课题目标及任务： 课题通过对直接利用石灰石造渣炼钢工艺技术的研究，目标建成节能减排和资源化利用 CO2、增收转炉煤气的 200 万吨级转炉炼钢示范工程并稳定运行。能够减排、利用 CO2 约 15kg/t 钢；增收转炉煤气按 CO 计算约 1 万吨/年；减少冶金石灰生产约 8 万吨/年；减少炼钢铁水铸铁块约 25 万吨/年；减少炼钢渣和除尘灰产出合计约 3 万吨/年。 课题进展： 1.实验室基础研究 （1）通过计算CO2与铁水中的[C]、[Si]、[Mn]、Fe(l)等元素反应的ΔG以判断石灰石分解产生的CO2能否与铁水中组元反应。（2）用综合热分析仪，探寻渣中组分对CaCO3分解行为的影响，并研究其他廉价CaCO3资源应用的可能性。（3）用马弗炉在不同温度下煅烧石灰石，研究温度对石灰石速度的影响以及高温急速煅烧条件下石灰石的分解行为。（4）对铁水中硅挥发的研究采用热力学进行理论分析，并结合实际情况探讨SiO生成的条件是否满足，并找出影响其生成的条件。 2. 直接利用石灰石造渣炼钢工艺技术开发 （1）技术方案 首先计算工艺改变对转炉热平衡的影响，以设计工业试验入炉金属料的比例。试验过程尽可能多的收集试验数据，以对试验效果进行较为全面的总结分析。 （2）工业试验结果分析 通过相关技术研究与应用，达到了以下指标：（1）转炉炼钢石灰石代替石灰的比例已达70%以上，在设备/铁水条件都合适的时候已达100%；（2）根据试验炉次数据回归计算，石灰石分解放出的CO2有37%能够参与铁水反应，相对原来用石灰造渣炼钢时，利用CO2已接近15kg/t钢；（3）已经在石灰石全部替代石灰炼钢的条件下，实现了转炉金属料中铁块比例为零；（4）转炉煤气增收按CO计算约有3000吨/年；（5）在石灰石全部替代石灰炼钢的炉次能够减少炼钢渣约15 kg/t钢。 直接用石灰石炼钢的方法已经应用于石钢的正常生产，200万吨级的转炉直接利用石灰石炼钢生产的示范基地正在完善中。2011年8月到2012年12月，在运营成本上，渣料结构变化降低成本746万，减少渣料降低成本38万，减少铸铁费用164万，提高转炉煤气热效效热效132万，总体经济效益为1080万元；CO2减排共计量为21962吨，节能减碳效果显著。

课题的主要任务是建设300万吨CO2-O2混合喷吹炼钢示范工程。课题具体任务有以下四点：（1）研究CO2回收及控制系统与CO2-O2混合喷吹炼钢的链接技术；（2）CO2-O2混合喷吹炼钢工艺优化研究；（3）CO2-O2混合喷吹和底吹设备研制；（4）300万吨CO2-O2混合喷吹炼钢示范工程装备技术研究。 经过一年多的研究，课题承担单位完成了研究CO2气体在电炉炼钢、炉外精炼、气体保护方面的应用，同时完成了示范工程建设的前期准备和方案设计工作。具体得出以下结论： （1）CO2气体应用于电炉炼钢的底吹过程，可代替氩气强化熔池搅拌，同时由于CO2可参与熔池的氧化反应，具有吸热作用，有利于底吹喷嘴蘑菇头的形成，保护底吹喷嘴，实现电炉炼钢过程底吹喷嘴和炉龄同步。 （2）CO2气体应用于LF精炼过程，可代替氩气强化熔池搅拌，产生的CO气泡弥散于整个熔池，有利于熔池去气、去夹杂，降低了钢液中氧含量，同时由于熔池搅拌作用增强，脱硫效率提高了10%以上。 （3）CO2气体代替氩气应用浇铸过程的长水口和浸入式水口保护，防止钢液的二次氧化，由于CO2气体的密度大于氩气，远大于空气，因此，覆盖保护作用良好，钢液的二次吸氧和吸氮现象基本消失。 （4）研究了两种CO2回收方法，掌握了化学吸收法和变压吸附法的技术原理、工程设计等方案，根据现场石灰套筒窑的尾气成分、温度、含尘量，综合示范工程企业的介质、能源等实际情况，选取了化学吸收法作为制取CO2的方法。 （5）完成了CO2回收方案、输送、应用于转炉炼钢的初步设计。完成了CO2回收系统和工艺的匹配设计。

