《世界金屬導報》每年從鋼鐵生產(chǎn)主流程工序重大技術(shù)突破中，經(jīng)過編輯篩選和行業(yè)專家評選，最終確定“世界鋼鐵工業(yè)十大技術(shù)要聞”，便于讀者全面了解和掌握2014年全球鋼鐵行業(yè)技術(shù)研發(fā)動向。
1 HIsarna技術(shù)最新研發(fā)進展
HIsarna是一種熔融還原煉鐵工藝，是歐洲超低二氧化碳煉鋼項目（ULCOS）中選出的突破性煉鐵技術(shù)之一，是歐洲鋼鐵工業(yè)聯(lián)盟與力拓聯(lián)合開發(fā)的Isarna熔融旋渦熔煉爐和HIsmelt熔融爐相結(jié)合，并伴隨噴吹純氧的技術(shù)。由于不需要高爐煉鐵長流程所需的焦化和燒結(jié)過程，所以該工藝有望減少二氧化碳排放20%。如果配合CCS，二氧化碳排放量將降低80%。
2014年5月，位于荷蘭艾默伊登鋼廠的年產(chǎn)能6萬t的HIsarna中試設(shè)備進行了第四次試驗。此次試驗持續(xù)6周左右。2011-2014年共進行了4次HIsarna工藝的試驗性生產(chǎn)。最近兩次試生產(chǎn)的主要數(shù)據(jù)是：小時鐵水產(chǎn)量為7t，達到設(shè)計產(chǎn)能的90%；煤的使用量為750kg/t（鐵水），達到了設(shè)計值；二次燃燒率穩(wěn)定保持在90%以上；鐵水中碳含量為4%-4.5%，硅和錳含量在0.05%以下，磷含量明顯低于傳統(tǒng)高爐鐵水，硫含量則高于傳統(tǒng)高爐鐵水，鐵水溫度為1450℃；爐渣與傳統(tǒng)高爐爐渣組成相似，不同點為渣中氧化亞鐵含量達到5%，遠遠高于傳統(tǒng)高爐爐渣約0.5%的含量；該工藝成功地使用了赤鐵礦。塔塔鋼鐵公司計劃2015年或2016年再進行一次試生產(chǎn)，2017年建設(shè)一座年產(chǎn)80萬t的新設(shè)備，新建設(shè)備計劃2020年投產(chǎn)。
點評
ULCOS是一個由歐洲15國48家企業(yè)和研究機構(gòu)共同參與的重大研究項目，于2004年啟動。ULCOS的目標是大幅度降低鋼鐵生產(chǎn)過程中CO2的排放。HIsarna是經(jīng)過評估、篩選出來的重點研究技術(shù)之一，已建設(shè)6萬t的中試設(shè)備，2014年5月進行了第四次試驗。中試試驗數(shù)據(jù)為HIsarna技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)的可行性提供了數(shù)據(jù)支撐。
2鞍鋼礦業(yè)首創(chuàng)露天井下協(xié)同開采技術(shù)
針對復雜條件下，貧鐵礦高效規(guī)模開發(fā)利用的瓶頸問題，鞍鋼礦業(yè)及相關(guān)合作單位經(jīng)過數(shù)十年的摸索，研究開發(fā)出“大型鐵礦山露天井下協(xié)同開采及風險防控關(guān)鍵技術(shù)”，走出一條貧鐵礦高效利用的新路。三年來，直接創(chuàng)效近百億元。
作為世界第四大鐵礦石資源國，我國鐵礦資源量雖達744億t，但99%的資源為貧鐵礦，資源開發(fā)利用率僅為7.6%，導致我國鋼鐵業(yè)對進口鐵礦石依存度高達70%以上。
半個世紀以來，露天和井下不能同時開采是世界鐵礦采選理論、技術(shù)與開采模式等方面的難題，也成為困擾世界鐵礦業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。如何在復雜條件下走出貧鐵礦高效規(guī)模開發(fā)的新路，是扭轉(zhuǎn)我國進口鐵礦石高依存度的關(guān)鍵。
