純凈鋼的案例
CCUS技術(shù)研究：值得關(guān)注的氣候技術(shù)--純凈鋼
零碳鋼具有與傳統(tǒng)剛才相同的所有功能，但不能凈化溫室氣體 (GHG) 排放。
由于鋼鐵行業(yè)的復(fù)雜性，不存在單一的全球脫碳技術(shù)路徑；然而，結(jié)合能源效率投資、電氣化、碳捕獲與封存（CCS）和低排放的煉鋼技術(shù)為該行業(yè)的脫碳目標(biāo)提供了途徑。為了加速創(chuàng)新、降低成本和減少溫室氣體的排放，各國(guó)政府需要實(shí)施聯(lián)邦和私營(yíng)部門(mén)的創(chuàng)新政策以及支持性的監(jiān)管和貿(mào)易政策。
純凈鋼在能源轉(zhuǎn)型中的作用
鋼鐵行業(yè)對(duì)實(shí)現(xiàn)全球能源系統(tǒng)、建筑業(yè)、制造業(yè)和運(yùn)輸業(yè)的廣泛脫碳至關(guān)重要。鋼鐵生產(chǎn)本身也是導(dǎo)致全球二氧化碳 (CO 2 ) 排放量增加的原因。生產(chǎn)每噸鋼鐵平均產(chǎn)生 1.9 噸CO 2排放量，而鋼鐵行業(yè)CO 2排放量占全球的 7% 至 9%，如果將全球鋼鐵行業(yè)比作一個(gè)國(guó)家，其CO 2排放量將位居世界第三。
鋼鐵需求預(yù)計(jì)將上升，部分原因是風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽(yáng)能電池陣列、電動(dòng)汽車(chē)和其他清潔能源解決方案的需求增加。目前全球鋼鐵需求量為 19.85 億噸，其中中國(guó)占據(jù)了將近 55%，其次是印度、日本和美國(guó)。在過(guò)去的 50 年里，產(chǎn)量增加了兩倍。國(guó)際能源署（IEA）預(yù)測(cè)，到 2050 年，全球鋼鐵需求將增長(zhǎng)三分之一以上。鋼鐵行業(yè)將需要全球凈零德 解決方案來(lái)滿(mǎn)足這一需求的增長(zhǎng)，同時(shí)減少排放。
展開(kāi) 我國(guó)研制出第四代核電機(jī)組核心部件支撐環(huán)
近日，太鋼采用高純凈不銹鋼材料打造的世界直徑最大、重量最大的無(wú)焊縫整體不銹鋼環(huán)形鍛件研制成功，將用于制作我國(guó)首個(gè)第四代核電機(jī)組——福建霞浦60萬(wàn)千瓦快中子反應(yīng)堆示范堆核心部件支撐環(huán)。
快堆是我國(guó)核能發(fā)展“熱堆—快堆—聚變堆”戰(zhàn)略路線“三步走”中的第二步，屬于世界上第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的首選堆型，可大幅提升核燃料的資源利用率。作為整個(gè)堆容器的“脊梁”，該巨型環(huán)形鍛件直徑15.6米，重達(dá)150噸，要求結(jié)構(gòu)上能承受7000噸重量，耐受650℃高溫，并且連續(xù)運(yùn)行四十年。
以往，國(guó)內(nèi)外此類(lèi)巨型鍛件均采用多段小坯組焊方式制造，焊縫位置的材料組織性能薄弱，給核電機(jī)組運(yùn)行埋下安全隱患。中科院金屬所首創(chuàng)“以小制大”工藝路線，以58塊高純凈不銹鋼連鑄板坯疊加鍛造制作該環(huán)件所需百?lài)嵓?jí)原始坯料，解決了傳統(tǒng)“以大制大”工藝上鋼錠凝固過(guò)程所固有的冶金缺陷問(wèn)題。
苛刻的使用條件和全新的加工工藝對(duì)所需連鑄坯的化學(xué)成分及其均勻性提出了前所未有的挑戰(zhàn)。太鋼與中國(guó)原子能科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所聯(lián)手研發(fā)，全方位開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)對(duì)冶煉和連鑄工藝的突破，材料的耐高溫、耐腐蝕性能，鋼質(zhì)純凈度，內(nèi)部組織均勻性，尺寸精度等指標(biāo)達(dá)到了全新高度，掌握了快堆關(guān)鍵設(shè)備用不銹鋼板、連鑄坯、電渣錠等系列產(chǎn)品的制造技術(shù)，并具備了批量生產(chǎn)能力，有力支持了這一“世界之最”的成功研制
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
展開(kāi) 神奇！這種材料可以讓裂縫不再蔓延
為保證性能，鋼中一般添加鎳、鉻、鈮、鈦、釩等合金元素，且要求硫、磷等有害元素含量在萬(wàn)分之二以下。
（止裂鋼化學(xué)成分要求）
