日本煉鋼技術(shù)十年進(jìn)步概況

1、日本煉鋼技術(shù)十年進(jìn)步概況一、日本近十年鋼產(chǎn)量及主要指標(biāo)的變化從1994年到2003年的10年是鋼產(chǎn)量波動(dòng)較大的時(shí)期。由于泡沫經(jīng)濟(jì)的破滅，鋼產(chǎn)量由1995年的1016億t跌到1998年的9355萬(wàn)t的低谷，后又轉(zhuǎn)為上升，進(jìn)入21世紀(jì)后連續(xù)4年超過(guò)1億t。特別是近年由于高爐大鋼的合并和東亞經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶動(dòng)鋼鐵需求興旺，2004年又超過(guò)11億t大關(guān)而直追1973年11932億t的歷史最高紀(jì)錄。其中，電爐鋼年產(chǎn)量亦由期初的2842萬(wàn)t上升到3425萬(wàn)t，特殊鋼比例基本保持在18420的水平。而鐵水預(yù)處理比則由449猛升到676。至于二次精煉比，電爐鋼由85上升到95，轉(zhuǎn)爐鋼由80上升到86。連鑄比則由

2、969上升到986，其中特殊鋼連鑄比由872上升到935，而普碳鋼則保持在998的極限狀態(tài)。二、十年間有代表性的技術(shù)開(kāi)發(fā)成果1鐵水預(yù)處理工藝的重組為取代過(guò)去在鐵水罐車和鐵水包內(nèi)進(jìn)行的預(yù)處理，各廠開(kāi)發(fā)成功各種用轉(zhuǎn)爐的預(yù)處理法（H爐法、SRP法、NRP法、MuRc法、LDORP法），大幅提高了脫磷效率，減少了對(duì)外排渣。個(gè)別工廠已實(shí)現(xiàn)全部鐵水預(yù)處理。2環(huán)境友好型精煉工藝由于環(huán)保意識(shí)的提高，十分重視減少鋼渣外排技術(shù)的開(kāi)發(fā)，使鋼渣外排總量達(dá)原來(lái)的12，突出的如徹底脫硅的零排渣工藝。還開(kāi)發(fā)成功含碳渣用于燒結(jié)礦和鐵水脫硫，鋼渣制砼用于護(hù)岸材，用含鐵粉塵制球團(tuán)礦等再生利用技術(shù)。有的廠已作到了煉鋼固體廢物為零。

3、3電磁力應(yīng)用技術(shù)的革新從初期的電磁攪拌和局部作用的電磁制動(dòng)發(fā)展到后期的可適應(yīng)鋼水的加減速而切換的電磁設(shè)備、在鑄坯寬度方向均勻磁場(chǎng)的靜磁場(chǎng)制動(dòng)以及結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)的模擬計(jì)算軟件。4高質(zhì)量技術(shù)不斷進(jìn)行提高產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)開(kāi)發(fā)，堅(jiān)持了潔凈鋼技術(shù)開(kāi)發(fā)。在硬件方面，二次精煉中增加燃燒器后使RH多功能化，開(kāi)發(fā)成功連鑄坯防止裂紋缺陷的技術(shù)。在軟件方面亦開(kāi)發(fā)成功預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)，使軸承鋼中的含氧量由1994年的5ppm降到2001年的47ppm，最好時(shí)達(dá)3ppm左右。5高速連鑄技術(shù)在國(guó)際上薄板坯高速連鑄法飛躍發(fā)展的10年間，日本的薄板坯連鑄仍未實(shí)用化，只是在后期為適應(yīng)鋼鐵需求的增大而提高了現(xiàn)有連鑄機(jī)的生產(chǎn)效率

