潔凈鋼低成本制造工藝主要包括減少渣量、降低鐵耗、直接利用煉鋼廢棄物和氧化物熔融還原3項(xiàng)核心技術(shù)。

1.日本減少渣量，降低鐵耗

減少渣量是降低潔凈鋼生產(chǎn)成本的重要措施，隨著渣量的減少煉鋼過程鐵耗降低，達(dá)到降低冶煉成本的目的。日本通常采用兩種工藝減少煉鋼渣量：少渣冶煉技術(shù)。通常采用高爐低硅冶煉工藝，穩(wěn)定控制鐵水［Si］≤0.4%。為滿足脫磷爐脫磷的堿度要求，控制噸鋼石灰加入量≤20kg。脫碳爐采用少渣冶煉，噸鋼石灰加入量控制在10kg。總計(jì)轉(zhuǎn)爐噸鋼石灰消耗≤30kg，轉(zhuǎn)爐噸鋼渣量波動(dòng)在60～70kg。2）“零”渣量冶煉工藝。通常采用鐵水罐脫硅預(yù)處理工藝，將高爐鐵水［Si］控制在0.2%以下，則脫磷爐噸鋼石灰消耗可以控制在10kg，脫碳爐噸鋼石灰消耗10kg，則噸鋼石灰總消耗≤20kg。若采用脫碳爐返回渣取代石灰，則整個(gè)煉鋼過程噸鋼石灰總消耗約為10～15kg，總噸鋼渣量波動(dòng)在25～30kg，稱為“零”渣量冶煉工藝。如圖9所示，“零”渣量工藝和傳統(tǒng)工藝相比渣量可從120kg/t降低至60kg/t，減少渣量50%。上述2種工藝的主要差別在于是否進(jìn)行鐵水脫硅預(yù)處理。少渣冶煉工藝不需要進(jìn)行鐵水脫硅，工藝流程簡(jiǎn)單。同時(shí)鐵水物理熱較高，可保證廢鋼熔化，并可根據(jù)鐵水、廢鋼的市場(chǎng)條件靈活調(diào)節(jié)鐵水硅含量，提高入爐廢鋼比≥18%，在生產(chǎn)組織上具有較大的靈活性。“零”渣量冶煉工藝石灰消耗和轉(zhuǎn)爐渣量大幅度降低，對(duì)節(jié)能減排提高資源利用率有很大好處。

減少轉(zhuǎn)爐渣量可明顯降低煉鋼爐渣中的鐵氧化損失，同時(shí)在脫磷爐內(nèi)采用低氧化鐵造渣工藝，控制渣中FeO≤5%，進(jìn)一步降低了煉鋼鐵耗。采用少渣冶煉與傳統(tǒng)煉鋼工藝相比可減少渣中鐵損13kg/t；同時(shí)少渣冶煉轉(zhuǎn)爐多采用氧化物熔融還原工藝，可在脫磷爐中還原鐵礦石回收金屬鐵6kg/t，脫碳爐內(nèi)還原錳礦回收金屬錳2kg/t，總計(jì)采用少渣冶煉工藝后可比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐降低煉鋼鐵耗20kg/t。

2.直接利用煉鋼廢棄物

直接利用煉鋼廢棄物（如爐渣、粉塵等）制成高效脫磷劑或化渣劑可以大幅度降低超潔凈鋼生產(chǎn)成本，獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1）脫碳爐渣的返回利用。和歌山廠采用雙聯(lián)工藝，脫碳爐渣全部返回到脫磷爐代替石灰作為造渣劑。控制脫碳爐渣堿度R=4，脫磷爐渣堿度R=2，故每爐添加20kg/t脫碳爐返回渣可節(jié)省10kg/t石灰。若控制鐵水［Si］≤0.2%，則脫磷爐可完全采用脫碳爐返回渣造渣即可滿足脫磷要求，使全部煉鋼石灰消耗降低到10kg/t。2）脫碳爐粉塵的直接利用。煉鋼生產(chǎn)中通常產(chǎn)生含F(xiàn)eO40%～50%左右的除塵灰20～25kg/t，全部返回到脫磷爐內(nèi)代替礦石作為固體氧化劑使用，以利于降低煉鋼成本。目前和歌山廠煉鋼粉塵直接利用率已達(dá)到60%。3）利用粉塵研制高效脫磷劑有利于初期渣的熔化，并可適用于鐵水［Si］變化大的生產(chǎn)條件，提高爐渣堿度對(duì)提高脫磷率和控制回硫有明顯好處。

3.氧化物熔融還原

氧化物熔融還原直接合金化可以提高鋼水收得率，降低煉鋼鐵耗。在脫磷爐內(nèi)采用低FeO脫磷工藝添加部分礦石作為固體氧化劑脫磷，實(shí)現(xiàn)鐵礦熔融還原。在脫碳爐內(nèi)添加少量錳礦，一方面可為造渣工藝提供必要SiO2，促進(jìn)初渣熔化；另一方面錳礦經(jīng)過熔融還原后可提高終點(diǎn)殘錳含量，減少脫氧鐵合金消耗。

脫碳爐內(nèi)錳礦熔融還原直接合金化的工藝措施是：1）脫磷爐內(nèi)提高脫硅初期的供氧強(qiáng)度隨著供氧強(qiáng)度的升高，脫硅過程中錳的燒損大幅度降低，有利于提高鐵水錳的收得率。2）開發(fā)低FeO脫磷工藝，控制脫磷爐渣FeO≤4%可降低脫磷過程中錳礦燒損，提高鐵水錳的收得率。3）脫碳爐實(shí)現(xiàn)少渣冶煉和高碳出鋼工藝可避免吹煉末期錳的大量燒損。4）在脫碳爐少渣冶煉條件下實(shí)現(xiàn)錳礦熔融還原，提高殘錳含量（日本鋼中殘錳可控制到0.9%）。如圖11所示，采用造渣控制工藝在錳礦加入量≤8kg/t的條件下可使錳的收得率達(dá)到80%～100%，鋼中殘錳可達(dá)到0.7%，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

(瞳)