針對這一現(xiàn)狀，鞍鋼礦業(yè)及其合作單位進行了系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，最終開發(fā)出大型鐵礦山露天井下協(xié)同開采及風險防控關(guān)鍵技術(shù)。
該技術(shù)開創(chuàng)了世界同一礦體中露天井下協(xié)同開采的先例，破解了急傾斜礦體多采場同步規(guī)模開采、深凹露天礦高陡邊坡風險防控、采空區(qū)塌陷涌水重大安全隱患等世界共性難題。該技術(shù)的應用提高了資源的開采效率，促進了采掘業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與技術(shù)升級。
點評
國內(nèi)鐵礦床70%為傾斜礦體，傾角陡、層位多、延深大，不利于多采場同時開采。半個世紀以來，國內(nèi)一直沿用露天、井下單采場分期開采方式，開采效率低、規(guī)模小。大型鐵礦山露天井下協(xié)同開采技術(shù)，使地表塌陷范圍不隨井下開采深度的增加而擴大，解決露天和井下同時開采相互干擾的問題，為貧鐵礦規(guī)模環(huán)保開采提供了有力的技術(shù)支撐。
3活性炭/焦煙氣治理技術(shù)實現(xiàn)國產(chǎn)化
目前，在眾多的煙氣凈化技術(shù)中，能夠綜合治理多種污染物的煙氣凈化技術(shù)只有活性炭/焦法的效果最為突出。該技術(shù)是一種先進的煙氣凈化技術(shù)，具有節(jié)水、脫硫、脫硝、脫二惡英、脫重金屬、除塵及除去其他微量有害煙氣成分（如HCl、HF、SO3等）的功能，同時可回收硫資源。
2010年太鋼投資數(shù)億元引進活性炭吸附工藝治理其燒結(jié)機煙氣，實施以來運行良好、同步脫硫、脫硝、除塵、脫除重金屬、脫除二惡英的環(huán)保效果顯著，得到業(yè)界認可。但是由于活性炭煙氣治理設(shè)備造價高，活性炭價高，尤其硫資源回收處理等外圍系統(tǒng)復雜，投資巨大（投資為一般濕法4-5倍），運行費用高等問題，此技術(shù)一直未被國內(nèi)其他鋼鐵企業(yè)采用。隨著國內(nèi)環(huán)保形勢的日益嚴峻，國家對環(huán)保的要求越來越嚴格，適合中國國情的低成本、高效率的國產(chǎn)化活性炭/焦綜合煙氣治理技術(shù)應運而生。目前，正在建設(shè)的永聯(lián)鋼鐵集團燒結(jié)煙氣治理項目（煙氣處理量110萬Nm3/h，預計2015年投產(chǎn)）；寶鋼湛江鋼鐵有限公司的2臺550m2燒結(jié)機煙氣凈化系統(tǒng)工程也將采用活性炭煙氣治理技術(shù)。
點評
2015年起現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)將執(zhí)行更為嚴格的大氣污染物排放限值，企業(yè)迫切需要找到適宜、高效、經(jīng)濟的減排治理技術(shù)。活性炭/焦煙氣治理技術(shù)的良好效果，符合燒結(jié)多種污染物協(xié)同治理的發(fā)展方向。隨著煙氣凈化技術(shù)的國產(chǎn)化，該技術(shù)可成為中國鋼鐵企業(yè)減輕環(huán)保壓力的一項重要技術(shù)選擇。
4“留渣+雙渣”轉(zhuǎn)爐煉鋼新工藝技術(shù)創(chuàng)新
