鋼鐵工業(yè)中的應用

吹氧煉鋼：吹氧煉鋼，已為各國普遍采用，成為鋼鐵工業(yè)飛躍發(fā)展的一條重要途徑。吹氧煉鋼的主要方式有：轉(zhuǎn)爐純氧頂吹或底吹煉鋼、電孤爐煉鋼和平爐煉鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼每噸鋼耗氧50~60m3；電孤爐煉鋼每噸鋼耗氧10~25m3；平爐煉鋼每噸鋼耗耗氧20~40m3。1993年世界各國或地區(qū)各種煉鋼法所占的比例（%），其中中國：轉(zhuǎn)爐鋼是63.8%（美國為61.8%，日本為68.8%，盧森堡為100%，奧地利為90.1%）、電弧爐鋼為21.8%（美國為38.2%，日本為31.2%，奧地利為9.9%）、平爐鋼為14.2%（美、日、奧均為0）、其他鋼為0.2%（美、日、奧均為0）。世界：轉(zhuǎn)爐59.4%，電弧爐31.0%，平爐9.6%，其他0.1%。進入90年代，電爐短流程技術在世界蓬勃發(fā)展?，F(xiàn)代化大型電爐采用了各種強化供氧技術，提高生產(chǎn)效率和降低電耗。和30年前相比，電爐的冶煉周期從210min降低到55min，冶煉電耗從650kWh/t降低到350kWh/t，而氧氣的用量從8m3/t增加到35~60m3/t。煉鋼用氧要求氧氣純度達到99.6%，避免鋼水吸氧，一般要求總管壓力大于2MPa，工作壓力大于1.2MPa，氣體要求清潔，無水無油。

此外，軋鋼每噸鋼耗氧3~6m3、鋼材加工、連鑄坯火焰切割，火焰清除、爐襯火焰每噸鋼耗氧11.4~14.2m3。

高爐富氧噴煤煉鐵：高爐富氧噴煤煉鐵可提高利用系數(shù)和降低焦比。1991年3月12至5月24日，首鋼公司在1號高爐進行了高富氧大噴煤試驗，最高富氧率達5.5%，鼓風中每富氧1%，可增產(chǎn)2.5%~3.0%，試驗期55天，共增產(chǎn)生鐵1.17萬噸；每富氧1%，可提高煤氣熱值1.28%~2.00%，相當于使用風溫升高32~79℃。

鞍鋼2號高爐富氧噴煤冶煉試驗（1992年3月~1993年3月），氧氣由鞍鋼氧氣廠提供，氣量10000~12000m3/h，純度99.5%，壓力1.2~1.6MPa（進入高爐冷風前減壓至0.6MPa）。為安全，系統(tǒng)安裝了氮和均壓設施，冶煉結(jié)果，富氧鼓風以后，平均每富氧1%，可增產(chǎn)2.27%，溫度升高35℃，噸鐵成本降低6.91元。1993年12月14~15日，冶金部科技司組織鑒定，當富氧到24.71%時，噴煤量達到161kg/t，入爐焦比降到407kg/t，綜合焦比降到536kg/t。

熔融還原煉鐵：21世紀，對鋼鐵工業(yè)發(fā)展的基本要求是消除環(huán)境污染。為根本改變鋼鐵工業(yè)的污染現(xiàn)狀，許多發(fā)達國家紛紛投入巨資開發(fā)熔融還原煉鐵技術。熔融還原采用純氧燃燒煤，代替焦炭煉鐵。同時，產(chǎn)生大量高熱值潔凈煤氣，作為能源輸出。

韓國浦項鋼鐵公司已向奧鋼聯(lián)訂購一套年產(chǎn)60~70萬噸鐵水的COREX熔融還原爐裝置（C—2000型，日產(chǎn)2000噸鐵），已于1995年12月投產(chǎn)。與傳統(tǒng)的高爐工藝路線相比，COREX設備鐵水成本降低30%，SO2發(fā)散量減少94%，NOx減少78%，灰塵減少97%。

寧波北侖鋼廠，也用熔融還原煉鐵法，擬采用2套C—2000型COREX裝置，煉鐵—復吹轉(zhuǎn)爐—薄板坯連鑄軋—冷連軋全部流程，總投資126億元。年設計產(chǎn)鋼160萬噸。據(jù)概算，若采用球團礦方案，需配62000m3/h空分設備兩套；如為塊礦方案，需配71000m3/h空分設備兩套。技術指標：氧耗580m3/t鐵，2×600型豎爐需氮氣700m3/t鐵。高爐富氧煉鐵用氧，對氧純度要求可放低到92~95‰。全氧高爐煉鐵：前蘇聯(lián)莫斯科鋼鐵研究總所，1033m3高爐上進行100%使用氧氣試驗，將煤氣在熱風爐蓄熱室預熱，然后代替通常的熱風吹入高爐，接著在每個風口噴入氧氣。這一工藝在1985~1990年間試驗了12次，生產(chǎn)鐵水25萬噸。在一次試驗中，焦比達3677kg/t鐵水，用氧2517kg/t鐵水，日產(chǎn)含2.2%Si的鐵水1700噸。

氮氣在鋼鐵廠的應用：主要是用作保護氣，如軋鋼、鍍鋅、鍍鉻、熱處理（尤為薄鋼片）連續(xù)鑄造等都要用氮氣作保護氣，而且氮氣純度要求99.99%以上。

氬的化學情性被用于特種金屬的冶煉：鋰、鈹、鈾、钚、釷、鈦、鋯、鉿、鈮、鉭等原子核及空間工業(yè)方面所需的稀有金屬進行還原反應時，要用氬氣作環(huán)境氣體。半導體材料硅、鍺的精煉和單晶的制備過程中，也要用氬氣作環(huán)境氣體，以保護結(jié)晶成長。

煉鋼過程也要用氬：如向熔融的鋼水中吹入氬氣，使成份均勻，鋼液凈化，并可除掉溶解在鋼水中的氫、氧、氮等雜質(zhì)，提高鋼坯質(zhì)量。吹氬還可以取消還原期，縮短冶煉時間，提高產(chǎn)量，節(jié)約電能等。

氬氣吹煉和保護是提高鋼材質(zhì)量的重要途徑，我國已有不少鋼廠采用。據(jù)介紹，氬氣耗量為1~3m3噸鋼。

氧、氮、氬是煉鋼企業(yè)不可缺少的工業(yè)氣體，據(jù)天津鋼管公司介紹，公司自產(chǎn)二次能源消耗為：氧氣年