先进热处理装备技术是生产高等级中厚钢板的关键，研制辊式淬火装备及工艺技术，开发高等级中厚钢板热处理工艺及产品，集成高精度淬火工艺模型及淬火自动控制系统，解决了4-150mm全厚度规格钢板高强度均匀化淬火、高低压连续淬火等技术难题，有效提升了高等级钢板热处理产品的的质量。

主要目标： 研发一整套包括浓盐水处理在内的经济高效综合废水深度处理及循环回用技术，建成 25m3/h浓盐废水深度处理中试示范装置，建设500m3/h废水的深度处理示范工程。综合废水全部回用于循环水系统，实现废水“零”排放。 研究内容： 综合废水回用于循环水系统时深度除盐研究 ①回用水中油类物质对除盐效果的影响及其去除方法研究。通过无机絮凝沉降和超滤膜处理联用技术，进一步降低回用水中的含油量； ②深度除盐工艺中反渗透膜污染机理研究。通过研究操作条件及水质等因素对膜污染的影响，阐明膜污染机理，控制膜污染程度； ③除盐系统的优化。选用反渗透膜处理技术和电吸附脱盐技术二种除盐方法，研究水质指标和操作参数与除盐效率间的关系，优化除盐系统的参数运行。 新型高效阻垢缓蚀剂研究 ①阻垢缓蚀剂的研制与优化。分析再生综合废水中离子 的组成，对现有的阻垢缓蚀剂进行评价，筛选出性能优良的药剂。在此基础上通过添加相应组分，改善药剂的性能，研制出低膦低氮或无膦无氮的阻垢缓蚀剂； ②药剂阻垢缓蚀性能的评价。通过静态试验和动态试验评价药剂性能，使循环水的极限碳酸盐硬度达到12mmol/L。 水质与加药量平衡自适应控制技术研究 研究浊度、化学性质（含盐量、pH、金属离子含量）和操作条件（浓缩倍数、旁路水量、总水量、加药量）对循环水系统的结垢速率和腐蚀速率的影响，建立水质与加药量自适应模型。根据上述数学模型，设计水质与加药量自平衡控制系统。 浓含盐废水浓缩、干燥结晶处理工艺技术开发 ①浓含盐废水浓缩处理处理技术：通过活性炭过滤设施研究分析浓含盐废水中COD去除技术；通过膜反渗透试验，选择耐结垢、耐污堵、耐高压、大通量的膜材料以及能量回收设备。 ②焙烧技术：开发适合高含盐无机物焙烧干燥结晶炉型，再通过不同热媒介质燃烧特性试验，开发出专用焙烧炉、选择经济适用的燃烧介质。 针对钢铁行业综合废水的水质，研发出经济高效的膜材料。 建成一套25m3/h浓盐废水深度处理中试示范装置及500m3/h废水的深度处理示范工程并稳定运行。

主要目标： 建立典型工序、典型流程钢渣理化性质、用途及经济性评价数据库；确定钢渣梯级利用优化模式，形成钢渣梯级利用技术指南；形成精炼渣制备炼钢熔剂的工艺技术及试验装备；开发出钢渣有压热闷及显热回收技术及装备，建成一条5万吨/年的钢渣冷却破碎及余热有压热闷-显热回收利用中试试验线。 主要内容： 钢渣理化性质及应用性能研究 精炼渣制备炼钢熔剂研究 钢渣冷却破碎及余热有压热闷专有装备研发