4、，出現(xiàn)了單機(jī)月產(chǎn)超過(guò)20萬(wàn)t的連鑄機(jī)，拉速已達(dá)3mmin水平。關(guān)于帶鋼連鑄，各廠均開(kāi)展了研發(fā)工作，最終只在新日鐵光廠的不銹鋼生產(chǎn)上實(shí)用化。三、國(guó)家科研項(xiàng)目1新煉鋼法項(xiàng)目以充分利用舊廢鋼和煉鋼工序減排CO2為目的，于1991年在經(jīng)產(chǎn)省支持下開(kāi)展了9年研發(fā)，主要內(nèi)容如下：（1）廢鋼預(yù)處理技術(shù)，通過(guò)低溫粉碎處理可將廢鋼中的銅除去96，通過(guò)色相差識(shí)別處理亦可除去90以上。（2）綜合系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究，于19981999年在新日鐵君津廠內(nèi)建中試裝置進(jìn)行研究：a用電爐、轉(zhuǎn)爐和充填型3種方式進(jìn)行熔化的技術(shù)研究；b預(yù)熱技術(shù)和加熱脫錫技術(shù)；c煙氣處理技術(shù)，達(dá)到二惡英控制在小于01mgTEQNm3水平；d工業(yè)化可行性調(diào)

5、研。最終認(rèn)為比未進(jìn)行廢鋼預(yù)熱的電爐可節(jié)電25，如噴入燃料時(shí)則可少用電3080。2電磁力項(xiàng)目為了提高連鑄機(jī)質(zhì)量而取消人工表面處理以提高生產(chǎn)效率，在經(jīng)產(chǎn)省支持下于1995年起進(jìn)行了6年研究，取得了以下成果：a初期凝固控制技術(shù)，對(duì)低頻到高頻大范圍的各種電磁場(chǎng)鑄造技術(shù)及設(shè)備開(kāi)發(fā)后，經(jīng)方坯小試和板坯試驗(yàn)，鑄坯表面質(zhì)量改善效果顯著，通過(guò)交、直流磁場(chǎng)重疊對(duì)液面振動(dòng)控制的試驗(yàn)效果更好；b熔融金屬的清凈化技術(shù)，使高速澆鑄時(shí)的夾雜物含量抑制在低速澆鑄時(shí)的水平；c開(kāi)發(fā)出電磁流速測(cè)頭，對(duì)電磁力作用下彎液面流速精確測(cè)定。四、鐵水預(yù)處理與轉(zhuǎn)爐操作為適應(yīng)用戶對(duì)產(chǎn)品的高質(zhì)量要求，同時(shí)又不斷降低生產(chǎn)成本，10年來(lái)鐵水預(yù)處理亦在

6、不斷改進(jìn)。其開(kāi)發(fā)動(dòng)向具有以下特點(diǎn)：由于脫硫工序的分離和脫磷工序的改善，精煉更高效；由于熱裕度擴(kuò)大，提高了多用廢鋼的潛能；由于預(yù)脫硅徹底、反應(yīng)高效化和渣的回收利用，渣發(fā)生量大幅下降。在鐵水脫硫方面，過(guò)去多在混鐵車內(nèi)合并脫磷，后改為用還原法單獨(dú)脫硫。在20世紀(jì)90年代采用的CaOMg系噴射脫硫法基礎(chǔ)上，不少?gòu)S又增加了脫硫效率更高的機(jī)械攪拌式KR法，還有建議利用金屬顯熱對(duì)MgO還原產(chǎn)生Mg氣體的脫硫法。在鐵水脫磷工序方面，針對(duì)過(guò)去低溫冶煉下脫硫、磷而引起的廢鋼用量受限的缺點(diǎn)，近來(lái)采取強(qiáng)攪拌高速脫磷并可多用廢鋼的轉(zhuǎn)爐脫磷法的日多。加上過(guò)去的H爐（1989年）、SRP（1990年）、LDORP（1991

7、年）等轉(zhuǎn)爐脫磷法，現(xiàn)已成為脫磷法的主流。另在混鐵車脫磷方面，通過(guò)低堿性脫磷和分散供氧等改進(jìn)，已建立了大量供應(yīng)鐵水下的脫磷體制。由于填埋場(chǎng)地不足而要求外排渣減少。鐵水預(yù)處理增多后一度曾對(duì)此有所貢獻(xiàn)，但近年伴隨高級(jí)鋼種的增加致精煉比加大，加上對(duì)脫磷用氟量的限制，均使渣量呈上升趨勢(shì)。為了減少渣量，利用高效脫磷劑提高脫磷效率和再生利用低溫下具有脫磷能力的低碳渣至關(guān)重要。無(wú)硅鐵水全量脫磷處理和轉(zhuǎn)爐脫碳無(wú)渣煉鋼法（ZSP）亦于1998年開(kāi)發(fā)成功。其流程和反應(yīng)如下：a在鐵水包采用攪拌以提高脫硅效率的同時(shí)，采取氧氣、氧化鐵以控制脫硅后的溫度，使熱損失極小，并能穩(wěn)定得到001的低硅鐵水；b用KR法脫硫；c由于使

