铸坯高温按序直接装炉技术

　　铸坯按炉、逐根、按序直接装炉技术，是一项技术难度高、经济效益明显的技术集成包，是由多项技术动态集成的技术集成系统。其实质是要建立起炼钢车间与热轧车间之间动态运行的界面技术，特别是连铸机与相对应的轧钢加热炉之间动态运行的界面技术。这些技术包括：连铸机与轧钢加热炉之间合理空间—时间关系，包括平面布置图的合理化、紧凑化；铸坯在铸机与加热炉之间行走距离的最小化，铸坯输送过程时间的最小化和准连续化；连铸机产能与轧钢机产能的匹配对应性，两者的产能应该尽可能地处在整数对应的状态。铸坯高温直接装炉需要一系列基础技术的支撑，包括铸机的恒拉速、高拉速工艺技术、转炉低温出钢技术和稳定出钢温度技术包、提高剪切后铸坯温度的技术、高温无缺陷铸坯的技术等。

　　将定尺供坯改进为定重供坯，对于提高钢材定尺率、钢材成材率有明显效果，有利于降低非定尺钢材的产生量，具有提高质量、提高经济效益的效果，应该深入研究开发，具体包括：切分轧制技术；铸坯形状、尺寸监控、精确称重和信息反馈调控技术，不同断面规格钢材轧制时的铸坯单重的合理设定与剪切调控技术。

　　电弧炉炼钢复合吹炼技术

　　我国电弧炉炼钢的高效、低耗、洁净生产技术及装备总体与国外先进技术相比，存在一定差距。为进一步提高国内电弧炉炼钢工艺技术水平，电弧炉炼钢复合吹炼技术得以开发和提升。该技术以多元炉料结构为基础，以节能和降本为目标，通过强化熔池搅拌，将供电、供氧和底吹搅拌等单元操作进行多尺度集成，最大限度地降低金属料及辅助材料消耗，提高氧气利用率。

　　目前，新余特钢、西宁特钢、天津钢管、衡阳钢管等企业均成功应用了电弧炉炼钢复合吹炼工艺，取得了良好的工业效果，有效降低了成本。目前，电弧炉炼钢复合吹炼技术已基本成熟并推广应用，底吹寿命达到700炉以上，氧气喷吹、底吹及供电间的关系已通过控制模型得到优化并取得实际效果。如何进一步开发基于电弧炉炼钢复合吹炼技术的终点控制方法，保证钢水质量和降低生产成本，是今后研究的重点。

　　高炉应用含碳复合炉料

　　当前，高炉炼铁正朝着高产、低污染、低能耗的方向发展。为了实现这一目标，以高炉使用含碳复合炉料为代表的一些革新炼铁技术已经被提出并投入应用。含碳复合炉料相比于传统的高炉炉料（烧结矿和球团矿）具有高温强度高、还原性能好和原料适应性强等优势。研究表明，高炉使用一定量的含碳复合炉料可以降低热空区温度，增加产量，降低焦比，高炉热利用效率明显提高，操作性能得到有效改善。

　　通常高炉使用的含碳复合炉料主要包括冷固结含碳球团、铁焦和热压含碳球团3种。现阶段高炉使用含碳复合炉料的研究热点主要集中在铁焦以及热压含碳球团上。铁焦是煤和铁矿石事先粉碎、混合、成型后，用连续式干馏炉加热，将其中的铁矿石还原成金属铁、煤碳化结焦的含碳复合炉料，以此大幅提高弱黏结煤和低品位铁矿石的使用。高炉使用铁焦可使碳气化反应在较低温度下提前进行，进而降低热空区的温度水平。为大幅削减高炉生产中的二氧化碳排放量，节省能源，以及使用劣质普通煤和低品位矿石提高资源的应对能力，改善高炉内铁矿石还原反应效率，铁焦被认为是一种新的高炉炼铁炉料。热压含碳球团是将具有一定热塑性的煤粉和含铁粉料加热到一定的温度，在热状态下压块，利用煤的黏结性将铁矿粉结成块，最终得到块状的热压含碳球团。