“留渣+雙渣”煉鋼工藝的基本原理是利用轉(zhuǎn)爐冶煉前期溫度低這一有利于脫磷反應熱力學條件，將上爐終渣（由于溫度高已基本不具備脫磷能力），用于下爐吹煉初期（由于溫度低，爐渣重新具備脫磷能力）進行脫磷，并在溫度上升至對脫磷不利之前，將爐渣部分倒出，然后加入少量渣料造渣進行第2階段吹煉（可進一步脫磷）。由于上爐爐渣可以被下爐再利用，因而能夠大幅度減少煉鋼石灰、輕燒白云石等原材料消耗和煉鋼渣量。根據(jù)該工藝能夠顯著減少煉鋼渣量的特點，首鋼將其簡稱為“SGRS”工藝（SlagGenerationReducedSteelmaking）。
SGRS煉鋼工藝除能夠減少石灰、輕燒白云石等原材料消耗和煉鋼渣量之外，還具有以下優(yōu)點：①煉鋼爐渣通常含14%～25%氧化鐵，渣量減少因而可以降低鋼鐵料消耗；②常規(guī)煉鋼工藝外排爐渣堿度高（大于3.0），渣中自由CaO質(zhì)量分數(shù)多。采用41SGRS工藝，外排爐渣主要為脫磷階段的低堿度渣，因此可以簡化爐渣處理；③常規(guī)工藝煉鋼，出鋼后留在爐內(nèi)部分鋼水隨爐渣倒出，采用新工藝吹煉終點不倒渣，因而可以提高鋼水收得率。
該項目研發(fā)出具備自主知識產(chǎn)權(quán)成套工藝技術(shù)，實現(xiàn)了具有重要意義的工藝集成創(chuàng)新。
點評
隨著鋼鐵產(chǎn)能過剩日益嚴重，中國鋼鐵行業(yè)步入了“微利”時代，在高成本和低利潤的擠壓下，鋼企提出了依靠科技進步降本增效的工作思路，該技術(shù)大大降低了煉鋼白灰和輕燒白云石的消耗，降低轉(zhuǎn)爐渣量30%以上，因此減少了石灰石和白云石煅燒產(chǎn)生的CO2排放量和燃氣消耗，對于環(huán)境保護、節(jié)約資源和降低成本都具有重要的意義。
5可檢測連鑄坯凝固末端液芯長度的創(chuàng)新方法
達涅利開發(fā)了一種創(chuàng)新系統(tǒng)——Q-Pulse，該系統(tǒng)能夠在連鑄機澆鑄過程中檢測到鑄坯液芯存在。其設(shè)計思想就是在扇形段入口或出口側(cè)，通過扇形段內(nèi)弧側(cè)發(fā)出一種預先確定好頻率和振幅的可控振動，在鑄坯上作用一個周期性脈沖。扇形段脈沖振動頻率將與結(jié)晶器液位的所有波動頻率反復進行對照比較。它所產(chǎn)生的任何脈沖信號都能被結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)通過快速傅里葉變換分析檢測到。
Q-Pulse系統(tǒng)可用于任何一種連鑄條件，只要對拉坯速度、鑄坯厚度和寬度，或者對澆鑄鋼種沒有限制，能夠使用輕壓下技術(shù)。
這種新模型已經(jīng)在幾臺板坯連鑄機上獲得應用，其中既有傳統(tǒng)式厚板坯連鑄機，也有薄板坯連鑄機。從最小厚度為55mm的薄板坯，一直到350mm厚板坯，也包括中等厚度、最大寬度為3250mm的寬板坯。
點評
精確檢測連鑄坯凝固末端液芯長度，一直是人們高度關(guān)注的問題，不論對連鑄生產(chǎn)工藝過程還是連鑄坯質(zhì)量來說都具有極為重要的意義。而該方法通過物理試驗方法確定連鑄坯凝固末端位置，能夠確保連鑄坯獲得最佳內(nèi)部質(zhì)量。
6寶鋼研制出國內(nèi)首臺CAP1400核電蒸發(fā)器管子支承板
