Steel Times International August 2015/Chinese

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提高生产率 降低成本

现代化改造方案：质量和可靠性 久经考验的工程设计，尤其体现在智能的现代化改造方 案上。对现有设备进行改造，使其适应未来市场的需求， 是我们面临的核心挑战之一。

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2015年8月號

目錄

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本圖片由Oerlikon提供 COVER.indd 1

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編輯部 主編 Matthew Moggridge 電話：+44 (0) 1737 855151 電郵：matthewmoggridge@quartzltd.com 制作編輯 Annie Baker

過 程 控 制 — 第2頁

轉 爐 煉 鋼 — 第8頁

窯 爐 — 第18頁

熔 爐 — 第25頁

營銷部 國際銷售經理 Paul Rossage 電郵：paulrossage@quartzltd.com 電話：+44 (0) 1737 855116 地區銷售經理 Anne Considine 電郵：anneconsidine@quartzltd.com 電話：+44 (0) 1737 855139 集團銷售經理 Ken Clark 電郵：kenclark@quartzltd.com 電話：+44 (0) 1737 855117 廣告製作 Martin Lawrence 電郵：martinlawrence@quartzltd.com 電話：+44 (0) 1737 855332 國際鋼鐵時代雜誌中文版 權威的鋼鐵工業專業刊物 中文版每年5月和9月出版兩期

Steel Times International(國際鋼鐵時代)是英國 出版的久負盛名的英文雜誌，登載技術論文，全 球鋼鐵工業的訊息和評論。本刊出版中文版專刊 也有15年的歷史。

免費贈閱中文版 如欲免費取閱國際鋼鐵時代中文版雜誌， 請與中國國際貿促會冶金分會聯繫。 地址：中國北京 100711 東四西大街46號 聯繫人：丘廣俊 電郵：qiu@mc-ccpit.com

欲知Steel Times International詳情， 請上網址：www.steeltimesint.com

過程控制 EVO — 一種新型的四軋機組合減徑和定徑機 漂移檢測系統的研發

2 20

轉爐煉鋼 液態金屬脫硫方法的比較

8

窯爐 再熱爐可持續性的改進

14

熔爐 建造印度鋼鐵局管理公司(SAIL)的新高爐

23

維護 潤滑油質量的監測

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鍍層 在熱浸鍍過程模擬器(HDPS)中對鋁硅鍍層進行模擬研究 出版人： Quartz Business Media Ltd. Quartz House, 20 Clarendon Road, Redhill, Surrey RH1 1QX, UK. 電話：+44 (0)1737 855000 傳真：+44 (0)1737 855033/855034 網址： www.steeltimesint.com 發行 本刊在中國每年出版兩期，由中國國際貿促 會 冶金分會(MC-CCPIT)發行。 地址：中國100711北京東四西大街46號 欲知免費發行詳情，請與丘廣俊先生聯繫。 電郵：qiu@mc-ccpit.com

© Quartz Business Media ltd 2015

ISSN 0143-7796

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28

煉鐵 大容量的焦爐

32

高爐壽命的延長

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本期廣告索引

SMS Siemag Thermo Fisher Fives Group Thermo-Calc Oerlikon Fives Group Metal-Expo Primetals Guild

封面內頁 05頁 07頁 11頁 13頁 17頁 35頁 封底內頁 封底 國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 1

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過程控制

Primetals技術公司為精密卡尺設置雙軋機尺寸單位

EVO— 一種新型的四軋機組合減徑和定徑機 EVO製造廠利用Primetals技術，將能夠使減少量最大化的兩個雙軋機機架和能夠使公差最優化的三個四軋機機架合併，最 終提高了有特定輥軋質量要求的產品的冶金和尺寸控制，同時提高了工廠的生產效率，而生產效率的提高是緣於在沒有換 輥的前提下，直徑尺寸的選擇具有更高的靈活性。——Alberto Lainati* 具有特定輥軋質量(SBQ)要求的產品在市場上很受歡迎，同時在 經濟上也很有吸引力。整個生產鏈中的技術方法和經濟回報之間 的平衡關係不僅在小型軋機上應該考慮，同時在後期輥軋處理器 中也應該考慮。 熱機械軋制的綜合要求(低軋制溫度，高減少量和冶金的高 度均勻性)和軋機塑形/加工的高精度，要求在製造廠中有一組特 殊的機架—具體來說就是關於減量和分級的機架—通過特殊的組 合安排在一起(比如兩個軋機H-V或者三個軋機Y-或者四個軋機 X)，還有單位的數量(比如兩個軋機包括三台機架，軋機朝向為 水平-竪直-水平(H-V-H)或者四個方向(H-V-H-V)；三個軋機與四 或五個機架形成一組；四個軋機與一或兩個機架形成一組)。 這些要求可以通過兩個軋機或三個軋機的減徑組合來得以實 現，甚至允許有不同水平的操作性能和一致性；但是四個軋機的 應用技術受到了限制，它只限於用來完成上漿而不能滿足所有的 要求。 兩個軋機的組合能夠提供良好的加工性能和高速率的減量， 這給輥棒施加了更大的滲透壓力，同時在通過輥棒區域時具有更

圖1 Primetals技術公司的具有精密軋制技術的兩個軋機組合的施膠機

*本文作者是意大利Primetals技術公司的銷售、技術及創新主管。 聯繫方式：Alberto Lainati, 意大利Primetals 技術公司科學研究實驗室, L. Pomini 92, 21050,馬爾納泰,意大利, +39(0331)741320, alberto.lainati@primetals.com。 Primetals技術公司是西門子和三菱重工於2015年1月繼西門子奧鋼聯金屬技術公司和三菱金屬機械公司(MHMM)合併之後的另一個合資公司。

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過程控制

圖3 EVO減徑 和定徑製造廠 的核心部件(軋 制方向為從右 向左，藍綠色 的是兩個雙軋 機機架，藍色 的是三個四軋 機機架)

圖2 比較三個軋機組 合和四個軋機組合 兩種不同的設計

圖5 三個四軋機機架彼此 之間的旋轉角度為45°

圖4 EVO減徑和定徑製造廠緊湊的安裝示意圖

好的冶金均勻性。然而，儘管如此，這樣 的組合在塑形、提供更好的材料傳播方面 效率更低，同時，在自由選取尺寸方面的 適應性更差。若尺寸能夠自由選取的話， 則可以在不改變工廠軋機尺寸的前提下選 取更廣範圍內的輥棒尺寸。 三個軋機的組合能夠提供精確而高效 的軋制效果，同時減少材料用量，但是施 加給輥棒的滲透壓力減小了，因此導致了 結構的冶金均勻性更差。三個軋機的組合 在自由選取尺寸方面具有廣闊的應用前 景，但是，在極端情況下，尺寸的準確性 會有所降低。 Primetals技術公司擁有超過20家安裝公 司，在兩個軋機組合方面具有豐富的實戰 經驗。它是首次將四個軋機組合的概念— 名為PRS(高精度輥軋分級)—當作對兩個軋 機組合的補充並加以應用的公司之 一。2011年開展了一項R&D項目，以孕育 一個先進的減徑組合概念，這個概念是綜 合了兩個軋機組合和四個軋機組合的加工 技術。結果，已獲專利的EVO減徑製造廠 提供了更高質量的產品，同時還提高了工 廠的生產效率。

EVO減徑製造廠 Primetals技術公司的具有精密軋制技術的兩 個軋機組合的施膠機(圖1)具有良好的耐受 性。基於這個優勢，新的EVO製造廠包括 一個減徑組合和一個四個軋機組成的定徑 www.steeltimesint.com

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組合，減徑組合是由兩個軋機機架構成， 以獲得大量的軋機減少量，而定徑組合是 由三個機架構成的，以獲得低的減徑量並 得到精確的尺寸。 EVO製造廠能夠加工的產品範圍非常 廣，其利用的加工工具是給定直徑的異形 輥。因此，所要求的輥軋機數量減少了， 同時還能明顯節約資本投資和減少運營成 本。此外，由於對輥軋機的要求改變了， 輥軋機的數量也降低了，製造廠的利用和 生產效率得到了大大的改善。 把兩個軋機組合的理念和四個軋機組 合的理念結合在一起，而不是與三個軋機 組合的理念結合在一起，這是首選組合。 三個軋機組合能夠提供良好的容差和自由 選擇尺寸的空間，這些特性能夠彌補其固 有的缺陷，比如更少的減徑量和更低的承 受能力，如果生產線上的其他設備限制了 加工過程的速度和溫度，那麼這些缺陷也 就不顯得那麼突出了。關於三個軋機的設 計組合存在另外一個缺點，即三角形的幾 何結構可能會導致輥棒扭曲，同時產生的 力的矢量不一定總是能夠相互抵消(圖2)。 這需要通過使用輥軋機使用指南加以控 制，涉及到相關的成本問題，使用設置和 對輥棒表面造成的損傷風險。 因此，市場需求的增加使Primetals技術 公司最終選擇了四個軋機組合而不是三個軋 機組合，以更好地發展新的更加靈活的製造 廠，並能夠合併新的高速低溫加工技術。

佈局和設備 EVO減徑和定徑製造廠由五個單元組成： 兩個雙軋機組合機架和三個四軋機組合機 架(圖3)。兩個雙軋機組合機架交叉佈置， 呈‘X’形，而三個四軋機組合機架相互之 間存在45°的旋轉角。 這樣的佈置方式能夠有效地形成無扭 軋制，並得到高度軋制減少量和高精度加 工尺寸的優化組合。它還能保證整體施工 和安裝的緊湊度，因此減少與製造廠軋機 相關的費用(圖4)。這個配置可以安裝在現 有的製造廠中，以達到提升產品質量的 目的。 在對SBQ輥棒的眾多要求中，需要加 上良好的粒狀結構和精確的公差要求。儘 管細小的晶粒尺寸是通過高減少量得到 的，但是精確的公差卻是通過低減少量得 到的。在EVO製造廠中，高減少量是應用 於雙軋機機架上的，這樣想要的晶粒尺寸 才可能獲得。在雙軋機設計中，強大的機 械組件和液壓膠囊控制技術被合併了，同 時低溫軋制及高碳合金鋼增加了雙軋機的 負載能力。由於減少率較高，即使是粗略 的公差(比如1 DIN)也可能被雙軋機組合有 效地糾正過來。 相反地，低減少量被應用於四軋機機 架上以獲得想要的公差。特別值得一提的 是，四軋機機架只獲得1-3%的減少量，從 而獲得精准的尺寸和光滑的表面。 EVO製造廠擁有很多項工業專利，在 國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 3

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過程控制

雙軋機組合方法

間距系數 (%)

10

三軋機組合方法

5

四軋機組合方法

0

-5 0

5

10 斷面收縮率(%)

15

圖6 間距系數和斷面收縮率之間的關係(參考文獻1 Kawasaki鋼鐵有限公司)

圖7 四軋機組合設計中輥棒橫截面更大的變形均勻性

公差din

自由尺寸笵圍

mm

圖8 三軋機組合設計中輥棒橫截面的變形

有限元軟件的幫助下進行滾槽的模擬計 算，並進一步利用擁有專門開發的建模技 術的專業軟件來調整和優化輥軋的開度和 速度。 單個馬達和變速箱驅動單個機架，因 此能夠調整旋轉速度以移除減量分布的 限制。 內部機架之間的距離的正確計算能夠 確保軋制過程良好的穩定性。必須避免輥 棒扭曲，因為會造成與之相關的一些風 險，包括拙劣的修補、公差惡化和表面損 傷。在兩個雙軋機機架之間插入導輥裝置 以精確地驅動橢圓形輪。在第二個雙軋機 機架的出口通道處，採用靜態指南以驅動 圓形輪進入四軋機組合中。特殊的無摩擦 靜態指南應用於四軋機機架之間，這些機 架之間的距離很小，彼此之間力量的平衡 使操作進行得非常穩定。

四軋機組合的特點和優勢 間距對無量綱精度是有害的，它限制了自 由選取尺寸的可能性。 間距系數和斷面收縮率之間的關係隨 著尺寸設計的變化而變化。很清楚的是， 四軋機組合設計的存在使間距系數幾乎為 零，這意味著四軋機組合是為獲得較高無 量綱精度最合適的技術方法。四軋機機架 的組合方式有利於將散播角限制在45°楔 形通道部位(圖5)。 四軋機組合設計會使已完工產品的直

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圖9 四軋機組合設計的自由尺寸範圍所獲得的公差

徑尺寸對間距系數產生一些影響，但仍保 持在零左右(圖6)。事實上，由於輥軋力量 從四邊同時加載在輪上，整體的變形效果 比另外兩個設計更明顯。 結果，所需的比能(kWh/t)與三軋機組 合設計相比，預計將減少15%，與雙軋機組 合設計相比，預計將減少40%。因此，輥棒 中的溫升更少了。當採用熱機械軋制的時 候，這是非常有益的。

在橫截面處變形 通過有限元軟件模擬計算可以發現，四軋 機機架內的變形比三軋機機架內的變形更 均勻(圖7和圖8)。這種情況出現在輥棒的橫 截面處，從表面直至中心。從四軋機機架 獲得的微觀結構有更大的冶金一致性，這 使這個設計對熱機械軋制來說是非常理想 的，同時對於獲得均勻的晶粒尺寸來說也 是理想的。

不同入口界面 由於間距系數幾乎為零，四軋機組合設計 自動地補償橫截面的變化，這些變化是來 自於設備(輥軋和指南)和軋制參數(鋼的等 級和溫度)。這已經通過比較四軋機組合 三個通道前後的橫截面差異得到了證實。 這種自動補償是四軋機組合設計之所以能 夠提供非常好的公差的原因之一。在名義 直徑為30mm的輥棒中，橫截面積18%的 變化也完全能夠被三個四軋機機架的幾何

槽補償。輥棒從頭到腳都能夠獲得具有緊 密公差的相同的最終尺寸。由於最終的數 量大幅度減少，這對於軋制產量是有利 的。它還支持一些後期軋制操作(比如脫 皮)，因為刪除超差材料的工作量減 少了。

獨戶並自由選取尺寸 在進入分級標準之前，獨戶的概念通過維 護一個簡單的通道序列，把軋制鏈上軋制 改變的數量最小化，並將所有尺寸的改變 集中在減徑和定徑廠中。 在輥縫的標稱值附近自由選取微調尺 寸，不需要調整來自之前通道的填充值， 得到一個介於最小尺寸和最大尺寸之間的 連續的直徑尺寸，這個尺寸總是處於要求 的公差範圍之內。 自由尺寸軋制範圍對應於可以實現的 最小和最大的輥縫差異，這導致了一個最 大的橢圓度，其定義是在相同橫截面處最 大和最小直徑之間的差異。自由尺寸的範 圍由四軋機組合設計提供，其隨著所要求 的尺寸公差的精確程度變化而變化，不管 是精確的還是常規的(圖9)。這比三軋機設 計提供的範圍更廣，廣度多大10%。很清楚 的是，四軋機設計提供了一個更為廣泛的 自由選取尺寸的空間(圖10)。 獨戶和自由尺寸軋制大大地提高了軋 機的利用效率，其操作的靈活性和設備庫 存管理(軋機和指南)減少了運營成本。在 www.steeltimesint.com

