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MI.DA. 达涅利小型短流程钢厂正在改写短流程钢厂技术的历史

纽柯钢铁公司接受了小型短流程钢厂理念,这是对钢铁生产本身的状态与成果进行创新的一种颠覆性概念。

MI.DA. 达涅利小型短流程钢厂

正在改写短流程钢厂技术的历史

全球最知名、最具创新性的钢铁制造商之一的纽柯钢铁,在五个月内启动了两个小型短流程钢厂项目,是证明这一概念已经根深蒂固的确凿证据。自上世界末以来,达涅利已经认识到且接受了钢铁制造领域强调能源节约和可持续性的新趋势的挑战,它从新视角出发做出了积极应对,因此诞生了创新的Mi.DA. 达涅利小型短流程钢厂概念,这是一种非常紧凑的生产成捆及成卷钢筋的短流程钢厂,随后高速单流连铸机直接与轧机相连。

Mi.DA.代表“达涅利小型短流程钢厂”,它以“区域性钢厂/专注产品”概念为基础,具有30-80万吨/年的产能,并且专为服务某个特定区域性市场而设计,从而可以专注于特定的产品范围,广泛利用本地废钢供应。在美国工商五金公司亚利桑那州钢厂投产的第一个Mi.DA.®取得公认的成功之后,开发出了采用在降低设备投资与生产成本方面具有无与伦比表现的发展策略进行不断支持的E.C.R.®工艺过程。

最近在埃及的IIC及NPSS公司,和中东和北非地区的第三个地点, 以及美国俄克拉荷马州工商五金公司2号小型短流程钢厂的启动,证实了达涅利小型短流程钢厂代表了目前短流程钢厂设计与生产的最新发展水平。
       纽柯钢铁公司最近的两座小型短流程钢厂的订单则完全确认了这一点,该公司已经选择了达涅利的MI.DA.®技术来扩大其在美国国内新市场中的份额。
       在已经宣布在锡代利亚(密苏里州)设置35万吨/年小型短流程钢厂之后,将在Frostproof(佛罗里达州)设立一个孪生工厂,以便对这些区域性市场进行开发。
       “纽柯钢铁公司始终专注于发展自身的业务,以便更好地为我们的客户提供服务。我们正在一个不断增长的巨大市场中建造这座生产钢铁的小型短流程钢厂;这个市场需求旺盛,并且目前具有充足的废钢供应。”纽柯钢铁公司主席、首席执行官兼总裁John Ferriola说道。
       “这家小型短流程钢厂与我们计划成为一个低成本生产商的战略保持一致,相对于从远距离之外装运螺纹钢进入该地区的竞争对手,这家钢厂将为我们提供成本优势。

达涅利小型短流程钢厂简介

达涅利小型短流程钢厂技术所依据的基础是在最近几十年内设计并实施的短流程钢厂生产的各个方面进行的一系列技术开发,这些技术开发提高了成品的尺寸标准,并且使操作变得更加一致、更具有成本效益。
        达涅利已经使连铸与无头轧制成为了一种真实、可靠的生产工序。连续浇铸工艺消除了对钢坯进行冷却和再加热的需求,而且还免除了钢坯切头,这也将尽可能提高产品产量。再者,凭借无头操作,可以免除钢坯接钢坯轧制的过渡,这将有助于实现长期的一致轧制条件,从而允许成品达到极好的质量。与传统工艺过程相比,高速无头轧制可以节约最多达到1吉焦/吨(277千瓦时/吨)的再加热能量。总的来说,总成本节约为20-35欧元/吨;与传统短流程钢厂相比,这降低了大约10-15%的转换成本!
       20世纪90 年代末,在意大利ABS Luna工厂迈出了实现达涅利小型短流程钢厂突破的最初几步;在那里,达涅利开始进行关于工业化高速浇铸与无头轧制的大量研究。
       利用在这些年里采集的大量实验数据,开发了众多的数值计算模型,因此获取了新结晶器几何形状的设计,其目的是为了即使在最极端的高速浇铸条件下也能提供最优的温度分布与空隙形成控制。
       Power Mould(这项新开发成果的名称)是专为这种浇铸速度而设计的铜制结晶器解决方案,它可以凭借经过优化的冷却系统为铸坯提供高热机械强度以及均匀的热传递。
       此外,还设计了新一代的振动台:FastCast Cube(FCC)技术是一种紧凑的设计,采用了原创的专利免轴承悬挂系统,这种系统即使在最高振动频率下也能消除弯月面的摇摆。