　　烧结生产重视点火这一关键操作

　　烧结点火应掌控好点火温度，点火时间和点火负压操作，正常点火温度为1050℃~1150℃，点火时间为60秒，点火负压为烧结抽风负压的50%~60%，点好火是确保烧结产、质量的一项关键操作。

　　点火温度过低，不利于点好火，不易将表层的固体燃料点着往下引，点火后表层成半熔状态。点火时间过短（不足45秒），会造成表层固体燃料没有完全点着，表层燃烧带下引困难，影响由上往下烧结的正常进行。烧结点火负压可分为低负压、过低负压、中负压和高负压4种状态，低负压点火效果最佳，其余3种状态对烧结产、质量和电耗均会产生不同程度的影响，高负压点火效果最差。

　　点好火的标志是使烧结点火达到最佳状态，具体表现为：整个台车点火面积温度分布均匀，点火高温燃烧产物顺利进入料层，没有反射现象，台车料面离开点火器后，赤红的表面很快消退，表层料面既不欠熔也不过熔结壳，呈青色或青黑色。烧结生产可通过烧结抽风负压数值的高低判断混合料制粒和料层透气性的优劣程度，以管控制粒和布料工序操作的改进。

　　创建铁矿粉综合品位性价比计算法

　　在铁矿资源供大于求、铁矿价格大幅度下滑的局面下，钢铁企业优化配矿结构、降低炼铁成本，应该转变为建立新的主矿体系和实行铁矿资源性价比的最优化。在低矿价的现状下，烧结、高炉炼铁再吃低价矿和经济炉料，应采用科学的计算方法，算算它们的综合品位和性价比后再去采购。这样采购来的铁矿粉，烧结不能采用单一的铁矿粉生产，而是需要建立主矿体系和配矿结构。

　　企业建立主矿体系和配矿结构应有合理的战略举措和实施方案。其战略举措包括：一是降低采购成本，不降低入炉料的质量，建立长期稳定的主矿体系，确保烧结生产的产质量稳定；二是坚持低燃料比的战略举措。

　　执行降低采购成本、不降低入炉料质量的战略举措，依据新日铁的经验，建立企业长期稳定的主矿体系，可采用以下3个实施方案：一是以高水化程度褐铁矿（杨迪矿和罗布河矿）作为原料（其用量为40%~70%），其余部分配入高品位、低SiO2、低Al2O3的赤铁矿（巴西矿或南非矿）或相应的国产磁铁矿粉相配合，所得到的烧结矿与采用全优质赤铁矿粉具有同样优良的成品率和性能。二是以中等水化程度的马拉曼巴褐铁矿粉（西安吉拉斯粉、麦克粉、何普当斯粉）作主要原料时，由于其粒度细，料层透气性差，可以采用比生石灰更优的黏结剂强化制粒，改善料层透气性和提高成品矿强度。三是同时以高水化程度的褐铁矿和马拉曼巴矿为主要原料的烧结技术，以粗粒作制粒的核心，以几种微粒作包裹料强化制粒，改善烧结料层的透气性，确保生产率不下降。

　　更经济的富氧———变压吸附制氧技术

　　随着冶炼技术的进步，富氧炼铁成为强化高炉冶炼的有效手段，如何得到稳定、价格低廉的氧气成为高炉富氧的关键所在。先进的变压吸附制氧技术生产出廉价的氧气，为高炉大幅度提高富氧率提供了可能性。而机前富氧工艺的应用又将变压吸附制氧在高炉的应用更延伸一步。

　　变压吸附法即PSA法是在较高的压力下吸附，实现气体分离，在较低压力下实现吸附剂再生。该法是基于分子筛对空气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分离获得氧气。当空气经过压缩，通过装有分子筛的吸附塔时，氮气分子优先被吸附，氧分子留在气相中而成为氧气。吸附达到平衡时，利用减压或抽真空将分子筛表面所吸附的氮分子驱除，恢复分子筛的吸附能力。