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過程控制 圖10 比較由 兩軋機、三軋 機和四軋機設 計的自由尺寸 獲得的公差

0.30 0.20

公差[mm]

0.20 0.00

120

100

3軋機 15

16

17

18

19

20

21

22

80

4軋機

23

2軋機 %

-0.10

60

-0.20 40

孔型磨損 輥槽表面受磨損的最重要的因素之一是軋機 和輪在接觸面上的速度差異產生的摩擦力。 由於在四軋機組合設計中，軋機和輪的接觸 面比雙軋機組合設計和三軋機組合設計中的 接觸面更小，因此速度之間的差異會降低。 這個速度差異，加上更小的軋制壓力，有利 於減少輥槽表面的磨損(圖11)。

焊道程序 兩個雙軋機的機架採用橢圓形的高減少率 的序列，這導致從輥輪表面到核心的深度 一致的晶粒改進結果，類似於鍛造操作獲 得的結果。微粒對力學性能是有利的，它 還簡化了下游的流程，比如去皮，繪圖和 彈簧彎曲，這將減少相應的成本。

減少行進時間 由於晶粒容易在變形通道中動態地再結 晶，將從兩個軋機組合設計的出口行進的 時間減到最少是非常重要的。這就是為什 麼四軋機組合設計立刻被放置在雙軋機組 合設計的第二個機架之後的原因。 三個四軋機機架採用圓形-圓形-圓形序 列和低減少率，目的是為了獲得精確的形狀 和公差。雖然低張力容易使晶粒變得粗糙， 但是四軋機組合設計能夠通過控制間距和塑 形張力的均勻性有效地限制這個結果。

設置機架 為製造廠指定的操作與機械工具是類似 的，也就是說，簡單但是連續不斷地具有 可重復性。與軋制一樣，輥軋店鋪也有機

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2軋機

3軋機

4軋機

尺寸控制模塊 材料標準尺寸

軋機彈制曲線 ［彈簧特點］ 在特定溫度心愛 軋制材料的塑性變形曲線

實際軋制力

SBQ市場，即使是非常小的非標準尺寸也 能經濟高效地生產出來，同時對軋機的利 用效率產生最低程度的影響。簡而言之， 最划算的軋機操作可能會實現的。比如， 一個EVO製造廠能夠加工圓形產品，在獨 戶通道設計中，其直徑從14mm至80mm不 等，上游的軋機不需做任何改變，並為其 自由選取70多種校准尺寸，同時使用14套 輥軋機。

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圖11 比較雙 軋機設計、三 軋機設計和四 軋機設計中輥 槽表面的磨損 程度

圓[mm]

縫隙 之差

力

-0.30

無負載縫隙 機架彈簧 實際縫隙

材料減 少量

圖12 尺寸控制模塊(DCM)在必要的時候對縫隙做出的調整

操作 自由選取尺寸(有縫隙)時的尺寸變化 自由選取尺寸時提取機架 一套新的尺寸組合情況下機架的變化 軋機店鋪中各軋機的變化(一個機架)

四軋機組合 1分鐘 3分鐘 5分鐘 15分鐘

三軋機組合 1分鐘 3分鐘 5分鐘 20分鐘

雙軋機組合 2分鐘 4分鐘 5分鐘 25分鐘

表1 典型的改變次數

架和指南。軋機和機架的改變次數是隨著 現代操作技術的改變而改變的(表1)。

強調建築物 EVO製造廠以雙軋機機架和四軋機機架的 位置和每個軋機中的壓力傳感器為特征。 安裝了單個液壓膠囊以適應真實時間和負 荷情況下軋機的位置。一旦操作設定都完 成了，軋制過程就有可能立刻重新開始， 不需要試驗輥棒，從第一個輥棒就可以獲 得所需的公差。在緊急情況下，膠囊也起 到一個反堵塞的作用。 同樣地，這個組合設計中也提供溫度 感應器，這樣一來，沿著整根輥棒的溫度 變化情況就可以實時地被監測到。 所有這些信息最終都將整合到尺寸控 制模塊(DCM)中，還有關於尺寸、形狀、 溫度、機架硬度(彈簧效果)、縫隙和軋制 力量的信息。由於更大或更小的入口界 面，以及更低或更高的溫度，分別增加或 減少分離力，所以尺寸控制模塊(DCM)在

必要的時間會對每個軋機縫隙做出必要的 調整(圖12)。█

總結 EVO減徑和定徑製造廠包括雙軋機和四軋 機機架，其具有以下功能： •為簡化的上游操作提出獨戶理念； •自由尺寸的取值範圍廣泛； •對非標準尺寸甚至很小的尺寸能夠輕易 的進行軋制； •低軋機磨損； •改動部件存量的減少； •通道和機架改變次數的減少； •對輥棒形狀良好的控制； •橫截面處和沿著整根輥棒的尺寸精度高； •不需試驗輥棒； •橫截面處均勻的變形； •微結構的冶金一致性； •產量的提升； •佈局安排緊湊。 www.steeltimesint.com

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轉爐煉鋼

液態金屬脫硫方法的比較 由於在液態金屬加工過程中，硫元素的含量出現不斷增長的趨勢，同時市場上對金屬的質量要求也在不斷提升，在全球範 圍內，至少絕大多數的使用氧氣頂吹轉爐的鋼鐵廠對其中部分鋼材進行了脫硫處理。把鋼鐵先進行轉爐處理，然後再進行 脫硫，儘管這是可以實現的，但是從經濟性的角度來看，卻採用這樣一種方法，在金屬進入到轉爐中之前，先進行脫硫處 理。本文作者：Frank Schrama, Bart van den Berg 和 Guido van Hattum*。 針對液態金屬脫硫過程，儘管有許多種方法可 以使用，但是在大規模的商業使用上，有三種 主要的脫硫方法：機械攪拌脫硫法(KR)，使用 石灰作為反應試劑；烏克蘭(Desmag)顆粒鎂 噴吹技術或者鎂粉單通道注塑工藝(MMI)， 將鎂作為反應試劑；多通道共同注塑工藝， 使用鎂粉、石灰或者電石(或者三者同時使 用)作為反應試劑。

反應試劑 在這三種常用的液態金屬脫硫工藝中 (KR、MMI和多通道混合共注塑法)，常用 的反應試劑有石灰、電石和鎂粉等。所有的 反應過程都是基於如下的化學反應方程式： S(fe) + CaO → CaS + O(fe) (1) S(fe) + CaC2 → CaS + 2C(fe) (2) S(fe) + Mg → MgS (3) 上述三個反應式中，反應(3)的反應速率 是反應(2)的速率的3倍，同時是反應(1)的速 率的20倍。這也就意味著，以鎂粉作為反應 試劑的時候，將會比用其他試劑的反應速率 快很多。在反應結束之後，反應產物之中會 形成大量的CaS和MgS(它們的密度均比液態 鐵的密度低)，這些產物將會上升到液態鐵 的表面，並形成渣層。生產過程結束後，將 這一層渣層清除，此時，硫元素將會從液態 金屬中除去。當MgS到達液態金屬表面的時 候，這些產物將會接觸到空氣中的氧氣，那

麼將會發生如下的反應過程： 2MgS + O2 → 2MgO + 2S

(4)

此時，又有部分不受控制的硫元素再次 溶解到液態鐵水裡面。這就是所謂的再次硫 化過程，可以通過兩種方法來避免這種現象 的產生——第一種，盡量避免空氣和MgS的 接觸，但是這也將會導致一些實際問題的發 生，(反應試劑的注入過程和灰渣的清理過 程都應該惰性氣體的氛圍中進行)。第二種 方法是，通過使硫元素與鈣元素相結合，從 而形成更加穩定的CaS，其反應方程式 如下： (5) MgS + CaO → CaS + MgO MgS + CaC2 + ½O2 → CaS + MgO + 2C (6) 此時，反應生成的產物為CaS和MgO， 它們將會以一種更加穩定的固體狀態存在於 灰渣之中。根據化學反應動力學的相關理 論，鎂粉的反應速度遠遠大於鈣元素，因此 可以作為鈣元素反應的另一種替代反應物試 劑。但是，石灰和電石在與液態金屬中的硫 元素發生反應的時候，具有更低的平衡力， 如圖1所示。這就意味著雖然鎂可以達到一 個更加快速的反應速率，但是石灰和電石在 與其反應時卻能夠使得液態金屬中的硫元素 的濃度。 反應(1)和反應(2)中產生的CaS將會持續 與反應物試劑接觸，在1分鐘之內，在上升

壓力的作用下，將會導致這些產生的CaS不 斷上升到灰渣層。反應(3)為均相化合反應， 這就意味著在鎂粉接觸到硫元素之前，其必 須先要溶解到液態金屬中。因此，反應所形 成的產物MgS在反應剛開始時將會以一種單 一的分子形式存在，同時需要花費更長的時 間才能積聚和上升到灰渣層中(這個過程大 約需要花費5到8分鐘)。在實際過程中，這 就意味著，為了達到有效的脫硫過程，在最 後一次注入鎂粉之後，除渣過程的停止時間 不能早於8分鐘，換句話說，在反應開始之 後的8分鐘內不需要進行灰渣的處理。

機械式攪拌脫硫法 機械式攪拌脫硫法(KR)是在1963年由日本新 日鐵公司發明的。這是由於在日本鎂礦產量 很少，因此日本的企業也為此尋求一些替代 品。於是，石灰便順理成章地成為了日本金 屬冶煉行業中脫硫處理的最主要的反應物試 劑，當然，有時也會在反應過程中加入一些 CaF2和/或Al2O3等。在反應試劑加入到反應 容器中時，有兩種主要的方法，一是通過旋 轉噴射槍(典型的旋轉速度為100到200轉/分 鐘)將與載氣混合好的反應試劑(常用的載氣 為氮氣)一同注射到液態金屬中；第二種方 式是直接從反應器的頂部將反應試劑加入到 液態金屬之中。其主要部件為一個巨型的攪 拌器，這個攪拌器擁有4個巨大的轉子葉 片，隨著葉片的轉動，可以有效地在液態金

*荷蘭，菲爾森-努德 製造工程師1951，Danieli Corus公司， Rooswijkweg 291。

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轉爐煉鋼

時間

圖1. 鎂和鈣兩種物質分別與硫反應的平衡狀態圖

鎂粉單通道注射工藝 在1969年至1971年期間，烏克蘭科學院發明 瞭鎂粉單通道注射工藝(MMI)。到目前為止， 這種工藝生產方法依然是烏克蘭和俄羅斯進 行液態金屬脫硫處理的主要工藝，同時，在 中國的一些工廠也在使用著這種工藝進行生 產。在北美，由於這種生產過程存在較大的 應力，導致對這種方法的測試以失敗告終。 在鎂粉單通道注射工藝(MMI)進行的過 程中，通過一個喇叭形的注射器將大量鎂合 金注入到液態金屬中。為了使得整個生產過 程趨於穩定，在噴射器的末端設置一個空 腔，來是進入此腔體內的鎂發生蒸發作用( 鎂的沸點為1107℃)。然而，也有一些工廠 所使用的鋼包尺寸很龐大，鋼包裡面使用的 是直線型的噴射器，同時系統中並不含有蒸 發腔體。在上述的兩種不同的情況下，鎂的 蒸發都能夠引起足夠強度的湍流，從而可以 確保在整個液態金屬的範圍內，鎂作為反應 試劑能夠形成良好的分配，分布均勻。 鎂粉單通道注射工藝(MMI)的支持者這 樣陳述他們的觀點，他們認為對於使用鎂粉 作為反應試劑的脫硫工藝過程來說，石灰的 加入並不能使得其脫硫效率發生顯著的提 高。當然，這無疑是十分正確的，因為鎂的 反應試劑比石灰快大約20倍，對於整個脫硫 圖2. 機械式攪拌脫硫法(KR)

Mg Ca

[S] in IM

屬中形成強烈的湍流。 正是由於湍流的作用，導致相比於靜態 注入來說，用於運輸氣體的氣泡的尺寸將小 很多，同時也使得石灰在液態金屬中的停留 時間顯著加長。石灰停留時間的增加對整個 生產加工過程來說是至關重要的，這是因為 石灰是一種相對反應速率較慢的反應試劑。 通過機械式攪拌脫硫法(KR)的使用，石 灰能夠被更加高效地利用，這就意味著，生 產過程中對石灰的需求量更少，同時，質量 更低的石灰也能夠使用。然而，需要注意的 是，攪拌也將意味著有一道工序需要在脫硫 之前完成，那就是去除含有大量二氧化硅的 高爐爐渣，因為這些爐渣將能夠使得石灰脫 硫的作用效率顯著降低。葉輪與鋼包中的耐 火材料的磨損程度將顯著增加。在裝有液態 金屬的鋼包中，最後為了產生足夠強度的湍 流，將需要一個更大的波動高度(這個波動 高度將要比混合注射法高出1m以上)。

反應來說，等量石灰的貢獻度將小於5%。 相反地，這樣一件事已經得到了證實，實際 上，石灰的加入不但沒有使得效率提升，反 而還使得鎂脫硫的效率降低了，特別是在石 灰的質量不是很好的時候，這一點顯得尤為 突出。導致這樣狀況發生的化學反應方程式 如下： CaCO3 → CaO + O(fe) + CO (7) O(fe) + Mg → MgO (8) 當然，如果只有鎂一種物質作為反應試 劑加入到液態金屬中時，再次硫化反應將會 成為其中一個主要的問題。另外一個比較嚴 重的問題便是鎂反應的渣層比較薄(相對於 機械式攪拌脫硫法KR和多通道共同注塑工 藝來說)，在對上層灰渣進行清理的過程 中，將會導致更多接近灰渣層的鐵被一同清 理出去，從而導致灰渣層中大量鐵的損失， 在經濟性上不夠樂觀。為了使得灰渣層保持 穩定，同時減小再次硫化反應的發生，大多 數鋼鐵廠的做法是在爐渣的上部加入一些石 灰、助流劑和混凝劑等。

多通道混合注塑工藝 將鎂和石灰兩種反應試劑混合共同注射到液

圖3. 鎂粉單通道注射工藝 (MMI)