课题任务： （1）炼铁-炼钢界面物质流、能量流协同优化技术与工程示范：炼铁-炼钢界面物质流动态运行机制；炼铁-炼钢界面能量的合理分配比研究；铁钢比变化对炼铁-炼钢界面物质流和能量流协同优化的影响研究；炼铁-炼钢界面“一罐到底”模式优化运行工程示范。 （2）典型微合金化钢连铸-热轧界面高效化动态运行关键技术与工程示范：典型微合金化钢连铸板坯角部缺陷控制关键装备和工艺技术；微合金化钢连铸坯红送裂纹控制的关键技术开发；微合金化钢连铸大断面方坯、矩形坯角部缺陷控制关键装备和工艺技术研究；微合金化钢连铸-热轧界面高效化动态运行示范生产线建设与推广。 （3）能源转换界面关键技术-海水淡化工程示范：汽轮机与海水淡化装臵之间的可靠隔断技术；热膜耦合海水淡化浓盐水的综合利用技术；电站海水直流冷却退水与海水淡化耦合技术；实现海水淡化低品质能源利用枢纽作用的关键技术。 （4）物质流与能量流协同的信息化关键技术与应用示范：综合考虑钢铁企业产品生产、能源利用、环境保护多环节，建立钢铁流程能量流网络信息模型；钢铁企业能量流仿真技术研究及仿真平台搭建；在首钢京唐公司现有EMS基础上，融合生产过程信息，增强协调优化功能，开发物质流能量流协同的能源管控软件，并进行示范应用。 本课题由首钢京唐钢铁联合有限公司承担，参与单位分别为钢铁研究总院、冶金自动化研究设计院、上海大学、山东钢铁股份有限公司济南分公司和湖南华菱涟源钢铁有限公司等五家单位。

研究内容 1、工业化设备与单体技术的研发、集成和实施：铸辊寿命提高技术；侧封板长寿技术研究；水口结构优化设计； 铸轧过程保护浇注设计；在线热轧机设计； 温度控制设计等关键技术设备的研发。 2、全线控制系统的开发：熔池内钢水液面控制技术开发；铸轧过程工艺参数检测与控制系统、薄带铸轧过程计算机控制系统、热轧厚度控制及板型控制系统以及侧封、浇口机械手安装系统的建立。 3、高品质硅钢铸轧相关工艺技术开发：硅钢成分设计、铸轧硅钢薄带坯初始组织和织构的控制技术开发及铸带在线热轧的组织和织构控制技术的设计开发，铸轧流程取向硅钢的抑制剂控制技术，及后续配套冷轧及热处理工艺的技术开发和高硅钢铸轧薄带成形及工业化塑性控制技术的研究。 考核指标 （1）研究和建立具有自主知识产权的薄带硅钢铸轧生产示范线；硅钢铸轧薄带产品规格：铸带硅钢厚度1.0-2.5mm，宽度规格：1050 -1250mm；硅钢薄带包括1-3.5%Si的硅钢。 （2）薄带铸轧工序与传统流程相比节能50%。 （3）硅钢薄带铸轧生产示范线实现稳定浇注300吨以上。 （4）在硅钢铸轧工艺技术方面申请发明专利5项以上、获得企业技术秘密10项以上、申请软件著作权5项以上，发表学术论文40篇。

研究内容： 针对我国特殊钢行业产品质量欠稳定、能耗高、总体工艺技术水平仍然较为落后等现存问题，开发低能耗、高效率、高洁净的特殊钢冶炼、凝固及热加工等系列关键技术，实现特殊钢典型生产线技术及流程创新和集成，支撑特殊钢产业发展，提升特殊钢产业的竞争力。同时，开展冶金前沿技术的研究开发，依托沙钢建成具有自主知识产权的薄带硅钢铸轧生产示范线（产品规格：铸带硅钢厚度1.0~2.5mm，宽度规格：1050~1250mm）和依托新余钢铁集团有限公司建立特厚板示范生产线（板坯厚度420mm，板材厚度≥100mm）。 通过攻关，形成具有国际先进水平的生产工艺流程示范线： （1）依托东北特殊钢公司建立转炉流程特殊钢棒线材生产示范线。 （2）依托新冶钢建立电炉（铁水+废钢）特殊钢流程棒线材生产示范线。 （3）依托攀钢建立含钒铁水转炉特殊钢棒线材生产示范线。 （4）依托江苏沙钢集团有限公司建立硅钢铸轧生产示范线。 （5）依托新余钢铁集团有限公司建立特厚板生产示范线。 项目考核指标 约束性指标： （1）典型钢种洁净度生产水平 轴承钢（GCr15）：T.O≤6ppm，夹杂物级别总和（A+B+C+D+Ds）≤2.0，钢材高周疲劳寿命≥108。 齿轮钢：T.O≤12ppm，晶粒度≥9.0级，淬透性带≤4HRC。 高强合金弹簧钢丝：S+P+T.O+N+H≤200ppm。 （2）新建的薄带硅钢铸轧生产示范线实现稳定连续浇注300吨以上合格产品，规格为：厚度1.0~2.5mm，宽度1050~1250mm；品种为3.5%Si的硅钢，质量达到国家标准要求。 （3）建立1台1流特厚板坯连铸机关键设备示范，生产板坯厚度300～420mm、宽度1600mm～2400mm，工作拉速为0.45~0.9m/min。板坯质量达到：中心疏松和中间裂纹≤1.0级，中心偏析≤C2.0级，合格率≥90%。 预期性指标：1）生产效率比传统电炉流程提高30%；2）吨钢综合能耗比传统流程降低20%；3）形成薄带硅钢铸轧生产的自主知识产权，工序节能50%；4）形成特厚板坯（420mm）连铸机关键技术自主知识产权，年生产规模120万吨，生产出典型特厚板品种，如火电机组用钢、海洋平台用钢、建筑用钢等，性能满足相关产品的标准要求。

