可划分为五种类型：铁素体、马氏体、奥氏体、双相（铁素体＋奥氏体）和沉淀硬化型。铁素体不锈钢由于具有良好的加工性而被广泛应用于厨房、家用电器、装饰、汽车领域；马氏体不锈钢通过热处理硬化主要应用于工具钢以及手术器械、刀片和餐具等领域；这两类不锈钢要求〔N〕含量控制得越低越好。目前，高纯度钢ω〔N〕已小于100×10-6。低控氮技术是铁素体和马氏体制造的关键技术。 奥氏体牌号很高，因含有镍会使不锈钢组织和性能产生显著变化，耐腐蚀性能提高，且加入钼元素后具有耐点蚀性，是目前不锈钢家族中用量最大的部分，可用于许多不同用途，从洗涤到化工领域的腐蚀环境、人体植入物等。双相不锈钢由于具有双相组织（铁素体＋奥氏体），钢的强度大约是奥氏体不锈钢的两倍，因此双相钢表现出良好的综合耐蚀性能，应力腐蚀断裂倾向非常低，被广泛应用于海上领域，如海水淡化、工业化储存等行业设备。这两类不锈钢要求控制氮合金化。 当今，世界不锈钢产量中铁素体不锈钢消费量为30～40%，奥氏体不锈钢消费量为49～59%；要求铁素体不锈钢中〔N〕含量越来越低，奥氏体不锈钢中〔N〕含量越来越高，因此，〔N〕的控制技术是不锈钢制造业所面临的难题。 铁素体不锈钢〔N〕的控制技术：铁素体不锈钢价格低且具有广泛的市场需求，因此如何降低〔N〕含量成为不锈钢制造工厂的专业核心技术。目前，采用非真空冶炼技术的工厂，核心技术是减少N2→2〔N〕反应，即减少增〔N〕的核心技术；而采用真空冶炼技术是促使钢水2〔N〕→N2反应进行，即促进脱〔N〕的核心技术。 奥氏体不锈钢〔N〕的控制技术：奥氏体不锈钢〔N〕的控制首先要选择最佳的工艺制造流程。在常压条件下，非控氮型、控氮型、中氮型不锈钢已实现工业化生产，高氮型控制技术在国内只有一家掌握应用。其次，要把握各个环节〔N〕的控制技术或工艺参数，因为〔N〕的固溶速度、固溶量与钢水的温度、时间、钢水搅拌强度、钢水搅拌介质等相关。 通过对不锈钢各种控氮工艺特点及控制过程的分析可以得出如下结论： （1）非真空条件生产制造超低〔N〕铁素体不锈钢的主要技术是减弱电弧熔炼时对N2的离解，减轻精炼的剧烈搅拌，减少钢水与空气中的N2接触时间。 （2）真空条件下生产制造超低〔N〕铁素体不锈钢的主要技术是控制合金加入过程中〔N〕增加，真空下脱〔C〕时再降低部分〔N〕含量。 （3）控氮型、中氮型奥氏体不锈钢在常压条件下的增〔N〕技术是主要控制精炼时N2的流量及吹入时间。高氮型不锈钢不仅用N2进行合金化，还应增加另一种精炼手段即LF炉部分氮合金化进行增〔N〕。 （4）高氮型奥氏体不锈钢控〔N〕技术的开发填补了国内空白。高氮型奥氏体不锈钢是节约资源可持续发展的典型钢材代表。

进入21世纪，世界钢铁工业的发展环境发生了深刻变化。炼铁原料质量下降，资源、能源价格高涨，二氧化碳减排问题，都对钢铁制造的各个工序提出更为苛刻的要求。展望新世纪的钢铁技术，就是能够适应这样的环境变化，能综合应对资源、能源乃至环境问题的技术。总之，综合利用各环节的二次能源及废气物是节能降耗、减少污染、实施清洁生产的必要措施。由此，出现了高炉TRT技术、干熄焦技术、干式成粒法、煤调湿技术、“SCOPE21”炼焦技术及环保型烧结技术等先进钢铁技术。 