1.3 增加富裕熱量利用廉價鐵源技術
JFE 公司為增加轉爐煉鋼的富裕熱量,開發出鐵包/鋼包用耐火磚。利用耐火材料和微孔隔熱耐火材料的特性,使耐火材料配置最佳化,最大限度發揮隔熱功能,提高了鐵包/鋼包的耐久性。
在混鐵車的鐵皮和耐火材料之間加入3mm 的微孔隔熱材料,使鐵皮溫度約降低50℃、散熱量降低25%。
在鋼包外殼與永久性耐火材料之間加入微孔隔熱材料,可使鋼包鐵皮溫度下降700℃、散熱量減少36%。
東日本制鐵所千葉地區生產不銹鋼。不銹鋼生產工藝的特點是用強攪拌頂吹轉爐進行鉻礦石熔融還原和脫碳精煉。鉻礦石熔融還原是吸熱反應,為了保持高生產效率和對大量廉價鉻礦石進行還原,熱補償技術十分重要。傳統的熱補償方法是添加碳源和送氧。
JFE 開發的熱補償技術是,將添加鉻礦石的專用噴槍制作成純氧燃燒器,提高了熱補償的熱效率。由于鉻礦石對燃燒器燃燒熱的比例增加,鉻礦石起著燃燒器燃燒熱的傳媒作用,使轉爐獲得80%燃燒器燃燒熱。由于鉻礦石經過燃燒器,在鉻礦石量相同的情況下,使熱能供給減少17%,與傳統的碳燃燒熱補償方法相比,開發的熱補償方法節能26%。增加富裕熱量利用冷鐵源熔煉技術是降低煉鋼工序CO2 發生量的有效方法。目前,有冷鐵源鐵含量下降和含有混入元素的冷鐵源增加的趨勢。JFE 開發出在煉鐵階段去除代表性的混入元素Cu、Sn 的技術。使用蘇打灰、硫化鐵等造渣劑，可以進行鐵水脫Cu。
在鋼渣利用方面,開發出水合固化體、海域利用等鋼渣利用技術并達到實用化。此外,正在開發從鋼渣回收顯熱和鋼渣資源化的連續凝固技術、從鋼渣回收Fe·P 技術。日本的磷資源依賴進口,日本鋼渣中的磷含量為11 萬噸,相當于日本進口的磷量。因此,從煉鋼副產物鋼渣中回收Fe·P,既可以提高鐵的收得率,也可以促進磷資源的有效利用。JFE 公司利用小型熔煉爐,在1400℃下用碳還原鋼渣中以氧化物形式存在的Fe·P,進行回收Fe·P 試驗。試驗結果是,鐵的回收率達到90%以上并且是金屬鐵。處理后鋼渣中的磷濃度降低到0.3%以下。研究表明,鋼渣中的磷濃縮到還原鐵中,濃度達到2%-3%。將得到的高磷鐵進行脫磷處理,使磷濃縮在脫磷處理渣中,處理渣可作為肥料使用。目前,為了使該工藝實現工業化應用,正在進行規模化試驗。
2 連鑄技術開發
2.1 高潔凈鋼制造技術
JFE 公司對在真空脫氣(RH)-連鑄中間罐工序,從鋼水中去除非金屬夾雜物,制造高潔凈鋼的技術進行了研究開發,軸承鋼要求去除微小夾雜物。為此,JFE 開發出RH 加減壓精煉法。該方法在真空脫氣處理時減壓,使氮氣等可溶性氣體形成微小氣泡促進夾雜物上浮、去除。在鐵素體不銹鋼生產方面,開發出離心中間包,利用旋轉磁場攪拌提高夾雜物分離能力,降低了鋼中氧含量,提高了鐵素體不銹鋼的質量。
2.2 高速連鑄技術
為了實現穩定的高速連鑄,在連鑄操作和鑄坯質量方面應解決以下問題。①結晶器凝固殼粘結、裂紋引起漏鋼的防止技術;②開發新型保護渣,防止結晶器/鑄坯間的摩擦力和保護渣卷入引起的缺陷;③因脆化溫度在連鑄彎曲、矯正位置發生表面裂紋的防止技術;④凝固界面變形增大,導致內裂的防止技術,以及提高鑄坯冷卻能力的技術。
JFE 公司開發出漏鋼預報系統。在結晶器鋼板內埋設多個熱電偶,根據熱電偶溫度,計算出凝固殼的厚度。利用該系統可以對結晶器下端凝固殼厚度進行實時監控,對高速連鑄中出現異常情況進行監測。
為了減少高速連鑄時保護渣的卷入,進行了非牛頓流體保護渣的開發。在保護渣中添加N 元素,使熔融保護渣的黏度因剪切應力而變化,具有非牛頓流體特性。實驗室研究結果確認,這種保護渣具有減少卷入量的效果。此外,JFE 公司測定和解析研究結晶器振動條件和結晶器物性對結晶器/鑄坯間摩擦力的影響。摩擦力測算值使保護渣操作和質量對保護渣的影響實現指標化。
在防止高速連鑄時表面裂紋和內部裂紋方面以及提高鑄坯冷卻能力方面,對二次冷卻技術進行了開發。對影響噴淋冷卻能力的水量密度和冷卻水壓力等因子進行評價,并進行了二次冷卻裝置的開發。