從當(dāng)今國(guó)際上止裂鋼的生產(chǎn)上看，普遍采用低碳含量（低碳當(dāng)量）、微合金化的生產(chǎn)工藝。低碳含量有利于塑韌性和焊接性的提高，而微合金元素的加入不但能夠起到提高強(qiáng)度、補(bǔ)償降低碳含量所帶來(lái)的強(qiáng)度損失，同時(shí)能夠提高止裂鋼的力學(xué)性能、止裂性能、工藝性能、焊接性能及厚度方向性能等要求。
從生產(chǎn)工藝路線來(lái)說(shuō)，高級(jí)別止裂鋼的生產(chǎn)工藝路線一般為：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→爐外精煉（RH＋LF，Ca處理）→連鑄→板坯再加熱→控制軋制→控制冷卻。
轉(zhuǎn)爐冶煉采用低碳、超低硫、夾雜物形態(tài)控制的純凈鋼冶煉技術(shù)；鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后，再進(jìn)行RH、LF爐外精煉，進(jìn)一步提高鋼水質(zhì)量，然后澆鑄成連鑄板坯；為實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化和細(xì)晶強(qiáng)化，熱軋采用TMCP（控制軋制和控制冷卻）技術(shù)，采用兩階段的控制軋制，并充分保證再結(jié)晶區(qū)的變形量；軋制后采用加速冷卻，保證變形后相變組織以得到多邊形鐵素體+針狀鐵素體為主。
（第三代控制軋制和控制冷卻技術(shù)）
（三）國(guó)產(chǎn)止裂鋼僅有5年歷史，卻已比肩國(guó)際先進(jìn)水平
止裂鋼屬于船舶用鋼中的高精尖產(chǎn)品，技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大。此前，只有日本和韓國(guó)的鋼鐵企業(yè)能夠生產(chǎn)。近年來(lái)，面對(duì)市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)加大此產(chǎn)品的研發(fā)力度。
中國(guó)鋼鐵企業(yè)在止裂鋼方面的研發(fā)生產(chǎn)起步于2013年，當(dāng)年進(jìn)入科研開(kāi)發(fā)階段。雖然僅有5年歷史，但憑借先進(jìn)的裝備和工藝技術(shù)，國(guó)產(chǎn)止裂鋼作為后起之秀，迅速在國(guó)際鋼鐵市場(chǎng)占有了一席之地。
展開(kāi) 攀鋼首次試制出這種棒材！
D2棒材生產(chǎn)用鋼屬于高碳萊氏體鋼，因合金含量高、偏析嚴(yán)重、塑性差等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)用于生產(chǎn)棒材的規(guī)格均小于直徑500毫米。超過(guò)直徑500毫米，均需采用大型錠，存在偏析更嚴(yán)重、鍛造過(guò)程易開(kāi)裂等一系列問(wèn)題。
擴(kuò)展閱讀：萊氏體是鋼鐵材料基本組織結(jié)構(gòu)中的一種，常溫下為珠光體、滲碳體和共晶滲碳體的混合物。由液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成，其含碳量為ωc=4.3%。在高溫下形成的共晶滲碳體呈魚(yú)骨狀或網(wǎng)狀分布在晶界處，經(jīng)熱加工破碎后，變成塊狀，沿軋制方向鏈狀分布。當(dāng)溫度高于727℃時(shí)，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成。在低于727℃時(shí)，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，稱(chēng)為變態(tài)萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所以硬度高，塑性很差。
為解決大截面D2棒材的偏析及開(kāi)裂問(wèn)題，攀長(zhǎng)特采取精選返回料及合金料進(jìn)行冶煉，并在冶煉過(guò)程中對(duì)鋼的純凈度等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，對(duì)澆注溫度等進(jìn)行優(yōu)化，制造出純凈度較高的優(yōu)質(zhì)鋼錠。在鍛造環(huán)節(jié)，組織專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)研討，確定出最佳的保溫時(shí)間、終鍛溫度及鍛造方法，嚴(yán)格控制各個(gè)道次的鍛造變形量，保證了鍛造棒材外觀及探傷質(zhì)量。