圖4. 多通道混合注塑工藝

態金屬中的工藝，可以結合兩種試劑各自的 優點。一方面，鎂粉的加入可以顯著加強反 應的速率，而另一方面，石灰可以減少後期 硫化物聚合的時間，進一步縮短整個脫硫工 藝的時間成本。在過去的生產過程中，石灰 有時候將會被電石替代，相對於石灰來說， 電石具有更好的效率，但是由於電石存在著 一定的安全性的問題，因此，這種選擇在新 的鋼鐵廠內已經不再使用了。多通道多反應 物共同注射的工藝已經在全世界範圍內被廣 泛使用，同時，這種方法也被看作是行業內 的一種標準生產過程。 在生產過程中，不同的反應試劑被分別 儲存在不同的分配器中，而當試劑需要進行 反應時，他們將會在注射生產線中進行混 合。試劑的注入都是通過一個直線型的注射 器來實現的，在注射器的底部有一個開口進 行注射，或者在側面安裝多個開口。在注射 過程中通常會使用到載氣(通常為氮氣)，可 以保證注射的過程更加平順。 載氣的加入和鎂粉的蒸發會在液態金屬 中製造大量的湍流，這就可以確保試劑能夠 在液態金屬中形成充分穩定均勻的分配。這 種混合試劑注射的方法其中一個優勢是，鎂 粉和石灰及電石的加入比例可以根據需要不 斷地做出調整和改變，當然這是在實際需求 和允許的情況下實現的。舉例來說，如果對 反應時間的要求不是很嚴格，也就是說反應 時間可以加長的話，那麼在注入的反應試劑 的比例就應該相應地做出改變，比如增加石 灰的用量，同時減小鎂粉的注入量，這將會 導致整個加工生產過程更加具有靈活性，同 時效率更高。

技術方面和冶金方面的比較 所有的方法都有其各自的優點和缺點。因 此，必鬚根據每一個鋼鐵廠的具體情況和要 www.steeltimesint.com

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轉爐煉鋼 求來設置每一種方法的優先順序，確保達到 最佳的效果。但是，對於上述的三種不同的 脫硫方法來說，均可以從必要的技術條件以 及冶金兩方面來進行比較。

時間 整個脫硫處理工藝的時間最終取決於所採用 的反應試劑和液態金屬中的硫進行化學反應 的速率。因為鎂粉作為反應試劑的速率要比 使用石灰作為反應試劑時的速度快很多，因 此，單通道鎂粉注射法(MMI)和多通道共同 注塑工藝的反應過程都比機械式攪拌脫硫法 (KR)快。KR反應過程存在一個額外的時間 延長過程，這是由於在將反應試劑注入到液 態金屬中之前，需要進行一個額外的除渣過 程，這主要是針對轉爐內原先存在的灰渣。 根據文獻的研究結果，平均而言，KR過程 將會比多通道混合注射工藝多花費大約10% 到20%的時間。 對於反應試劑的注入時間來說，單通道 鎂粉注射工藝(MMI)將會比多通道混合共同 注射工藝花費更少的時間。但是，這些所節 約的時間都是有限的，這是因為只有當所有 的MgS顆粒全部到達灰渣層的時候，除渣過 程才能夠停止，(這將會花費大約8分鐘的時 間)。總體來說，單通道鎂粉注射法的反應速 率比反應試劑為鎂粉和石灰的混合試劑的多 通道同時注射工藝的速率要快，(大約5%左 右)；但是通常來說，當多通道混合同時注射 法的反應試劑為鎂粉和電石的混合物時，它 的反應速率甚至會比MMI的速率還要高。

鋼鐵材料的損失 在除去頂層的灰渣時，會造成大量的鋼鐵材 料損失，這對鋼鐵廠來說是一個主要關心的 問題。鋼鐵的損失主要有兩種不同的方法。 在頂層爐渣的形成過程中，部分鐵水的液滴 將會被困在爐渣層中，形成一種乳液狀的形 態。當將這部分爐渣去除時，這部分困在爐 渣層中的鐵將會被一同除去，這就是所謂的 乳化損失。一般來說，在爐渣層中，大約有 一半的物質是那些鐵水所形成的乳化物。那 麼，這就將意味著通過盡可能地減小爐渣層 的大小，將能夠使得乳化損失降低到最低。 而另外一個主要的鋼鐵損失是來源於夾帶損 失。當這些爐渣層被清理的時候，部分鋼鐵 層將會與這些渣層連接，因此就會被一同除 去。對於減少這部分夾帶損失，可以通過如 下方法來實現：在清理灰渣的時候更加仔細 小心，避免過多的鐵損失；或者使用更有粘 性的灰渣，這將會更加易於清除。 在KR工藝中，由於在這個過程中會產 生大量的灰渣，同時，在進行脫硫處理之 前，需要進行一個額外的除渣過程，主要針 對轉爐中的爐渣，其總體的鋼鐵損失量將會 比多通道混合注射法的損失量高出2-3 倍。MMI工藝的鋼鐵乳化損失是三種方案

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運行時間 鋼鐵損失 部件磨損 溫度損失 低含硫量 靈活性 安全性

KR --++ ++

MMI ++ ++ + ---

混合注入法 + ++ + + + ++ +

KR €7.50 €0.70 €1.00 €0.75 €9.95

MMI €3.00 €1.45 €0.70 €0.25 €5.40

混合注入法 €3.00 €1.60 €0.41 €0.25 €5.26

表1. 定性方面的比較

每噸液態金屬 鋼鐵損失 反應試劑成本 設備磨損 溫度損失 總計

T

强

      

表2. 最主要的運行成本貢獻度的比較

D

独

      

T

用

位於中國的一家大型轉爐工廠中所配備的 混合注入系統

中最低的，這是由於MMI中的灰渣層的厚 度是最小的(相對於混合注射法來說，厚度 大約小7倍)。然而，由於MMI中含有較低的 碱度，因此，相比於含有大量鈣的灰渣層來 說，MMI的灰渣層中包含更多的含鐵乳化 物。但是相比於多通道混合共同注射和機械 式攪拌脫硫工藝(KR)來說，MMI工藝過程 中的鋼鐵夾帶損失將明顯提高，這是由於其 灰渣層的厚度較小導致的除渣過程困難。當 然，同時還需要注意的是，由於爐渣中硫的 含量和濃度很高以及存在再次硫化的風 險，MMI工藝在處理灰渣的時候需要更加 徹底。然而，根據一些文獻所提供的數 據，MMI過程的鋼鐵損失率是非常低的(甚 至可以低於0.03%)，不過當將鋼鐵的夾帶損 失考慮在內的時候，這個數據似乎是沒有辦 法實現的。但是，在現實生產的過程中，發 現MMI的鋼鐵損失率與多通道混合共同注 射的鋼鐵損失率是相似的：都是1%左右， 而KR的鋼鐵損失率大約為2-3%。

耐火材料和噴射器的磨損 造成耐火材料以及噴射器等磨損的首要原因

是：液態金屬和熔融態的灰渣的高溫和腐蝕 性作用。對於KR過程來說，由旋轉葉輪所 產生的湍流作用是造成其磨損的主要原因。 同時，葉輪也是非常容易遭受磨損的部件， 這是因為在運行過程中會使得刀片發生斷 裂，此時將會相應地減小湍流的強度，進而 降低整體的效率。由於存在各種磨損的問 題，大量學者對耐火材料的方面做出了研 究，尤其是在與KR系統相關的領域。相比 於磨損問題較大的KR工藝，MMI的過程中 就存在更少的磨損問題，這是由於在MMI 工藝裡面的湍流強度更小。但是，由於目前 大量的工廠中已經使用鎂粉作為石灰的替代 物，此時灰渣層中的碱性更低，也就造成了 腐蝕磨損作用的增強。多通道混合共同注入 法相比於MMI來說，其湍流強度更低，同 時具有更高的碱性，這就解釋了為什麼在這 種情況下，耐火材料和噴射器所遭到的磨損 是三種方案中最小的。

溫度損失 在脫硫處理的過程中，液態金屬將會散失大 量的熱量。當這些反應試劑被加入到轉爐里

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轉爐煉鋼 質，如果發生洩漏，將有可能導致著火的發 生。而一旦鎂接觸到水，將會產生爆炸性的 氣體——氫氣。當其應用到脫硫反應之中 時，為了防止其產生巨大的危害，需要在鎂 的外面增加一個塗層。儘管如此，相對於石 灰來說，在可燃性方面，鎂合金依然是一種 更加危險的反應試劑。在MMI反應過程中( 有時候也將使用在KR反應里)，經常在試劑 中加入一些氟化鈣使得反應進行更為穩定。 當氟化鈣參與反應時，劇毒型的物質——氟 氣將會產生。加上在反應試劑注射過程中所 產生的強大應力(這是由於過程中會產生的 鎂粉的蒸發和氧化)，對於人類的健康和環 境的保護來說，這些都將使得MMI脫硫工 藝變得相對不安全。

除渣過程——在脫硫處理過程中 不可避免的一部分

混合注入 的液態金屬中時，液態金屬的溫度會影響其 廢料的產量，使其增加，或者可以使得轉爐 中的除灰時間的加長。當然，如果在脫硫處 理過程發生之前，液態金屬的溫度已經變得 足夠低的話，那麼脫硫過程的作用一定會被 完全忽略。這種情況在KR工藝過程中顯得 更為常見。在脫硫處理過程中的溫度損失是 否被看是一個嚴重的問題，這主要取決於在 當地的液態金屬和廢料兩者之間的價格差。 更高的溫度損失是有以下這些因素造成 的：更長時間的反應過程，更加劇烈的湍流 運動，厚度更低的灰渣層(灰渣層在反應過 程中的作用就相當於一種絕熱的保溫材料， 隔絕熱量的損失)以及一些產生熱量較少的 反應材料的使用(鎂粉的反應是一個放熱的 化學反應，但是石灰參加的反應卻不是)。 在這幾種反應方式中，KR工藝的反應加工 時間更長，湍流強度更大，同時過程中並不 含有主要的放熱反應，三種因素的共同作用 使得KR工藝過程的溫度損失量遠遠高於其 他工藝過程，相對於多通道混合同時注射法 及MMI注射工藝來說，其溫度損失量是他 們的三倍。多通道混合注射所花費的時間高 於MMI注射過程；而另一方面，多通道混 合注射法的湍流強度更低，同時其灰渣層的 厚度卻更高。因此，對於多通道混合注射和 MMI兩種脫硫工藝來說，他們的溫度損失 量的大小是相似的。

低含硫量 現如今，液態金屬中所含有的硫元素的濃度 僅為10-20ppm時，可以被認為是達到標準 要求的。由於鎂粉和金屬中的硫發生反應的 過程中會出現再次硫化的現象，因此，如果 只有單一的反應物鎂的時候，那麼該脫硫反 應將無法達到以上的要求。根據文獻的描 述，通過使用鎂作為單一反應物試劑的情況 下所達到的低含硫量是可以做到的，但是這 些測量但是直接發生在試劑注入之後(此時 再次硫化的過程還沒有開始進行)。然而，

在實踐中發現，當使用MMI工藝進行脫硫 處理時，在反應試劑剛被注入到液態金屬中 的時候，金屬中的硫元素的濃度將會降低到 0.006%以下。通過從轉爐的頂部增加一些 助溶劑，可以對此進行一定量的補償。 而當使用多通道混合注入法進行脫硫處 理時，可以實現穩定的低硫濃度要求。然 而，因為在硫的濃度較低的情況下，鎂作為 反應試劑將會是沒有效果的，因此只有在其 中注入一些石灰才能盡可能達到所需要的低 濃度硫的要求。由於在多通道混合注入的方 式下湍流強度較低，因此相對於使用KR的 方法來說，如果想達到更低的硫濃度，將需 要花費更長的時間以及更多的反應試劑。當 要求達到持續的低濃度硫含量的時候，KR 法將會是最合適的。

靈活性 如果一個脫硫處理裝置可以應對不斷變化的 情況的話，比如當試劑短缺或者反應時間較 短的時候，這樣的脫硫裝置將有利於鋼鐵廠 的靈活運轉。在關於反應時間的控制 上，KR不是很靈活，這是因為在KR之中， 最佳的石灰流量以及攪拌器的旋轉角度在運 行之前都已經確定了。通過將初始的硫釋放 出去，KR工藝過程只能夠降低整個反應所 花費的時間。對於KR來說，反應試劑的有 效性將不再是一個問題。然而，對於使用鎂 粉作為反應試劑的MMI過程來說，有可能 會產生一些不足的方面，導致偶然的運行成 本的增加，甚至會導致整個生產過程的斷裂 和停車。而對於多通道混合注入工藝來說， 無論是從加工的時間，還是從試劑的不足兩 方面來看，這種方法都具有很高的靈活性， 因為所有的速率和比例都是可以根據實際的 需求靈活調節的。甚至可以將電石作為替代 試劑注入到液態金屬中進行反應。

安全性能 鎂粉是一種十分危險的、可燃性的化學物

對於MMI工藝在北美被放棄使用，這也是 其中的原因之一。同樣地，由於大量鎂粉的 使用，相對於KR工藝來說，混合注入方法 也被認為其安全性能較低，而在KR過程 中，卻不會提供氟化鈣。基於安全性方面的 考慮，對於全新的混合注射脫硫設備來說， 電石是很少使用的(當其接觸到水的時候， 電石可以產生爆炸性的氣體——乙炔)。相 比於KR工藝中需要注入一些氟化鈣來說， 混合注入脫硫工藝(使用的是石灰作為反應 試劑)將是一個更為安全的選擇。

C

M

Y

CM

MY

經濟性

CY

當考慮到資本支出(CAPEX)這一因素的時 候，KR系統的造價將會比混合注入法以及 MMI更加昂貴，這是因為其結構更加龐 大，同時還將使用到攪拌機械和動力系 統。MMI的價格要比混合注入工藝的價格 更加低廉，這是因為MMI在製造的過程中 只需要一個配送器。但是，運行成本卻通常 是最重要的一個因素。對於運行成本，最有 效的影響因素描述如下。

CMY

K

鋼鐵損失 鋼鐵損失是這些因素中對運行成本影響最大 的一個方面。我們假設每噸液態金屬的價格 為€300。對於MMI和混合注射工藝來說， 其液態鋼鐵損失量為總量的1%，而對於KR 則為2.5%。而當考慮到將這些灰渣層進行 循環使用時，通常情況下，對於鋼鐵損失所 帶來的成本將會有所降低。

反應試劑成本 對於反應試劑的成本，我們做出以下的假 設：鎂粉的費用為每噸€2500，混合注入工 藝中的石灰價格為每噸€175，而KR工藝中 的石灰(質量要求更低)的價格為每噸€50。 同時還可以這樣估計：在混合注入工藝和 MMI工藝方案下，平均每噸液態金屬中將 會注入大約0.5kg的鎂粉。在混合注射工藝 u 19

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30%

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Energy

saving

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窯爐

再熱爐可持續性的改進 斯坦因工業認為鋼鐵生產中產生溫室氣體(GHG)排放的重要原因是化石燃料的燃燒以及電力的使用。考慮到這一點，斯坦 因在它的第二代數字控制技術加熱爐(Stein Digit@l Furnace AT 2.0.)的設計過程中採用了生態化設計的理念。——波林• 普利森 Pauline Plisson*