8、用低硅鐵水，使和脫磷初期生成的SiO2反應(yīng)生成2CaO·SiO2所需的生石灰減少并直接生成為3CaO·P2O5，提高了石灰的脫磷效率，渣量大幅下降。由于脫硅、脫磷等分開(kāi)處理，生成渣的成分變單純而有利于利用，如脫硅渣可作為緩效肥料，脫磷渣以CaO為主，造成砼塊后可用于海洋藻類培植礁。在脫碳渣再生利用方面，利用2臺(tái)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行精煉的SRP法最為明顯，對(duì)H爐法亦有效；利用混鐵車脫磷時(shí)，通過(guò)擴(kuò)大設(shè)備以建立全量預(yù)處理體制后，脫碳渣亦可全部再生利用。另外，在同一轉(zhuǎn)爐內(nèi)連續(xù)進(jìn)行脫硅、脫磷中間排渣和脫碳的多功能轉(zhuǎn)爐法（MURC法）亦開(kāi)發(fā)成功。它充分利用了轉(zhuǎn)爐的強(qiáng)攪拌性和高速功能，在高氧勢(shì)下以低

9、堿性渣高速脫磷，在脫硅、脫磷期有意提高渣中的FeO濃度并控制渣呈泡沫狀，脫畢即傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐排渣，然后進(jìn)行脫碳直至出鋼，并將脫碳渣部分留在爐內(nèi)，以供下?tīng)t脫磷之用。這樣既利用了熱量，又減少了渣量。近10年來(lái)在提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的技術(shù)和快速測(cè)定技術(shù)方面亦有不少進(jìn)步。如作為高速送氧下減少粉塵的技術(shù)，為防止多孔噴流互相干擾而采取了對(duì)噴嘴的交錯(cuò)配置和相鄰噴嘴異徑化的噴頭，以及減少對(duì)鋼水液面沖擊的噴流動(dòng)壓面設(shè)計(jì)的噴頭等措施。通過(guò)集塵水透光度在線測(cè)定粉塵發(fā)生速度的技術(shù)亦開(kāi)發(fā)成功。此外，縮短煉鋼作業(yè)時(shí)間的技術(shù)亦在開(kāi)發(fā)中，如利用二次燃燒噴頭防止金屬粘附和檢測(cè)出鋼時(shí)渣流出的技術(shù)等。為提高冶金反應(yīng)特性，用高壓底吹氣提高攪拌

10、強(qiáng)度而增大氧的脫碳效率；改變CB風(fēng)口的氣體成分以控制冷卻能力及使底吹氣流量穩(wěn)定、可調(diào)節(jié)的技術(shù)亦在開(kāi)發(fā)中。同時(shí)，用電氣脈沖法在線測(cè)定風(fēng)口損耗量，以求切換氣體工況的最佳化試驗(yàn)亦在進(jìn)行中。為進(jìn)一步提高操作穩(wěn)定性和精煉精度，利用微波對(duì)鋼水液面檢測(cè)、音響水平、噴頭振動(dòng)等預(yù)知泡沫渣形成因素的技術(shù)，以及利用消耗型光纖維和可視光纖維連續(xù)測(cè)定轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水溫度的技術(shù)正在實(shí)用化中。五、二次精煉1二次精煉工藝的進(jìn)展日本近10年來(lái)始終把提高鋼材質(zhì)量作為重點(diǎn)任務(wù)，如對(duì)延伸率、深沖性等加工性要求高的薄板采取低碳化處理，對(duì)在低溫、耐酸腐蝕環(huán)境下使用的中厚板在極低硫、磷、氫下冶煉，對(duì)為降低成本而提高成材率的要求則確保質(zhì)量穩(wěn)定以減

