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為應對鋼材高潔凈度的要求,JFE 公司利用鐵水預處理技術降低鐵水中的P、S 含量,從而降低了鋼渣生成量并提高了鋼材質量。為進一步去除鋼中雜質,需要開發提高精煉渣反應效率的技術,降低精煉鋼渣生成量技術,以及鋼渣再利用的技術。在轉爐和二次精煉中,需要開發高生產效率的潔凈化技術。此外,還需要開發降低煉鋼熱損失、增加富裕熱量擴大鐵源選擇范圍技術以及抑制CO2 排放量、提高煉鋼收得率技術。
在提高全球化的國際競爭力中,要求連鑄兼有高生產效率和高鑄坯質量。在高生產效率方面,需要開發高效高速連鑄的穩定鑄造技術、先進的漏鋼預報技術、高速連鑄結晶器保護渣以及可提高冷卻能力的二次冷卻技術。
1 精煉技術的開發
1.1 鐵水預處理
在鐵水脫磷處理方面,開發出不使用螢石和蘇打灰的精煉劑。魚雷罐車鐵水脫磷時,將渣的堿度由2.0 降低到1.6,促進渣的熔融,使以氧化鐵為主要成分的脫磷劑供給速度增加到原來的1.25 倍。利用專門的地坑,使魚雷罐車傾動5°解決了放渣問題。脫磷處理后,鋼渣的實際堿度為1.5 時,可保證脫磷能力。
東日本制鐵所京濱地區和西日本制鐵所福山地區實施了轉爐鐵水脫磷處理。在精煉劑中不使用螢石,采用了促進和控制吹煉渣中FeO 生成的技術。利用反應模型,定量化確定FeO 對脫磷反應速度的影響。同時,將推測脫磷處理時鋼渣中FeO 生成量的系統導入實際轉爐脫磷處理,實現了鋼渣中FeO 生成量的動態吹煉控制,建立了穩定的低磷鐵水生產技術。此外,JFE 又開發出新型轉爐鐵水脫磷工藝(雙渣精煉工藝、DRP®)。
該工藝事前不對鐵水進行脫硅,將鐵水裝入轉爐,進行吹煉脫硅后,中斷吹煉、將爐內的高SiO2爐渣排放到爐外(中間放渣),然后再進行脫磷吹煉。
東日本制鐵所千葉地區和西日本制鐵所倉敷地區由于先進行魚雷罐車鐵水脫磷處理,所以在脫磷后的脫硫處理時,存在低溫的不利條件。傳統的魚雷罐車鐵水脫硫方法是噴射脫硫劑。為了促進低溫脫硫反應,向鐵水內噴吹C3H8 氣體,降低鐵水中的氧分壓,提高脫硫反應效率。后來采用機械攪拌的鐵水脫硫方法代替魚雷罐車噴吹氣體方法。由于采用了攪拌力高的機械攪拌方法,提高了脫硫效率。
進一步發展,將C3H8 氣體頂吹用于機械攪拌方法,同樣具有降低鐵水氧分壓的效果。后來又采用脫硫劑噴射技術、鐵水包底部傾斜技術、熔渣熱循環技術,提高了脫硫劑的反應效率。此外還采用了使鐵水包底部傾斜,在鐵水攪拌中形成鐵水的偏心旋渦,促進脫硫劑卷入的技術和熔渣熱循環技術。利用這些技術,使脫硫劑的反應效率提高到過去的1.5 倍,脫硫渣量減少了30%。
1.2 轉爐二次精煉
東日本制鐵所千葉地區的純氧底吹轉爐,對底吹氧氣噴嘴進行了優化排列。通過進行1/15 的水模型試驗,查明了噴嘴排列對水振動的影響。防止了吹煉時的鐵水飛濺,鋼水收得率提高了0.2%。JFE 公司開發出二次精煉真空脫氣(RH)的頂吹氧脫碳技術。新型頂吹氧槍的使用結果是,[C≥0.015mass%]時的脫碳速度提高了7.5%;由于增加二次燃燒,可降低出鋼溫度4℃。此外,在高真空條件下,[C<0.015mass%]時的鋼水飛濺減少,真空槽內的鋼水附著量減少了一半。