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近日，河南威猛振動設備股份有限公司（下文簡稱威猛股份）被新鄉(xiāng)縣人民政府授予“2018年度安全生產工作先進單位”榮譽稱號。 近年來，公司始終堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，提高安全生產管理水平。在安全第一的基礎上，威猛股份也在集中精力為鋼鐵行業(yè)提供更好的產品和服務。煉鐵廠、原料場及高爐槽下黏性塊礦篩分效率的高低，將直接影響塊礦入爐粉料的多少，并對爐況順行產生很大影響。 威猛股份始終以解決客戶痛點，提供品質卓越的篩分利器為發(fā)展方向，贏得了廣闊的市場和用戶的好評。 威猛股份研發(fā)團隊在長期的研發(fā)實踐中發(fā)現(xiàn)，進口塊礦尤其是澳洲塊礦、巴西塊礦及南非塊礦等，都具有黏度大、含粉量可高達25%~30%等特點。這類進口塊礦皆通過水運方式進入港口，運輸距離遠，露天堆存，導致塊礦含水量增加。當這種表面粘附著大量粉礦的塊礦最終進入高爐冶煉時，會影響高爐透氣性，不僅增加了高爐冶煉成本，也影響了高爐爐況的穩(wěn)定。 針對煉鐵廠原料車間及高爐槽下進口塊礦含水、含粉率高，難以篩分的難題，威猛股份于2014年開始研發(fā)黏性塊礦篩分專用篩，經過長達1年時間的研發(fā)，半年實地試驗使用，終于研發(fā)成功，并于2015年10月份投入市場。這種黏性塊礦專用篩能同時滿足煉鐵原料廠、高爐槽下黏性塊礦篩分處理量大，篩分效果好的要求。其主要優(yōu)點如下： 首先，該黏性塊礦專用篩的振幅是普通篩的3倍左右，可使物料被高高拋起，減小堵孔幾率。 其次，該黏性塊礦專用篩只有篩芯振動，篩體不振動，篩芯在篩體內部，噪聲低，參振質量小，對基礎載荷沖擊小，電機功率小。 第三，該黏性塊礦專用篩采用高彈性高分子聚氨酯材質篩板，利用篩板的高彈性，自身會產生二次振動，防止物料堵塞篩孔，篩分效率可達到90％以上。 第四，該黏性塊礦專用篩可選擇性地配置篩板全自動智能清掃裝置，減少人工，節(jié)約時間。 第五，該黏性塊礦專用篩篩板安裝方式采用卡槽式，沒有螺栓，拆卸方便。 第六，該篩全靜態(tài)密封，粉塵不外泄，環(huán)保性高。 在目前工藝要求下，大批量黏性塊礦在原料場及高爐槽須進行兩道必不可少的篩分，故市場對黏性塊礦專用篩的需求是大量的。威猛股份黏性塊礦專用篩一經推出便受到市場的熱烈歡迎。究其原因是用戶切身體會到這種篩分設備是普通直線篩，是圓振篩的理想替代產品。該產品先后在唐山，湖北，山東等地的煉鐵廠使用，均獲得了用戶的一致好評！ 例如，某煉鐵廠2018年7月5日采用威猛股份研發(fā)的WFPS-3675黏性塊礦專用復頻篩，替代原有的普通篩，取得了下列使用效果： 一是振幅更大。最大可達15毫米，其激振器直接連接篩板，篩體不振動，篩子參振質量小，以較小的功率能實現(xiàn)設備穩(wěn)定運行。其激振力全都集中到篩板之上，能夠獲得更強的激振力，篩分效果更佳，且杜絕了篩體開裂隱患。 二是篩分效率更高。其篩體配單層單面自清理棒條篩板，開孔率達到40%，通過變頻、變幅、變軌跡，比原振篩提高篩分效率10%以上，由于棒條篩板所產生的二次振動，從而加快了物料透過篩面的速度，解決了黏性物料易堵塞的現(xiàn)象。 三是篩板分段控制。其篩體由三段篩分單元構成，檢修方便，實現(xiàn)了篩板變頻、變幅、變軌跡運動，進一步提高了篩分效率。 四是密封性好，噪聲低。該篩體所有進出口均可方便與其他相關設備剛性密封連接，使整個篩分作業(yè)在全密封狀態(tài)下進行，并可通過篩前溜槽上專設除塵口吸風，從而徹底解決了篩分過程中的粉塵污染問題。 五是縮短了工序，降本增效。該篩體的設計按照用戶現(xiàn)場實際情況并進行優(yōu)化，篩體后移去除KS-3皮帶工序，可降低生產成本約10萬元，篩下物漏斗落差增大可有效解決篩下物漏斗積料嚴重問題。