　　变压吸附制氧工艺具有以下优点：一是采用大气进气压差自动充压技术，减少鼓风机送风量，延长设备使用寿命，降低氧气制造成本。二是设备简单，主要设备罗茨鼓风机和真空泵运行稳定、可靠，分子筛的使用寿命在10年以上，无需维护。三是产生的氧气量及纯度可根据实际使用情况进行调节，稳定纯度可达93%，经济纯度为80%~90%；产氧时间快，一般30min以内就可以达到80%以上的纯度；单位电耗仅0.32kWh/Nm3～0.37kWh/Nm3。四是变压吸附制氧与深冷法制氧对比有以下特点：投资低、流程简单，占地少、设备少，运动部件少；自动化程度高，基本可实现无人化管理；能够满足高炉富氧鼓风工艺要求。

　　基于炉缸炉底温度场控制的高炉长寿技术

　　合理控制炉缸炉底温度，有效延长炉缸炉底寿命，避免炉缸事故带来的巨大经济损失，就相当于为高炉生产增加效益，已经成为我国炼铁工业面临的关键共性技术难题。

　　炉缸炉底温度场控制与管理是当代高炉实现长寿的重要技术措施，是保障高炉生产稳定、安全的重要支撑技术。这是因为炉缸炉底的侵蚀过程是渣铁流场、温度场、应力场、化学侵蚀以及有害元素破坏等多因素耦合作用的结果，最终导致耐火材料内衬的侵蚀、破损、环裂、减薄等异常现象，这些都会直接快速地反映在温度场分布变化上。对炉缸炉底温度场进行在线监测管理的目的，是实现高炉全生命周期内的无过热和自保护。

　　应当指出的是，炉缸炉底温度过热的治理标准并非一成不变的，而是在高炉整个生命周期的不同阶段，对于炉缸炉底的不同部位，无过热管理标准和对应的维护措施也要随之调整。不同类型的高炉实现炉缸安全长寿生产的本质都是“无过热—自保护”体系的建立，因此，在炉缸炉底温度场安全管理方面，进一步提出更加合理的残衬厚度管理及多级数字化预警机制，即安全预警标准应综合考虑热负荷、电偶温度、侵蚀厚度和渣铁壳，炉缸监测数据记录应分为实时值和历史最高值，并建立工作标准、平衡标准和预警标准三级预警指标，进而依据高炉生命周期不同阶段的侵蚀特征，相应采取不同的炉缸维护手段和生产操作调节，以实现高炉的安全高效生产。

　　先进短流程—深加工新技术与高强塑性汽车构件的开发

　　面对全球严峻的生态环境问题，各国汽车业的技术发展聚焦在车身轻量化、节能减排环保和对生命周期的评价方面，同时，努力提高汽车的抗冲撞能力和安全等级。因此，基于近年来国内外薄板坯连铸连轧TSCR和先进热成型处理AHFT的技术发展，研究者提出先进短流程与深加工技术相结合的工艺途径，为超高强塑性汽车构件的生产制造，开发一种高效率、低能耗、低排放、低成本的新工艺。首先采用先进的短流程工艺，包括以CSP、FTSR、ISP半无头轧制为主要特征的第二代TSCR技术和以ESP无头轧制为主要特征的第三代TSCR技术，生产高强度薄规格热轧酸洗板，作为热冲压成型的板料；而后采用先进的热成型处理AHFT工艺技术，对这些短流程热轧板料进行热冲压与热处理相结合的深加工，以获得超高强塑性汽车构件。

　　这种短流程TSCR新工艺与先进热成型处理AHFT深加工新技术相结合，开发生产超高强塑性汽车构件，需要钢铁与汽车行业的密切合作。这项新工艺技术不仅可以满足新一代汽车在使用运行中对轻量化节能减排和抗冲撞安全的要求，而且可以显著降低汽车板构件生产制造过程中的能耗与温室气体排放。这对于汽车的整体生命周期评价、生态环境改善和可持续发展，具有重要意义。采用先进短流程—深加工技术生产制造高强塑性汽车构件，作为一条新的高效率、低能耗、低排放、低成本的生产制造工艺流程，具有广阔的发展前景。

