日本二次精煉技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

未來,日本要使鋼材生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先于世界,保持產(chǎn)品的競爭力,毫無疑問必須進一步開發(fā)作為鋼水質(zhì)量控制技術(shù)最后手段的二次精煉工藝。

  作為二次精煉技術(shù)的發(fā)展方向,首先必須對以往的各種技術(shù)做進一步的發(fā)展和提高。也就是說,必須開發(fā)可以降低生產(chǎn)成本的廉價精煉工藝和精煉技術(shù);必須開發(fā)可以增加精煉功能,用于生產(chǎn)高功能鋼材的高純度、高潔凈鋼水的精煉工藝;必須開發(fā)環(huán)境友好型精煉工藝技術(shù)。而且為促進上述技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展,必須進一步發(fā)展相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù),提高基礎(chǔ)技術(shù)和開發(fā)新技術(shù)。

  為降低成本,進一步發(fā)展高效精煉工藝,因此必須在快速二次精煉技術(shù)取得飛躍發(fā)展的同時,使整個二次精煉工序達到節(jié)能和簡化,并使各工藝實現(xiàn)多功能化和集約化。另外,從節(jié)約資源和降低成本方面來看,要求進一步提高鋼水的收得率。為滿足這些要求,因此對吹煉技術(shù)、熔劑精煉技術(shù)和精煉終點控制技術(shù)等進行研究是不可或缺的。高效二次精煉工藝技術(shù)的發(fā)展,除了可以降低生產(chǎn)成本和提高精煉速度外,近年來從環(huán)境友好型精煉工藝構(gòu)筑觀點來看,也是很重要的。以使用瑩石的熔劑精煉工藝變化為例進行說明。含瑩石的熔劑精煉,自2001年對渣析出的氟做出規(guī)定后,已逐步轉(zhuǎn)為使用不含氟的熔劑,但目前仍未達到完全無氟精煉。雖然已取得了減少渣、提高精煉效率和實現(xiàn)最大限度去除夾雜物的精煉,但如果考慮到與含氟渣處理有關(guān)的環(huán)境負荷和處理成本高的問題,進一步開發(fā)無氟熔劑必然成為了重要課題。另外,“利用多相熔劑的新精煉工藝技術(shù)研究會”(2005~2008年度由日本東京大學的月橋文孝教授負責)和“利用多相熔劑的鐵水脫磷工藝模擬技術(shù)研究會”(2008~2010年度由早稻田大學的伊藤公久教授負責)開展的利用多相熔劑的一次精煉工藝研究成果也有可能應用于二次精煉工藝。

  從確立高功能鋼材生產(chǎn)工藝方面來看,今后還必須加強高純度、高潔凈度鋼生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)。從穩(wěn)定生產(chǎn)高純度鋼方面來看,必須開發(fā)進一步減少雜質(zhì)的技術(shù),如脫磷和脫硫工藝等。脫磷、脫硫工藝的發(fā)展不僅進一步提高了高功能鋼材的生產(chǎn)技術(shù),而且也是應對未來估計不會好轉(zhuǎn)的鐵礦石等原料采購困難和應對輔助原料質(zhì)量下降所必須的。另一方面,這些技術(shù)的發(fā)展,使劣質(zhì)原料有可能用來生產(chǎn)高功能鋼材,因此從提高競爭力方面來看,這也是一個不可避免的課題。另外,從生產(chǎn)高潔凈鋼方面來看,今后還必須開發(fā)可使夾雜物含量降到最低的二次精煉工藝中的流動控制技術(shù),以及優(yōu)化二次精煉熔劑和控制夾雜物的組成和粒度的技術(shù)。關(guān)于流動控制,除了進一步提高氣體攪拌技術(shù),如優(yōu)化以往氣體攪拌時的氣體噴吹條件和使用微小氣體閥等,近年來還期待著正在不斷推廣的磁力攪拌技術(shù)的應用和利用重力的下流式攪拌技術(shù)的應用。尤其是,近年來還積極推進夾雜物利用技術(shù)的開發(fā)。為積極利用凝固后存在于鋼材中的夾雜物,如利用連鑄工藝中的夾雜物可以使凝固組織細化和等軸晶化,利用鋼材加工時的夾雜物可以防止焊接熱影響區(qū)組織的肥大,因此必須開發(fā)夾雜物的組成、組織和粒度控制技術(shù)。

  在提高基礎(chǔ)技術(shù)方面,希望以往一直在研究開發(fā)的極微量成分含量的定量分析技術(shù)、鋼水成分的在線精確定量分析技術(shù)、夾雜物的快速定量評價技術(shù)、精確分析技術(shù)和有效萃取分離技術(shù)等能得到進一步發(fā)展。

  另外,除了以往技術(shù)的發(fā)展外,還必須持續(xù)推進未利用技術(shù)的可應用性的研究。從利用廢鋼提高生產(chǎn)能力和利用劣質(zhì)資源的觀點來看,作為去除鋼水中混入元素(例如Cu)的技術(shù),今后必須探索使用硫化物系熔劑時的脫銅反應機理,并開發(fā)應用技術(shù)等。另外,近年來研究的使用多相熔劑的二次精煉技術(shù)、利用強還原氣氛下的反應進一步去除雜質(zhì)的技術(shù)、利用微波化渣并提高反應效率的技術(shù)等一系列新技術(shù)的研究開發(fā)都是很重要的。使用后的熔劑再利用技術(shù)對于構(gòu)建環(huán)境友好型工藝是非常有效的技術(shù),還迫切希望從渣中去除雜質(zhì)成分技術(shù)的開發(fā)和應用。但是,鋼水的雜質(zhì)精煉不僅是二次精煉工藝所要求的,而且也是包括鐵水預處理工藝、轉(zhuǎn)爐工藝在內(nèi)的整個煉鋼工藝優(yōu)化負荷分配所要求的。基于這種觀點的研究也是必不可少的課題。