溫室氣體(GHG)排放源劃分為：

：4%

過程

工藝

在當前，大眾的目光都聚焦在可再生能源 的利用上，特別是在建築和交通運輸領 域。但與此同時，我們應當認識到，可再 生能源在高能耗的工業中也應當有用武之 地，比如鋼鐵行業。 當前風電日益增長的需求將意味著市 場對結構鋼的需求量也將越來越大。同 時，碳收集和捕獲技術(Carbon Capture and Storage technology, CCS)的發展也 將增加特種鋼的需求量，諸如用於建設二 氧化碳傳輸管網時需要使用的無縫鋼 管等。 然而，如果不致力於解決鋼鐵生產隨 之而來的環境影響，提高電力行業的產出 將導致鋼鐵行業的高排放。為了實現在 2050年之前將溫室氣體(greenhouse gas, GHG)排量減少一半的目標，鋼鐵生產行 業需要利用four 2 (每噸粗鋼的二氧化碳排 放量，t(二氧化碳)/t(粗鋼))將其碳排放 強度。 在鋼鐵行業中，產生溫室氣體排放的 主要原因是高爐中化石燃料的燃燒以及軋 鋼廠的電力消耗，而這些電力的消耗也來 源於電弧爐(間接排放了二氧化碳)和高爐 中化石燃料燃燒帶來的二氧化碳的直接排 放。高爐燃燒也會帶來其他方面的環境影 響，諸如粉塵、多環芳烴類致癌物(PAH) 以及其他在焦炭和鐵礦石制備過程中產生 的廢棄物，以及高爐冶煉中產生的氮氧化 物(NOx)和顆粒物。鋼鐵行業在提高煉鋼 過程的可循環性和減少行業中的碳排放量 方面取得了及其重要的進展，通過使用煉 製過程中產生的廢氣(焦爐煤氣(COG)、 高爐煤氣(BFG))取代原先所使用的天然 氣，並且像ULCOS項目這樣在收集高爐 中排放的二氧化碳有突破性進展的研究也 正在進行。

電力：19%

其他能源(煤炭、石油、天然氣、熱 量、生物質和廢棄物)：77%

粗鋼產量(2007) 再生鋼(2007) 溫室氣體排放(2005) 平均溫室氣體排放 平均溫室氣體排放

870 M噸/年 480 M噸/年 2.6 G噸CO2 e/y 3.2 G噸CO2 e/噸 粗鋼 1.1 G噸CO2 e/噸 再生鋼

Percentage of GHG emissions worldwide: 6%

圖1 鋼鐵生產過程中溫室氣體的排放 (來源：世界鋼鐵協會，溫室氣體議定書)

高爐+轉換器+連續 鑄造：70%

熱軋10%

再熱80%

為了進一步減少自身所帶來的環境排 Process 放以及化石燃料的使用量，鋼鐵生產者需 要探索改進領域，諸如： Other energies • 具備極低NOx排放的低氮燃燒器； • 在歷史的行進中，過程部件的能源效 Electricity 率已經被忽視。這是因為它們的能源 消耗與高爐和連續鑄造過程相比微乎 其微； • 避免能源消耗過度，因此，需要注意 設計工況與運行工況之間的差異所導 致的排放量； • 對 高 爐 排 放 的 煙 氣 實 現 再 循 環 和 再 利用； • 對儲存了大量熱量的高溫產品實現能 量的再循環和再利用； • 在用電高峰時期，調節或者暫時性關 閉高耗能的工藝過程以彈性應對較大 的市場用電價格變動，並且或許可以 嘗試與能量存儲系統相耦合； • 與周邊相關企業協同生產，為其提供

冷軋10%

帶鋼加工10%

軋制20%

斯坦因第二代數字化控制加熱爐

圖2 鋼鐵制備過程各部分的能源消耗佔比 (來源：互聯網)

* Innovation and sustainability program manager, Fives Group

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窯爐

最終產品質量

溫室氣體

生產力

能源

水 污染物

噪聲 可回收性

負載和燃料的靈活性

佔地空間

停機/報廢率

生產成本/生命週期成本

非可再生能源的消耗 環境

重組/可拆卸的產品

壽命延長

使用方便

安全性

運行性能和經濟性

操作培訓

人性化

圖3 工程可持續發展計劃所涵蓋的領域

Waste gas

一個再熱爐的可持續性的評估

Air

輸入(kW)

輸出(kW)

Gas 空氣21438

燃氣

Combustion

175

廢氣42462

產品66331

水

壁面

卻 冷

2115

10

08

燃燒100303

圖4 加熱爐輸入輸出過程中各部分能量份額分布 圖5 鋼鐵生產中可能存在的損失 氮氧化物排放

能源： 每年約9百萬歐元 6萬噸二氧化碳 eq/年 (以天然氣為例)

熱量浪費： 從350℃提高到800℃

規模虧損： 每年約6百萬歐元 浪費了大量的能源 和資金 加熱爐的低效利用： 加熱爐在設計時是參考了標準生 產過程。但在大部分時候處於非 設計工況下運行。 (低負載、產品組合的變化)

穩定的廢物鏈以資其利用； 法浮集團(Fives Group)的幾項技術 (如再熱爐、退火爐、冷軋鋼技術以及煤 焦油蒸餾法)是應對這項挑戰的關鍵。出 於這些原因，這些技術在一個企業設計其 環境友好型項目的一部分。

生態化設計方案 法浮集團(Fives Group)在眾多能源密集型 行業中都表現活躍，其在諸如鋼鐵行業、 制鋁行業、水泥業以及玻璃行業致力於集 中優化這些行業的環境性能。 在企業的產品開發過程中實施一個稱 作工程可持續性的項目來實現這一策略， www.steeltimesint.com

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多技術和銷售方面的團隊，並依賴於一個 生態設計的工具包。其在一個極其廣泛的 範圍之內對目標進行評估，這包括：環境 性的(不僅包括能源消費和污染物排放，還 包含了噪聲、耗材以及佔地空間)、經濟性 的(生產週期成本和產品的靈活性)以及人 性化(使用最有效的技術培訓經營商)。 減少主要影響的機會將被列出、研究並且 當其確實成功的提高了目標性能之後將被 更廣泛地應用，他們所帶來的效益也將被 證明。 截止至2014年1月，有四個生態化設 計的項目已經完成，另有十個類似項目正 在實施過程中，並且大約有七十個來自法 浮集團的員工正在被培訓。

這個項目同時具備了如下所述的內在的品 質和信譽： • 這是一個這樣的過程，它能夠系統性 的回顧其影響以及持續不斷的改進法 浮集團的技術，並且為其客戶提供量 化的數據和資源來達到設備的潛在的 在實際運行工況中的最佳性能； • 法浮集團在環境性能方面的產品具備 一流水平的信譽。 這個工程可持續性項目遵循了ISO 14062的嚴格要求，並經由安永(Ernst &Young)會計師事務所(一個獨立的審查 機構)的審查。 這個項目在早期的設計階段集結了眾

在鋼鐵行業中，再熱爐處於熱軋廠的上 Cooling 游， 它 的water 性能對鋼鐵的生產過程極其重 要。再熱爐的能源消耗約佔鋼鐵生產過程 能源消費的8%。(剩餘的能源消耗中，高 Walls 爐、轉爐和連鑄過程佔到70%、冷軋過程 佔10%、帶鋼過程佔10%，剩餘的2%由 Products 熱軋過程消耗)(信息來源：互聯網) 再熱爐中的能量平衡過程將由斯坦因 工業進行，在一個使用天然氣(低位發熱 量(LHV)為8610 kcal/Nm 3 )作為燃料加熱 低碳鋼板材(8510 x 1574 x 220 mm)的高 爐中實施。 評估發現，主要的熱損失產生在高溫 廢氣中，儘管這部分高溫煙氣已經經過了 回熱循環利用掉了一部分熱量，但依然存 在優化空間。其次的熱損失來自冷卻水， 這方面的能量損失目前已經部分地通過使 用斯坦因工業安裝在其客戶現場的蒸發冷 卻系統(Evaporative Cooling System, ECS) 得到回收利用。同時，研究發現通 過壁面散熱導致的熱損失似乎是微不足 道的。 正如上文所解釋的，工程可持續性項 目處理的不僅僅是能源利用方面的問題。 工程中的降低氮氧化物的排放已經被確定 放在被優先考慮的地位，同樣，規模虧損 與氮氧化物的排放一樣，也被放置在了被 優先考慮的位置。規模虧損之所以成為鋼 鐵生產商關注的問題，是因為其相對應的 生產成本和能量成本的損失，通過一系列 工序生產出來的超過需求的鋼鐵被直接棄 置引起了所謂的規模虧損。棄置導致的虧 損遠不止這些，生產鋼鐵而需要的耗材以 及保養這些鋼鐵需要的維護費也需要被考 慮在內。 總的來說，優化再熱爐帶來的環境影響 被斯坦因工業總結於如下幾個重要方面：

減少氮氧化物的排放 • 通過調整加熱曲線，從生產過程中盡 可能的減少氮氧化物的生成； 國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 15

8/18/15 1:12 PM

窯爐 燃燒器負載與氮氧化物排放之間的關係

氮氧化物排放量(100%)

2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0.8

0%

20%

40%

60%

80%

100%

燃燒器負載(%)

圖6

圖7 爐內停留時間變化時，控制板坯長度不變帶來的具體消耗 板坯尺寸=0.225*1.250*12.000*m；標稱產量=400噸/小時；爐膛長度=49.4m

160% 150% 140% 130% 120%

在參考模式下的特殊消費 特殊消費

170%

110%

100

95

90

85

80

75

70

65

60

數控加熱爐爐

264,0 262,0

100%

256,0 254,0 252,0

300

提高能源利用效率以及降低溫室氣體 的排放 • 調整加熱曲線以使得煙道氣體(二氧化 碳、一氧化碳)生產量最小； • 對煙氣所攜帶的能量實現再循環和再 利用； • 控制過量空氣系數來盡可能的利用每 一份燃氣； • 使 風 機 、 泵 和 電 動 機 的 電 消 耗 最 小化；

規模虧損： 通過調整加熱曲線來限制氧氣的使用以避 免在高爐中形成過高地的溫度，或者盡可 能的推遲形成規模虧損的發生時間； • 限制從牆體和門等圍護結構射入的冷 空氣； • 控制助燃空氣與燃氣的比例 • 規模化控制和疏散

第二代數字化控制加熱爐 在上世紀九十年代，斯坦因工業開發了它

325

350

375

400

產量(噸/小時)

連續點火模式

• 燃燒器/燃燒過程的調整：更好的混合 燃料與助燃空氣； • 控制助燃空氣與燃氣的比例(過量空氣 系數)； • 限制從牆體和門等圍護結構射入的冷 空氣；

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258,0

248,0 275

圖8

16 — 2015年8月 — 國際鋼鐵時代

260,0

250,0

爐膛覆蓋率(%) 調節模式

常規加熱爐

266,0

特殊消費(千卡/千克)

消費區

圖9

的第一代針對再熱爐的數字化控制系統( 利用燃燒器的開關來代替燃氣與助燃空氣 配置比例的調節，同時智能化排序燃燒器 的點火)。第一代數字化控制的再熱爐設 計於1999年被完整的提出，並於2000年 在美國被投入使用。從那時起，斯坦因工 業在這項國家最先進的技術方面得以提 升，從而實現了氮氧化物排放的減少、能 源利用效率的提高以及燃燒爐的控制。 因為以下原因，一個生態化設計工程 被提上議程： • 通過分析最近運行的高爐(土耳其的喬 拉克奧盧鋼鐵(Cölakoglu)和俄羅斯聯 邦的聯合冶金公司(OMK))的現場數據 來實現這項技術對環境性能影響的量 化，並與競爭對手的技術相比較，從 而獲得更大的優勢； • 鑒 別 和 驗 證 高 爐 優 化 設 計 的 改 善 效 果，從而到達更小的環境影響；

系統效益 得益於具備專利的愛華(Advantek)燃燒器 和數字化控制技術，第二代斯坦因數字化 控制加熱爐技術成為了一項傑出的設計。 愛華燃燒器本身就被設計為具備超低氮氧 化物排放的燃燒器，它的性能始終處在百 分之百的狀態，即它的氮氧化物的排放始 終處於最低狀態。 斯坦因工業的這個第二代數字化控制

加熱爐是市場是唯一一個具備在任何生產 條件和運行條件下發揮燃燒器百分之百性 能的技術。燃燒器的性能能夠得到百分之 百的發揮能夠得到以下最佳效果：火焰長 度的控制，更高的效率，更低的燃料的消 耗，更低的氮氧化物的排放。與市場上可 以選用的燃燒器相比，愛華燃燒器能夠降 低百分之十到二十的氮氧化物排放。 這項燃燒器的技術和數字化控制系統 使得火焰長度的調節更加便利，不用需要 通過犧牲燃燒器部分的性能而達到這一 目的。 燃燒器通過控制火焰變長、縮短或者 兩種長度的組合。火焰的長度相對獨立， 不隨燃燒器注入的功率而變化。該燃燒器 始終以百分之百的性能運行，而其功率的 變化在燃燒過程中可以方便的調節而不引 起火焰長度的變化。 其他技術的缺點如下所列： • 縮短火焰長度將導致百分之三十的氮 氧化物的增加(同時，使用頂部燃燒器 將增加百分之十的氮氧化物)； • 在燃燒器以短焰狀態運行時，將會導 致百分之三的能量消耗，等於每年增 加了250 000歐元的費用。

能源效率 法浮集團提供了一個在參考運行模式下 (即在年生產活動中的平均運行水平)的高 www.steeltimesint.com

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7/13/15 AM 8/18/15 11:07 1:12 PM

窯爐

最小氮氧化物排放下的底部溫度

1400

最小能源消耗下的底部溫度

不同排氣溫度下的能源消費、規模損耗和氮氧化物排放量

在線爐膛溫度控制系統 加熱曲線

能源消費

最小氮氧化物排放下的頂部溫度

1200

規模虧損

氮氧化物排放

1 0,99

最小能源消耗下的頂部溫度

0,98

溫度(℃)

1000

0,97 0,96

800

0,95 600

將排氣溫度由1250℃降低至1230℃的 效果評估

0,94 0,93

400

加熱策略的變換 (選擇最小當氧化物排放還 是最小能源消耗)

200

1.減少2%的能源消耗； 2.降低5.5%的氮氧化物排放； 3.減少9%的規模虧損。

0,92 0,91 0,9 1230

0

加熱長度(m)

圖10

1235

1240

1245

1250

圖11

最大的加熱效率 減少5%的能源消耗*； 得益於更高的整體效率和熱回收措施 可以配置更短的爐膛； 加熱型材的優化； 燃燒器的獨立控制； 煙氣熱量最大限度的再利用； *上述不能夠同時達到

最大的靈活性 在參考運行模式下擁有最低的能源消 耗和氮氧化物的排放； 產品核心的溫度變化不超過+/-50℃； 使用現場生成的氣體更加方便；

圖12

最低的氮氧化物排放 減少10%~20%的氮氧化物排放 燃燒器始終全負荷運行時依舊能夠 調節火焰長度

最小的運行成本 耐火材料的壽命更長； 維護工作量更小； -設備複雜度低(只有一種類型的 燃燒器)； -配件更少 -減少了干預時間

(紫字表示與競爭對手相比，法浮的加熱爐所具備的優勢)

