【正文】 缺陷的研究任務(wù)。高拉速連鑄板坯質(zhì)量控制技術(shù)●內(nèi)容簡介 連續(xù)鑄鋼技術(shù)對鋼鐵工業(yè)的發(fā)展起了巨大的推動作用，高拉速連鑄是當前連鑄技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，～，小方坯連鑄拉速已提高到4～5m/min。 ●應(yīng)用范圍（1） 所有風溫不高的高爐均可使用本技術(shù)（2） 對需要熱風的其他領(lǐng)域也可應(yīng)用此技術(shù)。它是用熱風爐的后期熱量預熱熱風爐的助燃空氣，獲得了1200度的熱風。高風溫煉鐵是當前煉鐵技術(shù)發(fā)展的方向，高爐風溫只有達到1300℃．產(chǎn)品才有競爭力．一般而言，每提高100℃風溫，可降低焦比約20Kg/THM，提高噴煤量約40Kg/THM，是直接降低煉鐵成本，提高經(jīng)濟效益和節(jié)能降耗的有力措施．為提高風溫，國內(nèi)外以往基本都采用提高煤氣熱值的辦法，收到了良好的效果，日本、德國、韓國等高爐因此獲得了1250度左右的高風溫，最高風溫超過了1300℃．但投資高，運行成本也高，這不符合中國資源的國情．如何解決這樣一個因為高熱值煤氣缺乏而引起提高風溫難的問題? 用純高爐煤氣來預熱熱風爐燃燒用空煤氣，提高理論燃燒溫度，進而提高高爐的風溫 是一非?？尚械募夹g(shù)措施。通過本系統(tǒng)在某高爐上實施與應(yīng)用，高爐冶煉指標得到明顯改善，%，%，%，%?！駪?yīng)用范圍系統(tǒng)用于高爐爐況在線診斷，并為現(xiàn)場操作人員提供操作指導，實現(xiàn)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。在得到綜合爐況判斷結(jié)果后根據(jù)相應(yīng)的策略給出操作指導。2 整體定位本項目針對我國高爐現(xiàn)狀及現(xiàn)場自動化裝備水平，建立高爐爐況診斷與操作決策智能系統(tǒng)，使現(xiàn)場智能控制系統(tǒng)的各項技術(shù)指標達到國內(nèi)先進水平，部分達到國際先進水平，以促進我國高爐過程智能控制的發(fā)展。使用實踐證明，將鋼中總氧含量降低至20ppm的水平，可以將鋼中硫含量降低至80ppm的水平，配合發(fā)泡劑的使用，可以將升溫速度提高50%以上。 鋼包爐精煉過程深脫硫和深脫氧是主要的精煉目的。對于轉(zhuǎn)爐冶煉過程，為了減少造渣材料消耗，減少搖爐次數(shù)，縮短冶煉時間，可以在鋼包中加入合成渣3—8kg/t，%的條件下出鋼，%以下。操作人員的工作只是輸入鋼包入爐的溫度及渣厚。不同階段不同模型運行的結(jié)果通過數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)自動化交換數(shù)據(jù)后，執(zhí)行相應(yīng)的操作。建立系統(tǒng)工藝優(yōu)化模型，確定系統(tǒng)優(yōu)化工藝并應(yīng)用于生產(chǎn)，對整個電爐鋼生產(chǎn)流程的順行，提高產(chǎn)品質(zhì)量有十分重要的影響。 (1)技術(shù)和裝備投入 20—40萬元 (2)直接經(jīng)濟效益 150 萬元以每噸鋼平均節(jié)電15kwh，年直接經(jīng)濟效益為：萬元 (3)社會效益a. 年節(jié)電 300萬度 b. 