6月13日~6月14日，由西馬克與首鋼遷鋼股份聯(lián)合主辦的全國煉鋼廠——電氣自動化推介會2019在首鋼遷鋼安會議中心舉行。 西馬克中國公司總裁兼首席執(zhí)行官Norbert THEELEN致開幕辭。他向大家介紹了西馬克公司集團在中國的歷史，并分析了中國鋼鐵行業(yè)的形勢。他指出，中國鋼鐵企業(yè)開始從大規(guī)模粗放式的生產模式向高品質、高質量、高清潔的鋼生產模式轉變。隨著廢鋼資源增加，中國的高爐煉鐵長流程模式逐步轉向更智能、更清潔的電爐煉鋼方向發(fā)展。另一方面，中國的轉爐在煉鋼起主導作用的位置。“西馬克集團希望讓在中國的鋼鐵企業(yè)的生產更高效、更環(huán)保。”Norbert THEELEN表示。 　　 圖為西馬克中國公司總裁兼首席執(zhí)行官Norbert THEELEN發(fā)表致辭 北京首鋼股份有限公司煉鋼作業(yè)部副部長劉風剛在會上致開幕辭。他表示，首鋼遷鋼秉承開放創(chuàng)新共享的理念把將遷鋼這一年做的包括和西馬克集團一起開發(fā)的自動化智能化的經驗向國內同行分享和交流，給同行提示和啟發(fā)。 　 圖為北京首鋼股份有限公司煉鋼作業(yè)部副部長劉風剛發(fā)表致辭 “目前鋼鐵行業(yè)面臨全球產能過剩、原材料價格波動、經濟危機、貿易沖突與關稅等嚴峻形勢，也面臨多樣化小型訂單，企業(yè)需要提前預判的挑戰(zhàn)。” 西馬克集團電氣自動化事業(yè)部煉鋼連鑄與環(huán)保部副總裁Reiner Kuelchen先生表示，“鋼鐵企業(yè)需要做好經濟成本、原料成本的管理，才能應對市場上的挑戰(zhàn)。” 　　 圖為Reiner Kuelchen發(fā)表演講 而讓鋼鐵企業(yè)自動化生產是降低企業(yè)成本的重要因素之一。 西馬克集成機械設計、電氣設計，而且有自己的X-Pact®平臺，所有的產品都是在此平臺的框架下衍生開發(fā)出來。 目前，煉鋼自動化的程度不高，提高煉鋼自動化程度是行業(yè)的機會所在。西馬克開發(fā)了帶有工業(yè)4.0屬性的自動出鋼模型，也開發(fā)了全流程的產業(yè)優(yōu)化方案。目前，煉鋼自動化的程度還有待提高，智能煉鋼是行業(yè)的機會所在。西馬克集團開發(fā)的帶有工業(yè)4.0屬性的自動出鋼模型已經在國內遷鋼成功投入運行。該模型不僅考慮了出鋼過程本身，也集成了大量的安全預防措施，確保在出鋼過程中，即使有意外情況發(fā)生，也可以保證人員及設備的安全。 不僅如此，西馬克集團還開發(fā)了不需要副槍就可以控制鋼液成分及溫度的轉爐煉鋼模型以及可橫跨煉鐵、煉鋼、精煉區(qū)域不同工位間的全流程能源優(yōu)化，生產過程優(yōu)化模型等等的全流程產業(yè)優(yōu)化方案，為智能煉鋼提供全方位的支持。 傳統(tǒng)出鋼的痛點 “傳統(tǒng)出鋼工藝的固有缺陷是出鋼操作環(huán)境、存在高溫、粉塵、灼燙風險；不同操作員之間差異性較大，出鋼操作不穩(wěn)定；人工操作失誤往往會帶來質量、安全事故；崗位勞動強度大；出鋼操作智能化控制水平低。”劉風剛表示。 在Reiner KUELCHEN看來，當前鋼包流轉大部分是由人工進行操作。鋼包在流轉過程中，鋼包的選擇多數(shù)依據(jù)人們的經驗，有經驗的操作工流轉的效益高一點。如果鋼廠規(guī)模過大或者鋼包過多的時候就容易產生問題。有的操作工為了達到上臺的鋼水溫度不至于過低會在往前的每一個工序流程上故意增加出鋼溫度來達到上臺前溫度保證適合澆鋼的要求，但是這也意味著多余的溫度損失和能量消耗，成本增加。 Reiner KUELCHEN認為要解決這方面的問題就要考慮如下的因素：比如鋼包的熱容及耐材溫度信息要準確、鋼包優(yōu)化的目標溫度一定要合理，鋼包的使用率一定要合理，運輸時間也要準確把握。這樣可以達到增加產量的目的，同時減少能源消耗。 劉風剛指出，自動出鋼控制理念是：能夠對設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，異常情況作出做出反饋，保障自動出鋼始終能夠在安全的環(huán)境下運行；將出鋼操作回歸成PLC程式，保證出鋼操作的穩(wěn)定與高效，滿足不同爐況，不同鋼種，不同工藝對出鋼序列的要求；通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)對出鋼狀態(tài)進行監(jiān)控，并利用圖像識別技術，對出鋼過程中的干擾進行甄別并對自動出鋼程式做出優(yōu)化；自動出鋼達到設計目的，指導生產創(chuàng)造效益。 