11、少產(chǎn)品的缺陷等。這些均促進(jìn)了二次精煉的發(fā)展。2RH的多功能化真空精煉處理的代表性設(shè)備RH自應(yīng)用以來(lái)新功能不斷擴(kuò)充。例如多功能燃燒器在處理時(shí)可向真空爐內(nèi)供氧，非處理時(shí)則進(jìn)行燃燒以保護(hù)內(nèi)襯溫度而防止鋼水附著于爐襯上，十分有利于超低碳鋼的穩(wěn)定生產(chǎn)。其次是脫硫處理的應(yīng)用，過(guò)去是通過(guò)上升管下方的噴頭和真空爐下部埋在耐火襯中的風(fēng)口向爐內(nèi)噴入CaO·CaF2粉，現(xiàn)改為采取從真空爐上噴頭吹入粉料的方式以使噴嘴不直接和鋼水接觸，在稀釋劑單耗5kgt下，脫硫率達(dá)80，殘留硫降到4ppm以下。另外，還開(kāi)發(fā)成功真空脫氣和渣改質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的新工藝，即將RH爐下部的真空蓋改造，使鋼水包整體成為真空排氣結(jié)構(gòu)，一則可

12、由鋼水包底部以Ar氣對(duì)鋼水?dāng)噭?dòng)并可加入鈣，再則可防止渣被再氧化，使它同時(shí)完成過(guò)去LF爐、RH爐和鈣處理的3項(xiàng)功能，從而使工序集約化，熱損失下降。3DH脫氣處理工藝的發(fā)展成功將DH脫氣法改進(jìn)成REOA法。由于塞孔位置略偏于中心，使用少量的Ar氣即可發(fā)揮較好的攪拌效果，和RH脫氣爐具有同等的脫碳能力；另由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐火襯修補(bǔ)方便，適于不銹鋼、低碳低氮鋼的生產(chǎn)。另外，具有減壓功能的減壓CASOB法亦開(kāi)發(fā)成功。這是和鐵水預(yù)處理聯(lián)動(dòng)的技術(shù)，即轉(zhuǎn)爐吹煉未期，為防止渣過(guò)氧化而在高碳期停吹后送CASOB爐進(jìn)行脫碳處理，6min內(nèi)可將C由700ppm降到400ppm，成為低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的高效生產(chǎn)技術(shù)。確保極低硫

13、化技術(shù)的LF亦為了縮短處理時(shí)間而采取了控制渣成分、降低渣氧化度等技術(shù)以強(qiáng)化對(duì)鋼、渣的攪拌而生產(chǎn)S5ppm的極低硫鋼。4高純度、高清凈鋼在超低碳方面，考慮RH脫氣處理中脫碳反應(yīng)的重要性，對(duì)脫碳反應(yīng)解析可計(jì)算出處理中的鋼水C分布，進(jìn)一步觀測(cè)真空爐內(nèi)氣泡的行為成為穩(wěn)定生產(chǎn)的指針。在脫氫方面則進(jìn)展不大，仍采取了在RH脫氣爐安裝用熱傳導(dǎo)法迅速測(cè)定鋼水中氫分壓的快速分析儀以確保質(zhì)量。在脫氮方面，通過(guò)開(kāi)發(fā)出粉料上方吹投技術(shù)和防止吸氮的浸漬管以保證極低氮鋼的生產(chǎn)。5二次精煉工藝的展望隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的激化，預(yù)計(jì)今后鋼材的用途將多樣化，質(zhì)量要求亦將提高。為兼保低成本和高質(zhì)量，應(yīng)將功能分化為鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、二次精煉