諾亞燃燒器(Novaflam)：一種用於水泥行業的窯爐燃燒器： 2013年和2014年進行的生態設計的研究表明，諾亞燃燒器在一次空氣和壓力之間 的最佳平衡點獲得了最佳的動力。 此用戶友好的燃燒器可以產生強大的、更短的和高溫更高火焰，可以把多重好處 給它的客戶，如： •更好的熟料質量：在三天的運行強度下可以達到+2兆帕 •高替代燃料替代：可以使用純度高達100％的絨毛或60％的鋸末 •最多減少4％的熱量消耗 •多達4~7％的產量增長 •減少10％氮氧化物排放量 •由高反應性的各種條件允許的穩定性 •更高的可用性窯：'揮發'，沒有減少熟料黃-30％，少環的形成

18 — 2015年8月 — 國際鋼鐵時代

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圖13

爐的優化設計方案。事實上，能源效率取 決於高爐內負荷，是一個相對立的參數。 所以，鋼鐵製造商們用能否在節省燃料的 基礎上實現百分之百的負荷來作為決策的 標準是毫無意義的。 與其他替代技術相比，使用獨立控制 的燃燒器以及改進高爐的設計(較長的回 熱段以盡可能的回收利用高溫煙氣和高負 荷側的燃燒器所攜帶的熱量)將帶來每年 平均5%左右燃料的節省。如果當地的法 規允許工廠中氮氧化物的排放標準降級， 通過優化加熱段的配置，上述技術還將帶 來更低的能源消耗。同樣，高爐中更高的 整體運行效率和熱回收效率將使得斯坦因 工業能夠設計更短的爐膛，隨之帶來了經 濟效益和空間效益。 得益於一個混合器的設置(其能夠提 高爐膛中整體的能源利用效率)，純度為 百分之百的焦爐煤氣(COG)也能夠通過 斯坦因的第二代數字化控制加熱爐加以 利用。 由於鋼鐵製造著面臨著日益增長的不 可以測的市場條件，斯坦因的第二代數字 化控制加熱爐具備極高的靈活性並被允許 有以下行為： • 得益於愛華燃燒器以及斯坦因的第二 代數字化控制加熱爐的多管系統，實 現混合燃料的燃燒(兩種或者三種燃料 混合燃燒)； • 最小程度的干預燃料的變化，以免在 高爐的運行週期中產生新的燃料(如現 場生成的新的氣體燃料)； •得益於Virtuo的加熱爐控制系統，使 得高爐能在“最小能源利用率” 和“最少氮氧化物排放”兩種模 式之間切換自如； • 復合型材的使用：測量產 品的核心(錐形加熱法)溫度， 其變化範圍在正負五十攝氏 度之間； “Virtuo是加熱爐的二級 控制系統，能夠實時計算最佳的 加熱曲線以獲得最佳的能源利用效 www.steeltimesint.com

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窯爐 率或減少氮氧化物的排放” 通過獨特的設計特點，諸如單體的和 相互獨立的燃燒器的控制(每個然使其都 是一個獨立的區域)，從而獲得極高的通 用型和靈活性； 斯坦因工業的第二代數字化控制加熱 爐同樣也以持之以恆的保養為特點： • 加熱爐中只使用一種類型的燃燒器， 訪問這些燃燒器(側邊燃燒器)以及它 的控制系統是相對比較容易的，這極 大的簡化了維護的難度； • 通過爐膛的設計和控制避免頂部燃燒 器過熱以及導致耐火材料的損壞，因 而得到一盒更長的耐火壽命(大於十年) 最後，得益於斯坦因工業的第二代數 字化控制加熱爐保證的加熱爐的加熱質量 和產品質量，斯坦因工業表示在諸多案例 中產品的排放溫度可以更低。 圖11展示了在將產品的排氣溫度從 1250℃降至1230℃時燃料消耗、規模化 損失和氮氧化物的排放的改善情況。

總結以及致謝 為優化其投資，斯坦因工業建議鋼鐵生產商 在啓動一個新的項目的時候考慮以下方面： • 考慮“參考生產量”而不是最大生產量；

• 考慮未來的能源趨勢：應對能源種類 的變化； • 清楚自己的優勢(是最小的資本支出還 是最低的能源消耗，是最小的氮氧化 物排放還是最大的靈活性) ； • 因地制宜，根據你自己的鋼鐵廠的實 際特點設計你的加熱爐； • 能源利用最大化，探討余熱利用的可 能性；

斯坦因第二代數字化控制加熱爐—— 優勢： 斯坦因第二代數字化控制加熱爐秉承法浮 集團在領域內良好的聲譽，甚至可以將其 定義為在環境性能方面表現最好的產品； 法浮集團正在推進實現鋼鐵行業的生 態化設計方法並試圖超越這一領域的局 限，將生態化設計推廣到更廣泛的行業 中。因為它堅信生態化設計將為多個行業 帶來實際價值，而不僅局限在鋼鐵行業。 除了已經設計完成的斯坦因第二代數 字化控制加熱爐，法浮集團目前還在開發 其他具備工程應用可持續性的產品，如 Digiflex系統，這是一個竪式爐膛鋼鐵生 產線，具備連續退火和鍍鋅的功能。 法浮集團目前正在研究的其他的生態

化設計的技術，如用於水泥行業的窯爐燃 燒器(詳見圖13)。█

參考文獻

- Fives’ AdvanTek® : Advanced Combustion Technologies to Reduce the Steel Industry Carbon Footprint”, 8th China International Steel Congress. Beijing, China. 17-20 May 2014.

- AdvanTek® WRT 2.0 burner for radiant tube furnaces: TOTeM 42 “industrial heating: Furnaces, Process Heaters, Kilns – Design of Safe, fuel and environmentally efficient thermal equipment” organise by IFRF (International Flame Research Foundation).

Ijmuiden, Netherlands. 24 & 25 June 2014.

- Cash for Clunkers in the Reheat Furnace World: Iron & Steel Technology 2010. Article presented at the AISTech 2010, Pittsburgh, PA. ISO TR 14062: Environmental management integrating environmental aspects into product design and development. 更多信息，請登錄以下網站： www.engineered-sustainability.com www.fivesgroup.com

u 12 液態金屬脫硫方法的比較 中，混合試劑常用的平均比例為1:4 (Mg:CaO)，也就是說每噸液態金屬中還將 需要大約2kg的石灰。而KR過程的注入量為 每噸10kg。對於KR和MMI來說，也將要加 入一些助溶劑和/或者一些混凝劑(大約為單 位熱量加入500kg，成本大約為每噸€80)。 因此這裡的成本大約為每噸液態金屬中加入 €0.20。

設備磨損 對於整個脫硫過程來說，最主要的設備磨損 集中在旋轉葉片和鋼包的耐火磚上。因為維 修費用與設備磨損所帶來的差值是可以忽略 的，因此對剩餘設備的維修費用將不在考慮 範圍之內。KR脫硫處理系統中一套完整的 旋轉葉片平均為30000tHM(每200噸中需要 150次加熱)，其價格大約為8000€。而MMI 脫硫工藝中的旋轉葉片平均為10000tMH(50 次加熱)，其費用大約為€1500。對於混合注 入法來說，其旋轉葉片平均也為 10000tHM，而所需的費用則為€800。這些 旋轉葉片的平均壽命也包括了這樣一個事 實，那就是在他們第一次的加熱過程中，將 會出現一些破損和斷裂的情況。 液態金屬鋼包中含有大量的耐火材料， 而這些耐火材料的更換將要花費大約€12000 (這其中也將勞動力的成本包含在內)。因為 在MMI和KR兩種工藝運行的時候，將需要 更多的波動空間(至少為50cm)，所以耐火材 www.steeltimesint.com

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料的更換數量將會多出10%左右(因此總成 本為€13200)。對於KR系統來說，大約平均 每18000tHM(90次加熱)將要進行一次耐火材 料的更換。對於MMI脫硫系統來說，也要 對鋼包內的耐火材料進行更換，其更換的頻 率為大約每24000tHM(120次加熱)更換一 次。而對於混合注入方法來說，其耐火材料 的更換次數將變為平均每36000tHM(180次 加熱)更換一次。

倍。同時，將備用配件的成本影響進行了忽 略處理，這是由於初步估算大約只有 0.05 €/tHM。 基於其冶煉性能和成本計算，對這三種 領先的典型脫硫技術做出了比較。文中所提 到的數據都是平均值或者估算值，而這些值 都是基於經驗或者來源於各種參考文獻。當 地的實際情況和波動範圍並沒有進行考慮。 但是，依然可以得出一些有益的結論。

溫度損失

結論

隨著越來越多的高溫損失的發生，更少的 廢料將會被加入到轉爐之中。這種額外的 液態金屬的成本與廢料成本的差值，初步 估計將會達到0.025€/℃·tHM。混合注射 工藝和MMI工藝的溫度損失為，平均每加 熱一次，溫度損失為10℃，而對於KR脫硫 工藝來說，每加熱一次，溫度損失大約為 30℃。 還有某些成本來源於氣體(這裡主要是 指氮氣的使用)以及電力的大量使用。但 是，這些因素的考慮卻沒有已知的明確的數 值來進行比較分析。初始的數據顯示的是， 其數值為平均每噸鋼鐵所花費的成本大約是 €0.05，但是，這對總體運行成本(OPEX)的 影響卻微乎其微。還有一點也是顯而易見 的，那就是KR脫硫過程所需要的電能更加 多，而相對於多通道混合注入過程來 說，MMI過程所需要的氮氣量將會增加5-6

綜合考慮設備性能和運行成本兩方面的因 素，但選擇的主要目標是生產出含硫量更低 的鋼材，同時生產過程所花費的時間，溫度 的損失以及液態金屬的損失都不做重點要求 的時候，機械式攪拌脫硫處理工藝(KR)將會 是其中唯一可行的選擇。 當然，如果對生產出來的鋼材的質量不 做過高的要求，不需要其含硫量較低的話， 再次硫化也將不是一個嚴重的問題，而重點 關注和需求的是更多地降低生產過程所花費 的時間，那麼單通道鎂粉注入法(MMI)將會 是三種方法中最為行之有效的。 同時，使用鎂粉和石灰最為反應試劑的 多通道混合注入法是最靈活和最可靠的選 擇。如果對於鋼鐵的等級要求範圍比較廣泛 的話(包含低硫含量的等級和普通鋼鐵等級)， 從經濟性的角度來看，混合注入法將是其中 最有效和最具有吸引力的方法。█ 國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 19

8/18/15 1:12 PM

過程控制

漂移檢測系統的研發 如果要實現盈利能力和客戶滿意度，複製質量是至關重要的。鑒於此，各種技術已經被開發出來並且正在被越來越多地使 用在世界各地的生產線。——Michel Dubois* 隨著越來越多的生產線依賴於測量系統來 評估質量，在處理質量問題和如何解決這 些質量問題上，操作人員在操作技能上有 相應的缺失。 不太有經驗的運營商可能導致生產問 題沒有檢測到，由於運行條件在偏離正常 條件和預期條件時沒有發出警告信息，因 此未被覺察的情況的發生。 CMI，一個在冷軋帶鋼生產線的專 家，已對它本身添加一些關鍵的工具以增 強其產品組合，從而確保不僅有線圈分 級，而且最終的線圈質量會被複製。該公 司正致力於開發和完善專門的工具，以幫 助識別那些在生產過程中生產問題出現之 前出現的輕微漂移。 連續生產線處理鋼板目前變得非常複 雜，承載了許多不同種類的設備和各種工 藝，連續生產線必須得到嚴格的控制以確 保成品達到預期的質量。儀表是用來向一 個封閉的循環系統輸入工藝參數的，以確 保工藝遵循所需的根據所檢查的關鍵工藝 數據產生的一個線圈分級程序的路徑。 然而，工藝窗口或設備本身的輕微漂 移的檢測，可能是工業環境中的一個挑 戰。通常，直到為時已晚的時候，生產線 必須停產時漂移才會得到確定。缺乏預測

識別導致了這樣一種情況，「沒有什麼是 正常工作的，沒有人知道為什麼」，隨著 時間的推移，這種情況越來越嚴重。 CMI開發的專用工具，是基於記錄過 的工藝和設備的數據來幫助識別輕微漂 移。該概念與SPC方法是相似的，追蹤一 些典型的定量數據，如鋅鍋的熱平衡，生 產每噸特殊鋼種的燃氣消耗量，SKP的軋 制力矩或生產線驅動側和操作側之間的張 力差異等。 在本文中，將會進行關於鍍鋅生產線 的發展狀況以及所遇到的一些困難的 綜述。

研究方法 當目標是開發能夠容易跟蹤與目標工藝窗 口相關的關鍵工藝參數的自動工具 時，CMI採用的方法是基於使用可利用 的被現有生產線計算機和應用程序記錄的 工藝數據用物理原理來連接，如熱平衡和 質量守恆。由於它的簡單和易於運行，這 種方法具有很多優點，例如具有不需要特 定的技術，可以使用現有的數據，基於理 論等優點。 選定的關鍵數據記錄每個人10秒，這 取決於所涉及的工藝，通常情況下，平均

時間為超過五分鐘到2小時之間的時間。 前提條件是，要求避免非一致的數據並排 除瞬態的條件。這可能會導致一個低有效 率(超過80%的數據可能被排除)，但由於 高可用性：質量比數量優先考慮，這不會 成為一個問題。最後的文件會被記錄，用 來為將來作參考或處理，但直接的圖形也 可被用作迅速分析。本文包含了一些類似 的例子。 目前的開發是解決三個在鍍鋅生產線 使用的關鍵工藝，追求以下目標： • 鋅鍋熱平衡：驗證了鍋內真正的入口 帶溫度，並最終檢測到橫向的不均 勻性 • 在退火爐中的燃氣消耗：確定燃燒效 率可能的變化範圍 • 表皮光軋：突出工藝窗口的變化，量 化機械性能分布和左、右張力的監測 變化，以及負載和導致設備幾何結構 的改變。

熱鍋平衡 熱鍋平衡計算為2小時，數據採樣率為2 秒一次，使用塗層重量，鋅鍋的溫度和水 平，鋼的質量流量和溫度。所有超過定義 的工藝窗口數據範圍的數據都會被排除。

* Innovation and sustainability program manager, Fives Group

20 — 2015年8月 — 國際鋼鐵時代

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能耗Nm/Ton

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平衡KW

平衡KW

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質量流量(kg/sec)

1.4x103

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條帶寬度(mm)

圖1 熱鍋平衡隨著鋼材質量流量的變化

480

－100

出口煙氣溫度℃

能耗Nm/Ton

0

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圖3 Nm3/ton 每噸鋼材的天然氣消耗量

26

200

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質量流量(kg/sec)

圖2 熱鍋平衡隨著鋼材寬度的變化

300

能耗Nm/Ton

1.2x103

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區域溫度(℃)

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3

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3

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3

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500

1x103

條帶寬度(mm)

1.5x103

2x103

2.5x103

總質量流量(kg/sec)