自動化出鋼的條件目前成熟了么？答案是肯定的。目前，在冶金行業(yè)可以利用鋼包識別技術、激光起重機定位、3D激光掃描等技術實現(xiàn)自動化生產。 鋼廠的生產流程是：接到客戶的訂單以后會制訂生產計劃。生產計劃節(jié)奏下發(fā)以后，工廠開始進行生產，轉爐就會根據(jù)生產計劃進行生產，并和工廠的生產計劃進行實時通訊，動態(tài)調整。 “如果企業(yè)擁有西馬克的鋼包管理系統(tǒng)后，生產會更加順暢。” Reiner KUELCHEN表示，該系統(tǒng)會將鋼包通過鋼包定位技術在正確的時間放在正確的位置上。在這過程中，鋼包需要運轉被運輸，自動鋼包的運轉輸也十分重要，其優(yōu)勢是：優(yōu)化生產流程，縮短加工時間；天車起動機在最佳條件下運行，從而減少磨損；明確的鋼包路徑和方式以及，安全性的提高。 轉爐（BOF）的生產過程需要很多輔助系統(tǒng)功能——自動天車系統(tǒng)起重機移動。有了自動天車系統(tǒng)，就可以擴展實現(xiàn)例諸如，鋼包運輸、兌鐵水、加裝料、廢鋼等工序的自動化裝料。 不過需要注意的是，歐洲和中國的相關法律法規(guī)要求是：只有半自動運轉移動是可行的。天車起重機操作員必須監(jiān)控自動天車的起重機移動。這種監(jiān)控也可以通過遠程控制來實現(xiàn)（例如，操作員坐在遠程控制室中，通過攝像頭監(jiān)控控制天車起重機）；操作員需要在危險情況下接管控制權；在半辦自動天車起重機運行時，在0米平臺的天車（在起重機區(qū)域內，）必須可以進行人為有人自由操作。 西馬克集團對鋼包天車的設計方案是：首先拿到廠房企業(yè)的圖紙，在圖紙上標識出哪些是鋼包位，并定義哪些是天車的起包位，哪些是天車的落包位。根據(jù)企業(yè)廠房內內的設備分布，設計鋼包的移動路徑，避開障礙物。 此外，自動出鋼過程也需要智能機械手臂，從而取代員工進行測溫取樣。通過結合鋼包流轉流程和自動加廢鋼兌鐵水的流程可以達到煉鋼自動化。 自動出鋼的兩大部分 “自動出鋼包括兩大部分，一是自動出鋼過程，二是自動出渣過程。”西馬克中國電氣自動化事業(yè)部副總裁Christoph STAPPENBECK分析了出鋼的步驟，并介紹了X-pact®自動出鋼過程。 　　 圖為Christoph STAPPENBECK介紹X-pact®自動出鋼 X-pact®自動出鋼具有減小下渣量、縮短出鋼時間、鋼包加合金成分均勻化、最小化人員配置、改善工作環(huán)境與人員安全、增加復用性、減少齒輪箱壓力、提高收得率的效果。 自動出鋼在業(yè)界備受關注。 在自動出鋼的過程中X-pact®自動出鋼會同步控制轉爐傾動位置，鋼包運輸車位置。同時X-pact®自動出鋼還會組合控制合金溜槽鋼包加料、檔渣機溝檔渣。 據(jù)Christoph STAPPENBECK介紹，X-pact®自動出鋼的系統(tǒng)組成為鋼渣車、擋渣機構、合金溜槽、轉爐傾動、鋼包車帶稱重；爐襯輪廓測量、攝像頭系統(tǒng)、下渣檢測系統(tǒng)、激光測距儀、PLC系統(tǒng)；無線面板（選項）、操作臺等。 如何保證出鋼過程中的安全性？轉爐的環(huán)境不理想，經常在生產過程中部分傳感器被燒毀掉。X-pact®的系統(tǒng)針對轉爐生產情況，在信號正常時 ，采用正常的生產模式，在部分傳感器的信號有問題的時候，還會有相應的生產模式，如果信號缺失的更多，也還會有確保安全出鋼的措施。要是生產發(fā)生問題，最先確保的是安全，例如出鋼過程中發(fā)生了溢鋼，轉爐會馬上被停下，看情況決定下一步是繼續(xù)出鋼還是進行安全保障。 為了保障安全生產，西馬克集團設計了三種不同類型的出鋼模式。系統(tǒng)會獲得轉爐出鋼時的出鋼重量實時數(shù)據(jù)被系統(tǒng)獲得，如果現(xiàn)場信號都正常，系統(tǒng)的模型這個數(shù)據(jù)就會根據(jù)模型和出鋼口爐襯的侵蝕情況和鋼水靜壓力、爐襯的侵蝕情況，計算出鋼水能正常進入鋼包轉爐的轉爐出鋼的角度，轉爐的鋼水能正常進入鋼包。