高炉TRT技术 TRT技术是利用一台透平膨胀机在减压阀前作功，将煤气的压力能和热能转化为机械能并驱动发电机发电的一种能量回收装置。TRT在运行中不需要燃烧，不改变原高炉煤气的品质和正常使用，却回收了相当可观的能量(约占高炉煤气鼓风机所需能量的30%)，同时又具有净化煤气，减少噪音，改善煤气炉顶压力控制品质的作用。更为可贵的是它本身不产生新的污染，发电成本极低。因此，TRT是典型的高效节能环保装置。目前，随着高炉向大型化和高压炉顶方向发展以及干式除尘装置的应用，TRT也正朝着干式和干湿两用型轴流反动式的方向发展。 干熄焦技术 干熄焦技术是使用惰性气体循环来回收热焦炭显热，回收显热后的循环气体，通过余热锅炉产生高温、高压（或中温、中压）蒸汽。在钢铁企业焦化生产环节中，这种蒸汽可以作为钢铁厂的热源，用来发电。且可避免粉尘和含有有毒、有害物质的雾气对大气环境造成污染。除此之外，它还可提高焦炭的内在质量，使高炉入炉焦比降低2%～2.5%，生铁产量提高1%。因此，已成为国家鼓励推广的项目。 干式成粒法 干式成粒法可以提供给我们一种冶金渣处理的新思路———干式处理法,能够将渣及其含有的热能综合利用。传统的高炉渣处理办法主要有干渣坑冷却法和水冲渣法。这两种方法都存在消耗大量的水、污染地下水源、放出有害气体等弊端，且不能利用渣的显热。为此，人们开发出来这种高炉渣处理方法。 煤调湿技术 此工艺是节能效果显著、提高焦炉生产能力、提高焦炭质量、稳定焦炉生产的新技术。  该项技术优点：煤调湿技术可降低入炉煤水分，将其水分控制在一个适宜的目标值，降低炼焦耗热量，增加入炉煤堆密度，提高焦炭质量等。 “SCOPE21”炼焦技术 “SCOPE21”  炼焦技术是日本煤炭利用综合中心与日本铁钢联盟从1994年到2008年，历时14年共同开发的，即21世纪高产无污染大型焦炉。该技术是以有效利用煤炭资源、提高生产率以及实现环境/节能技术革新的新型工艺。2008年5月30日，新日铁公司大分厂5号焦炉作为世界最新炼焦技术“SCOPE21”的首台设备正式投产。 “SCOPE21”生产工艺，是在焦炉装料前对炼焦原料煤进行快速加热预处理来提高焦炭质量，同时可大幅度缩短炼焦时间（干馏时间）。其结果可望扩大低品位煤炭的应用范围，实现节能。 环保型烧结技术 由西门子奥钢联开发的Eposint烧结废气循环系统并配合西门子奥钢联开发的MEROS新型废气干法除尘系统可以使烧结车间达到清洁生产的目的。 该工艺能使烧结厂废气中灰尘、酸性气体以及有害金属和有机物成分含量大大低于传统废气处理技术的水平。 目前，虽然世界钢铁产业尚未出现突破性生产技术，包括新一代炼铁和炼钢技术，但许多国家和钢铁企业仍在继续开发各种满足环境、用户需求的生产技术。其中的着眼点主要放在节能减排、降低成本以及提高企业竞争力方面。