對于冶煉時間受制于供電制度的電爐鋼廠，電爐煉鋼生產(chǎn)率可提高5%左右。本技術(shù)已在電弧爐煉鋼生產(chǎn)中應(yīng)用，并獲得了2001年中國高校科技進步二等獎。北京科技大學近年來一直從事大型超高功率電弧爐煉鋼合理供電技術(shù)的研究工作，在電弧爐煉鋼電氣運行參數(shù)、工作點、供電曲線制定等方面具有扎實的理論基礎(chǔ)和實際工作經(jīng)驗。電弧爐煉鋼合理供電技術(shù)●項目簡介電弧爐煉鋼合理供電技術(shù)主要是指在電弧爐煉鋼過程中采用合理的供電制度，達到降低冶煉電耗和縮短冶煉通電時間的效果。同時可以利用汽車剎車制動時的能量對電容器進行充電，能量的回收效率大大增加。●市場分析隨著微電子學和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前該器件的應(yīng)用范圍越來越廣 泛，從而受到世界各國科技，實業(yè)界的極大重視。C～＋70176。是一種新技術(shù)含量高的科技產(chǎn)品。●成果的使用范圍： 電弧爐冶煉過程中使用高磷原料●經(jīng)濟、社會效益分析 由于高磷原料的使用，冶煉時間的縮短，可以大大降低煉鋼成本。 在電弧爐煉鋼過程中使用含磷量較高的原料的時候，當采用的工藝不得當，可能造成氧化期過長、電耗和電極消耗升高、生產(chǎn)率下降的問題。它能完全防止成品煙中各種霉菌的產(chǎn)生，并且成本低和完全無毒無味。成品煙防霉劑卷煙廠將煙葉加工成的成品煙在存放過程中因春夏秋冬四季濕度和溫度變化大只能有一定的存放期，超過一定時間以后，煙葉則因長霉而變質(zhì)。本項目所得的化學二氧化錳為高品質(zhì)、高活性的化學二氧化錳，它是適應(yīng)電池工業(yè)和電子工業(yè)發(fā)展而進行深加工的產(chǎn)品，是制作電池及磁性材料的原料，可用于生產(chǎn)高質(zhì)量的鋅錳堿性電池。該項目已通過省級鑒定?！?應(yīng)用范圍我國湖南、廣西、云南、山西、河北、福建等省儲存大量的 含銀低品位的錳銀礦，錳的品位低于28%，銀含量在200克/噸以上，有的每噸礦石高達數(shù)千克。此外，它是玻璃工業(yè)的脫色劑，煉鋼工業(yè)用作錳鐵合金的原料，澆鑄工業(yè)的增熱劑，可作CO的吸收劑，化學工業(yè)的氧化劑、催化劑、干燥劑，還可用作陶瓷工業(yè)的釉藥及醫(yī)藥、肥料及織物印染等方面。成品煙霉變一直是人們早已知曉和急需有待解決的難題，多年來沒有行之有效的解決辦法，因而也一直沒有引起卷煙廠的高度重視。包裝及使用： 本產(chǎn)品為粉劑，用施膠無紡綿紙袋包裝，根據(jù)需要每袋裝1—100克防霉劑，使用時將一定數(shù)量的防霉劑直接放入成品煙中，藥劑和煙葉不直接接觸，完全分開，對卷煙無任何污染。 該技術(shù)根據(jù)有關(guān)的熱力學計算和實驗室試驗，選擇合理的脫磷渣系，使用一定的添加劑，使合成渣具有較大的磷容量，將研制的加熱模型植入計算機，通過計算機控制電弧爐的加熱過程，為脫磷創(chuàng)造應(yīng)有的熱力學條件。一般可以降低6—8元/每噸鋼。超級電容器技術(shù)特點為：（1）比功率高（能夠提供幾百W164。C；（5）循環(huán)使用壽命長，可達10 萬次；（6）無污染，真正免維護；（7）價 格低；（8）不需冷卻及其它附屬設(shè)備。國外對超級電容器的研究已經(jīng)成為熱點，國內(nèi)對這方面的研究剛剛開始。 （3） 用作交替工作式電源，例如與光能電池合用，在白天電子負載由光能電池提供動力，同時光能電池給超級電容器充電，在夜里由超級電器提供動力 給負載。其基本工藝過程：測量電弧爐供電主回路的基本電氣運行參數(shù)，進行分析處理后得到電弧爐供電主回路的短路電抗和操作電抗，應(yīng)用這些電氣參數(shù)制定合理的電弧爐供電制度。通過對電弧爐電氣運行特性的研究，揭示了大型交流超高功率電弧爐煉鋼過程中電氣運行的基本規(guī)律。●應(yīng)用范圍 本技術(shù)可適用于各種容量的交流電弧爐煉鋼生產(chǎn)，爐子噸位和變壓器容量越大，效果越明顯，特別適用于變壓器容量大于30MVA的大型超高功率電弧爐。年產(chǎn)20萬噸的電爐每年可增產(chǎn)1萬噸，則年產(chǎn)值增加2000萬元利稅增加100萬元以上。工作目的：（1）電爐鋼包爐真空處理工藝進行優(yōu)化；（2）建立LF/VD生產(chǎn)的標準化操作?；A(chǔ)自動化操作結(jié)果也通過數(shù)據(jù)庫反饋到各相關(guān)模型。在基礎(chǔ)自動化出現(xiàn)故障時，也可應(yīng)用模型對LF/VD生產(chǎn)進行跟蹤計算。該合成渣成本約800元。但是鋼包爐精煉過程主要問題是加熱過程中的耐火材料消耗較高。 ●技術(shù)成熟程度以上技術(shù)均在鋼廠進行系統(tǒng)使用，成果成熟。3 基本工藝長期的實踐證明，在高爐冶煉方面應(yīng)用人工智能技術(shù)是生產(chǎn)的需要，也是冶煉過程控制的必然結(jié)果。本系統(tǒng)同時能夠?qū)崟r將高爐生產(chǎn)條件下的下料情況、煤氣分布和利用情況、爐頂溫度變化、爐缸工作狀態(tài)以及鐵水質(zhì)量等以圖表的形式表現(xiàn)出來。應(yīng)用本系統(tǒng)的高爐為2000級高爐，具有基本檢測裝備即可。 我國高爐的發(fā)展趨勢是大型化。 目前，用純高妒煤氣提高風溫有以下若干方法 （1）日本神戶制鋼法 日本神戶制鋼公司提出了一種提高鳳溫的辦法：用高爐煤氣在一個燃燒室內(nèi)燃燒，用燃燒后的高溫煙氣將兩個串聯(lián)的換熱器中的助燃空氣預熱到450度，同時用熱風爐的煙氣將煤氣預熱到180度，使熱風溫度提高到大于1100度。 前置換熱器法： 所謂前置換熱器法是在助烴空氣、高爐煤氣進人熱風爐燃燒器之前、在熱風爐和燃燒氣源之間增設(shè)一座專門的燃燒爐．爐內(nèi)裝有空氣和煤氣換熱器，燃燒爐的燃料也是高爐煤氣．由事先確定的目標風溫值和有關(guān)參數(shù)可以確定合適的空氣、煤氣預熱溫度，舉例如下： 預熱條件 T理 ℃ T理 ℃ 空氣、煤氣均不預熱 1360 1200 空氣400℃，煤氣不預熱 1500 1350 空氣300℃，煤氣300℃ ： 1580 1422 空氣400℃，煤氣400℃ ： 1740 1560 由計算結(jié)果可知：當空氣、煤氣雙雙預熱到300℃時，熱風溫度可達1200℃以上。●經(jīng)濟效益和市場分析： 一座2500立方米的高爐，可獲2200萬元的年效益，投資回收期小于一年。連鑄拉速提高以后，結(jié)晶器傳熱速率(熱流)增加,冷卻不均勻程度最近，鑄坯表面容易產(chǎn)生裂紋缺陷。在對高拉速板坯連鑄質(zhì)量控制進行的攻關(guān)研究中，開發(fā)成功了如下重要技術(shù)：(1) 連鑄結(jié)晶器銅版溫度和結(jié)晶器熱流的數(shù)值模擬計算，通過控制結(jié)晶器最大熱流防止縱裂紋缺陷發(fā)生。