研究内容和目标 （1）高品质镍资源节约型不锈钢关键技术开发与应用示范 重点攻克双相不锈钢等材料AOD炉冶炼氮的精确控制、热塑性、热处理、高效酸洗、焊接及复合材料制备等多项技术； 开发新一代经济型、超级双相不锈钢，快速推进此类材料在石化、造船、海水淡化、真空制盐、烟气脱硫等重要领域中的实际应用。 （2）氮合金化资源节约型不锈钢关键技术开发与应用示范 系统解决氮合金化资源节约型不锈钢高效率冶炼、连铸共性技术问题； 高合金奥氏体不锈钢热加工技术； 开发出高强度、低成本、耐磨蚀、低磁甚至无磁的低镍高氮奥氏体不锈钢，大力推进其在建筑、煤机、国防等领域的实际应用。 （3）高性能弥散强化钢工业化生产关键技术集成及应用 设计新的节镍型弥散强化不锈钢成分与工业化生产工艺流程； 创新性解决前驱体粉末制备中的弥散相粒度与分布、致密化处理、微观组织控制、大尺寸钢材加工等工艺技术难题； 建立高品质弥散强化钢示范生产线； 开发出特殊环境使用的新型节镍不锈钢品种，以及其它弥散钢种，在火力发电系统、高温燃烧炉、军工和航空航天领域进行推广应用。 （4）资源节约型换代车轴钢关键技术与应用 研究解决高炉回收煤气热值低的问题； 掺混天然气比例控制模型的建立； 钢锭在氮化铝充分固溶温度下轧制机理、解决钢坯表面裂纹缺陷深的问题、攻克钢坯取消酸洗清理遇到的技术难题； 对材料进行晶粒度粗化温度研究，解决原LZ50材料晶粒粗化温度低的问题； 研究实现高疲劳极限σ-1≥310MPa，比LZ50提高70MPa以上的技术难题。 （5）不锈钢工程装备在强还原性环境中的腐蚀控制与延寿技术 重点研究利用电沉积法在不锈钢表面制备钯系合金薄膜的技术，通过钯对不锈钢表面钝化性能的促进作用来提高不锈钢在非氧化性介质中的耐蚀性； 在工程现场对不锈钢设备进行大面积施镀的技术、工艺与装备。 目标：开发高性能含氮双相不锈钢和高氮不锈钢，镍用量相对于普通304不锈钢节省10～30%；

铸坯的缺陷以角部横裂纹为主，据统计约占各类缺陷的50%以上。尤其是在生产碳含量在0.08%～0.20%的典型包晶、亚包晶类微合金化钢时，由铸坯角部横裂纹造成的板带材边部缺陷在世界各大钢铁公司普遍存在。因此，必须对微合金化钢连铸坯进行离线冷态切角处理，这使得铸坯的热装或热送变得不可能，铸坯的加热能耗大幅增加，同时炼钢－连铸－轧钢流程的高效化生产节奏也被打乱，造成大量的能源、材料、人力资源的浪费。因此，有必要开发新技术从根本上解决板坯角部裂纹问题。 本项目针对当前钢铁工业微合金化钢生产中铸坯缺陷率高、能耗高、生产技术落后的实际情况，以提升传统产业绿色制造技术为目标，开发节能减排核心技术，通过探明典型微合金化钢板坯角部裂纹的产生机理，开发新型大板坯连铸倒角结晶器关键装备以及配套的生产工艺技术，有效避免弯曲和矫直过程中铸坯角部横裂纹的发生，形成系统完整的铌、钒、钛微合金化钢角部无缺陷生产技术，确保典型钢种铸坯角部无缺陷率≥99%，为企业节能、降耗、提高劳动生产率和产品的市场竞争力做出贡献。