某些环境，例如海底世界，对机械部件极不友好。在那里，盐水以及砂等粗糙颗粒的腐蚀效应，在一些工业场合难以为硫化物等化学物质创建一个独特的困难的主动场合。 加上在压力下工作的挑战，保持工程部件润滑及其寿命就成了广泛关注的话题了。特别是在石油和天然气工业中，投资非常高，一个设备上的单一部件失效会产生数百万美元的损失。很明显，这是一个只有通过目前所能提供的最好的现代技术来保护部件使其达到最高质量才能满足需求的行业。 纳米技术涂层提高在恶劣海洋环境中的使用寿命（Nanotechnology Coating Improves Service Life in Hostile Marine Environment） 一项相对新的技术大大提高了钢铁及其他材料表面承受严酷的海底环境的能力。 不同于传统的替代品，Hardide纳米涂层更耐用、（最重要的是）无气孔。看起来它将成为主导的表面工程技术，因其优异性能和更低的环境影响使其获得更广泛的认可。 在海洋环境中使用金属，腐蚀始终是一个重要的问题。因为形成腐蚀电池，清洁光滑表面将很快凹凸不平，在恶劣的海洋环境下，小面积的腐蚀将迅速扩展，使得整个组件的能力受损。 软保护系统，如油脂和抗腐蚀涂料，会迅速降解，甚至完全消除，所以说硬保护涂层可能更加有用。镀铬已经获得成功应用，但也不是没有问题。 金属很容易被腐蚀，其光滑不透水的表面实际上布满微裂纹，为腐蚀提供便捷路线。由于电镀过程中使用了有毒的六价铬，镀铬已被欧盟淘汰，这意味着更环保的方式将逐渐成为主流。 Hardide涂层比铬的光泽要差，但实际上更致密更不透水。将其应用于海底设备上，能够承受磨损且抗腐蚀，即使是在海底的高压环境下，相比于老式涂层技术，该涂层具有更高的抗腐蚀。 这种新型涂层技术采用化学气相沉积（CVD），在表面结晶钨/碳化钨。测试结果表明，该涂层硬度是硬铬镀层的12倍、高速氧燃料（HVOF）涂层的4倍。 后一种技术是热喷涂过程，需要有准线，因而无法在内表面进行涂层，而Hardide可以构建统一的保护层，即使是在最复杂的部件上。 Hardide涂层通常只有50微米厚，但其耐磨程度相当于厚得多的其他涂层。这意味着精密部件可以保持更真实的规定尺寸和工程公差。 Hardide涂层的海底应用（Subsea Applications of Hardide Coatings） Hardide涂层在关键海底设备上的两项最新应用证明了该技术的通用性和有效性。 石油和天然气的探测进入越来越深且危险的海底，远程操作车辆（Remotely operated vehicles，ROVs）也就越来越不可或缺。现有海底基础设施上用于勘探任务的无人潜艇避免了人身危险。 一个常见问题是执行器和推进器的磨损和维修。这些组件必须暴露于腐蚀性的海水中，且其在服役过程中失效的代价非常昂贵。 ROV制造商向Hardide寻求观察级ROV推进器腐蚀问题的解决方案。分析了成分之后，推进器轴的两个配合零件被Hardide-T纳米涂层所更换。 提高是直接且不容置疑的，减少了摩擦，从而大大提高运行速度，推进器零件的寿命也随之增加。因此，目前Hardide处理的零件已被指定为该公司ROV的标准配置。 Hardide涂层可完成大多数其他涂层无法实现的：涂层均匀分布于内外表面以及复杂形状（如梯形螺纹）。这是最适合于保护ROVs螺杆、齿轮以及零件免于磨损和腐蚀的涂层。 撇开ROVs不提，一个小小的球阀也能体现Hardide涂层技术的作用。安装于海底设备上的球阀是安全持续工作的关键，失效导致生产中断将造成巨大的损失。 UH-550是通常安装于世界各地海底石油和天然气设备上的球阀，包含有许多关键部位，如水源和化学喷射口。 像这样的组件的设计寿命通常为40年，预计有25年几乎不需要维护。