(5) 連鑄二冷區(qū)鑄坯表面溫度測定技術(shù)。(9) 高速板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動特性控制及防止卷渣非金屬夾雜物技術(shù)。 攻關(guān)研究取得了顯著的成績，～，鑄坯的表面無清理率超過95％，內(nèi)部質(zhì)量合格率在98％以上，年經(jīng)濟效益2000萬元以上。該技術(shù)可大幅度節(jié)能(節(jié)能3060%)和大幅度降低煙氣中的氮氧化物(NOX 排放減少95％以上)、二氧化碳(CO2排放減少30%以上)排放。另外由于加熱爐幾乎沒有預熱段，爐子造價減少，爐子長度縮短，運行成本降低。由于空氣預熱溫度很高，幾乎接近煙氣溫度，空氣與燃料在爐膛內(nèi)邊混合邊燃燒，燃燒速度快，燃燒完全，通過優(yōu)化設(shè)計在爐膛內(nèi)實現(xiàn)貧氧燃燒；而且爐子沒有預熱段，爐膛溫度均勻，鋼坯加熱速度快。（5） 與原工業(yè)爐的總體設(shè)計比，除燃燒系統(tǒng)外，其余系統(tǒng)改造量不大，投資也基本不增加。約占總投資的20－30％，但經(jīng)濟效益明顯，一般可在6－12個月收回投資。如何把大型夾雜物從鋼中捕捉并從鋼中分離出來，這是首要解決的問題。主要設(shè)備包括：鋼樣電解、碳化物分離、還原設(shè)備、顯微照相及分級等系統(tǒng)?！窠?jīng)濟效益與市場分析本大樣電解分析設(shè)備可用于研究鋼中夾雜物起源，分析鋼中夾雜物數(shù)量、尺寸、組成和類型，為生產(chǎn)過程有針對性改進工藝措施提供了依據(jù)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量起了有效作用，受到用戶好評。許多高質(zhì)量的鋼種，對冶金精煉渣提出了極 為苛刻的要求。 該術(shù)主要是根據(jù)爐渣結(jié)構(gòu)理論模型，系統(tǒng)地建立了五元以上復雜渣系的氧化能力、硫容 量、磷容量以及氮容量的計算模型。 該技術(shù)主要是從爐渣內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)發(fā)，建立了多元復雜渣系粘度、表面張力以及 鋼渣界面張力計算模型，模型結(jié)果得到了實驗的證實。低磷鋼(≤%)冶煉的精煉渣控制技術(shù)。在這方面，造渣技術(shù)起著重要的作用。無鋁脫氧工藝低氧鋼精煉渣控制技術(shù)。以上技術(shù)可以轉(zhuǎn)讓或結(jié)合本企業(yè)情況共同合作開發(fā)。其特點:1) LF深脫硫劑的配比合理。●經(jīng)濟效益及市場分析此脫硫劑與國外（300美元／t）相比便宜200美元／t，比國內(nèi)預熔型（2400～2500元／t）便宜1600元／t。烘包過程完全由人工憑經(jīng)驗控制，新鋼包的烘烤時間較長，占用場地多。燃料可采用各種油料、燃氣(包括低熱值煤氣，如高爐煤氣等)，可采用空氣單預熱、及空氣煤氣雙預熱的方式進行。為加快該技術(shù)的推廣應(yīng)用，該技術(shù)已由北京科大國泰能源環(huán)境工程技術(shù)有限公司負責推廣。鋰離子電池及其材料●項目簡介 鋰離子電池目前主要和民用先進的便攜式電子產(chǎn)品配套應(yīng)用，目前移動通訊用手機、掌上攝像機、筆記本電腦的工作電源已基本上全部采用鋰離子電池作為配套電源。