钢包引流砂作为钢包底部水口填充材料，其主要作用是引导钢水自开。其作用机理为，填充于钢包水口中的引流砂上表面在钢水的热作用下产生了较薄的烧结层，形成“壳体”，一旦滑板打开，水口内绝大多数未烧结的砂体自由下落，同时由钢水的静压力压破“壳体”，钢水自动流出。 目前国内外使用的引流砂主要有四类：硅质、铬质、镁质和锆质。硅质引流砂以石英砂(多用天然石英砂)为基料，属酸性引流砂，SiO2含量在93%以上，基料中加入一定量低熔点碱性物长石（Na2O+K2O）和石墨等成分。铬质引流砂以铬矿砂为主，主要应用于电炉炼钢和炉外精炼中。此类引流砂具有很高的耐火度和很强的抗渗透性，在较长的钢液静置时间下，仍能保持较高自开浇率。但是铬矿砂原料主要依赖国外进口，成本较高且容易受到资源限制。此外，高温环境下铬铁矿中的Cr2O3在碱性气氛下会与碱金属氧化物相形成水溶性有毒的Cr6+化合物R2CrO4，造成Cr6+污染。镁质引流砂以镁橄榄石和镁砂为主要原料，加入石英砂和铬矿砂控制烧结。但目前使用的大多镁质引流砂仍存在难于烧结、碱度低，对中间包去除夹杂物的碱性环境贡献小的缺点。锆质引流砂其主要原料锆英砂受限价格过高，多用于中间包的引流。 当前形势下，钢铁等耐材下游企业采购成本压缩严重，上游原材料供货厂家价格大幅度上涨，处于中游的耐材生产企业产品利润空间受到极大挤压，鉴于此，研究人员依据某钢厂的特殊炼钢条件将宝珠砂引入引流砂，开发了一种无铬环保引流砂，在满足了该钢厂炼钢要求的同时，降低了原料成本，减轻了环境压力。同时由于宝珠砂具有接近真球的球形颗粒、较低的热膨胀率和较高的耐火度等特点，实际使用中流动性能好、烧结性能适中，自开效果良好。 科学制订方案确保实验准确有效 引流砂流动性的测定。引流砂流动性的测定主要通过两种方法：一是测定引流砂的流动速度，即用一定量的引流砂流过水口的时间来衡量。引流砂流过水口的时间越短，说明它的流动性越好。尽管实验是在冷态条件下进行的，与热态条件有一定的差别，但所测结果对不同引流砂流动性的比较还是有用的；然而由于实验条件下引流砂流过水口的时间均很短，给计时带来麻烦，人为误差较大，所以不是定量评价引流砂流动性的好方法。二是定性评价引流砂流动性的方法：测定引流砂的安息角（又称休止角），安息角是静止试样表面与水平面相交形成的夹角，其大小直接反映样品的流动性能，安息角越小，试样的摩擦系数也越小，流动性也越好。 安息角的测定装置由支架、漏斗、圆平板和刻度尺组成。研究人员将一定量的引流砂样品倒入漏斗内，使引流砂样品通过漏斗落在直径为200mm的圆平板上。为保持实验的统一和对比，每次实验的引流砂样品数量要保持一致。 引流砂堆积密度的测定。研究人员将引流砂装满500ml的容量瓶，在振动台上振动1分钟，边振动边添加砂至满。将称量的总重减去空瓶重，再除以容量瓶的总容量（530ml），所得即为砂子的堆积密度。 引流砂烧结性能的测定方法。引流砂的烧结性能测定一直停留于定性的表述上。但随着对引流砂研究的深入进行如用手抠动焙烧后的引流砂，依据可抠动的程度，从未烧结到严重烧结分成若干级别，来表征引流砂的烧结程度。这种定性的方法所描述的引流砂烧结性受外界因素影响太大，而且未能与钢包钢水静压力联系起来，无法根据级别掌握引流砂表层的烧结层是否能被钢水压碎而实现自开。这是第一种引流砂烧结性能的测定方法。还有研究人员采用热震性来表征引流砂的烧结性，根据焙烧的引流砂试样的开裂程度来判断是否能够自开。该方法虽然较前一种方法准确些，但是仍然是一种定性的方法，无法确定什么样的开裂程度(如裂纹长度、宽度、深度)能够保证自开。基于此，一种量化引流砂烧结性的试验方法顺势而生，其原理是：引流砂的烧结性通过试样焙烧后的强度来体现，以引流砂焙烧试样的抗折强度值大小表征引流砂在高温下的烧结性的强弱。