考虑到它们的功能，这是一个重大的挑战——特别是存在砂子和腐蚀性化学品的情况。 关键的部位是球本身，必须保持无泄漏，同时低摩擦。该球插入了PEEK塑料，不得不承受10,000 psi（70 MPa）的压力，且需要无孔的表面。 Hardide-T涂层具有特别优异的韧性（T表示韧性，该涂层专门设计使韧性达到最大，同时保持较高硬度），并用于处理测试用的球阀。 Hardide涂层零件提高了对硫化氢应力分裂和应力腐蚀的抵抗能力，已按照NACE TM0177进行测试，结果超过120，安装于BP公司安哥拉油田上。 这仅仅是该效果明显的表面涂层系统新应用众多挑战中的两个，因其性能优异而获得更加广泛的赞赏和用用似乎是顺理成章的事。

对于高炉炼铁而言，节能是非常重要的。在优化配煤、配矿的基础上，综合应用高风温、富氧、喷吹煤粉、高压炉顶、减少渣量、强化冶炼等手段，实现节能。但是，高炉的功能应该进一步扩展到有效地进行能源转换的领域中来。有数地组织能量交换，加强能源转换功能炼铁工序是钢铁制造流程能源消耗的主要环节。以一些先进的高炉联合企业为例，炼铁工序的能耗约占全公司能耗的68.5%左右。其中，烧结工序约占10.1%，炼焦工序约占7.1%，而高炉炼铁占51.4%左右。 高炉属于逆流床反应器，含铁冷原料从高炉上部不断加入炉内，在下降过程中不断被上升的热煤气加热并逐步被还原，下降到软熔带时渣铁开始分离。在高炉冶炼过程中，由于焦炭、煤粉等燃料的大量燃烧，产生的煤气量很大，一般高炉每生产铁水将产生2t以上的高炉煤气，除了高炉自身热风炉消耗一部分<目前约占高炉煤气发生量的35%左右）外，还有大量高炉煤气可供利用。也可以说高炉最大宗产出物是高炉煤气而不是铁水——这体现了高炉质能转换的基本属性。而高炉煤气是既有化学能，又有热能，还有动能D高炉煤气的动能来自鼓风的动能和燃料燃烧。因此，作为高炉煤气的利用应该既用热能、化学能（例如产生蒸汽、发电等）又用动能（例如高炉炉顶煤气差压发电TRT），以期充分利用能源。 实际上，高炉产生的热铁水，也是质能转换的一种形式，高炉铁水的温度高低、铁水含量的高低，都将影响到转炉炼钢过程的质能转换效率。例如废钢使用效率、转炉煤气的产生量和回收率，以及炼钢造渣剂的消耗和渣量等。同时，高炉冶炼过程产生的炉渣量也是质能转换过程的体现，利用高炉水淹生产矿渣水泥与普通生产水泥的制造流程相比，对能源消耗和降低全社会的环境负荷都是有利的。高炉渣的热能也有利用的可能。当然，这并不是鼓励高炉要提高出铁量，从总体上看还是要强调精料方针，减少吨铁的淹量。 炼铁过程中如何充分有效地发挥质能转换功能，特别是能源转换功能的问题，必须引起高度重视。例如，与高压炉顶相应的TRT发电，高炉煤气一蒸汽锅炉一蒸汽轮机发电，高炉煤气一燃气轮机发电一余热钢炉一蒸汽轮机发电等都是必须考虑的^这不仅涉及大型联合企业而且也涉及中国大量存在的中、小型高炉企业。 在工业生产中，炼铁过程的能量转换功能，目前仍主要体现在发电以及产生蒸汽、热水上。