圖4 天然氣消耗與區域溫度之間的關係

圖5 天然氣消耗與鋼材寬度之間的關係

圖6 出口煙氣溫度與總天然氣消耗量

任何數據的排除都會導致兩小時的熱鍋平 衡計算無效。可能出現這樣的情況，例 如，當塗層重量超出的設定的30-250g每 平方米範圍，生產線速度低於40mpm， 或鋅水平不穩定。一個不平衡的熱輸入和 熱輸出意味著一些記錄的數據的不正確或 顯示不均勻，如高溫計設置，熱損失估 計，帶鋼溫度，塗層重量測量及其他 情形。 所描述的方法是同時用於所有的CMI

CGLs，且被證明是非常相關的，因為它 可以獲得很難量化的參數，例如鋼等級的 準確的溫度讀數的變化，熱損失的變化， 尤其是入口吻部，最重要的是橫向溫度的 不均勻性。 根據我們的實驗，一個典型的自動生 產線，生產量在60-70噸每小時，入口帶 鋼溫度可確定在+/-2℃範圍內。 圖1為生產線生產率的變化圖：在所 示的例子中，在帶鋼寬度範圍內沒有檢測

到顯著的溫度變化。 對平衡的依賴將意味著入口的溫度讀 數的偏移量。 圖2為平衡和條帶寬度的變化圖：在 相互依存的情況下，可以懷疑非橫向溫度 的均勻性。

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爐內燃氣消耗 在這個工藝中，選定的數據採樣率為10 秒一次，並在10分鐘的時間內完成的熱

國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 21

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過程控制 三角張力驅動操作

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400 YS 150

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300

YS 350

負載(噸/米)

負載(噸/米)

能耗Nm/Ton

500

350

YS 220

300 250 200 150 100

-1x103

2x103

4x103

6x103

8x103

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0.50

12

圖7 所有等級鋼材驅動操作的不同張力

圖8 所選月份的負載伸長率分布圖

400

350

350

300

300

YS 220 YS 350

150

YS 350

150 100 50

0.70

0.90

1.10

1.30

1.50

1.70

1.90

伸長率(%)

YS 220

200

50 0.50

YS 150

250

100

1.30

1.50

1.70

1.90

300

負載(噸/米)

負載(噸/米)

400

YS 150

1.10

圖9 三種等級鋼材的負載伸長率，1月份

350

200

0.90

伸長率(%)

400

250

0.70

月份

入口張力(kg)

負載(噸/米)

YS 350

150

50 1

1x103

YS 220

200

100

50 -1.5x103

YS 150

250

YS 150

250

YS 220

200

YS 350

150 100 50

0.50

0.70

0.90

1.10

1.30

1.50

1.70

1.90

0.50

0.70

伸長率(%)

0.90

1.10

1.30

1.50

1.70

1.90

伸長率(%)

圖10 所有等級鋼材驅動操作的不同張力

圖11 負載-伸長率，2月份，厚度0.8+/-0.1mm

圖12 負載-伸長率，2月份，厚度1.2+/-0.1mm

消耗的計算，相當於約一半的傳入線圈。 只有在工藝速度超過50mpm的時候才會 被考慮。 為了只選擇穩定的條件，CMI需要進 一步調整方法並添加一些額外的智能過濾 器。為獲得相關結果的一些強制性的例 子，如，歐洲的退火爐，平均訂貨量在 100噸以下，通常轉換成三到四個線圈。 生產線速度和帶材規格的頻繁調整，這將 導致質量流量的波動和熱循環的不斷變 化，從而影響區域溫度。換言之，一個退 火爐大部分時間是處於一個短暫的條件 下。數據處理是基於計算鋼帶的熱量，煙 霧和全球熱產量。操作參數如退火溫度、

煙氣中的氧氣、運行的燃燒器數量和區域 溫度也是分析中不可缺少的部分。 分析表明，即使在相同的帶材規格 和穩定的條件下，每噸鋼材所消耗的天 然氣量之間差異顯著，但其原因尚未完 全確定。如圖3所示的一個例子，它的退 火溫度峰值僅在790-810℃範圍內。一個 可能的解釋是，各種參數之間密切的相 互依存，如爐區溫度和線生產速度，而 線生產速度又取決於速度和帶材的寬 度。熔爐在過渡期間的熱慣性也影響穩 定生產週期。對應於3個月的主要結果如 圖3和圖4所示。不幸的是，只通過檢查 熱量消耗很難確定一個漂移的峰值溫度

測量。然而，分析還在進行，一旦完成 研究，將使我們全面綜合評價這個指標 的實用性。 圖5中的結果表明，每噸鋼材的條帶 寬度和具體的燃氣消耗之間沒有相互依存 關係，這個結果與傳統的觀點和期望有著 顯著的差異。 著眼於燃燒質量的研究目前已取得了 可喜的成果。獨立於熱循環之外的煙氣溫 度追蹤和每小時天然氣的消耗量兩者之間 的相關性已經被確定。這些結果讓我們期 望燃燒漂移轉化為偏離這種相關性的數據 (如圖6所示)。 每生產定義參考規格的鋼材消耗的天 然氣是另一個指標，將在未來幾個月內對 之作詳細的闡述。 CMI已決定建立一個“軋輥磨損指 數”，它是一個額外的、重要的與爐輥的 熱循環和熔爐頻繁的熱狀態改變導致的最 終更快的磨損相關的指標。該決定是基於 觀察爐輥輪廓隨時間的變化。第一個分析 使我們懷疑，熱循環引起的頻繁變化，無 論是對於條帶寬度還是峰值退火溫度，都 是一個主要原因。 所有上述指標將在未來幾個月內進行 持續研究，以評估其可行性和使用在檢測 緩慢漂移的可能性，所收集的參考數據本 身是已經部分地解決缺乏的研究歷史以更 有效地在問題發生時幫助解決問題。

表皮光軋 就表面冷軋機而言，採樣率設置為每10 秒一次，數據平均為每一個有效的五分鐘 u 26

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熔爐

建造印度鋼鐵局管理公司(SAIL)的 新高爐 於2013年受到印度鋼鐵局管理公司(SAIL)委任的魯爾克拉鋼工廠(RSP)第五號新高爐，是由一支聯盟合伙團隊製造出來的， 該合伙團隊由意大利達涅利康力斯公司(Danieli Corus)和印度塔塔集團項目工程有限責任公司(Tata Projects Ltd)組成，並 且該第五號新高爐的製造，完全以意大利達涅利康力斯公司(Danieli Corus)的技術工藝和專有技能為基礎。隨著絕大多數現 存的煉鐵系統產量開始達到其技術和經濟上的預期使用期限，該新高爐的使用，能夠使魯爾克拉鋼工廠(RSP)的鋼產量，滿 足其對產品目前的需求以及將來的需求。——J Bak* 和 E Engel* 魯爾克拉鋼工廠(RSP)是由印度斯坦鋼鐵有 限責任公司(Hindustan Steel Limited)於1959 年成立的。依據印度斯坦鋼鐵有限責任公 司(Hindustan Steel Limited)的構造，其能夠 在1973年整合到印度鋼鐵局管理公司(SAIL) 中去。魯爾克拉鋼工廠(RSP)的初始產量約 為1噸每年(1Mt/yr)，而在接下來的幾十年 中，利用四個高爐和兩個BOF設備在車間 熱端的操作，該工廠的產量將增長到2噸每 年(2Mt/yr)。 當前，印度加速的經濟增長大大提高 了國家的鋼鐵年消耗量：在2001年到2012 年期間，印度見證了它的鋼鐵年消耗量從 每年28.5噸到73.6噸的增長，其平均的年增 長率達到9%。考慮到該國的人均消費比率 水平約為全球平均水平的25%，約為中國人 均消費比率的12.5%這個情況，這種增長速 率，在不久的將來，就會表現出巨大的增 長潛能。印度鋼鐵局管理公司(SAIL)在2006 年決定一項擴張計劃，其目標是使公司的 鋼鐵總產量翻一倍。表1給出了這個雄心勃 勃的擴張計劃的關鍵數據，而該擴張計 劃，與由印度鋼鐵局管理公司(SAIL)經營的 的綜合性鋼鐵工廠相關。 魯爾克拉鋼工廠(RSP)在該地區設定了 一項擴張計劃，其目標是鋼鐵產量達到4.5 噸每年(4.5Mt/yr)。另外，魯爾克拉鋼工廠 (RSP)還預設了現代化改造，從而減少煉焦 爐和燒結廠的廢氣廢物排入環境。擴張計 劃剛開始的時候，上游的高溫液態金屬的 容量是由四個高爐產生的，其中三個高爐 的內部容積為995立方米(995m3)，而另外一

工廠 Bhilai Durgapur Rourkela Bokaro Burnpur 總計

2011-12年 的年產量 5.1 2.1 2.3 4.0 0.5 14.0

擴張後 的年產量 7.5 2.5 4.5 5.8 2.9 23.2

個高爐的內部容積為1448立方米(1448m3)。 所有的這些高爐都是20世紀60年代(1960s)的 德國原始設計。為了實現擴張計劃，魯爾 克拉鋼工廠(RSP)經過深思熟慮後，決定製 造尚未開發的第五個高爐，該新高爐較前 四個鍋爐，內部體積大幅度增加，並且完 全符合最佳技術原則。

圖1 高爐

增長率 +47% +19% +96% +45% +480% +66%

表1 印度鋼鐵管理局(SAIL)綜合性鋼鐵工廠的擴 張計劃（高溫液態金屬年產量數據，單位：百萬 噸每年）

圖2 爐腹

第五號高爐 新設計的高爐，內部體積為4060立方米 (4060m3)，平均生產量為每天8000噸重金屬 (8000thm/d)。煤粉注入系統的額定煤粉用 量為每噸重金屬150千克(150kg/thm)，而其 設計標準用量為每噸重金屬200千克(200kg/ thm)。熱空氣流由三個熱鼓風爐提供，這三 個熱鼓風爐的內部燃燒室均在圓頂溫度為 1425℃的溫度下運作。熔爐有四個三孔 型，在兩個高爐出鐵場運作(表2)。 熔爐爐襯的設計是“荷蘭霍高文”高 傳導性的集成式冷凝器，以及帶有銅質冷 卻板和石墨耐火材料的襯里概念為基礎 的。這種現代化的襯里設計，能夠最大限 度地減少爐腹中的滑動影響，並且平衡的 襯里輪廓，能夠建立一個穩定的沖積層， 這種沖積層能夠保護熔爐，使其不發生腐 蝕。熔爐爐腹以及下層煙囪，包括石墨和 碳化硅耐火材料和經過加工的以銅為材料 的板式冷卻器的組合，不僅能夠創建一個 沖積層，而且當沖積層不存在時，還能夠 提供足夠的抗腐蝕性能。當在較高的煤粉 注入量(PCI)和生產力水平，和/或在較低質 量或不同質量的原材料狀況下進行操作 時，25年的熔爐爐齡是可以實現的。圖1闡 明瞭熔爐的總體佈置圖，圖2則說明瞭熔爐 爐腹的設計。 氣體淨化系統是以意大利達涅利康力 斯公司(Danieli Corus)的旋風除塵器為基礎 的，該旋風除塵器具有一個切向入口和一 個環狀間隙洗滌器。 這種類型的除塵器的主要優勢——與

內部體積 工作體積 爐床直徑 產量(平均) 產量(峰值) 煤粉注入(PCI) 比率(額定) 煤粉注入(PCI) 比率(設計標準) 熱鼓風爐的圓頂溫度

公制單位 4060m3 3470m3 13.2m 8000thm/d 8320thm/d

美國單位 143378cuft 122542cuft 43.3ft 8840thm/d 9193thm/d

150 kg/thm

300lbs/thm

200 kg/thm 1425℃

400lbs/thm 2600℉

表2 魯爾克拉鋼工廠(RSP)的第五號高爐各參數

*意大利達涅利康力斯公司（Danieli Corus）：Rooswijkweg 291，1951 ME 費爾森-鹿特丹（Velsen-Noord），荷蘭；聯繫電話：+31-251-500 500；企業郵箱：comms.office@danieli-corus.com。

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熔爐

圖3 切向旋風：5微米路徑，15微米和30微米的粒子

圖4 高爐煉鐵廠的3D 概述圖

圖5 爐腹段外殼的升降

傳統的除塵器截然相反，傳統的除塵器是 一種以重力為基礎的系統——這種類型的 除塵器的特征是這樣的，粉塵中鋅含量較 低的部分，85%都在此處被分離，留下盡可 能最小的受污染的那部分鋅給洗滌器。採 用重力除塵器，只有50%的灰塵將會被分 離，剩餘部分的三分之二仍然由鋅含量較 少的塵埃組成；這就引入了更大量的灰 塵，而且這些灰塵不能在燒結礦廠被回 收，和/或大大的增加了用於處理這麼灰塵 所需的額外成本(圖3)。 最後，工廠還配備了一個爐渣處理系 統，該系統是以一個脫水輪和一個頂部氣 體回收渦輪(TGRT)為基礎的，並且原材料 會被帶送到無料鐘爐頂部(圖4)。

項目 2008年10月2日(莫罕達斯·卡拉姆昌德·甘地 (M.K. Gandhi)的生日)，魯爾克拉鋼工廠 (RSP)與一支聯盟合伙團隊簽署了一份合 同，該團隊由意大利達涅利康力斯公司 (Danieli Corus)和印度塔塔集團項目工程有 限責任公司(TPL)組成，用於一次性全套供 應第5號高爐。意大利達涅利康力斯公司 (Danieli Corus)承擔工程和技術產品的供應 以及安裝監督，業務協調和培訓的責任。 印度塔塔集團項目工程有限責任公司(TPL) 則負責工程和提供作用範圍的收支平衡

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圖6 施工活動

(如：民用收支平衡)以及安裝。在這種規模 的項目中，從協調所有進程的方面來看， 項目管理是至關重要的，而這些進程與一 系列的領域先關，如工程、採購、檢驗、 物流以及安裝。這個特定的項目是在一種 需要具體措施的情況下執行的。

客戶的工程師 罌粟(Mecon)是印度政府運營的一個組織， 其總部設在蘭契(Ranchi)，代表印度鋼鐵局 管理公司(SAIL)充當了客戶工程師的角色。 罌粟(Mecon)具有針對各種各樣不同程序包 的特定專有技術，從而能夠在技術方面引 起許多有趣的討論。在這些討論中，各方 都會挑戰其他方的觀點，從而使工程能夠 得到最好的結果。這樣，就能在各方之間 建立了一個堅實的技術基礎，從而防止在 施工過程中缺乏透明度。

聯盟合伙團隊內部的合作 由於大多數的適用範圍是與印度塔塔集團 項目工程有限責任公司(TPL)相關的，所以 這個公司扮演著聯盟合伙團隊領袖的角 色，處理著所有與客戶的溝通。在各方(印 度塔塔集團項目工程有限責任公司(TPL)、 意大利達涅利康力斯公司(Danieli Corus)、 罌粟(Mecon)以及魯爾克拉鋼工廠(RSP)內部 以及它們之間，設立了大量的文檔控制管