实现了量化引流砂的烧结性，以便准确判断引流砂能否在钢水静压力下被压碎、能否实现自开。 引流砂热膨胀率的测量方法。引流砂热膨胀率的测定方法采用分度值为0.02mm游标卡尺测量引流砂样块在各个温度热处理前后的试样长度，利用相关公式进行计算而得到。 对比分析助引流砂成功应用 实验原料。为确保实验的科学有效，研究人员选用了以下实验原料：SiO2含量≥95%的南方某地海砂，粒度为1.5mm~0.8mm和1.0mm~0.5mm；宝珠砂（Al2O3含量≥70%，SiO2含量≤18%，成球率90%，耐火度≥1790℃），粒度1.0mm~0.5mm，复合碳质润滑剂（C含量≥97%）、促烧结剂、有机类结合剂、临时结合剂（HEC溶液）。 实验过程。研究人员将按照配方比例称量好的海砂倒入强制式搅拌机内，搅拌1分钟～2分钟，再加入有机类结合剂，待海砂颗粒完全润湿后，加入复合碳质润滑剂、促烧结剂以及宝珠砂，混合10分钟～15分钟，出料。将此混合料在干燥器内180℃干燥8小时，自然冷却至室温，取一部分检测堆积密度和安息角；剩下的混合料倒入搅拌机内并加入质量分数2%的HEC溶液2%进行搅拌，搅拌好的料在压力机上成型为25mm×25mm×145mm的长条样块，成型压力为50MPa。样块在室温下养护24小时后于110 ℃干燥器干燥24小时后，在高温炉内分别经1500℃环境下1小时、1550℃环境下1小时、1600℃环境下1小时进行热处理，采用GB-T2997-2000测定热处理后试样的显气孔率和体积密度；采用GB-T3001-2007检测热处理后试样的常温抗折强度。 实验结果和分析。由实验结果可知，随着热处理温度的升高，引流砂样块的抗折强度有所增大，这说明随着钢水温度的升高，引流砂烧结层会变厚，但是由表2还可以看出，热处理温度高于1550 ℃时，引流砂样块的热膨胀率下降，体积密度增大，显气孔率减小，阻碍了钢水渗透到引流砂内部，不易形成高强度的钢砂混凝体，有利于钢水自开。 钢厂应用情况。研究人员将研制的上述引流砂在某钢厂连续批量使用100吨，使用效果良好。经过统计，钢包自开率达到96.9%。该钢厂炼钢条件为钢包容量120吨，冶炼主要钢种包括Q195、Q195L、Q235B、Q345B等，50%钢种过LF精炼，精炼温度1600℃左右，精炼时间为20分钟~30分钟，钢包浇钢温度1580℃至1610℃，浇钢时间在30~35分钟，钢包周转周期为2小时~2.5小时左右。

1前言 随着武钢第一炼钢厂脱硫铁水量的不断增多，脱硫铁水罐的使用频率也不断提高，渣线结圈速度加快，结圈程度不断加重，原采用的铁水罐冷罐渣线小修来进行渣线结圈清理的方法越来越难以满足铁水罐高频率的周转；此外，尽管武钢第一炼钢厂脱硫铁水罐在采用渣线小修的同时也采用了渣线喷涂的办法进行渣线处理，但是所采用的喷涂料实际使用中存在反弹率较高、抗渣性能不佳等问题，导致单喷用料量较高、环境污染严重。为了有效改善渣线处理的实际使用效果、提高铁水罐的生产周转率与降低渣线维护成本，有必要研制一种抗渣性能优良、喷涂附着率高的渣线喷涂料，以达到改善渣线喷涂施工环境、提高脱硫铁水罐周转率、降低渣线维护成本与延长单喷次的使用寿命。 2铝碳质脱硫铁水罐渣线喷涂料的实验研制 在进行渣线喷涂料研制之前，先对武钢第一炼钢厂脱硫铁水罐的实际生产情况进行了考察，分析了渣线结圈的形成过程及结圈物的大致成分。