日本钢铁生产新技术研究进展

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日本钢铁生产新技术研究进展

　　前言
　　近年来，日本钢铁企业与海外钢铁企业的竞争日趋激烈，优质资源枯竭、原料价格高涨等能源安全保障问题越来越突出。日本钢铁企业为了保持其竞争优势和可持续发展，特别在低品位原料扩大应用、减少合金元素用量、利用替代元素等方面进行了研究开发。此外，在解决地球环境问题方面，实现省资源、节能型钢铁制造工艺也是当务之急。日本钢铁生产的能源单耗虽然已经达到最低水平，但低温废热放散很多，尚未得到利用。因此期待开发出低温废热利用技术，使钢铁制造工艺进一步节能化。所以，钢铁工业新工艺开发应当是钢铁产品低成本制造新工艺开发和进一步节能型新工艺开发。本文对TMCP技术和节能技术开发事例进行简要介绍。
　　TMCP技术的研发事例
　　TMCP技术是控制轧制和控制冷却相结合的制造优良力学性能钢材的技术。过去高强度、高韧性钢材只有用离线热处理才能制造。TMCP技术的开发，使高强度、高韧性钢材可以在线制造。TMCP技术中的冷却工艺起着重要作用。对钢材水冷中膜沸腾向核沸腾转变的问题已经进行了许多研究。
　　日本研究者进行了微小水滴冲击高温钢板行为的影响因素、氧化铁皮厚度和钢板表面粗度对各种类型沸腾传热系数和淬火点温度的影响等基础性研究。另外还对高温厚钢板同时进行轧制和冷却，提高生产效率的控制轧制技术进行了研究，并且对钢板温度为850～1100℃范围内，高水量密度冷却能力进行了定量化研究。在此基础上提出了过去没有的新型冷却曲线，和采用新型冷区曲线的连续化控制轧制新概念，使Super-CR工艺实现实用化。Super-CR是紧靠轧机的强冷设备，通过特殊的水流控制，对钢板进行快速均匀冷却，使厚板往复轧制和冷却可以同时进行，提高了生产效率。
　　节能技术的研发事例
　　如前所述，虽然日本钢铁业的能源效率达到最高水平，但由于CO2减排要求和节能要求不断提高，推进了节能技术的进一步开发。目前的情况是，未利用的废热处于分散的、小规模的状态，这些未利用废热波动很大，而且废热温度较低，现有技术不能解决这些废热的利用问题。
　　利用温差电动势的温差发电适用于小型、分散热源，是一种有效利用未用能源的技术。钢铁生产中有许多红热钢板在搬送过程中将热量放散到大气中的情况。日本研究者经过实验室试验、工厂小型试验，开发出利用连铸钢坯放散出的辐射热进行发电的技术，并将该技术在连铸生产线上进行实机发电试验，试验结果与研究中的传热/热电解析结果一致。
　　结语
　　试验规模有很大不同的实验室试验和实机试验结果产生差异是常有的现象。查明产生差异的原因，采取相应措施，使新技术实用化是新工艺技术开发的关键。今后要在现场-现实-现物的“三现主义”原则下，继续进行上述技术的开发，使这些技术成为省资源、节能型钢铁生产工艺和创新型产品开发的有力工具。