理系統。另外，還為工程文檔、電子郵件 以及信件建立了編號系統。此外，對於文 檔跟蹤和需要解決的問題，也投注了大量 的注意力。這種做法被證明是有效的，因 為這使得任何一個文檔都不會被錯過，任 何一個問題也不會被留下而未完成。 最後，合同計劃將被詳細分成一個四 級的計劃，在該計劃中，聯盟合伙團隊成 員的日程安排以及他們的分承包方將會合 併。魯爾克拉鋼工廠(RSP)的工程項目部門 還會組織月度會議，這能夠使合同計劃處 於嚴格控制中。

物流 總計950個由國外供應的集裝箱以及各種雜貨 運輸工具，降落在印度加爾各答(Kolkata)， 並且將用卡車運到魯爾克拉(Rourkela)。加 爾各答碼頭系統(KDS)到魯爾克拉鋼工廠 (RSP)之間的距離是350英里左右，並且考慮 到在印度公路上行駛時，需要有時間消耗 的本質。因此，交通運輸過程不得不精心 安排，而且這還與該地接受集裝箱的最大 能力以及同步的超大型運載能力相關。 外國的原材料來自於各大洲。考慮到 冬天水路和船舶凍結的風險，當加拿大和 北歐進入冬天，就會給印度鋼鐵廠物資的 運輸帶來巨大的挑戰。每到冬天的某一時 刻，印度鋼鐵廠一度不得不採用一艘經過 www.steeltimesint.com

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熔爐

圖7 配置圖

圖8 在現有工廠中的高爐

圖9 鐵水中的硅含量（%），前40個鑄件

圖10 平坦的鑄造澆注場地面

特許的船隻，經過溫暖的地中海地區，去 運載比利時安特衛普省(Antwerp)的貨物， 因為這時在加拿大和北歐地區的所有船隻 的起重機和甲板都已經凍結了。 儘管具有上述問題，但將貨物進口到 印度所需的大量運輸工作，其物流的運行 相對來說還是比較順利的。 在現場，為了能夠讓意大利達涅利康 力斯公司(Danieli Corus)對其干材料進行存 儲，我們還特地建立了兩個隨時可用的室 內儲存設備，當然，該室內儲存設備更大 的作用，是設計出來用於存儲耐火材料 的。此外，魯爾克拉鋼工廠(RSP)在工廠內 的其他設備中也儲存了相當數量的原材 料，其中一些設備是在露天的。 對於較大組件的預裝配，例如高爐的 某一部分或者高爐的吊環，熱鼓風爐的殼 體，他們的擱置區域是分配在高爐廠的最 終平面佈置圖內的。將某個區域指定為每 一個由幾個組件預裝起來的組件的預裝配 活動區，則這些預裝配活動的計劃安排和 執行就可以得到優化了(圖5和圖6)。

氣候/季風 在五月至七月之間，印度地區的溫度大大 超過100華氏度(100℉)，並且七月到九月之 間還是季風雨，這對工程項目的執行而 言，複雜程度又增加了一個層次。因為此 www.steeltimesint.com

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時，白天的工作被轉到了早晨的早些時候 和下午的晚些時候。此外，還設立了照明 取暖設備，從而能夠使得在天氣比較暗的 時候，以及天氣比較寒冷的時候，也能進 行工作。另外，爐殼和爐灶內的耐火材料 的運作，主要是在寒冷季節執行的。 在炎熱的季節，考慮到如果長期暴露 在熱風中，工人可能要承擔面部燒傷的風 險，因此大風有時也會使得露天工作不能 進行。因此，地基建設以及電纜隧道必須 要在七月之前完成，並且用於雨水疏散的 溝渠的挖掘，也必須在每年的疾風雨季開 始之前完成。 最後，在季風雨季期間進行高爐的運 作，則需要採取特殊的安全措施，從而避 免，例如在高爐渣礦井和干渣坑內的，蒸 汽爆炸。這些措施將在稍後，結合高爐的 開爐和傾斜上升，共同討論。

匹配的重要性 如平面佈置圖(圖7)所示，新的高爐以及它的 輔助設備(平面佈置圖中有顏色的部分)必須 與現有的裝置(平面佈置圖中用黑色表示的 部分)相匹配。對於整個高爐工廠而言，其 可用空間是足夠的，對於焦炭和含鐵原材料 的供應來說，儘管需要經過一定的調整，但 也要能適應現有的物流，並且對於高溫液態 金屬而言，同樣能夠按照指定的工藝路線轉

移到鋼工廠和下游的爐渣處理地。 然而，在早期階段的時候，平面佈置 圖就是足夠寬敞的，能夠同時開展幾個安 裝活動(對於是否需要一塊擱置區域，有的 安裝活動要求有，有的則沒有要求)，最後 修訂完成的工廠平面佈置圖，很顯然會是 一張精確並且緊密配合的圖紙。不管怎麼 樣，其中沒有一項物流活動是受到阻礙 的，並且其佈局也已經被證明是經過深思 熟慮得出的(圖8)。

試運行和試產擴量 2013年8月6日，新的第5號高爐由一支聯合 試車團隊進行了試運行，而且該聯合試車 團隊由魯爾克拉鋼工廠(RSP)的操作員和意 大利達涅利康力斯公司(Danieli Corus)的專 家組成。該熔爐內填滿了木材，一直到與鼓 風口平齊，並且在鼓風口上方，一個1260公 噸的焦炭空白區也被填滿(1389短噸)。其餘 的工作容積承受一個負載，而且其焦炭加 入量為每噸重金屬800千克(800kgthm)(每噸 重金屬1600磅(1600 lbs/thm))。 在熔爐燃燒大約29小時後，通過1號出 鐵口，將產生第一個鑄件。在剛開始的第 一個小時內，熔爐中焦炭加入量的下降速 率相對而言比較快。因此，高溫液態金屬 爐渣的分離，開始的比計劃中要快一些。 而且，熔爐中焦炭加入量的下降，確 國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 25

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熔爐

結論

圖11 印度鋼鐵局管理公司（SAIL）董事長CS Verma參與開幕式

保了在分離開始後，所有分離出來的高溫 液態金屬，當被用於鋼鐵廠時，都具有足 夠低的硅含量(圖9)。 考慮到一旦到了季風雨季，在高爐所 在的區域，特別是在高爐渣的渣坑中，就 會存在大量的水，這就意味著，在這個時 間段，就需要主要採取安全的預防措施。 印度鋼鐵局管理公司(SAIL)管理人員自己承 擔起了這個責任，從而確保新製造的第5號 高爐不會有事故發生。

一個具有高容忍度的熔爐 在試產擴量期間，該熔爐似乎具有非常高 的容忍度和接受性，例如，可以容忍和接 受許多的低爆炸時間，其原因可能在高爐 複雜之內，還可能超出了該高爐的複雜 性。意大利達涅利康力斯公司(Danieli Corus)還為魯爾克拉鋼工廠(RSP)的全體人 員提供了大量的培訓，這些人員包括了操

作、維護以及自動化的工作人員。 最終的結果是令人振奮的，因為在開 爐之後，立即進行試產擴量運行的幾個月 中，幾乎不需要任何的輔助設備；這之 後，魯爾克拉鋼工廠(RSP)的操作者接管了 該高爐並且將它進行了進一步的提升。

從過渡階段到正常運作 在經過了開爐和試產擴量階段以後，要從 過渡階段轉換到正常運行階段是很快的。 利用這些勞動密集型的階段，以及直接介 入過時的低壓槽和流道系統的需求，可以 明確一些工作領域和平台，並且澄清某些 家政管理。 兩個鑄造澆注場都樹立了極好的例 子，因為既然運作區域已經清楚了，並且 操作也已經正常化了，那麼沖洗和平坦的 設計就能為我們提供所有預期的人體環境 改造學的優勢。

• 魯爾克拉鋼工廠(RSP)的第5號工程 項目證明，如果全體員工都致力於該工程 項目，並且工廠的管理人員也很願意展示 自己的領導能力，那麼，工廠的生產能力 就可以在幾年內順利地翻一番。另外，通 過投資最好的現有技術，並且對操作和維 修人員都進行相關的培訓，也可以持續實 現工廠的生產能力翻一番。 • 目前的技術，考慮了尚未開發的設 備，而這些設備將融入到緊湊的平面佈置 圖中，並且能夠與現存的工廠物流系統毫 無問題的相匹配。不管怎樣，就對這個處 理過程而言，當設備，比如熱空氣流和氣 體淨化系統，變得更加緊湊，而不是考慮 越來越複雜的連接和約束時，技術的發展 可能就是有益的。 • 就印度的經濟發展而言，在中-長期 時間段內，其前景是充滿希望的。因此， 在不久的將來，還會有類似的工程項目， 這也是意料之中的事，而且在未來這些工 程項目的施行中，從現在的項目中所得出 的經驗教訓，就設計和施工方面來說，都 將會被證明是有價值的。在該地區的其它 許多發展中經濟體中，對尚未開發地區的 工程項目則具有更長遠的期盼，因為通常 來說，在印度，幾乎沒有工程項目棕色地 帶(指城中舊房被清除後可蓋新房的區域)的 概念。 █

u 22 漂移檢測系統的研發 的時間，這相當於約四分之一的傳入線 圈。CMI已經專門地保留一段時間的超 過50米每分鐘的生產線速度，恆定的伸 長率以及相同的鋼等級和規格。在這種情 況下，機械性能將進行相互比較，以避免 數據與其他材料的數據混淆。目前，只獲 得第一個的結論。不同的數據獲取的方法 的綜合分析正在開展，以確定最合適的追 蹤指標。眾所周知，在連續鍍鋅生產線 (CGL)作為一個「示範點」，負載是完全 相同的，但左右張力有所不同(如圖7所 示)。經過初步的分析，這種差異被懷疑 隨著條帶寬度的增加而增加，因為一條帶 邊緣相比於其他導致在生產線中或已經存 在於傳入線圈的缺陷更長。

典型的結果 目前，CMI正在逐月的基礎上建立的一 個指標，後續將進行用於選擇鋼硬度，可 能地，也包括不同的鋼厚度的負載伸長率 參數的演變研究。預期的150Mpa， 220Mpa和350MPa +/- 10MPa的屈服強 度 的 典 型 結 果 如 圖8 ， 圖 9 ， 圖 1 0 ， 圖 1 1 以及圖12所示。圖8所示的是追蹤每寬度

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單位的逐月負載，而圖9，圖10，圖11以 及圖12所示的是選定月份的負載伸長率。

結論 CMI開發能夠檢測工藝緩慢漂移和預測 可能出現的問題的數據處理系統的目標， 導致一些被定義良好的指標和鍋熱平衡的 工具以及在高爐煤氣消耗和表面冷軋機方 面需要獲得更多的調整。 在這一點上，當著眼於一個問題頻 繁出現的老化的連續生產線，預測可能 出現的質量問題甚至更大。由於開發方 法有助於檢測在測量和工藝窗使用過程 中出現的緩慢漂移，它不僅有意義、易 於在新生產線中實現，同時由於系統的 靈活，也可以應用在老化生產線中；使 用工藝數據記錄在現有的生產線計算機 中；根據工藝的不同時間段進行平均； 過濾器只考慮穩定和一致的條件。到目 前為止，這個方法已應用於一個具體的 連續鍍鋅生產線的三個重要環節。這些 工藝是：鍋熱平衡，爐內燃氣消耗和表 皮光軋。 所有三個工藝的發展階段是不同的，

尤其是在建立和隨時間追蹤的主要指標的 識別方面。試點目前現狀可歸納成為如下 幾點： •熱鍋的平衡工作狀態良好並有效地 檢測到錯誤的鍋進料溫度，包括橫向均勻 性以及入口吻部的絕緣性修正。 •定義的熱循環每噸鋼產量的爐內氣 體消耗在+/-10%範圍內變化。這可能不允 許檢測退火溫度漂移。然而，一個與所確 定的每小時總氣體消耗量和煙塵溫度相關 性之間的最終偏差將表明在燃燒系統的 變化。 •表皮光軋壓力延伸地圖定義條帶強 度和伸長率的已被證明是一個很有前途的 在工藝窗變化檢測的指標。此外，張力的 變化，負載或驅動操作或頂部和底部之間 的軋輥扭矩很容易得到。 CMI仍需要時間來完成研發工作，主 要是通過連續的數據收集和數據分析，用 以繪制真正的漂移圖。 有了這個信息，應用的方法的效率， 與過程和指標的初始目標相比，最後需要 進行驗證並且全面綜合評估該方法的整體 性能。█ www.steeltimesint.com

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維護

潤滑油質量的監測 油品分析程序能幫助專業維護人員延長其設備的使用壽命以及最大限度地 減少了計劃外的停機時間。作者Jarmo Vihersalo*。 樣間隔時間，以便可以及早發現設備問 題。抽樣檢查通常比修理或生產損失成 本更低。行業標準建議實施每季度採樣 制度。然而，如果出現異常水平的磨損 或污染物元素，振動數據有增加，流體 系統經過徹底檢修後或泵改變後又或者 當新設備部件投入使用後有溫度的升高 等情況，建議採取更加頻繁的取樣。

特殊應用程序經驗

現今鋼鐵企業的數量比以往任何時候都要 多，他們高度重視運營的實現和成本效 率。管理者和工程師們由於增加了工廠的 生產力而被授予獎勵的現象正變得愈發常 見。其結果是，專業維護人員正結合積極 的策略以幫助他們實現生產目標。 油品分析是當下最流行的實施維護 方案之一，它由包含了一系列的測試， 用以確定條件設備組件和潤滑油服務中 的條件。油品分析提供對污染的預警有 助於專業維護人士延長設備組件和潤滑 的壽命。 最大限度地減少計劃外維護。

回歸基本

應當遵循一定的協議來確保油品分析結 果的準確性。首先，專業維護人員應該 始終使用干淨、干燥的容器來畫油樣， 在油樣收集前任何粒子在容器中都可能 導致不準確的結果。大多數油品分析公 司提供了樣本收集罐。 維護和生產工程師畫樣本應該從設 備的正常操作溫度和當設備在使用或在

線時的溫度下。如果在線畫樣不能實 現，可以在設備關閉後30分鐘內畫樣。 油樣應該總是以同樣的方式，從相 同的採樣點採樣。樣本可以從油管從儲 液器或油底殼(油槽)，閥門裝在系統返回 的加壓油管上(過濾器前)，在供應到系統 的加壓管上(過濾器前)，在儲液器壁上、 特殊配件或儲液器與油底殼的排出管(閥 或插頭)。 為了確定最合適的樣本點，則必須 與你的油品分析提供者和機器製造商商 定應用程序特定的建議。一旦確定了位 置，應該注意維護記錄，以便樣品總是 可以來自同一個地方。序貫使用石油樣 品可以進行比較並提供準確洞悉設備和 潤滑條件的趨勢來確保分析結果。 油樣應始終在設備排出之前取得。 如果油品已經被排出，樣本已取，那麼 認為可以繼續使用，產品沒有辦法被例 如液壓裝置和變速箱的組件再次利用。 另外，不要再換油後或者新加大量的補 給油後立即在機器中採樣。 專業維護人員建議要經常要設置集