當轉爐可用信號減少時，可以使用基于出鋼重量的參考曲線控制出鋼的角度和出鋼的時間，不同的轉爐爐襯壽命，有著不同的參考曲線通過獲得鋼水重量和相應的模型決定。當鋼包車稱重信號不可用時，可以使用基于出鋼時間的，使用參考曲線表格控制出鋼鋼水角度。 對于爐口溢出鋼渣或者鋼水的情況，可以通過攝像頭檢測，最終安全級別得到了提升而且不會終止出鋼工序。 自動出鋼的效果如何？首鋼股份煉鋼部與西馬克技術公司集團深度開展合作，雙方共同完成了安全邏輯的建立、出鋼模式的設計以及圖像分析算法的開發(fā)，經過逐項進行測試。2019年2月25日，自動出鋼熱試成功。在正常生產階段（5月7日~至今）自動出鋼成功率93.5%，運行穩(wěn)定可靠。 劉風剛表示：“自動出鋼技術的成功開發(fā)與應用，得益于雙方無懈的合作，標志著我廠轉爐煉鋼過程控制跨上新臺階。” 會議取得圓滿的成功，與會代表一致認為，自動出鋼更高效搞笑，更安全。通過這次推介會，與會代表對自動出鋼有了更多的了解。自動出鋼的工程周期較短，一般只需要幾個月的時間，主要是傳感器和系統(tǒng)的安裝。西馬克集團的集成方案完善，精細合理。 此外，西馬克集團的技術專家還對轉爐煙氣控制與終點吹煉預測、鋼包管理系統(tǒng)、煉鋼廠智能制造的探討與交流、連鑄技術解決方案與模型、SMS西馬克集團現(xiàn)代自動化系統(tǒng)改進轉爐煉鋼工藝和經典應用案例進行匯報。 　　 圖為與會代表在會場合影 6月14日上午，與會代表參觀了首鋼遷鋼煉鋼作業(yè)部二煉鋼產線，重點參觀了轉爐自動化出鋼的實際現(xiàn)場應用。這次參觀加深了與會代表對西馬克自動化煉鋼技術發(fā)展，、煉鋼智能化系統(tǒng)解決方案的了解。與會代表一致認為自動化煉鋼技術對中國鋼鐵工業(yè)轉型升級和高質量發(fā)展具有重要的意義。 圖為代表們在認真參觀首鋼遷鋼與西馬克聯(lián)合開發(fā)的自動出鋼現(xiàn)場。 圖為與會代表對西馬克自動出鋼技術表現(xiàn)極大興趣，并積極與西馬克相關專家交流。

近年來鋼廠的耐候鋼訂單多了起來，源于大家對環(huán)境保護的意識增強，顧名思義知道此類的特點：耐候。耐候鋼用途十分廣泛，鐵路、橋梁、高層建筑，還有船舶等等，這里只討論，用于船舶的耐候鋼，船舶使用耐候鋼可以提高船舶的使用壽命，在壽命周期內，還可以減少船舶的防腐處理次數(shù)，降低船舶的維護費用。耐候低合金船舶用鋼，該鋼利用Cu的時效析出強化以及Nb、Ti等元素的合金化作用，使其具有高強度、高韌性以及良好的焊接性。 缺陷主要表現(xiàn)為沿軋向的紅褐色細線、細小的翹皮形貌。這兩種形貌有時伴生，有時以其中一個為主，上表面通常比下表面嚴重。缺陷沿著軋制方向平行分布，間距不確定，單個缺陷大約為5-50mm的短線。Cu的熱裂現(xiàn)象限制了含Cu時效鋼的開發(fā)和應用，添加Ni能夠降低銅脆風險，但成本較高。 用SEM（掃描電鏡）方法是分析耐候鋼表面細線及翹皮缺陷的常用方法。通過SEM發(fā)現(xiàn)缺陷的產生為化學元素和加工條件共同作用的結果。化學元素因為液態(tài)下的銅在鐵皮與基體的界面大量富集，弱化了表層奧氏體晶界。加工條件是因為氧化鐵皮壓入導致應力集中。表層薄弱的奧氏體晶界在應力集中位置首先開裂，經過延展和焊合形成細線及翹皮缺陷。化學元素方面，通過將在爐時間縮短至200min以內、控制加熱氣氛為還原性氣氛、加熱過程快速越過敏感溫度1100℃，來減輕Cu元素富集。加工方面，通過加強粗軋區(qū)除鱗壓力，保證除鱗效果，消除氧化鐵皮壓入，保證較高的粗軋過程溫度提高熱變形協(xié)調性，來控制應力分布不均。采用以上措施后，缺陷大幅下降。