气门弹簧是汽车发动机配气系统中的重要零件，主要起维持配气系统构件中正常接触和促进气阀密封的作用。它的服役条件相当苛刻，振动频率为2500～3000HZ，工作应力高达900～1000MPa，同时还要求在150～200℃下长期工作时负荷特性不能大幅度下降，必须具备较高的疲劳强度和良好的抗松弛性能。据统计，汽车的气门弹簧，因非金属显微类夹杂物引起的断裂约占40%，钢丝表面缺陷引起的断裂约占30%。 日本神户钢厂的夹杂物塑性化控制水平很高，其ASEA-SKF处理工艺是夹杂物变性处理方法的代表，很好地解决了夹杂物引起的疲劳断裂问题。国内某厂于2009年10月首次对其生产的54SiCr6弹簧钢进行了试验，发现其抗疲劳性能还达不到生产气门弹簧的标准，夹杂物的控制水平有待提高。 将国内A厂生产的54SiCr6弹簧钢中氧化物夹杂的组成与日本神户和新日铁的进行对比分析，提出几种提高A厂气门弹簧钢54SiCr6中氧化物夹杂塑性的方案，并将改进前后的弹簧钢中氧化物夹杂进行对比，以验证方案的可行性。

1 概述 高炉炼铁过程中产生大量的炉渣，这些炉渣在冶炼过程中带有大量显热，根据《炼铁学》炉渣焓热1797kJ/㎏，以焓热代显热，按渣比460kg/t，标准煤按29260 kJ/㎏计算，则每炼一吨生铁产生的炉渣带走的显热相当于28.26㎏标准煤。 目前我国渣处理的主要方法有：拉萨法（RASA)、因巴法（INBA）、轮法、明特法、沉淀池法。 上述渣处理方法存在的问题：一是耗水高，渣水比一般在1：8～10左右，吨渣新水消耗一般在0.8～1.2t左右；二是环境污染，炉渣在冲制过程中会产生H2S气体，污染环境，腐蚀基础设施和设备；三是能耗较高，冲制水渣一般需要水压达到0.3MPa，冲渣水量也很大，需要配备大功率的水泵和电机；四是热量回收利用困难。由于冲渣产生的热水和蒸汽中含有大量的腐蚀性物质和杂质，使热量回收付出代价过高，且效率低下。 针对目前渣处理方法存在的问题进行分析，高炉渣粒化及热量回收需要解决的问题可归纳为以下六点：（1）处理后获得的炉渣应具有良好的商品性。现在冲制的水渣大部分用于水泥生产，因此要求处理后获得的炉渣符合水泥生产的要求，即玻璃化率≥95%，水渣含水率≤15%，水渣细粒度率≥85%（水渣0～4mm颗粒占85%以上）；(2)热媒纯净，不用或少用净化设备；(3)设备简单，易于维护；(4)炉渣处理能耗小；(5)热能回收尽可能多；(6)减少或避免环境污染。 2 滚筒法渣处理工艺 开发的滚筒法炉渣处理工艺已获得国家实用新型发明专利。 2.1 滚筒法渣处理工艺简介 该工艺由炉渣粒化滚筒、反射屏、热管换热器、粒化渣排放控制装置、粒化渣输送皮带、供水系统（必要时应有粒化滚筒循环水冷却系统）、电控系统构成。方案要求渣处理系统布置在高炉附近。 系统工作过程如下：高炉渣处理系统先启动粒化滚筒，滚筒内通冷却水，换热器内水位达到要求，换热器处于工作状态，关闭粒化渣排放控制装置，启动粒化渣输送皮带。高炉熔渣经渣沟流下落到高速旋转的粒化滚筒上，高温炉渣被高速旋转的滚筒冷却，并且由于滚筒高速旋转，炉渣形成颗粒，加速炉渣的冷却，冷却的颗粒炉渣在离心力的作用下被甩向布置在换热器内的反射屏表面，落入换热器内，落入换热器内的粒化渣通过热管与水进行热量交换，控制换热时间和换热器内粒化渣存留量，使粒化渣温度降低到耐热皮带可以承受的程度，打开粒化渣排放口，粒化渣排放到输送皮带上，输送到粒化渣堆场由汽车运走。