該公司科研人員與相關(guān)專(zhuān)業(yè)廠及輔助車(chē)間共同努力，在一個(gè)月內(nèi)完成了超大截面D2棒材從煉鋼到成品的各項(xiàng)任務(wù)。經(jīng)檢驗(yàn)，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均合格，為生產(chǎn)更大規(guī)格的D2棒材，進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)份額奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
展開(kāi) 
奧氏體不銹鋼中添加鈦元素的利與弊
比如容易存在TiO2與TiN等夾雜物，它們含量較高且分布不均勻，一定程度上減小不銹鋼的純凈度；還會(huì)使得不銹鋼鑄錠的表面質(zhì)量變差，導(dǎo)致工序修磨量增加，很容易造成廢品；成品的拋光性能也不是很好，高精度表面的加工難度非常高。
談?wù)凾i和Zr對(duì)鑄鐵的影響及其它
3 鋯與鑄鐵微合金化
鋼鐵冶煉的喂絲、合金化、微合金化、潔凈鋼、預(yù)處理等技術(shù)，都被引入鑄鐵的鐵液處理，用以改善鑄鐵的質(zhì)量。進(jìn)入21世紀(jì)，煉鋼采用BOF吹煉+RH真空循環(huán)脫氣等先進(jìn)的冶煉技術(shù)降低鋼中碳含量，加入鈦鈮固定碳、氮元素，從而得到無(wú)間隙原子的純凈的鐵素體鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)IF鋼）。新一代汽車(chē)用高強(qiáng)度和復(fù)雜的冷深沖成形超低碳薄板鋼，已經(jīng)取代沸騰鋼（第一代沖壓用鋼08F）和鋁鎮(zhèn)靜鋼（第二代沖壓用鋼08Al）。
金屬材料的屈服強(qiáng)度隨晶粒尺寸的減小而增大，晶粒細(xì)化是提高金屬材料強(qiáng)度但又不損害韌性的唯一方法。鑄鐵的微合金化，主要是促進(jìn)生成并細(xì)化珠光體，強(qiáng)化鐵素體。微合金化元素的加入，可以提高灰鑄鐵碳硅當(dāng)量，改善鑄造性能。在臨界溫度A1以下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱(chēng)為過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體的分解產(chǎn)物是珠光體。多元體系中，溶質(zhì)相互影響，活度系數(shù)往往1+1大于2。如果把強(qiáng)碳化物形成元素、中強(qiáng)碳化物形成元素、弱碳化物形成元素、非碳化物形成元素和內(nèi)吸附元素有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，則能夠成百千倍的提高奧氏體的穩(wěn)定性。奧氏體共析分解，增加合金因素，形成合金滲碳體或特殊碳化物，則需碳化物形成元素也擴(kuò)散和重新分布，這樣合金元素在奧氏體中擴(kuò)散速度緩慢，是推遲共析轉(zhuǎn)變的重要因素。鑄鐵中的溶解氮是阻礙石墨化的因素，硫量較高的鐵液氮的溶解速度低，鑄鐵中硅高也明顯降低溶解氮。然而風(fēng)電類(lèi)大斷面球墨鑄鐵鑄件為降低韌脆溫度，恰恰含硅量必須較低，含硫量通常也控制的很低。鑄鐵中即使含鉛量為0.0007%，也會(huì)產(chǎn)生魏氏石墨。粗大的奧氏體晶粒將促進(jìn)魏氏組織鐵素體的形成。鑄鐵中的鉛來(lái)源于搪瓷廢鋼、油漆、易切削廢鋼、銅（非電解銅）、發(fā)動(dòng)機(jī)積垢、鍍鉛鋼板等，鑄鐵中無(wú)論含鉛量多少，都是有害的。加入鋯以后加強(qiáng)石墨化和細(xì)化枝晶、晶粒，可以避免形成針狀鐵素體。
展開(kāi) 想要提高中頻爐熔煉鑄鐵強(qiáng)度，這15個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題要理清
更要防止混入含N高的廢合金鋼料，如高錳鋼、耐熱的高鉻鐵素體鋼和鉻錳氮鋼，以及奧化體鋼等。當(dāng)然這些合金鋼帶來(lái)的Mn、Cr、N、Ni對(duì)于鐵素體球鐵也是忌諱的。不同增C劑的含N量差別很大，煅燒石油焦的N量要比人造石墨增C劑高出許多，取某兩種產(chǎn)品比較其含N量，前者為500ppm，后者僅為20～25ppm。SiC含N量比人造石墨的還少，用之也是放心的。若發(fā)現(xiàn)鐵液中N量高，應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷，用Ti（Fe）、Al、Zr(Fe)等進(jìn)行固N(yùn)處理。