鋼材熱處理的作用，可以說出很多來，但是最為經典的表述為“賦予制品要求的力學性能”和“保證后續(xù)工序中的加工性能”。“賦予”和“保證”概括了熱處理的作用，也表述了熱處理是干什么的。 以棒線材熱處理為例，一部分棒線材可以通過加工直接使用，而大部分棒線材需要經熱處理、表面處理（除鱗、皮膜處理）、拉拔、探傷等二次加工工序，制造成鋼絲或銀亮棒鋼，再用這種鋼絲或銀亮棒鋼制造成螺栓、彈簧、鋼繩等三次加工產品，這種需要二次加工工序的棒線材我們稱之為特殊鋼棒線材。因此，二次加工是提高特殊鋼棒線材附加值、決定鋼絲或銀亮棒鋼性能和質量的重要工序。 熱處理是“熱”和“冷卻”的組合，根據(jù)鋼種和制品特性的要求，熱處理有許多種類。 1）退火 退火主要是使鋼軟化的熱處理，退火的目的是：使鋼軟化，提高鋼材在下個工序的加工性；在后續(xù)熱處理前，使鋼的組織均勻化；提高鋼的力學性能和物理性能。退火的應用范圍很廣。退火主要有以下三種類別：（1）完全退火。將亞共析鋼、共析鋼加熱到A3點以上，在奧氏體狀態(tài)下，使奧氏體晶粒均勻化后，將鋼緩冷，獲得對塑性加工和淬火處理沒有影響的均勻組織。（2）低溫退火。在再結晶溫度以上A1點以下的500-600℃的低溫區(qū)，加熱鋼材，消除鋼材內部的應力、應變，使鋼的晶粒均勻化。（3）球化退火在A1點以上、A3點或Acm點以下的溫度范圍內，對鋼材進行加熱、保溫后，將鋼材冷卻到A1點以下的溫度，使鋼中的碳化物微細球狀分布在鐵素體基體上。一般希望碳化物呈微細球狀均勻分布，為此要對熱處理條件進行嚴格控制。 2）正火 將鋼材加熱到A3點或Acm點以上，然后空冷，使鋼的粗大組織微細化，均勻化，獲得標準組織。正火可用于淬火-回火前的處理，此外，當鋼材過軟化、切削性不良時，對鋼材進行正火，可提高鋼的硬度，改善切削性。 3）淬火 為了提高鋼的硬度，將亞共析鋼加熱到A3以上、共析鋼和過共析鋼加熱到A1點以上，保溫獲得均勻組織后，以大于臨界冷卻速度的冷卻速度急冷，使鋼發(fā)生馬氏體轉變。淬火后的鋼容易產生裂紋，所以應盡快進行回火處理。 4）回火 淬火狀態(tài)鋼很硬而且脆，將淬火狀態(tài)鋼加熱到A1點以下后，空冷，使淬火組織穩(wěn)定化，并消除內部應力，恢復鋼的延性和韌性。這種熱處理方法叫做回火。 5）固溶熱處理 固溶熱處理用于奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼在軋制、鍛造等熱加工后的冷卻過程中發(fā)生鉻的碳化物沿晶界析出，以及由此產生的貧鉻層，導致不銹鋼容易發(fā)生晶界腐蝕。固溶熱處理將不銹鋼加熱到奧氏體區(qū)，使鉻碳化物固溶到奧氏體內、消失。然后急冷獲得均勻的奧氏體組織，增強鋼的耐蝕性，并提高鋼的韌性和耐熱性。 6）析出硬化處理（時效處理） 析出硬化型不銹鋼和耐熱鋼，經固溶熱處理改善加工性能后，加工成要求的形狀，再對鋼加熱使鋼中析出碳化物和金屬間化合物，提高鋼的硬度。析出物不同，鋼的析出硬化處理溫度也不同，SUS630鋼的析出硬化處理溫度約為500℃。 從以上的熱處理類型，我們充分領會到了“賦予”和“保證”的內涵，因此說“賦予”和“保證”是鋼材熱處理的經典表述。

王維興 2018年重點鋼鐵企業(yè)加大節(jié)能工作力度,采取綜合措施，為完成國家規(guī)定的節(jié)能減排目標努力工作,實現(xiàn)了煉鐵系統(tǒng)工序能耗全面下降,為我國鋼鐵工業(yè)完成“十三五”節(jié)能目標做出了貢獻。 2018年重點鋼鐵企業(yè)煉鐵、球團工序能耗,與上年相比均有所下降,詳見表1。 各工序能耗最高值與最低值相差懸殊,說明重點煉鐵企業(yè)之間生產技術發(fā)展不平衡，各企業(yè)生產條件差異也較大，計算方法還有不一致的地方。企業(yè)進行對標活動要進行細致分析，才能得出正確的結論。企業(yè)存在差距，說明企業(yè)尚有一定的節(jié)能潛力，還要加大淘汰落后設備的工作力度。 // 高爐煉鐵技術經濟指標 // 2018年全國重點鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵燃料比（部分企業(yè)未含小塊焦比）為536.43千克/噸，比上年度上升0.42千克/噸；入爐焦比為372.11千克/噸，比上年上升3.56千克/噸；噴煤比為139.12千克/噸，比上年下降2.89千克/噸。2018年重點企業(yè)高爐技術經濟指標多項目在下降,具體情況見表2。 目前，我國煉鐵企業(yè)是多層次的，先進與落后企業(yè)并存，處于不同發(fā)展水平階段。為促進我國煉鐵生產技術進步，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，提升煉鐵企業(yè)的市場競爭力，我們應當加大力度推廣成熟、先進、實用的煉鐵技術裝備。 // 非高爐煉鐵技術發(fā)展情況 // 總體上，我國非高爐煉鐵技術發(fā)展緩慢，沒有重大的新進展，生產技術水平大大落后于國際先進水平。近年來，我國還原鐵產量一直低于60萬噸/年。隧道窯直接還原鐵廠生產能耗高、污染物排放高、產品質量不穩(wěn)定，要逐步淘汰。2007年國內鋼鐵企業(yè)引進了COREX，改進了許多設計和工藝上的重大不足，現(xiàn)已基本上掌握了生產技術，達到了比較好的狀態(tài)，但仍有許多問題需要進一步解決。表3為COREX生產情況。 近年來，我國建成了一批轉底爐。轉底爐是爐料在一個旋轉的盤子上進行加熱、還原的爐子，主要是依靠輻射傳熱，熱效率較低，靠盤底部面的加熱和還原氣氛均不充分，其產品的金屬化率低（一般在60%~80%），能耗高（熱效率最高50%），含F(xiàn)eO高，很難達到電爐需要的原料質量。因此，產品金屬化率、工序能耗、生產成本與高爐相比均有不足之處。其主要問題是：產品品質達不到電爐生產要求的標準（直接還原鐵的質量要求：H88級含鐵品位＞88%~90%，H90級含鐵品位應大于90%~92%，H94級要求含鐵＞94%；金屬化率1級要求＞94%，2級＞92%，3級＞90%，4級＞88%；SiO2含量＜3%~7.5%）。含SiO2每升高1%，電爐煉鋼要多加2%的石灰，渣量增加30千克/噸，電爐多耗電18.5千瓦時/噸。 行業(yè)內人士認為，轉底爐處理含鐵塵泥是合理的，產品金屬化率低，給高爐用可降低焦比，不能給電爐用；如果用鐵礦石在轉底爐進行還原，成本也高，工藝上行不通。如果用轉底爐處理釩鈦磁鐵礦，回收氧化鈦，雖能耗高，但經濟性好。 非高爐煉鐵技術新進展：2016年首鋼和山東墨龍HIsmeit工藝（使用鐵礦粉、煤粉、溶劑進行噴吹；用含35%~40%的氧、1200攝氏度的熱風進行冶煉）生產運行成功；2017年日產量、月產量達到原HIsmeit工廠過去歷史最高產量兩倍以上（單月最大產量50572噸/月），年底已生產25萬噸高純特種生鐵，爐襯僅有輕微侵蝕，壽命明顯延長。該工藝與高爐流程相比，環(huán)保指標顯示：SOX排放減少90%，NOX排放減少40%，CO2排放減少20%，無二噁英產生。 現(xiàn)在，我國應加強研究和跟蹤國內外非高爐煉鐵技術新進展，不要大規(guī)模推廣新建非高爐煉鐵設施，避免造成負面的影響。 // 國外非高爐煉鐵技術進展 // ENERGIRON 直接還原技術。 達涅利在阿聯(lián)酋阿布扎比的ENERGIRON 直接還原技術是一種氣基直接還原煉鐵工藝，即以原“HYL”直接還原工藝為核心，與達涅利工程技術相結合所形成的直接還原的成套技術。它是以入爐品位達67%（即SiO2+Al2O3＜4% ）的球團礦和/或塊礦為原料，不能用粉礦，以天然氣裂解后的含有90%左右的H2 和CO 的煤氣為還原劑，通過在豎爐內高溫1000攝氏度、干燥氣溫度（970攝氏度）、高壓（6bar）條件下，氣固兩相相向而行，完成傳熱和鐵礦石的還原反應，最終生成溫度約700攝氏度的直接還原鐵，給電爐煉鋼供應原料。 由于豎爐出來的煤氣進行了蒸汽重整，脫除了CO2,其消耗量不應很低。這樣可以估算ENERGIRON 工藝的工序能耗在350千克標準煤/噸～400千克標準煤/噸 范圍之內。該技術是先進、成熟、可靠的非高爐煉鐵技術。 韓國浦項FINEX技術。 原燃料使用情況。鐵礦石：入爐品位在61%，粒度在1毫米左右，用3種~4種礦石(巴西球團約50%，品位65%；本溪磁鐵礦約30%；印度礦、新西蘭沙鐵)，添加白云石、石灰石與鐵礦石混均，再進入預還原爐。 煤炭：灰分在6%~8%，動力煤占約30%，煉焦煤占1/4，壓成14.57毫米的煤塊，要用約50千克/噸的小塊焦。 反應爐（流化床）有4級。用脫除CO2的煤氣（熱值約為1400大卡/立方米）在流化床內對鐵礦石進行還原。控制爐內溫度在720攝氏度~750攝氏度（生產時需要對反應爐進行補熱，要吹氧10立方米/噸），礦石還原度為60%~70%。這樣，可以保證礦粉不粘結，出礦溫度在750攝氏度，進入直接還原鐵壓塊機，進行壓塊。壓塊后還原鐵(溫度在650攝氏度)進入熔融汽化爐。 熔融汽化爐情況。熔融汽化爐內壓力45Bar，有26個~28個風口，風口直徑26厘米。