在高炉出渣阶段，粒化渣排放口处于打开状态，其开度通过换热器内粒化渣料位反馈的信息进行控制，保证换热器内粒化渣的存留量在一定的范围内波动，以确保换热效果。换热器内的水可根据需要被加热成热水或蒸汽，通过热水或蒸汽排放口外排，用于采暖或发电。 一次铁出完后滚筒冷却水逐渐关闭，换热器仍保持工作状态，换热器内料位处于下限时粒化渣排放口自动关闭，输送皮带无料时停输送皮带。再次出渣时，只要打开滚筒冷却水，启动输渣皮带即可进入工作状态。 2.2 采用滚筒法处理炉渣的优点 （1）采用该工艺处理炉渣，冷却过程中炉渣不与水直接接触，解决了炉渣遇水生成H2S气体，污染环境，腐蚀基础设施和设备的问题。 （2）换热介质不会受到污染，不需要增加设备进行净化即可进行热能回收能利用。 （3）炉渣粒化过程中由于不需要冷却水与炉渣直接接触，避免了水的无效蒸发损耗，有效降低了冷却水的消耗量，如果做的更好，可以将冷却滚筒的冷却水直接供给换热器，提高热能利用率。 （4）由于取消了高压水冲渣环节，因此不需要大功率的电机和水泵以及脱水设备，渣处理能耗可以大幅度降低。 （5）粒化渣中含水量几乎为零，在用于水泥制造时只需要将粒化渣磨成符合要求的细度即可，省略了烘干环节，降低了水泥生产的能耗。 （6）场地布置灵活，无需建设大的沉淀池或晾水池，因此占地面积小，粒化渣堆场根据场地情况可设置在高炉附近，采用天车装车外运，也可以用铲车运到离高炉较远的场地堆放。 （7）不需安装冲渣沟，节约设备投资和备件消耗。 （8）渣处理系统出现故障时，不会出现商品价值低的干渣，只需要在原有设备附近再安装一个粒化滚筒，炉渣从专用通道流到粒化滚筒直接粒化并自然冷却后运走即可，不必使用破碎设备破碎凝结成大块的干渣，降低了干渣处理难度。 3 可行性分析 滚筒法炉渣处理工艺能否成功的关键在于：在炉渣与滚筒接触和炉渣脱离滚筒飞出的短暂瞬间是否能够达到凝固状态，并且保证不再粘结，使粒化渣能够顺利通过热管与水进行热交换，解决了这一问题就能够保证滚筒法炉渣处理工艺的成功。炉渣的凝固速度决定于炉渣温度降低的速度，而炉渣降温的速度决定于单位质量炉渣的热交换面积和炉渣与换热介质的温差。只要单位质量炉渣的热交换面积和炉渣与换热介质的温差足够大，就能够使液态炉渣在短时间内凝固。在滚筒法渣处理工艺中，只要调整滚筒转速使形成的颗粒大小合适，那么单位质量炉渣的热交换面积就会变得非常大，同时对滚筒进行冷却，使滚筒表面的温度处于较低水平，那么液态炉渣就能够与滚筒进行充分的热交换而达到凝固状态。因此滚筒法炉渣处理工艺是可行的。目前已进行小型试验，滚筒直径210mm，转速2870r/min，线速度31.54m/min，滚筒表面较为粗糙。用铁勺盛液态炉渣浇到滚筒表面，液态炉渣被甩出10m开外，控制较小渣流时，可获得直径在2-4mm的固体渣粒（在地面看到）；渣粒在飞行过程中为红色，说明飞离滚筒时并没有凝固。由于使用铁勺盛渣，在浇渣前期渣温较足，获得的渣粒基本为圆形；浇渣后期，渣温下降，带出较多渣丝，且粒度不均，有的直径可达8mm左右。 4 结语 开发的滚筒法炉渣处理工艺是一种新的工艺尝试，在没有进行工业实际验证以前，只能是从理论和小型试验上进行推测和论证，在实际应用过程中还会有很多需要解决的现实问题，但是这一工艺方法的提出为渣处理工艺的进步又提供了一种思路。