14、，使煉鋼工藝最佳化，以適應(yīng)各種鋼種生產(chǎn)的需要。為保證產(chǎn)品質(zhì)量的管理技術(shù)亦應(yīng)跟上，如成分極低且范圍小的快速控制檢測(cè)技術(shù)便很重要。如以多量鋼水為對(duì)象，若能開(kāi)發(fā)出快速、高精度的夾雜物在線測(cè)定法，不僅有利于工藝的自動(dòng)控制，對(duì)質(zhì)量保證管理的作用亦大；在防止地球變暖而減排CO2方面，需擴(kuò)大廢鋼的使用，Cu、Sn等雜質(zhì)的增加將影響產(chǎn)品質(zhì)量，希望開(kāi)發(fā)工業(yè)規(guī)模的去雜技術(shù)；少渣煉鋼和渣再生利用關(guān)系到資源綜合利用，應(yīng)配套開(kāi)發(fā)高效工藝、高精煉能的渣成分和易再生利用法等技術(shù)。二次精煉由過(guò)去的單功能向多功能工藝轉(zhuǎn)換，如附加吹氧、噴粉等功能。今后為了適應(yīng)各種新課題，將據(jù)鋼廠的產(chǎn)量、現(xiàn)有設(shè)備、鋼種構(gòu)成等條件選取各自的最佳工藝

15、，并考慮上下工序銜接而發(fā)展相應(yīng)的二次精煉工藝。六、連續(xù)鑄鋼日本的連鑄比早在20世紀(jì)80年代即達(dá)95，近10年又新增連鑄機(jī)15臺(tái)和改造老機(jī)30臺(tái)以上。1連鑄高速化日本200300mm大板坯連鑄機(jī)的鑄速10年來(lái)徘徊在2mmin左右的水平，這主要是難鑄造鋼種比上升之故。對(duì)比之下，歐美和中國(guó)推廣的厚度為40120mm薄中板坯連鑄已達(dá)46mmin，個(gè)別4050mm薄板坯連鑄試驗(yàn)已達(dá)89mmin。日本現(xiàn)在以包晶鋼、合金鋼、汽車用鋼板等質(zhì)量要求嚴(yán)格的品種為重點(diǎn)，從設(shè)計(jì)上提高鑄速；方坯連鑄機(jī)通過(guò)改進(jìn)，最高鑄速已達(dá)4mmin。2電磁制動(dòng)和電磁攪拌眾多高效板坯連鑄機(jī)多裝有電磁制動(dòng)，分為全寬一段式、二段式和移動(dòng)磁場(chǎng)

16、式等。另原用于方坯連鑄機(jī)的電磁攪拌近年來(lái)亦多在板坯連鑄機(jī)上采用，主為了防止凝固不均勻和表面氣泡、夾雜的產(chǎn)生。3中間包技術(shù)它的多次使用可降低耐火材料費(fèi)用，利用氮加熱裝置以防止停鑄期的氧化。另為了生產(chǎn)潔凈鋼，采用離心分離中間包以提高其去除氣泡和夾雜的能力，亦有采用感應(yīng)加熱器和等離子加熱器等。4薄中板坯連鑄鑒于薄板坯連鑄連軋?jiān)趪?guó)際上推廣的效果很好，日本將這一概念用于中厚板連鑄連軋而開(kāi)發(fā)成功厚90120mm的高速連鑄機(jī)，還應(yīng)用未凝固壓下技術(shù)，將90mm厚板坯壓薄至50mm，并試驗(yàn)壓薄至20mm。5帶鋼連鑄日本最早開(kāi)發(fā)成功帶鋼連鑄技術(shù)，并用于新日鐵光廠的不銹鋼生產(chǎn)，后由于效果不夠理想已于2003年停產(chǎn)。

17、6表面缺陷的改善技術(shù)針對(duì)鑄坯表面的縱裂、橫裂和夾雜物、氣泡等缺陷，分別開(kāi)發(fā)出結(jié)晶器斜度、結(jié)晶器內(nèi)流動(dòng)控制、加保護(hù)劑和凝固組織控制等技術(shù)，均有一定效果。特別是加入表面保護(hù)稀釋劑的作用由保順利澆鑄改為重點(diǎn)防止雜質(zhì)卷入和緩冷，以保證鑄坯的高質(zhì)量。關(guān)于結(jié)晶器內(nèi)的流動(dòng)控制，除上述的電磁制動(dòng)和電磁攪拌外，帶回轉(zhuǎn)葉片的浸入式水口已實(shí)用化。7連鑄方坯的質(zhì)量現(xiàn)已開(kāi)發(fā)成功用220mm×220mm方坯連結(jié)生產(chǎn)條鋼的工藝，有利于簡(jiǎn)化工序和節(jié)能。無(wú)縫鋼管用管坯連鑄機(jī)亦開(kāi)發(fā)成功，可生產(chǎn)包晶鋼等全部鋼種，拉坯速度達(dá)3mmin，且不需處理即直送軋機(jī)生產(chǎn)。為防止管坯產(chǎn)生軸心裂紋，還開(kāi)發(fā)成功FCR法。七、電爐1電爐技術(shù)