最后,开发出了直接轧制与打包(DRB)过程,因此可以直接在高强度螺纹钢经过最后的精轧机架后按最终商品长度对它进行切割。最后,专门开发的一个先进自动化系统可以满足无头操作的目标,并且经过细调可以平稳地对工艺过程进行驱动。
       2005年,FastCastPlus技术在希腊Sidenor Sovel公司得到首次应用。
       通过安装PowerMould以及Fast Cast Cube振动台,将六个现有浇铸结晶器中的其中一个升级为高速浇铸。高速浇铸可以生产140x140方坯,浇铸速度先被提升到5.2米/分钟,最终达到6米/分钟,这证明了新高新技术的有效性,为工业化规模的无头生产做好了准备。

美国工商五金公司亚利桑那州钢厂

――第一座完备的达涅利小型短流程钢厂
       在此期间,达涅利向美国工商五金公司提出了一个设计概念,最终演变为美国亚利桑那州钢厂的建设。
       美国工商五金公司的亚利桑那州钢厂专为实现无头概念而设计,配备了一流的生产设备,以及特别为匹配无头生产工艺而开发的先进自动化技术包。
       工商五金公司的这家工厂初始额定产能为30万吨/年#4-#11螺纹钢(12.7-35.8mm),随后超过了38万吨/年,它包括:以废钢连续装料与预热为特色的一个炼钢工段;配备一个40吨钢包精炼炉加热站;直接连接轧机的FastCast Plus单流连铸工段;用于钢坯温度平衡的感应加热器;由悬臂与无牌坊机架构成的16机架超紧凑型轧机;以及创新的直接轧制与打包( DRB)系统,可用于生产优质成捆棒材,同时无需应用用于多种棒材生产的传统长冷床。
       轧机还包括棒材产品淬火与回火工艺(QTB),这将允许生产低成本钢坯,大大节约在熔炼车间中使用的合金。该工厂于2009年9月进行热启动;在那一年的10月,工商五金公司的这家小型短流程钢厂自豪地交付了前几批热轧产品。这个新型钢铁综合工厂是世界上第一个采用这种设计的工厂,代表了技术进步;由于具有开创性设计概念、应用技术以及由此产生的可观效益,这种技术进步使美国工商五金公司亚利桑那州钢厂相对其竞争对手领先一步。
       此外,由于工商五金公司与达涅利团队具有熟练技能并且富有积极性,因此学习应用时间极短,无头生产自2010年初起已经进入全面运行。
       工商五金公司的客户提供了关于成品质量的完美描述:“…优质的成捆螺纹钢…迄今为止业内最佳…在市场中建立了新标准。

达涅利小型短流程钢厂业绩
       美国亚利桑那州的第一座达涅利小型短流程钢厂取得成功之后,随后几年里,达涅利又在北美洲与中东和北非地区安装了另外四座小型短流程钢厂,提升工厂产能最高可达80万吨/年。
       2016年,位于贝尼苏韦夫的IIC埃及钢铁厂启动了一座新的小型短流程钢厂,该钢厂设计可以达到世界最高产能:在一条单独无头生产线中达到75吨/小时。该无头工艺过程原先生产130mm方坯,经过扩展,目前可以在超过6.0米/分钟的速度下浇铸165mm方坯,提供了针对特定市场需求的生产率与工厂产能。
       在第一个炉次后三个月内,达到75吨/小时的目标小时产量,甚至有所超越,最多达到最大值80吨/小时(6.3米/分钟连铸机速度与轧机进料速度),证实了整个工艺过程的可靠性。

