洁净钢生产需要低碳、低硫、低磷、有害及残留元素低的铁源原料—洁净钢水或冶炼洁净钢基料。我国目前生产的洁净钢主要采用高炉-转炉传统冶炼流程。我国铁矿资源禀赋差，整体呈现出“贫细杂”的特点，虽然经过复杂的选矿工艺处理可以生产出满足高炉冶炼要求的铁精矿，然而冶炼得到的铁水通常含有较多杂质，这些杂质需在铁水预处理、转炉炼钢等过程中去除，造成了炼钢工艺流程的复杂和成本的上升，限制了我国洁净钢生产技术的发展。此外，高炉炼铁以焦碳为主要能源，排放大量污染物，严重污染环境。 除采用传统的高炉铁水外，高品质纯铁也是冶炼洁净钢的基料。直接还原炼铁是以非焦煤为能源，在不熔化、不造渣的条件下，原料基本保持原有物理形态，铁的氧化物经还原获得以金属铁为主要成分的固态产品的技术方法。其产品直接还原铁中硅、锰、镍、铬、钛、钒等元素含量比高炉铁水及废钢低1～2个数量级，是生产优质钢铁材料不可或缺的原材料。然而，由于受高品位铁矿资源缺乏的制约，我国直接还原铁工业发展极其缓慢。 针对我国铁精矿品质较差、洁净钢基料匮乏的现状，东北大学韩跃新教授项目团队提出了基于源头控制杂质含量的“铁精矿深度提质—直接还原—电炉熔炼”洁净钢基料低成本制备新工艺，并围绕超级铁精矿和洁净钢基料高效制备过程中铁精矿深度去杂、高纯铁精矿直接还原、直接还原铁品质控制等关键技术开展研究工作，以期解决我国直接还原铁原料和洁净钢基料匮乏的问题，为钢铁的短流程绿色生产提供技术支撑，促进钢铁工业的转型升级。

采用真空下、过量还原剂熔体中加入（喷入、拌入）被还原剂及造渣剂还原多数情况下还原剂活度高于上述常规还原过程，还原热力学条件多数情况下低于上述常规还原过程，动力学条件明显好于上述常规还原过程，一般还原过程为液-固还原或液-液还原，因而可以降低还原体系的还原温度、提高还原速度、提高还原率、生产成本明显降低，效果明显。

氧枪是氧气炼钢的关键设备之一，目前钢铁企业使用的氧枪多为直管氧枪（即标准氧枪）。随着钢铁企业冶炼技术的提高，普遍采用了溅渣护炉工艺技术，由于造渣工艺的改变，直管氧枪不能满足工艺要求，经常造成粘枪，有时粘枪非常严重，达到5～6米长，重达2～3吨，一个助手一个班别抠枪、割枪7～8次，面对高达700～800℃的高温，作业环境恶劣，劳动强度大，存在较大安全隐患。同时由于处理氧枪粘钢需要一定时间，每炉钢将会浪费5～10min，对生产顺行造成影响，极大地限制了产能。 转炉冶炼过程中粘枪是困扰炼钢厂多年的顽症，既缩短了枪龄，增加了喷头的消耗，更增加了炉前工人的劳动强度，是钢厂和氧枪制造厂家多年来未能解决的一大难题。中钢热能院历经多年的潜心研发，开发出拥有自主知识产权的氧枪更新换代产品——大锥度氧枪，该产品集吹氧、溅渣护炉、避免粘枪等功能于一体，有效地解决了氧枪粘枪和溅渣等问题，对提高转炉炼钢的效率，实现高效、快速炼钢具有重大的现实意义，同时极大地减轻了炉前工人的劳动强度。

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。

本技术适用于转炉炼钢过程，使用石灰石造渣。 特定条件限制：由于单位石灰石分解吸热量约为废钢的2倍，因此该工艺需适量减少废钢、生铁块、烧结矿等冷料的加入量，多加入铁水，以保持转炉内的热平衡。