18、的變化電爐于1916年傳入日本，初期只限于生產(chǎn)特殊鋼，60年代開(kāi)始逐步用于普碳鋼生產(chǎn)，電爐鋼比現(xiàn)已達(dá)30左右。日本30年來(lái)電爐相關(guān)指標(biāo)的變化見(jiàn)表1。過(guò)去10年的主要技術(shù)發(fā)展略述如下：（1）19751985年為生產(chǎn)效率和節(jié)能進(jìn)展較快的階段。主要應(yīng)用技術(shù)有電爐大型化和UHP作業(yè)、爐壁爐蓋水冷技術(shù)、氧燃助熔等。（2）19851995年為L(zhǎng)F普及時(shí)期。由于采用了LF，電爐的還原精煉簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率大為提高，電爐鋼的質(zhì)量亦有改善。為簡(jiǎn)化作業(yè)而開(kāi)發(fā)成功偏心爐底出鋼（EBT），避免了氧化渣和鋼水一塊流入鋼水包。另外還開(kāi)發(fā)成功直流電爐，解決了交流電爐大型化、UHP化后閃爍嚴(yán)重的問(wèn)題。從1988年第一臺(tái)直流電爐投

19、產(chǎn)，到1994年已達(dá)14臺(tái)。（3）19952004年可稱之為環(huán)保時(shí)代，眾多環(huán)保技術(shù)開(kāi)發(fā)成功。首先是為適應(yīng)電爐煙氣排放法規(guī)的強(qiáng)化，開(kāi)發(fā)成功新的煙氣處理技術(shù)；其次是渣和粉塵的再生利用技術(shù)進(jìn)展很快，有的廠已向零廢物進(jìn)軍。交流電爐亦為解決閃爍和擴(kuò)大變壓器而改造，每噸廢鋼的KVA數(shù)已由1970年的500擴(kuò)大到1000。另還開(kāi)發(fā)成功促進(jìn)廢鋼熔化的高效燃燒器，使一些優(yōu)秀電爐廠的指標(biāo)大為改善，電爐的生產(chǎn)效率由85th提高到90th，冶煉周期由64min縮短到59min。2最近的技術(shù)（1）廢鋼預(yù)熱型電爐。70年代開(kāi)發(fā)成功的氧燃助熔技術(shù)的節(jié)電效果明顯，但帶來(lái)煙氣余熱上升的問(wèn)題。已知煙氣顯熱占全部出熱15左右，為解

20、決老式廢鋼預(yù)熱的污染問(wèn)題，先后開(kāi)發(fā)成功“豎筒式”、“水平連續(xù)預(yù)熱式”和“兩爐體式”等高效清潔方式，現(xiàn)已實(shí)用化的共7臺(tái)。（2）助燃燃燒器。為解決電弧爐的冷區(qū)問(wèn)題，采取了在爐壁設(shè)燃燒器結(jié)合吹氧以促進(jìn)廢鋼熔化的方式，燃料多采用煤油、重油和LNG。燃燒器的方式亦有多種，如一種將主氧氣、燃料、二次氧氣以同心圓套管供入爐內(nèi)并在管端出口處混合燃燒，對(duì)廢鋼的助熔效果最好。3電爐煙氣及粉塵的處理2000年1月起實(shí)施的“二惡英類對(duì)策特別措置法”規(guī)定電爐的排放標(biāo)準(zhǔn)為老爐5mgTEQNm3、新建爐05mgTEQNm3。為此開(kāi)發(fā)成功各種捕捉二惡英的方法，如“兩袋式”為在電爐除塵裝置后再建一套捕捉二惡英的除塵裝置，即經(jīng)2