几项创新解决方案与数字化使能技术已经在最近几年得到了落实,并且针对达涅利小型短流程钢厂工艺链进行了特别定制,以便有助于从传统工厂过渡为数字化智能工厂。近期由达涅利在埃及供货的第二座达涅利小型短流程钢厂的调试,充分证实了埃及钢铁公司的第一座小型短流程钢厂所取得的成功。埃及钢铁公司的2号达涅利小型短流程钢厂位于AinSoukna,在技术上是第一座钢厂的孪生工厂。
       2017年下半年,位于中东和北非地区的另一座达涅利小型短流程钢厂开始运行,其设计产能为35 万吨/年的成捆8-25mm型钢,这些产品应用于建筑工业。该工厂经过设计,可以在铺板生产线上生产28-40钢铁以及在卷取设备生产线上生产光圆及卷取钢铁卷材。此外,就像先前所有情况中那样,该小型短流程钢厂仅仅在第一次热试后几个月就实现了顺利、稳定的无头生产,在早期就证明这是会盈利的技术。
       最近,工商五金公司开始了位于杜兰特(俄克拉荷马州)的2号达涅利小型短流程钢厂的热调试,按照计划取得了进展,从而巩固了它在美国作为成本最低的长材产品生产商的地位。
       2018年,在中东和北非以及SEA地区内将有另外三座达涅利小型短流程钢厂安装设施开始热调试,同时,目前有五个达涅利小型短流程钢厂项目处于设计与施工阶段,将于2020年前进行热调试。在这其中有两座是纽柯钢铁公司的达涅利小型短流程钢厂,专为生产超过35万短吨/年的直条螺纹钢而设计,在尺寸、等级与定制长度方面可以满足要求最苛刻的施工应用。
       这些钢厂的设计将允许在未来安装卷绕生产线,以便生产无扭曲、易于储藏和运输、最高可达11,000磅的紧凑重型卷材。仅在美国而言,它们将是第三座及第四座此类钢厂,这使全世界范围内运行中的达涅利小型短流程钢厂总数达到了15座,它们的产能范围为30-80万吨/年。

达涅利小型短流程钢厂记录
       已经对这些年以来的记录进行了采集,目前的达涅利小型短流程钢厂技术业绩确实令人印象深刻:
       全连铸速度:7.0米/分钟(7.5米/分钟最大速度)

全连铸生产率: 80吨/小时( 90吨/小时最大生产率)

无终止钢坯长度:最高可达30个小时/40个炉次,大于10英里的钢坯长度

产率:超过99%

工厂正常运行时间:超过92%

由于工艺可靠性以及达涅利在无头轧制技术方面获取的经验,这些钢厂仅在前几次热试后的几周内就已经达到甚至超越了设计性能。最近的热调试记录:在第一次热试起15天后就达到并且甚至超越了最大连续浇铸速度,同时在线轧制材料在第20天内接近于100%。在无头模式下轧制的材料的份额也很快接近100%。

达涅利小型短流程钢厂受到了数字自动化的推动
       在达涅利小型短流程钢厂工艺链上,从废钢抵达时就开始采用Q-ASC用于自动废钢分类的专业应用程序实施机器学习概念。该特性所依据的基础是采用平板电脑与智能手机对安装在堆场、机载天车中以及固定入口上的各个位置处的摄像机所捕捉图像进行的自动化处理。在熔炼车间工艺过程中数据驱动应用的最成功实例代表是熔炼模型,它是Q-MELT熔炉控制技术包的核心应用程序。熔炼模型所依据的统计方法可以对过程偏差进行实时识别:计算的“指纹”代表了炉次的预期工艺过程行为,并且将对实时值与预期趋势进行比较,这将是执行自适应过程控制的基础。
       在连续浇铸中,根据谐振微波腔工作原理,将由Hi-MOULD-P系统(这是与C.S.M.RINA咨询公司合作开发的一种创新型传感器)对结晶器内保护渣的正确厚度进行监测。特别是在与自动化粉体送料系统形成闭环形式的耦合时,了解渣层的确切厚度,将为过程可靠性提供众所周知的优势。
       Q3智能数据驱动方法代表了达涅利小型短流程钢厂数字化过程的核心,这种方法体现了第四次工业革命中最具有创新性和破坏性的元素,目的是运用创新的数字技术(例如:机器学习与人工智能)从数据中提取知识,以便实现供应链与过程优化。
       Q3智能是经过验证的达涅利最新商业智能解决方案,专门用于金属行业,可以对多个不同数据源进行采集,将它们合并为一个独特的集中知识库,并提供KPI库及先进统计分析工具,以便支持决策与过程优化。

结论
        达涅利小型短流程钢厂无头轧制技术目前是一种经过验证的技术,是市场上可供用于在钢铁生产中满足高效率与节能需求的最佳技术,是可供用于在钢铁生产中满足高效率与节能需求的最佳技术。




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