北京科技大學以鋰離子電池電極材料研究為主，正負極材料的研究水平均處在國際前沿位置?！袷袌龇治鲎鳛樽钚乱淮某潆婋姵?，鋰離子電池近10年來得到飛速發(fā)展，已以其高性能價格比優(yōu)勢在筆記本電腦、手機等移動電子終端設(shè)備領(lǐng)域占主導地位，至2000年，全球充電電池的銷售額年增長了10%，主要源于鋰離子電池的快速增長， , ，增長了50%，總銷售額約30億美元，全球鋰離子電池的銷售額已超過鎘鎳和鎳氫電池之和。原冶金部科技司將此項目列為“八五”攻關(guān)課題 “大型連鑄機自動控制系統(tǒng)的研究開發(fā)” 中一個重要研究課題，主要是以濟鋼板坯連鑄機二冷控制為研究對象，應(yīng)用二維傳熱數(shù)學模型，建立了板坯連鑄機二冷配水計算模型，編制了二冷配水計算軟件，完成了對不同鋼種和斷面的連鑄冷卻的配水計算和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對連鑄二冷水在線控制。鎂基鐵水爐外脫硫技術(shù)●項目簡介眾所周知，硫?qū)Υ蠖鄶?shù)鋼的性能有多種不良的影響，如硫降低鋼的塑性和韌性，影響鋼的表面及內(nèi)部質(zhì)量。在整個鋼鐵生產(chǎn)工藝流程中，該技術(shù)的應(yīng)用既可大幅度地降低鋼鐵生產(chǎn)的成本，又可為生產(chǎn)各種潔凈鋼提供最基本的技術(shù)保障。其工藝可根據(jù)不同鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)條件，選用不同技術(shù)路線，如鐵水包容量較小的企業(yè)可采用喂線技術(shù)路線；而鐵水包容量較大的企業(yè)則選用噴吹技術(shù)路線；中等鐵水包容量的企業(yè)可根據(jù)自身情況決定技術(shù)路線。工業(yè)試驗的工藝設(shè)計、關(guān)鍵設(shè)備(包括自控系統(tǒng))的設(shè)計與制造及熱試車均由課題組自主完成，同時工業(yè)試驗所用脫硫劑生產(chǎn)技術(shù)也由課題組提供?！窠?jīng)濟效益及市場分析利用該技術(shù)建成年處理鐵水能力150萬噸的脫硫車間，總投資約1500萬元人民幣，處理噸鐵水帶來的效益為10～15元/tiron（%%以下，效益計算為高爐因鐵水硫放寬帶來效益加上轉(zhuǎn)爐不考慮脫硫效益減去脫硫車間生產(chǎn)成本），由此可知8～12個月可收回投資?，F(xiàn)行的熔融鹽體系金屬熱還原法制造金屬粉末的技術(shù)由于高溫、非均相等基本條件的限制，產(chǎn)品粉末無法達到納米級的水平。其中①－③步驟均在常溫附近進行，并可以連續(xù)操作。目前在中試前階段。●經(jīng)濟效益及市場分析本技術(shù)剛在實驗室規(guī)模獲得成功，在國際上已受到廣泛重視，如果推廣到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模將帶來巨大的經(jīng)濟效益。根據(jù)這種情況，煙草行業(yè)目前正在逐漸將把煙改造成片煙，預計到2003年，全國的把煙都將被加工成片煙。片煙防霉防蟲已經(jīng)成為一個有待急需解決的問題。加入量按每立方米片煙加1 ~。（3） 能同時確定高爐在該噴煤量下的冶煉參數(shù)： 如CO利用率和直接還原度隨噴煤量的變化規(guī)律、要求的原料配比、爐渣成分、爐渣性能、爐缸