繼核電蒸汽發(fā)生器用690合金U型管、690水室隔板先后研制成功之后，寶鋼特鋼攻克了核電蒸汽發(fā)生器制造的另一個堡壘，成功研制出CAP1400核電蒸汽發(fā)生器管子支承板，成為國內(nèi)第一家核電蒸汽發(fā)生器管子支承板制造企業(yè)，全球首家具有CAP1400核電蒸汽發(fā)生器管子支承板供貨能力的企業(yè)。至此，寶鋼也成為目前世界上唯一一家具備核電蒸汽發(fā)生器所有關(guān)鍵部件材料批量供貨能力的企業(yè)。
為支撐國家核電發(fā)展戰(zhàn)略，寶鋼從2010年啟動核電蒸發(fā)器支承板的開發(fā)。2012年開始，寶鋼特鋼整合寶鋼中央研究院、寶鋼股份厚板部等研發(fā)、制造及銷售平臺，與上海電氣核電設(shè)備有限公司合作，啟動該產(chǎn)品的研發(fā)。2013年6月完成首輪支承板的試制。同年9月，在完成試制產(chǎn)品的打孔及全部檢測后，經(jīng)設(shè)計院評審，產(chǎn)品各項性能指標達到、部分性能指標甚至超過國外同類產(chǎn)品水平，形成了具有寶鋼自主知識產(chǎn)權(quán)的從冶煉到熱處理的全流程制造技術(shù)。
2014年年初，在與設(shè)計院、業(yè)主及設(shè)備制造方進行多次技術(shù)交流與商務溝通的基礎(chǔ)上，寶鋼特鋼正式簽訂了石島灣項目（CAP1400）以及三門項目（AP1000）供貨合同，宣告寶鋼CAP1400核電蒸汽發(fā)生器管子支承板的開發(fā)成功進入商業(yè)化階段。
點評
繼核電蒸汽發(fā)生器用690合金U型管、690水室隔板先后研制成功之后，寶鋼特鋼成功研制出CAP1400核電蒸汽發(fā)生器管子支承板，形成了具有寶鋼自主知識產(chǎn)權(quán)的從冶煉到熱處理的全流程制造技術(shù)。至此，寶鋼成為目前世界上唯一一家具備核電蒸汽發(fā)生器所有關(guān)鍵部件材料批量供貨能力的企業(yè)。
7世界最厚的450mm板坯連鑄機在我國投產(chǎn)
由中冶京誠工程技術(shù)有限公司研發(fā)的具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)且技術(shù)成熟可靠的世界上最厚的450mm板坯連鑄機于2014年10月15日在江陰興澄特種鋼鐵有限公司一次熱試成功，并投入生產(chǎn)運行。這標志著國際首套450mm厚板坯連鑄機一次性熱負荷試車成功。該鑄機生產(chǎn)的鑄坯斷面厚度達到450mm，設(shè)計最大鑄坯寬度為2600mm，可用于生產(chǎn)船用鋼板，特別是大型遠洋船板、艦船用鋼等高品質(zhì)鋼，具備生產(chǎn)HSS、鍋爐鋼、耐候鋼、模具鋼等高規(guī)格厚板坯的能力。
該套鑄機設(shè)計過程突破了超厚板坯連鑄設(shè)計理論的不足，解決了厚板坯連鑄設(shè)計過程中鑄機拉坯力大、鑄坯溫度控制、變形控制等問題，攻克了生產(chǎn)大斷面連鑄坯時中心偏析、疏松級別高和表面易出現(xiàn)裂紋等難題，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。該套鑄機采用直弧形機型，優(yōu)選11m基本弧半徑，通過采用中冶京誠專有的輥列設(shè)計、布置、連續(xù)彎曲和連續(xù)矯直技術(shù)，自主開發(fā)的動態(tài)二冷和動態(tài)輕壓下模型技術(shù)以及獨特的鑄坯導向段設(shè)計和控制等核心技術(shù)，實現(xiàn)了微合金包晶鋼、模具鋼等高品質(zhì)鋼種無缺陷鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)突破。與此同時，對直弧形連鑄機生產(chǎn)超大規(guī)格厚度鑄坯的機型也完成了一次理論上的創(chuàng)新和認證，實現(xiàn)了理論上的飛躍，為同類型連鑄機的優(yōu)化、改造升級提供了理論和實踐上的支撐。
