识产权、完全国产化、能适用于小、中、大型高炉的热风炉燃烧器和具有国际竞争力的顶燃式热风炉成套技术,打破了俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉等国外在该领域的技术垄断,避免了高炉建设中斥巨资引进国外热风炉专利技术及其设施,大大降低高炉的投资成本,将为我国钢铁行业节约大量外汇,从而提升我国钢铁企业核心竞争力。
  采用本项目成果后,空气过剩系数由1.1降到1.03,燃烧器的燃烧效率提高,送风温度比同级别高炉提高100℃左右,实现了高炉降焦约30kg/吨铁,缓解了对钢铁企业对焦煤资源的需求,有效降低了钢铁企业运行成本。
  采用本项目成果后减少了CO和CO2的炭排放量,CO平均排放量约80ppm(烟气中O2含量为0.3%),优于国内外同类产品,高炉一代炉龄总计减少CO2排放总量达到467.5万吨,其他排放物指标均达到环保要求,有效减轻了环境压力,也为钢铁生产企业节省了环保费用。
  本项目的成功投产和良好运行,有利于推动顶燃式热风炉技术持续开发和推广,有效降低了我国钢铁企业的生产成本,提升了钢铁企业的核心竞争力,同时对我国冶金行业节能减排产生显著效益,促进全球节能减排水平的提升,有利于提升中国冶金装备的技术实力及市场竞争力,为实现中国冶金装备民族振兴产生巨大的推动作用。
  (二)大型高炉无料钟炉顶装置。
  本项目针对关键技术所涉及的装置、材料和试验问题,引进创新方法理论(TRIZ)和配套软件,最终成功突破国外专利封锁,提出了全新的布料器方案,开发了具有自主知识产权的新型并罐无料钟炉顶设备,并开发了配套控制软件和模型,项目共申请专利39项(含发明专利6项,海外专利2项),有效的保护了项目主要技术成果,成功实现了产业化,设备国产化率达到100%,填补了国内大型高炉无料钟炉顶装备领域的技术空白。
  本项目在宝钢1号高炉成功应用,工程项目投产后高炉运行稳定、作业率显著提高,并有效降低了高炉焦比,提高了高炉产量。据测算,在每座大型(特大型)高炉上每年可实现新增产值约73,000万元,每年增收节支总额达到15,200万元。项目成果还在韩国浦项3800m3高炉项目上打败众多国际强大竞争对手,成功实现我国对外输出的最大炉容的高炉炉顶设备。不仅提高了国内在大型无料钟炉顶的技术能力和水平,同时也实现了大型无料钟炉顶技术和设备的对外出口,扩大了我国高炉核心装备的国际影响力。
  国产无料钟炉顶设备费用仅为引进技术的不足1/5,每套无料钟装料设备节省投资达6000万元,依靠此项关键技术的突破,每年预计在国外实现高炉总承包工程1.5亿美元,在国内实现高炉工程总承包20亿元/年。
  此外,由于显著降低了高炉焦比,减少了焦炭的使用量,每座大型高炉每年能减少约13万吨CO2排放,节能减排效益十分显著,对我国环境保护也将产生积极影响。
  (三)特大型下悬挂结构转炉本体设备成套技术开发。
  中心通过对大型下悬挂转炉进行长期、持续的研发和应用,获得具有独立知识产权的新型大型下悬挂转炉技术,先后申请获得国内专利16项,其中发明专利4项,申请PCT2项,其中下吊挂机构发明专利于2011年荣获中国专利优秀奖。自主开发的大型下悬挂转炉技术领先、性能可靠,主要指标均达到了国内领先、国际先进水平,解决了国内大型下悬挂转炉的技术难题,完成了大型下悬挂转炉国产化技术的攻关,并依托大型下悬挂转炉技术实现关键设备“中国制造”,增强国内工程公司参与国际竞争的能力。
  项目研究成果成功宝钢梅钢250t转炉成功应用,成为国内最大自主开发的下悬挂转炉,最大出钢达到280t,并实现了成功出口巴西GUSA50t转炉,成为中国第一次成套出口炼钢设备,合同达1.3亿元。项目不但打破国外公司的技术封锁,而且顺利实现中国第一次成套出口炼钢设备。不仅提高了国内在大型下悬挂转炉的技术能力和水平,同时也实现了大型下悬挂转炉技术和设备的对外出口,扩大了我国高炉核心装备的国际影响力。
  到2011年底,中心累计承担的各种吨位的下悬挂转炉合同40座,其中投产的转炉30余座,转炉设备产值达6~7亿元,涉及钢铁产能约4000~5000万吨。
  在直接经济效益上,中心开发的大型下悬挂转炉与国内早期采用的三点支撑转炉相比,设备重量轻10~20%,这会减少转炉的设备投资费用5%~15%,与国内传统设计相比,累计节省直接投资6000~8000万元。与进口转炉相比,仅宝钢梅钢250吨(最大出钢280t)转炉一个项目,国外进口SVAI-Link250吨转炉设备投资降低约40%,节省约1亿元投资,直接经济效益显著。
  (四)板坯连铸机核心装备及关键技术开发。
  中心坚持以自主开发的板坯连铸机成套技术取代国外进口,项目研发成果成功打破发达国家工程公司在板坯连铸领域关键核心技术方面的垄断地位。采用具有自主知识的连铸机关键技术与引进相比,以一台单流板坯连铸机为例,可以节约投资5000万元,在建设周期上,平均可缩短3个月建设周期,以单流板坯连铸机的年产量100万t铸坯为例,可以创收2500万元,以上两项可以实现节约投资和创收7500万元以上。
  项目成果成功应用于新余钢铁、重钢新区、河北敬业、燕山钢板、广联等板坯连铸机合计20余套,与同类引进设备比较,累计节约投资3亿元,并新增创收1.5亿元。
  项目成果在新钢420mm板坯的特厚板坯连铸机成功应用,是目前可以生产世界上最大厚度板坯的垂直弯曲型连铸机,标志着中心完全掌握特厚板连铸机技术,技术水平跻身国际领先行列。世界首台420mm特厚板坯连铸机投产入选成功入选“2011年世界钢铁工业十大技术要闻”,充分提升了中心在板坯连铸领域的国际话语权。
  中心成功开发拥有自主知识产权的板坯连铸成套技术,对于打破发达国家工程公司在板坯连铸领域关键核心技术方面的垄断地位、提升我国连铸工程技术水平和地位具有重要意义。

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