韩国炼钢工艺现状

Dong Joon MIN, 延世大学, 韩国

韩国钢铁工业正面临着以下三个亟待解决的问题：

第一是环保与能源问题。环保新规定提升了钢材的生产成本，为了满足韩国政府提出减少CO₂排放量的要求，韩国钢铁行业一定要找出适应新政策的对策；同时韩国近五年来的电价提升了近80%，由于韩国的电炉炼钢占很大比例，由于韩国电炉炼钢的比例很大，电炉钢厂的成本压力不断增加。此外，韩国是能源进口国家，能源价格波动对钢铁市场生产很大的影响，韩国的炼铁原料基本都依赖于进口，原料供应对韩国钢铁工业的可持续发展是一个挑战。

第二是技术问题。新的钢材市场对钢材性能提出了更高的要求。首先，在传统的钢液脱氧和节能方面工艺都已经达到较高水平，提升空间不大，因此只有开发新工艺，才能突破这些传统工艺束缚；其次，由于韩国为能源进口国家，节能技术对韩国炼钢很重要，比如转炉炼钢工艺要多吃废钢可以降低CO₂排放量技术等。

第三是市场问题。随着下游用户需求不断提高，如开发新能源用钢需求，使得钢材市场对新一代钢材有更高的要求。

总结起来，禁锢韩国钢铁工业发展的三个主要问题是环境与能源问题、技术问题和市场问题。应对环境和能源问题要研究推广节能技术、应对技术问题要在炼钢方面进行工艺革新、应对市场问题要开发高锰钢。

1．节能技术解决环保问题。韩国钢铁工业目前在电炉多吃废钢造泡沫渣方面、钢水洁净化与夹杂物控制方面、重点开发高锰钢方面做了较多的研究。在电炉方面，通过电炉废钢预热可节约能源，韩国某钢厂120t电炉应用的竖炉预热可以将废钢预热至800℃，是目前世界上预热温度比较高的电炉；同时也需要对电炉预热产生有害气体进行控制；此外，电炉造泡沫渣有利于节约能源，目前电炉传感器应用于检测泡沫渣的参数，从而揭示电炉造泡沫渣的形成机理与影响因素。在电炉炉渣中的余热的回收工艺、电极的冷却技术、电炉的密封技术、电炉炉底吹气技术改善炉内动力学条件等都可有效节约电炉能源。在转炉方面，铁水里面有高含量的硅，可利用硅的热能熔化废钢，做到热平衡，充分利用铁水中的化学热来熔化废钢，因而转炉应对环境挑战的对策是吃废钢少用铁水从而减小CO₂排放量

2．开发新工艺解决技术问题。在转炉精炼钢液洁净度和夹杂物控制方面，韩国炼钢精炼的着力点在脱氧、防止钢液污染和夹杂物控制等措施，实现将钢中C、N、P、S和O的有害元素的总量控制到55ppm以下的目标。传统的脱氧工艺是通过钢中铝、硅单独和复合脱氧等方式进行脱氧。目前，韩国学者尝试了电化学脱氧，用此方法可将钢中的氧含量从传统工艺的10ppm降低到2ppm，虽然目前只是实验室研究，但也是在探索突破传统脱氧工艺的新方法。电化学方法还可以分解钢水中的氧化夹杂物，防止水口堵塞。通过中间包中添加一层高碱度还原渣层对钢中夹杂物进行吸附，实验室研究表明本技术可去除钢中50%的夹杂物。

3．开发新钢种解决市场需求。韩国通过研发新钢种应对新的市场要求，而主要突破口就是开发高锰钢。高锰钢也被称为超级钢，其在抵抗磨损的同时，由于其极强的韧性，可以抵抗剧烈的冲击载荷，其安全性、可靠性是其他材料无法相比的，因此，高锰钢能够满足用户新的要求。韩国高锰钢的生产工艺包括高炉生产铁水和锰铁合金的生产，然后将铁水和液态锰铁合金均匀混合后放入转炉中进行冶炼。该工艺的关键是锰铁合金熔化后在炉中的保温，保温过程中要防止锰铁被氧化、防止锰的挥发损失和防止吸收空气中的氮进入钢水。因为氮含量过高对高锰钢的性能会产生影响。为了达到以上目的，研究开发人员再锰铁上面早了一层渣，用渣层防止空气对锰铁的污染。