爐內礦床高度約7米，風口區(qū)溫度可達3000攝氏度，料面下部溫度可達1050攝氏度。向爐內吹氧的溫度在25攝氏度。加入熔融汽化爐內的塊礦尚有30%~40%沒有在流化床內還原，需要在熔融汽化爐內完成還原。熔融汽化爐產煤氣量在1600立方米/噸~1700立方米/噸，渣鐵比為300千克/噸左右，灰鐵比在50千克/噸~60千克/噸。 工序消耗。 在上述原燃料質量的前提下，最低原煤消耗為710千克/噸。其中包括約160千克/噸的煤粉，50千克/噸的小塊焦（按每噸焦1.4噸原煤計算），氧耗為450立方米/噸~480立方米/噸。 FINEX對原燃料質量的要求比較苛刻，并且沒有完全擺脫對焦炭和焦煤的需求。我國缺少高質量的爐料。 目前，F(xiàn)INEX消耗原煤指標710千克/噸，是在礦品位61%、煤的灰分6%~8%、用50千克/噸小塊焦炭、450立方米/噸~480立方米/噸氧氣條件下實現(xiàn)的。如原燃料質量下降，指標還要惡化。浦項高爐燃料比在480千克/噸,入爐礦品位在57%。所以，F(xiàn)INEX能耗要比高爐高。 一般情況，F(xiàn)INEX投資要比高爐高。浦項新建設的200萬噸/年的FINEX設施投資約79億元。 FINEX風口、熔化爐壽命低，遠低于高爐的15年。FINEX供鐵能力和間斷性，對煉鋼、軋鋼會產生巨大的負面影響。 多年來，世界直接還原鐵產量小、占高爐鐵的比例較低，說明直接還原鐵生產還不是主體。 // 熔融還原成本較高 // 熔融還原在理論和生產實踐上，能耗和成本上比高爐高。原因如下： 一是高爐有熱風爐，熔融還原設施沒有熱風爐。高爐煉鐵所需的能源有78%來自碳素（焦炭和煤粉）燃燒，有19%來自熱風，3%是爐料化學反應熱。熱風爐熱量是依靠燃燒高爐煤氣獲得的。熱風爐的熱效率在80%以上。所以，高爐是個高效的煉鐵設施。熔融還原設施沒有熱風爐，其產生的煤氣用于發(fā)電。煤氣發(fā)電，能源利用效率小于45%，是工序能耗比高爐高的主要原因。 二是高爐煉鐵鐵礦石有45%以上是間接還原。間接還原不需要能量，是放熱反應，且反應是在爐內進行。 熔融還原是利用多級流化床，實現(xiàn)鐵礦石的部分還原，需要一定的外來的能量。這樣，礦石還原的能量就要高。 目前，熔融還原還不能完全擺脫對焦炭的需求，焦化工序的能耗還要計入熔融還原的能耗。 高爐流程煉鐵能耗有優(yōu)勢。東北大學趙慶杰教授的不同工藝直接還原鐵能耗比較見表5。高爐流程產品是熱鐵水，直接還原產品是固態(tài)的海綿鐵，海綿鐵要變成熱鐵水需要能量，故高爐流程煉鐵在能源消耗上有優(yōu)勢。 2018年重點鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵平均工序能耗392.13千克標準煤/噸，有27個企業(yè)的高爐能耗低于390千克標準煤/噸；平均煉鐵燃料比為536.43千克/噸,平均入爐焦比372.11千克/噸。2018年沙鋼5800立方米高爐和中國寶武集團寶鋼4號高爐燃料比為488千克/噸和489.57千克/噸，入爐焦比分別為317千克/噸和291.98千克/噸。2011年寶鋼COREX的能耗為593.87千克標準煤/噸。 表3~表6的數(shù)據(jù)表明高爐煉鐵工藝的能耗是低于COREX和FINEX；轉底爐的產品是固態(tài)，要進行熔化是需要一定熱量的。 高爐煉鐵成本低。2017年，我國重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)平均高爐煉鐵成本是2017.97元/噸，有8家企業(yè)低于1900元/噸，太鋼的生鐵成本只有1656.96元/噸。這些高爐使用的原燃料質量遠低于熔融還原要求的質量。如2018年，重點鋼鐵企業(yè)高爐入爐品位57.42%，焦炭M40為87.64%，M10為6.01%，灰分為12.63%，硫分為0.82%；而EINEX使用礦石的品位是61%，煤的灰分在6%~8%等，所以高爐煉鐵的成本低。實踐表明，COREX和FINEX的生產成本是高于高爐煉鐵工藝的成本。 對高爐使用金屬化爐料要結合能源來源。理論上，高爐使用金屬化爐料生產，每提高金屬化率1%,可降低燃料比0.5%~0.6%。這里包括直接還原鐵、金屬化球團礦和燒結礦等。