必須說(shuō)明，裂隙狀氣孔當(dāng)然要防，但并不是N越低越好。對(duì)于灰鑄鐵，N可縮短石墨長(zhǎng)度，有使石墨端部圓滑的趨勢(shì)，N溶于固溶體可促使珠光體細(xì)化，并增加珠光體數(shù)量。N還有孕育作用，促進(jìn)石墨化。因此，可溶性N對(duì)灰鑄鐵有利用價(jià)值。在美國(guó)GE特殊合金灰鑄鐵的技術(shù)要求中，規(guī)定N量在60～120ppm，Ti要限制在0.025%以下。埃肯公司在談到汽車(chē)行業(yè)中灰鑄鐵時(shí)，認(rèn)為［N］的理想含量是95～160ppm，并指出不要用Ti、Al、Zr進(jìn)行固N(yùn)。
５．灰鑄鐵孕育效果不佳
在一些工廠，灰鑄鐵孕育效果不好，即使多加孕育劑亦無(wú)濟(jì)于事。這與感應(yīng)爐鐵液中的O、S含量低有關(guān)。不同資料，數(shù)據(jù)雖有出入，但很接近：［O］＜10ppm,＜15ppm,在20ppm左右；［S］＜0.06%，＜0.05%，在0.02%～0.04%。基本的解決辦法是用FeS系增S劑，把S提高至0.07%～0.10%。少數(shù)工廠后期還加增O劑，例如用海綿鐵或燒結(jié)鐵或切屑，使［O］達(dá)到30ppm以上。亦有工廠使用氧硫孕育劑。這些方法無(wú)非是生成氧硫化物，起石墨核心的作用。必須指出，在低S鐵液中，形成了的石墨是比較容易消失的。這恐怕也是低S灰鑄鐵鐵液“孕育不上”的一個(gè)原因。
關(guān)于MnS,長(zhǎng)期以來(lái)，常說(shuō)MnS是石墨的核心。
展開(kāi) 不銹鋼的知識(shí)(5)
還有20％左右為不合格品或可以利用品，存在的主要問(wèn)題是鋼管化學(xué)成份超出允許偏差；鋼的純凈度不夠，含雜質(zhì)超標(biāo)，造成晶粒度不合格；不能按熱處理制度生產(chǎn)，造成晶間腐蝕不合格；內(nèi)外表面缺陷嚴(yán)重，重皮、夾渣、內(nèi)折未去除，嚴(yán)重偏壁等。工業(yè)用焊管的缺陷較少；大中徑工業(yè)管存在圓度和直度不盡人意；裝飾用焊管存在成分超差、管徑及管壁超負(fù)差等嚴(yán)重問(wèn)題。
目前，我國(guó)化肥工業(yè)每年缺口３０００萬(wàn)噸。據(jù)悉，國(guó)家有關(guān)部門(mén)擬投資５０億元，新建１０套大型化肥廠。據(jù)了解，僅一套５２萬(wàn)噸尿素和３０萬(wàn)噸合成氨大型尿素裝置所需的工藝管線、熱交換器管、"尿素級(jí)"專(zhuān)用管、雙相不銹鋼管以及各類(lèi)其它鋼管共計(jì)２０１８．５噸。
石化工業(yè)的發(fā)展對(duì)不銹鋼管的需求量也很大，一套聚烯苯酚裝置檢修更換所需的不銹鋼管為９９．１噸，其中Φ１０８-６３０ｍｍ大口徑不銹鋼無(wú)縫管占５３．７９％。預(yù)計(jì)到２００５年，乙烯當(dāng)量需求約為１５００萬(wàn)噸，五大合成樹(shù)脂需求量為２５００萬(wàn)～２７００萬(wàn)噸，醋酸、醋酸乙烯、順酐、環(huán)氧乙烷、苯酚、丙酮、苯酐等１４種主要有機(jī)原料需求量將達(dá)到５６０萬(wàn)噸左右。
本世紀(jì)初，我國(guó)的發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到２．６億-３．０億千瓦，要建成核電５００萬(wàn)千瓦，在建５００萬(wàn)千瓦，并將陸續(xù)建成１０座６０萬(wàn)千瓦的核電站。一臺(tái)６０萬(wàn)千瓦的鍋爐用各種規(guī)格鋼管４５５噸。每座６０萬(wàn)千瓦的核電站需用蒸發(fā)器"Ｕ"形傳熱管１００噸。此外，還有大量的堆內(nèi)構(gòu)件用不銹鋼精密管和控制棒、核燃料包套管等。本世紀(jì)實(shí)共需要各種核用管約６０００多噸。在鍋爐管中不銹鋼超長(zhǎng)管等完全依靠進(jìn)口，如，Φ１６ｍｍ×２．１１-２．０５ｍｍ，長(zhǎng)度為２２-２４ｍ和Φ１６ｍｍ×１．２-３．０ｍｍ，長(zhǎng)度為１２．５-１８．０ｍ的年需求量均為７０００噸。
汽車(chē)工業(yè)對(duì)不銹鋼管的需求也不少。據(jù)測(cè)算，僅中美合資生產(chǎn)的ＢＵＩＣＫ轎車(chē)和上海大眾的桑塔納Ｂ５型豪華轎車(chē)年消耗不銹鋼管五六千噸。
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