點評
世界首套450mm厚板坯連鑄機熱負荷試車成功，標志著我國用連鑄機生產(chǎn)超大規(guī)格厚度的鑄坯機型可完全國產(chǎn)化。有利于我國乃至世界船用鋼板，特別是大型遠洋船板、艦船用鋼等高品質(zhì)、特厚板的生產(chǎn)。相關(guān)理論與技術(shù)的突破和創(chuàng)新對改造現(xiàn)有厚板坯連鑄機，提高我國連鑄機整體裝備水平具有重大意義。
8國內(nèi)首條輥壓機終粉磨鋼渣粉生產(chǎn)線成功達產(chǎn)
由鞍鋼礦渣公司與德國蒂森克虜伯工業(yè)工程有限公司合作開發(fā)的國內(nèi)乃至國際上首條輥壓機終粉磨鋼渣粉生產(chǎn)線于2014年9月建成投產(chǎn)。該生產(chǎn)線具有以下特點：
1）采用三級磁選和高效輥壓機相結(jié)合技術(shù)，成功解決了鋼渣中含鐵高、易富集、難選、難磨的問題，加工后的鋼渣粉中金屬鐵含量小于0.02%。
2）采用了輥壓機終粉磨和動、靜態(tài)選粉機相結(jié)合的技術(shù)，成功解決了鋼渣大規(guī)模生產(chǎn)中粉磨細度和加工能力的問題，生產(chǎn)過程中臺時產(chǎn)量可達80t/h，
可根據(jù)需要生產(chǎn)400-550m2/kg不同比表面積的鋼渣粉及鋼鐵渣粉產(chǎn)品。
3）采用國際領(lǐng)先的半成品旋風筒分離與動態(tài)選粉機終產(chǎn)品直接收集技術(shù)，成功解決了產(chǎn)成品及產(chǎn)品收集過程中糊袋、收集率低及污染的問題。
4）采用干料加工技術(shù)（含水率控制在2%以內(nèi)），成功解決了確保鋼渣粉活性的技術(shù)問題，為鋼渣粉大規(guī)模應用于水泥和混凝土領(lǐng)域提供了技術(shù)保證。
5）采用高料量循環(huán)加工技術(shù)，并成功解決了生產(chǎn)加工過程中半成品成餅打散問題，確保了成品質(zhì)量均勻性、穩(wěn)定性。
此次輥壓機終粉磨鋼渣粉生產(chǎn)線的成功達產(chǎn)，將使鋼鐵行業(yè)鋼渣微粉的循環(huán)利用步入一個新階段。
多年來我國鋼鐵渣的綜合利用率僅為50%，鋼渣的綜合利用率僅為10%。鋼渣堆放不僅影響環(huán)境質(zhì)量，而且是資源的巨大浪費。這條鋼渣微粉線的投產(chǎn)，是我國冶金渣開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要里程碑，標志著國內(nèi)冶金渣處理走出了一條自主創(chuàng)新的發(fā)展之路，將引領(lǐng)未來鋼鐵綠色發(fā)展的方向。
9JFE公司開發(fā)出80mm厚460MPa級高止裂鋼
2014年10月，日本JFE鋼鐵公司宣布開發(fā)出大型集裝箱船甲板上部結(jié)構(gòu)用80mm厚、屈服強度460MPa級高止裂鋼厚板，這是目前為止世界上同類產(chǎn)品中最厚的。