在系统总结渣线小修料研制与应用的经验基础上，认为渣线喷涂料应具如下性能： (1)应具有阻止熔渣和铁水浸润与渗透的能力，以达到渣线结圈物与罐体隔离的目的，提高单次喷涂的使用寿命； (2)有合适的粘结强度，以实现喷涂层与罐衬的结合，起到保护罐衬的效果，同时，可使渣圈吊脱时在喷涂层解离，达到渣线小修料便于结圈物吊脱的效果； (3)应有较高的附着率，以降低喷涂料喷涂时的反弹，提高喷涂料的利用率，改善喷涂施工环境，降低喷涂料的使用量与渣线维护成本。 喷涂料的材料性能分析，针对不同的性能要求进行了喷涂料原料选择分析。为了防止熔渣和铁水的浸润与渗透，在材料研制中，首先考虑选择高耐火度材料的石墨碳，因为石墨碳具有优良的抗熔渣和铁水的浸润能力，阻止熔渣和铁水向喷涂层内部的渗透和喷涂层表面材料的渣化，大大提高防粘渣粘铁能力；同时，加入高耐火度的碳化硅，以其优良的体积稳定性、化学稳定性和耐高温性能，进一步提高喷涂料的抗渣蚀能力和防浸润与渗透能力；为了便于脱硫铁水罐渣线结圈物整体吊脱，使吊脱时在喷涂层脱开以保护罐衬，合适的喷涂料结合强度则是一个重要因素。根据脱硫铁水罐的烘烤温度和实际工作温度，选取了在脱硫铁水罐烘烤与使用温度下不易烧结的特级高铝熟料为喷涂料的骨料与部分粉料，并准确控制结合剂的添加量；从施工性能方面考虑，为了提高喷涂料的附着率，采取了多种微粉、多种水泥、粘土与快速固化剂复合而成的复合结合剂，以便喷涂施工时喷涂料的粘附与快速固化，达到提高喷涂料附着率、降低反弹的目的；为了满足喷涂料高温喷涂的要求，在喷涂料中外加了适量的防爆剂，以防止喷涂料层高温快速干燥过程中的炸裂与剥落。 3铝碳质脱硫铁水罐渣线喷涂料的工业性试验与分析 铝碳质渣线喷涂料的实验室实验研究结果与理化性能检测数据得到了第一炼钢厂认可，认为实验研究的铝碳质渣线喷涂料对于脱硫铁水罐的渣线结渣问题有一定的针对性，可以在实际铁水罐上开展工业性试验，并确立了提高铁水罐使用寿命与降低生产成本的试验目的。 4铝碳质脱硫铁水罐渣线喷涂料工业性扩大试验与分析 根据武钢技术部关于新型原材料工业性试验的具体要求以及武钢第一炼钢厂技术科制订的相关新材料试验规定，即新材料的工业性试验分为工业性试验与扩大性工业性试验两个阶段进行。为此，在脱硫铁水罐渣线喷涂料完成第一次工业性试验并取得优良的试验效果的基础上，在全面系统地总结了第一次试验的成功经验的前提下，按照新材料工业性试验的具体要求组织了铝碳质脱硫铁水罐渣线喷涂料的扩大工业性试验。 5结语 脱硫铁水罐渣线喷涂料的研制经过现场考查与调研、喷涂料的材质分析与原材料选择分析、喷涂料配方设计、试验室试验研究与配方调整、喷涂料理化性能的指标分析，工业性试验与扩大性试验全过程取得了良好的试验效果，达到了延长单喷次使用寿命、降低喷涂料消耗、改善现场喷涂施工环境与降低脱硫铁水罐生产维护成本的试验研制目的，受到了现场操作人员的一致好评，得到了相关部门与技术人员的一致肯定，并在武钢一炼钢厂的脱硫铁水罐上得到推广应用。

随着平炉技术在上世纪不断被淘汰，电炉炼钢已经成为一个主要的炼钢生产工艺，2006世界电炉钢产量约占粗钢总产量的40％。 为了提高电炉炼钢的生产率，除了使用电能外，在过去的一些年电炉炼钢中也越来越多地使用化石能源（煤、石油和天然气），即利用安装在炉壁上的烧嘴向炉内喷入化石能源。然而，在电炉炼钢过程中有效利用一次能源（化石能源）的时间范围被限制到一个很短的期间段内，不仅输入的能源密度增加，使出钢到出钢时间缩短，而且通过废钢表面的热传导，能源得到了有效利用。这一过程必然提出了一个问题，即在以废钢为原料的电炉炼钢中如何使输入的能源(在生产链中利用的总能源)相比今天可以更好地得到利用。 电炉中各种能源的最佳利用 在电炉炼钢中，能源在三个阶段发挥不同的作用：一是加热废钢；二是熔化废钢；三是过热。在上述三个阶段中，第一阶段需要大量的能源（占总能源需求量的71％），在这一阶段废钢呈固体状态，具有较大的热传导表面，这是使用一次能源最重要的先决条件。