但生產直接還原鐵、金屬化球團礦和燒結礦消耗能量，如果利用鋼鐵聯(lián)合企業(yè)內部的二次能源生產出來的這些產品，煉鐵系統(tǒng)的能耗會得到降低。如利用外來的能源生產這些產品，再加上高爐煉鐵的能耗，煉鐵系統(tǒng)的能耗和成本就要上升。歐美的部分高爐生產實踐已證明了這一點。 直接還原鐵所用原料含鐵品位要求：赤鐵礦＞66.5%，磁鐵礦＞67.5%，脈石（SiO2+Al2O3）含量＜3%～5%，有害雜質含量少。直接還原鐵生產要求還原氣體中CO+H2＞90%,一般是天然氣。我國高品位鐵礦石少，天然氣資源不足（煤制氣成本高），故我國不適宜大力發(fā)展直接還原鐵生產。 美國、歐洲、日本等工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)不具備生產直接還原鐵的優(yōu)良條件，他們也沒有去追求過度發(fā)展直接還原鐵。我國缺乏直接還原鐵生產所需的良好條件，應理性地對待這個問題，特別是要注意其經濟性。

含碳量高的棒材發(fā)生過很多次斷裂，如45#鋼做的軸，使用不太長的時間就發(fā)生斷裂。從斷裂后部件上取樣，進行金相分析，往往找不到產生的原因，即算牽強附會找到了一些原因，也不是實際的原因。 為了確保更高的強度，還必須在鋼中添加碳，隨之就會析出鐵碳化物。從電化學的觀點來看，鐵碳化物發(fā)揮了陰極作用，加快了基體周邊的陽極溶解反應。在顯微組織內的鐵碳化物體積分數(shù)的增大還歸因于碳化物的低氫超電壓特性。 鋼材表面易于產生并吸附氫，氫原子向鋼材內部滲入的同時，氫的體積分數(shù)就可能會增加，最終使得材料的抗氫脆性能顯著降低。高強鋼材耐腐蝕性和抗氫脆性的顯著降低不僅有害于鋼材的性能，還會極大地限制鋼材的應用。 如汽車用鋼暴露于氯化物等各種腐蝕環(huán)境中，在應力作用下，可能出現(xiàn)的應力腐蝕開裂（SCC）現(xiàn)象就會對車身的安全性造成嚴重的威脅。（2019年1月17日《中國冶金報》上鞍鋼副總經理王義棟說：攻關高強韌性無碳化物1380兆帕貝氏體鋼軌） 碳含量越高，氫擴散系數(shù)減小，氫溶解度增大。學者Chan曾經提出，析出物（作為氫原子的陷阱位置）、電位、空孔等各種晶格缺陷與碳含量成正比，碳含量增大，就會抑制氫擴散，因此氫擴散系數(shù)也較低。 由于碳含量與氫溶解度成正比關系，作為氫原子陷阱的碳化物，體積分數(shù)越大，鋼材內部的氫擴散系數(shù)越小，氫溶解度增大，氫溶解度也包含了有關擴散性氫的信息，因而氫脆敏感性最高。隨著碳含量的增加，氫原子的擴散系數(shù)減小，表面氫濃度增大，這是因為鋼材表面的氫超電壓下降所致。 從動電壓極化試驗結果來看，試樣的碳含量越高，酸性環(huán)境中就易于發(fā)生陰極還原反應（氫生成反應）以及陽極溶解反應。與具有低氫超電壓的周邊基體進行比較，碳化物發(fā)揮了陰極的作用，其體積分數(shù)增大。 根據(jù)電化學氫滲透試驗結果，試樣內的碳含量和碳化物的體積分數(shù)越大，氫原子的擴散系數(shù)就越小，溶解度增大。隨著碳含量的增加，抗氫脆性也會降低。 慢應變速率拉伸試驗證實，碳含量越大，抗應力腐蝕開裂性能也會降低。與碳化物的體積分數(shù)成正比，隨著氫還原反應及向試樣內部滲透的氫注入量增加，就會發(fā)生陽極溶解反應，也會加快形成滑移帶。 碳含量的增大，鋼材內部就會析出碳化物，在電化學腐蝕反應的作用下，氫脆可能性就會增大，為了確保鋼具備優(yōu)秀的耐腐蝕性和抗氫脆性，對碳化物的析出和體積分數(shù)的控制進行是有效的控制方法。 鋼材在汽車零配件上的應用受到一些限制，也要歸因于其抗氫脆性能的明顯下降，而氫脆是由水溶液腐蝕產生的。事實上，這種氫脆敏感性是與碳含量密切相關的，在低氫超電壓條件下析出鐵碳化物（Fe2.4C / Fe3C）。 一般針對應力腐蝕開裂現(xiàn)象或氫脆現(xiàn)象導致的表面局部腐蝕反應，通過熱處理除去殘余應力，增大氫陷阱效率等方面開展。要想開發(fā)兼具優(yōu)秀耐腐蝕性和抗氫脆性的超高強汽車用鋼，也自然并非易事。 隨著碳含量的增大，氫還原速率增大，而氫擴散速率顯著降低。使用中碳或高碳鋼做零部件或傳動軸等，技術關鍵就是對顯微組織中的碳化物組分進行有效控制。