集裝箱船在結(jié)構(gòu)上有較大的開口部位，因此在承載負荷最大的甲板上部結(jié)構(gòu)上需要采用高強度厚板。近年來，為了達到提高運輸效率的目的，集裝箱船趨向大型化，甚至已經(jīng)開始建造超過1.6萬TEU的巨型集裝箱船，這對甲板上部結(jié)構(gòu)所用厚板提出了更高的屈服強度要求。然而，隨著鋼材厚度的增加以及強度的提高，會出現(xiàn)鋼材變脆、止裂特性降低的現(xiàn)象，因此之前未能生產(chǎn)出超過1.6萬TEU巨型集裝箱船甲板上部結(jié)構(gòu)用高止裂鋼。另外，根據(jù)國際船級社協(xié)會的規(guī)定，從2014年1月1日后簽訂合同的新建集裝箱船，必須履行甲板上部結(jié)構(gòu)采用高止裂鋼的義務，因此延緩了超過1.6萬TEU巨型集裝箱船的生產(chǎn)。
JFE鋼鐵公司在開發(fā)過程中，在確保結(jié)晶晶粒細化的同時，運用對加熱溫度和軋制溫度精確控制的TMCP技術(shù)，開發(fā)出了能提高阻止鋼板裂紋發(fā)展方向結(jié)晶比例的特有結(jié)晶方位控制技術(shù)。通過采用此項技術(shù)，即使是極厚、高強度的鋼材，也可確保高的止裂特性。
點評
該鋼板不僅是目前世界上最厚的高止裂鋼，同時由于TMCP技術(shù)的應用，還保證了其與其他鋼種具有等同的高加工性能和焊接性能。該鋼種的應用將使1.6萬TEU以上的巨型集裝箱船的制造成為可能。該鋼種的開發(fā)將為我國進行高止裂鋼的開發(fā)提供借鑒。
10新型環(huán)保低溫硅烷化復合膜阻銹技術(shù)獲得成功應用
2014年5月，合肥東方節(jié)能科技股份有限公司開發(fā)的硅烷化復合膜阻銹技術(shù)成功應用于石橫特鋼螺紋鋼生產(chǎn)線。
早期阻銹設(shè)備安裝在冷卻裝置最后段，鋼材表面溫度處于400℃以上，鋼材阻銹后通過輥道上冷床，到冷床的回火溫度在600℃以上，稱之為高溫阻銹。阻銹過程中出現(xiàn)了兩個關(guān)鍵問題：一是鋼材經(jīng)過輥道時產(chǎn)生摩擦導致阻銹顆粒脫落；二是鋼材表面溫度持續(xù)升高，導致阻銹劑揮發(fā)。
針對高溫阻銹技術(shù)問題，開發(fā)了低溫阻銹劑，根據(jù)不同的生產(chǎn)情況，將阻銹設(shè)備安裝在軋線定尺剪的前面或后面，在此處小規(guī)格鋼材（L10-L16）表面溫度降到150-220℃，大規(guī)格鋼材（L18以上）表面溫度降到200-300℃，在此溫度下通過噴藥箱噴上阻銹劑。阻銹劑在鋼材表面產(chǎn)生化學反應及鈍化反應，從而形成一層致密的保護膜，阻止或延遲鋼材表面鐵離子與空氣中的氧氣或水分接觸而被氧化，同時鋼材的溫度在持續(xù)下降，保證了阻銹劑不揮發(fā)，從而達到阻銹效果。
阻銹裝置主要由集藥箱、加藥泵、管道裝配、噴藥箱、接藥箱等組成。阻銹劑是一種新型環(huán)保型產(chǎn)品，不含磷、不含重金屬，無有毒有害物質(zhì)、無腐蝕性，稀釋后可直接排放，而且該產(chǎn)品防銹效果好，性能穩(wěn)定，使用維護方便等特性，在線防銹處理過程中無沉渣、無固體析出物、鋼材處理后外觀良好，提高了鋼材表面質(zhì)量。
點評
螺紋鋼是量大面廣、應用廣泛的建筑鋼材，一般在經(jīng)過冷卻后表面容易形成一層鐵銹，鐵銹隨著鋼材放置時間越長銹跡越嚴重。在當前市場相對飽和情況下，下游客戶對鋼材表面質(zhì)量的要求越來越高，這一新型環(huán)保低溫阻銹技術(shù)的研發(fā)和應用，改善了螺紋鋼的外觀，提高了鋼材表面質(zhì)量，滿足了客戶及市場需求，促進了鋼鐵企業(yè)的技術(shù)進步。