21、次過(guò)濾和低溫化使二惡英去除效率提高而達(dá)標(biāo)。另還有在第二段噴入活性碳的方式使煙氣中的二惡英可達(dá)到01mgTEQNm3的先進(jìn)水平。關(guān)于電爐的粉塵處理可分為由電爐直接利用的在線處理和設(shè)專用設(shè)備的離線處理兩大類。前者為將粉塵直接噴入爐中或和石灰混合造球后加入爐中利用，現(xiàn)已實(shí)用化；后者則將粉塵熔融回收其中的有用金屬后再作處理。八、環(huán)保及其它根據(jù)政府頒發(fā)的多項(xiàng)環(huán)保法規(guī)，鋼鐵業(yè)于1996年制訂了“關(guān)于環(huán)保的志愿行動(dòng)計(jì)劃”，規(guī)定2010年比1990年耗能減少10的目標(biāo)。煉鋼工序應(yīng)采取的措施為：減少熱損失、加強(qiáng)熱回收的節(jié)能；推進(jìn)渣和粉塵的3R以使填埋量最小化；利用其它產(chǎn)業(yè)的廢物等。現(xiàn)已據(jù)此開(kāi)展了工作，重點(diǎn)簡(jiǎn)介如

22、下：1煉鋼工序節(jié)能通過(guò)混鐵車的大型化、推廣鋼水包加蓋作業(yè)、改善鋼水包物流以縮短循環(huán)時(shí)間、應(yīng)用鋼水溫度管理系統(tǒng)等在提高生產(chǎn)能力的同時(shí)并減少熱損失。還利用低導(dǎo)熱率的MgOC磚、微孔絕熱材料、使用中空骨料的低熱容不定形耐火材料等以減少散熱損失。在鋼水包烘烤方面采用了蓄熱式燃燒器以大幅降低燃耗等。同時(shí)還進(jìn)行了有關(guān)的技術(shù)開(kāi)發(fā)，如附有感應(yīng)加熱裝置的混鐵爐，達(dá)到比電爐還高效的熔化廢鋼的水平；調(diào)整高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄間的能力差以提高煉鋼工序的物流效率；在電爐工廠設(shè)鋼水貯存裝置，利用夜間低谷廉價(jià)電化鋼，以便白天煉鋼節(jié)電和大幅降低成本。在熱回收方面，利用轉(zhuǎn)爐煤氣導(dǎo)管冷卻水的低溫余熱和氨水的非等溫蒸發(fā)、凝縮特性進(jìn)行發(fā)電

23、，發(fā)電效率比常規(guī)低溫發(fā)電高40以上，屬世界首例。2鋼渣利用日本鋼渣年發(fā)生量達(dá)1200萬(wàn)t，由于堿性高且成分不均勻，過(guò)去多作填埋處理。20世紀(jì)90年代前期的發(fā)生量和排出量均呈上升趨向，近10年來(lái)由于鐵水預(yù)處理和廠內(nèi)利用量的加大開(kāi)始趨于下降，見(jiàn)表2。鐵水預(yù)處理的發(fā)展是鋼渣發(fā)生量下降的主要原因。鋼渣的熱利用除有效利用顯熱外，還可簡(jiǎn)化渣處理工序，如脫碳爐渣在不銹鋼熔融還原爐的熱利用。LF爐的還原渣在電爐熱利用時(shí)，既可降低石灰單耗，又可提高電爐脫磷效率。但從整個(gè)社會(huì)的環(huán)保觀點(diǎn)看，還應(yīng)大力開(kāi)發(fā)鋼渣在水泥原料和土木建筑方面的用途。3粉塵利用轉(zhuǎn)爐首先應(yīng)改進(jìn)氧槍噴頭和操作以減少粉塵的產(chǎn)生。在大規(guī)模再生利用技術(shù)方