　　提高铁水预处理比例

　　在当前钢铁行业严峻的形势下，降本增效成为钢铁企业的重中之重。放开对高炉铁水含硫量的限制，可以大大提高高炉生产效能（降低燃料比和提高产量），再通过提高铁水预处理比例，降低生铁杂质含量，促进洁净钢的生产，降低钢铁生产成本，是个不错的思路。

　　据调查，我国一些钢厂铁水预处理的成本在30元/吨左右，如炼钢厂加强管理，转炉可少使用氧气、熔剂，降低冶炼时间，减少金属损失等，炼钢可节约成本50元/吨左右。这样，铁水预处理的经济性就很好。生产出的高质量钢材还有望卖较高的价格，促进企业经济效益的提高。希望企业结合自身具体情况，认真分析提高铁水预处理比例的合理性、经济性，要用系统工程的方法科学分析提高铁水预处理比例后对整个钢铁生产效能的影响。高炉放开对铁水含硫的限制之后，生产稳定顺行，焦比降低，产量提高，大大促进生铁成本的降低，其效益是很大的。钢铁联合企业炼铁生产成本占整个企业的70%以上，降低炼铁成本是降低生产成本的主体，变更高炉操作（放开铁水含硫的限制），是提高高炉效能的好方法。

　　实现汽车轻量化的富Al轻质钢　　

　　提高汽车用钢的比强度（强度与密度之比）可以实现汽车轻量化，目前主要途径是：使用高强钢和先进高强钢。提高钢板比强度的另一途径是在维持良好力学性能的基础上，降低钢板材料的密度，轻质钢（又称低密度钢）的开发正是基于后一观念。

　　按合金成分和室温下基体主要组成相，将轻质钢大致分为以下四类：（1）单一铁素体钢。此类钢种为Fe-Al固溶体合金，其主要成分为Fe-(2~9)Al，组织为单相铁素体。通常地，该钢种可添加适量Mn元素，并且用微量Ti和Nb等强碳、氮化物形成元素来固定钢中间隙原子以形成无间隙原子钢。（2）铁素体钢。此类钢种的大致成分为Fe-(2~7)Al-(0~9)Mn-(0~0.4)C，其热轧组织多为（δ+α）铁素体和碳化物的混合物，其中δ铁素体在整加工和热处理过程中始终存在。冷轧铁素体钢经TRIP或Q-P工艺热处理后可获得适量残余奥氏体，这些残余奥氏体在形变时被诱发马氏体相变，从而显著提高钢板的强塑积。铁素体轻质钢多数为δ-TRIP钢。（3）铁素体/奥氏体双相钢。此类钢种的大致成分为Fe-(3~13)Al-(5~30)Mn-(0.2~1.0)C，其主要组织构成为铁素体和奥氏体两相，且奥氏体在加工和后续形变过程中保持组织稳定性。（4）奥氏体钢。此类钢种的大致成分为Fe-(7~12)Al-(20~30)Mn-(0.5~1.5)C，其主要组织为奥氏体，同时可能含有少量铁素体和κ碳化物。同样地，奥氏体在加工和后续形变过程中保持组织稳定性。

　　尽管富Al轻质钢具有高比强度的优良属性，但是，随Al含量增加，钢的弹性模量不断降低。从微观角度来说，弹性模量反映金属键的强度。添加Al原子会引起Fe基体点阵的晶格能降低和点阵扩张，从而导致钢的弹性模量降低。富Al轻质钢的弹性模量降低使具有相同几何形状的构件的刚度减小，从而削弱由密度降低和比强度升高带来的减重效果。所以，对富Al低密度高强钢来说，提高其弹性模量是钢种开发所必须要考虑的重要因素。通过反应铸造法在钢的基体中原位（in-situ）生成具有高弹性模量的碳化物和硼化物等硬质颗粒（如TiC、VC和TiB2）来提高钢板材料整体的弹性模量是当前研究领域的主流观点，所制备的材料实际为颗粒增强钢铁基复合材料。