根据这一前提，相比电弧的电能，一次能源可以更好地熔化废钢。在熔化的第二阶段，所需能源占总能源的19％。在过热的第三阶段，所需能源占总能源的10％。 只是在最后的过热阶段，利用一次能源的效率不高。已经熔化的人炉原料的表面开始变得非常小，此时一次能源的利用很低。这是为什么平炉炼钢工艺被废弃的原因。相比之下，在这一阶段使用电能效果更好。 由于具有这些边界条件，现在的问题就是如何设计一种反应装置，使前两步过程可以使用一次能源和第三步是用电能。 电能生产背景 目前，用于电炉炼钢的电能主要还是来自于一次能源。例如，2006年德国的电能除了一部分来自于水利发电、核能等以外，有约三分之二来自于一次能源。 在发电站，一次能源首先转换成热能，然后再发电。这两个转换过程与其它的转换过程一样，必然带来损失，损失量由发电效率确定。在比较先进的发电站中，效率一般不会高于40％--42％，在德国，发电的效率平均为36％，而其他国家这一指标甚至更低。 用一次能源生产的电能被输送到炼钢车间，在炼钢车间还有一定的损失，然后转换成热炼钢。由于最初的一次能源在从最初形态转换到炼钢车间使用的热能时会有三分之二的损失，因此，应该找到一种直接在炼钢车间以热能的形式利用一次能源的方法。 一次能源冶炼炉（PEM）概念 在逆流反应装置中，在加热和冶炼两个步骤中应该可以有效地利用一次能源。在以这种方式设计的反应装置，将被熔化的废钢是从顶部连续加入反应装置中，通过带有氧的矿物燃料燃烧，废钢转化成达到液相线以上出炉温度的液态。 在独立的炉中，用电能不可能很好地使有固态原料的钢水过热。可以这样概述，传统的电炉冶炼过程中是按时间分别进行废钢的加热和熔化，而在一次能源冶炼工艺中这两个步骤分别在不同的空间(炉子)进行。 按照上述，熔化炉是一种逆流反应装置，而过热炉是其需要的电力相当于钢包炉的电炉。一次能源冶炼炉(PEM)概念的特点如下： *熔化炉中的电力消耗小于530kWh／t钢； *废钢收得率大于90％； *熔化炉出钢口与过热炉倾转轴成直线排列。 相比传统电炉—钢包炉流程的能源消耗 为了评估和对比在一次能源炉中通过矿物能源熔化废钢和其后过热炉中的能源消耗，特别选定了一些现有电炉的指标数据，这些数据来自： *国际钢铁协会对95座电炉研究的数据； *德国图林根钢厂电炉数据（现属于西班牙Alonso Gallardo集团）； *萨尔茨基特钢铁公司Peiner Trager钢厂电炉数据。 用于一次能源炉中的数据值是比较保守的数值，相应的钢包炉中的加热能源和电极数值来自于相关技术文献。为了可以直接进行各种能源数值比较，电力和氧气被转换成其产生时所需的一次能源，同时采用了电力和氧气的转换因数。发电的效率是以德国的36％为基础。 目前，1kWh电能产生的二氧化碳排放量为0.212吨，以此为基础，一次能源冶炼工艺的二氧化碳排放量比传统生产工艺低30％，详见表2。虽然未来电站发电的效率会有所提高，从而降低一次能源炼钢工艺的效果，但其仍有很高的吸引力。 传统电炉与一次能源冶炼炉成本比较 除了一些上述基本问题，如能耗、二氧化碳排放要考虑外，还要考虑一些地区性差异问题，能源成本问题、矿物燃料获得性问题和电力供应稳定性问题等。 以2005年德国电力价格为0.0775欧元／kWh和一次能源价格为0.028欧元／kWh为基础计算，德国电炉熔化废钢和过热钢水的平均能源成本为47欧元／吨钢，在相同条件下最佳节能炉能源成本结果为40欧元／吨钢，而一次能源冶炼炉的能源成本仅为32.50欧元／吨钢，如果考虑总能耗减少带来的二氧化碳降低，则效益更大。 结论 上述数据显示，主要利用一次能源的一次冶炼炉是替代传统电炉的一种很好的选择，它不仅减少二氧化碳排放，而且大幅度降低能源成本。在经过多次试验后，一次能源冶炼炉开发者决定尽快将该技术应用于工业生产。