24、面，已開(kāi)發(fā)成功環(huán)形爐和縱型爐。作為小規(guī)模利用法的DSM工藝系將電爐粉塵和還原渣用重油、氧氣燃燒加熱熔化為渣塊作路基材利用，粉塵中的Zn、Pb等金屬則作為二次粉塵回收后作原料利用。電爐粉塵亦可在真空下加熱還原以回收Z(yǔ)nO，后將殘?jiān)趸F制成球團(tuán)供電爐利用。在粉塵熱利用方面，除橫型熱旋風(fēng)爐可用于不銹鋼熔融還原爐外，作為簡(jiǎn)易利用方法，可將電爐除塵器粉塵和鋁渣、廢油混合造粒后返回電爐利用，還有將粉塵從水冷噴頭吹入爐內(nèi)利用的方式。4廢耐火材料除用于生產(chǎn)耐火原料外，還有將MgOC、MgO、白云石系的廢耐火材料用于轉(zhuǎn)爐、電爐、LF爐等代替生石灰、燒成白云石作造渣劑。此外，亦可作路基材利用。5其它產(chǎn)業(yè)的廢物利

25、用過(guò)去，紙漿廢料和鋁渣均作為煉鋼工序的保溫材料和造渣劑利用。近年，新日鐵廣廠轉(zhuǎn)爐采用了部分廢輪胎片代煤，連輪胎中的子午線鋼絲亦得到有效利用，年用量達(dá)6萬(wàn)t以上。九、凝固現(xiàn)象與鑄造工藝的學(xué)術(shù)發(fā)展1組織形成模擬和凝固組織控制與凝固研究興盛的20世紀(jì)6090年代相比，近10年的研究明顯減少，取而代之的是組織形成模擬研究。鋼鐵業(yè)迄今偏重防止大型偏析和除去非金屬夾雜的凝固組織控制，但今后從提高質(zhì)量和降低成本出發(fā)，重視為下道工序而控制好凝固組織。2初期凝固及保護(hù)渣的作用在方坯連鑄機(jī)曾成功地試驗(yàn)了電磁力，使初期凝固形成的薄殼不和結(jié)晶器直接接觸，從而產(chǎn)生表面無(wú)振動(dòng)痕的優(yōu)質(zhì)鑄坯。進(jìn)一步制造回轉(zhuǎn)流使鋼水流速和凝固

26、減慢，產(chǎn)出了表面無(wú)缺陷而直送軋機(jī)的鑄坯。保護(hù)渣的功能包括防止氧化、促進(jìn)潤(rùn)滑、防止鋼水和結(jié)晶器直接接觸、為形成最佳凝固層厚度所需的傳熱特性、防止吸入非金屬夾雜物等，近來(lái)發(fā)現(xiàn)還有通過(guò)控制凝固層厚度以減少鑄坯表面缺陷的作用。3鋼水流動(dòng)控制鋼水流動(dòng)速度直接關(guān)系大偏析的生成，近10年間對(duì)連鑄時(shí)鋼水流動(dòng)的數(shù)值解析對(duì)改進(jìn)操作起了積極作用。如160mm方坯連鑄，直線型水口插入150180mm深，鑄速為1518mmin，按夾雜物流動(dòng)軌跡算出的夾雜物除去率為10m的為20、50m的為70以上。另利用電磁力促進(jìn)等軸晶或利用電磁制動(dòng)以控制鋼水流的模式解析亦在進(jìn)行中，并由此成功地生產(chǎn)出表面為不銹鋼內(nèi)部為碳素鋼的連鑄復(fù)合材料。4由薄板坯向薄帶發(fā)展帶鋼連鑄在歐美已經(jīng)入實(shí)用化階段，日本亦擬開(kāi)發(fā)但發(fā)現(xiàn)些問(wèn)題，即凝固區(qū)間和鑄坯強(qiáng)度的不均勻性、廢鋼中的Zn、Cu雜質(zhì)引發(fā)的熱裂缺陷等尚需進(jìn)一步研究解決。5可視化的試驗(yàn)早在30年前即利用環(huán)已醇等有機(jī)物對(duì)凝固現(xiàn)象進(jìn)行了可視化試驗(yàn)，現(xiàn)在則用共焦激光顯微鏡直接觀察鋼鐵材料在高溫下的相變。特別是對(duì)低碳鋼相變發(fā)生的核生成和晶界移動(dòng)等研究成果有較大改進(jìn)。但低溫下的可視化試驗(yàn)尚屬模式試驗(yàn)階段。十、精煉工藝的學(xué)術(shù)發(fā)展1有關(guān)煉