日本二次精炼技术的未来发展趋势

未来,日本要使钢材生产技术领先于世界,保持产品的竞争力,毫无疑问必须进一步开发作为钢水质量控制技术最后手段的二次精炼工艺。

  作为二次精炼技术的发展方向,首先必须对以往的各种技术做进一步的发展和提高。也就是说,必须开发可以降低生产成本的廉价精炼工艺和精炼技术;必须开发可以增加精炼功能,用于生产高功能钢材的高纯度、高洁净钢水的精炼工艺;必须开发环境友好型精炼工艺技术。而且为促进上述技术的开发和发展,必须进一步发展相关基础技术,提高基础技术和开发新技术。

  为降低成本,进一步发展高效精炼工艺,因此必须在快速二次精炼技术取得飞跃发展的同时,使整个二次精炼工序达到节能和简化,并使各工艺实现多功能化和集约化。另外,从节约资源和降低成本方面来看,要求进一步提高钢水的收得率。为满足这些要求,因此对吹炼技术、熔剂精炼技术和精炼终点控制技术等进行研究是不可或缺的。高效二次精炼工艺技术的发展,除了可以降低生产成本和提高精炼速度外,近年来从环境友好型精炼工艺构筑观点来看,也是很重要的。以使用莹石的熔剂精炼工艺变化为例进行说明。含莹石的熔剂精炼,自2001年对渣析出的氟做出规定后,已逐步转为使用不含氟的熔剂,但目前仍未达到完全无氟精炼。虽然已取得了减少渣、提高精炼效率和实现最大限度去除夹杂物的精炼,但如果考虑到与含氟渣处理有关的环境负荷和处理成本高的问题,进一步开发无氟熔剂必然成为了重要课题。另外,“利用多相熔剂的新精炼工艺技术研究会”(2005~2008年度由日本东京大学的月桥文孝教授负责)和“利用多相熔剂的铁水脱磷工艺模拟技术研究会”(2008~2010年度由早稻田大学的伊藤公久教授负责)开展的利用多相熔剂的一次精炼工艺研究成果也有可能应用于二次精炼工艺。

  从确立高功能钢材生产工艺方面来看,今后还必须加强高纯度、高洁净度钢生产技术的开发。从稳定生产高纯度钢方面来看,必须开发进一步减少杂质的技术,如脱磷和脱硫工艺等。脱磷、脱硫工艺的发展不仅进一步提高了高功能钢材的生产技术,而且也是应对未来估计不会好转的铁矿石等原料采购困难和应对辅助原料质量下降所必须的。另一方面,这些技术的发展,使劣质原料有可能用来生产高功能钢材,因此从提高竞争力方面来看,这也是一个不可避免的课题。另外,从生产高洁净钢方面来看,今后还必须开发可使夹杂物含量降到最低的二次精炼工艺中的流动控制技术,以及优化二次精炼熔剂和控制夹杂物的组成和粒度的技术。关于流动控制,除了进一步提高气体搅拌技术,如优化以往气体搅拌时的气体喷吹条件和使用微小气体阀等,近年来还期待着正在不断推广的磁力搅拌技术的应用和利用重力的下流式搅拌技术的应用。尤其是,近年来还积极推进夹杂物利用技术的开发。为积极利用凝固后存在于钢材中的夹杂物,如利用连铸工艺中的夹杂物可以使凝固组织细化和等轴晶化,利用钢材加工时的夹杂物可以防止焊接热影响区组织的肥大,因此必须开发夹杂物的组成、组织和粒度控制技术。

  在提高基础技术方面,希望以往一直在研究开发的极微量成分含量的定量分析技术、钢水成分的在线精确定量分析技术、夹杂物的快速定量评价技术、精确分析技术和有效萃取分离技术等能得到进一步发展。

  另外,除了以往技术的发展外,还必须持续推进未利用技术的可应用性的研究。从利用废钢提高生产能力和利用劣质资源的观点来看,作为去除钢水中混入元素(例如Cu)的技术,今后必须探索使用硫化物系熔剂时的脱铜反应机理,并开发应用技术等。另外,近年来研究的使用多相熔剂的二次精炼技术、利用强还原气氛下的反应进一步去除杂质的技术、利用微波化渣并提高反应效率的技术等一系列新技术的研究开发都是很重要的。使用后的熔剂再利用技术对于构建环境友好型工艺是非常有效的技术,还迫切希望从渣中去除杂质成分技术的开发和应用。但是,钢水的杂质精炼不仅是二次精炼工艺所要求的,而且也是包括铁水预处理工艺、转炉工艺在内的整个炼钢工艺优化负荷分配所要求的?;谡庵止鄣愕难芯恳彩潜夭豢缮俚目翁?。