冷轧板带生产的产量在100万吨/年以上时，应优先采用具有大型化、连续化、自动化和高速化等特点的现代化冷连轧机组，尽量避免采用多台单机架或双机架的可逆轧制方式，以提高生产效率。 多机架连续式轧制又分为常规单卷连轧、全连续无头方式轧制、酸洗-冷连轧联合和酸洗-冷连轧-连续退火联合四种。 常规单卷连轧是较早时期的一种连轧形式，由于每个钢卷都必须经过穿带、加速和甩尾降速过程，带钢厚度和板形的控制精度受到限制，存在带钢甩尾时易损坏轧辊表面且由于生产节奏慢导致产能受到一定的限制。 全连续轧制是在轧机前面增加焊机和活套，在钢卷进入轧机之前将钢卷焊接起来，活套的缓冲功能使得带钢源源不断地进入轧机进行连续轧制，一般情况下均采用全连续无头方式轧制，一次穿带后就可以连续地轧下去，轧机只有在带钢过焊缝和分卷时才需要降速。显然带头和带尾厚度超差的长度比常规连轧的短，一般不超过20m。对少数较厚的带钢及材质较硬的带钢也可采用常规的单卷连轧方式。 20世纪80年代初期发展的酸洗-冷连轧联合轧制方式，更显示出高度连续化、自动化和高速化的优势。酸洗-冷连轧联合方式节省了酸洗与轧机之间的中间库，同时也节省了两个工序之间如焊机、卷取和开卷、涂油等一些设备，占地少，节省了投资，金属收得率高，因此得到越来越广泛的应用。酸洗-冷连轧_连续退火联合生产是一种高度联合的生产方式，机组与机组之间的协调就显得非常重要，对各工序运行的可靠性、前后各工序速度匹配、自动化控制水平等要求就更高，尤其是冷连轧与连续退火联合生产的难度较大。如果其中某一环节发生故障，全线将因此而停机。因此，目前新建和改造的冷连轧生产线大多采用酸洗-冷连轧联合生产线。

控制轧制的主要目的是细化晶粒组织，从而提高热轧钢的韧性。常规的热轧与控制轧制之间的主要差别在于，前者的特素体只在奥氏体晶界上形核，而后者在晶内及晶界上形核，因而导致晶粒组织更加细小。 控制轧制具有常规轧制方法所不具备的突出优点。归结起来大致有如下几点： （1）许多试验资料表明，用控制轧制方法生产的钢材，其强度和韧性等综合机械性能有很大的提高。例如控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度得到提高，韧性得到改善。 （2）简化生产工艺过程。控制轧制可以取代常化等温处理。 （3）由于钢材的强韧性等综合性能得以提高，自然地导致钢材使用范围的扩大和产品使用寿命的增长。从生产过程的整体来看，由于生产工艺过程的简化，产品质量的提高，在适宜的生产条件下，会使钢材的成本降低。 （4）用控制轧制钢材制造的设备重量轻，有利于设备轻型化。

AL是极强的脱氧元素，其脱氧产物Al2O3熔点高(2050℃)，表面张力大，不为钢液所润湿，易于在钢液内上浮去除，滞留在钢液中的Al2O3，将在钢液中聚集成链状夹杂，对钢质量有不良影响。目前炉外精炼中多采用喂铝线脱氧。钢包喂铝线具有使铝迅速溶于钢液中，显著提高铝的收得率，脱氧效果良好的优点。 对于高自由氧的钢液用Al脱氧，如果Al是以一批方式加入钢液中，主要形成珊瑚状Al2O3簇，这些簇状物很易浮出进入渣中，只有少量紧密簇状物和单个Al2O3粒子滞留在钢液中，其尺寸小于30靘；如果以两批方式加，靠近Al2O3粒子，有一些板型Al2O3的出现，其尺寸在5—20靘，且二次脱氧产生的Al2O3粒子少，尺寸为10—20靘，不利于夹杂的碰撞长大并且上浮去除，所以加入Al时应尽可能快地一批加入，以减少有害的Al2O3夹杂。钢液中的Al2O3在喂铝后3min内，即可达到均匀分布。