選擇一個有特殊應用程序專業技能和與 原始設備製造商(O E M s)良好的人際關係 的油品分析合作伙伴是極其寶貴的。 O E M s建立在對設備模型、潤滑油、應 用程序和操作環境的專有控制權限的基 礎上。針對油品分析結果對比，這些預 先確定的保障措施可以幫助專業維護人 員對潤滑油和設備的控制條件做出最明 智的決策。 銅經常被發現用於液壓系統的油品 分析，這是因為泵通常用銅合金、殼管 熱交換器通常由銅或銅合金製成的。這 些材料接觸到液壓機液體，在合適的條 件下，銅可以分解形成石油。 在至少50到250小時的運行時間裡， 可能可以發現銅含量水平升高(通常少於 500 p p m)。研究表明，銅含量水平與連 續操作無關，且不會影響液體運行特性 或氧化穩定性。

在線效率

大多數分析公司提供某種程度的在線功 能，因此，根據油品分析合作伙伴如何 能幫助加速油品分析的執行過程的評估 是非常重要的。等任務管理及更新設備 的登記、印製完成樣品瓶，訂購額外的 取樣工具和確認交付樣品可以使用在線 工具簡化。專業維護人員也可以用適當 的工具武裝強大在線程序以此來武裝作 出更明智的決定。

長期的成功

選擇一個擁有特殊應用專業經驗，與 O E M s公司有着親密關係並且能提供一 個全面的在線油品分析的石油分析提供 者將有助於工廠專業維護人員實現他們 公司的以及他們自己的生產目標。█ 更多信息，請咨詢www.mobilindustrial.com

* 歐洲人，非洲和中東的能源工業營銷顧問，就職於埃克森美孚燃料和潤滑油公司

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鍍層

在熱浸鍍過程模擬器(HDPS)中對鋁硅 鍍層進行模擬研究 一直以來，我們都在努力，希望通過使用一種熱浸鍍過程模擬器(HDPS)，來開發一種以鋁和硅為基礎元素的鍍層，從而避 免在熱衝壓過程中，B型錳鋼的氧化反應或者表面脫碳。— S.K. Shukla*, M. Deepa*, Anjana Deva*, Santosh Kumar*, Atul Saxena* 以及 B.K. Jha* 在單個的處理步驟中，熱衝壓工藝結合了加 熱成形以及之後的淬火硬化過程。這個過程 是與硼合金鋼的化學成分相匹配的，因為它 為淬火過程創建了一個穩健的工藝窗口，而 淬火過程則能夠引起馬氏體轉變。當將尚未 加鍍層的硼鋼從熔爐轉移到其他媒介中時， 在硼鋼未加鍍層的表面，就會形式一個不規 則並且很粗糙的氧化鐵層。因為硼鋼直接與 大氣中的氧氣接觸，因此會發生氧化反應， 導致表面脫碳，這將不利於硼鋼的某些最終 屬性。為了避免在熱衝壓過程中的剝落，在 全世界範圍內，我們已經開發出了各種不同 類型的鍍層。在目前的工作中，我們一直都 在努力，希望通過使用一種熱浸鍍過程模擬 器(HDPS)，能夠開發出以鋁和硅為基礎元素 的鍍層，從而避免在熱衝壓過程中，B型錳鋼 的氧化反應或者表面脫碳。我們通過使用熱 浸鍍過程模擬器(HDPS)，進行了某些實驗， 來確定含鋁離子的鍍浴電解質的最優成分組 成以及其他鍍層參數(鍍浴電解質的溫度、浸 漬時間等等)，從而在熱衝壓過程中，在鋁硅 鍍層的抗腐蝕性、粘附性、無裂紋以及無空 隙鍍層等方面，均實現其優越的性能。我們 已經發現，在鍍浴電解質中，當硅元素的含 量為13% ，鈉元素的含量為1% ，其余都為鋁 元素時，為最佳鍍浴電解質成分組成。當以 鋁硅為基礎元素，對B型錳鋼板進行鍍層時， 在抗腐蝕性、可成形性以及鍍層的粘附性方 面，均能夠實現其優越的性能。

簡介 在汽車製造業中，為了提高車輛的安全性以 及降低車輛對燃料的消耗，需運用錳硼鋼 (22MnB5)，進行輕量型車身部件的生產，而 這種趨勢就目前來說，正在迅速增加。在室 溫條件下，超高強度鋼的成型加工，受到鋼 材本身低成型性和相當大的彈性回復效應的 限制。因此，熱衝壓被人們所接受，成為一 種廣泛使用，並且可行的替代解決方案。對 於金屬鋼板來說，熱衝壓過程是一個非等溫 的成型過程，在該過程中，成型和淬火在同 一個工藝步驟中進行1。這個過程運用的原理 是，當鋼板溫度升高時，奧氏體相中硼合金 鋼的屈服應力降低，這可以使零件以超高強 度、最小彈性回複的特性被生產出來，同時

圖1 鋼鐵研究和發展中心(RDCIS) 熱浸鍍過程模擬器(HDPS)的全視圖

也降低了薄板的厚度。 熱衝壓工藝大大擴充了零件生產的可能 性。就目前而言，有兩種常用的熱衝壓方 法，也就是直接熱衝壓方法和間接熱衝壓方 法。兩級間接熱衝壓工藝能夠允許更加複雜 的成型零件的生產，但由於上游冷衝壓和隨 後的熱衝壓兩個階段的存在，其工藝更為複 雜，成本也變得更加高。因此，不管怎樣， 一階段直接熱衝壓仍然是最常用的熱衝壓方 法，並且非常適合於處理帶熱浸鍍噴鋁鍍層 的錳硼鋼。另外，防止鍍層剝落，這是一個 加熱成型過程的典型特性，因此，這將延長 成型模具的生命週期。在加熱過程中，保護 鍍層轉化為了一個由鐵-鋁-硅三種元素組成的 合金層，該合金層牢牢的粘附在基底上，並 且具有很好的抗腐蝕性能。然而，在金屬相 元素 碳

質量分數 (%) 0.23

錳

1.26

硅

0.28

硫

0.008

磷

0.015

鉻

0.16

硼

0.003

鈦

0.023

鋁

0.044

表1 用於模擬研究中的B型錳鋼基體的化學組成 成分

間化合物形成方面，當溫度很高時，鋁硅鍍 層的脫落，會使金屬內部形成柯肯特爾空孔 和裂縫。考慮到上述情況，我們需要不斷努 力，為熱衝壓操作開發新類型的鋁硅鍍層， 從而使熱衝壓操作不受上面提到的鍍層脫落 的影響。鑒於上述情況，我們當前工作的主 要目標是，優化含鋁離子的鍍浴電解質的組 成成分(即Si元素的含量和其他合金元素的含 量)以及優化鍍層參數(即鍍浴電解質的溫度和 浸漬時間)，從而在熱衝壓過程中，在鋁硅鍍 層中，與抗腐蝕性和粘附性相關的特性、以 及在確保鍍層無裂紋和無空隙等方面，都實 現了其優越的性能。

實驗 在熱浸鍍過程模擬器HDPS中，HDPS的實物 圖如圖1所示，通過改變含鋁離子的鍍浴電 解質中硅元素的含量(含量變化範圍為6%至 13%)，退火溫度(溫度值變化範圍為700 攝氏 度至750攝氏度)，時間(變化範圍為60秒至90 秒)以及鍍浴溫度(溫度值變化範圍為590攝氏度 至610攝氏度)，我們已經對B型錳鋼基體進行 了某些實驗，並且B型錳鋼基體化學成分如表 1所示。然而，其他參數，比如：浸漬時間(在 這個實驗中，取值約3秒)，低溫退火環境的露 點溫度(取值零下20攝氏度)，含鋁離子的鍍浴 電解質中鋁元素的含量(取值約1.0%)，噴嘴的

*印度，恰爾肯德邦，蘭契市鋼鐵研究和發展中心(RDCIS)，印度鋼鐵管理有限公司(SAIL)，郵編：834002，企業郵箱：skshukla@sail-rdcis.com

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腐蝕速率，一 mpy

德國儀立信皮碗試驗器測量值

鍍層

鋁—6%硅

鋁—10%硅

鋁—13%硅

傳統鍍鋅鋼板

圖2 鋁硅鍍層薄板相比於傳統鍍鋅薄板的腐蝕速率

距離(取值17毫米)以及摩擦接觸氣體的流速(取 值200 lpm)，在實驗過程中均保持不變。 在每個模擬試驗中，尺寸為200毫米 (長)×120毫米(寬)的B型錳鋼鋼板，在一個氫氣 含量為20%、氮氣含量為80%的低溫退火環境 中，以30攝氏度每秒的速度被加熱到退火溫 度，並且在該溫度下保溫了60 - 90秒。在試驗 期間，低溫退火環境下的露點溫度都保持大 o 約為-20 C。低溫退火之後，將試樣在氮氣以 大約4攝氏度每秒的速度進行冷卻，一直冷卻 o 到鍍浴溫度附近(一般比鍍浴溫度高5 C)，並且 在浸入到鍍鋅槽之後，樣本將以10攝氏度每 秒的速度冷卻到室溫。 採用鋁硅鍍層的B型錳鋼試樣的特征在 於：鍍層厚度、抗腐蝕性、成型性、粘附性 以及微觀結構。鍍鋅試樣的鍍層厚度(CT)是通 過使用Defalsko鍍層測厚儀(即鍍層測厚儀6000) 測定的。對鍍鋅鐵薄板(GI)的成型性特征的評 估，是通過使用德國儀立信公司生產的皮碗 試驗器進行的。並且在測試期間，鍍層開始 出現裂紋或者開始剝落的點，就是當衝壓機 的運動被認為是德國儀立信皮碗試驗器時， 所測量出的組成成分的值。對鍍層薄板的塗 層粘附性的評估，是通過一個鎖狀的成型測 試儀進行的。對鍍層薄板的腐蝕速率的測 量，是通過塔菲爾標繪方程，使用一個穩壓 器，在下列條件下進行的： 實驗溶液：質量分數為3.5%的氯化鈉溶液 參比電極：銀—氯化銀。 掃瞄速度：0.1 mv/s。 掃瞄範圍：±20 mv。 通過使用一個掃瞄電子顯微鏡和一個 EDAX(能量色散x射線分析)系統，對模擬的鍍 鋁薄板試樣進行了金相分析。依據熱處理的 操作流程，鋁硅鍍層B型錳鋼試樣都需要經歷 一個熱處理週期(即以8攝氏度每秒至10攝氏度 每秒的加熱速度，一直加熱到930攝氏度，並 且在930攝氏度的溫度中保溫5分鐘，然後以 40攝氏度每秒的速度進行冷卻)。另外，需要 www.steeltimesint.com

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鋁—6%硅

鋁—10%硅

鋁—13%硅

傳統鍍鋅鋼板

圖3 鋁硅鍍層薄板的成型性能與傳統鍍鋅薄板成型性能進行比較的結果

對完成了熱處理的鋁硅鍍層進行金相分析， 從而來檢驗鍍層中的金屬剝落。

結果與討論 低溫退火參數對鋁硅鍍層質量的影響 對於B型錳鋼基體的鍍層實驗，開始使用 的鍍浴電解液組成成分是：硅元素的含量為 13%，鈉元素的含量為1%，其余都為鋁元 素。最初，依據傳統的鍍鋅或者噴鋁的實驗 過程中低溫退火週期不變的經驗，在鍍層實 驗過程中，低溫退火週期也是保持不變的。 鋼鐵試樣以30攝氏度每秒的加熱速度，一直 加熱到700攝氏度的低溫退火溫度，並且在這 個溫度下，在一個氫氣含量為80%、氮氣含量 為20% 的低溫退火環境中保溫45秒。低溫退 火環境的路點溫度維持在零下20攝氏度。試 樣隨後進行冷卻，一直冷卻到大約為 600攝氏 度(在這種情況下，試樣冷卻後的溫度一般比 鍍浴溫度——590攝氏度，高10攝氏度)，然後 將試樣在鍍浴中進行浸泡。在檢查鍍層試樣 時，我們發現，鍍層並不是均勻的分佈在試 樣表面的，而且鋁硅鍍層只在很少的幾個位 置出現。在隨後的實驗中，低溫退火溫度被 增加到750攝氏度，並且在該溫度下的保溫時 間將在60秒到90秒之間變化，而其他參數則 保持不變。這時，我們觀察到，在低溫退火 溫度為750攝氏度時，一個更高的均熱時間(90 秒)，將導致一種高質量的鍍層。也就是說， 在低溫退火溫度為750攝氏度保持不變時，均 熱時間越長，鍍層的質量也越高。因為一個 更高的保溫時間，能夠允許試樣更好的減少 存在於鋼鐵表面上的氧化物，從而導致更好 的鍍層質量。也就是說，保溫時間越長，試 樣表面存在的減少的越多，試樣表面的鍍層 質量也越高。隨後，在所有的實驗(含鋁硅元 素的鍍浴電解液的成分不同)中，低溫退火溫 度為750攝氏度以及在該溫度下的保溫時間為 90秒，這兩個參數將保持不變。 用鋁硅鍍層的B型錳鋼鋼板的性能 採用鋁硅鍍層的B型錳鋼試樣的典型特征，可

以從腐蝕速率、成型性屬性、鍍層的粘附性 以及微觀結構等方面來對其進行描述。對鋁 硅鍍層B型錳鋼試樣的抗腐蝕性的測量，是通 過一種使用塔菲爾標繪的電偏振測試進行 的。根據該試樣加工過程的條件，其電偏振 測試所測得的腐蝕速率值在1.4mpy到12.4 mpy 的範圍內變化。對於鋁硅鍍層薄板而言，當 它在硅含量為6%的含鋁離子的電解液中進行 表面鍍鋁時，其通過電偏振測試所測得的腐 蝕速率在6.4mpy到12.4 mpy的範圍內變化。然 而，當鋁硅鍍層薄板是在硅含量為10%和13% 的含鋁離子的電解液中進行表面鍍鋁時，其 電偏振測試所測得的腐蝕速率的變化範圍分 別為：3.3mpy到4.4mpy以及1.4mpy到4.1mpy。 在圖2中，對採用鋁硅鍍層的薄板的腐蝕速 率，與傳統的鍍鋅薄板的腐蝕速率相比後的 結果，進行了顯示。 採用鋁硅鍍層的薄板的腐蝕速率與傳統 的鍍鋅薄板的腐蝕速率相比，具有更好的優 越性。因為鋁元素能夠提供更高的氧化作用 和抗腐蝕性能，由於其能在鋼板的表面形成 了一個堅韌的具有保護性的氧化膜——三氧 化二鋁。也就是說，在鍍層中加入鋁元素， 能夠減緩腐蝕速率，是因為鋁元素的存在於 空氣中的氧氣發生氧化反應，在試樣鋼板表 面形成了一層三氧化二鋁的氧化膜，該氧化 膜具有很好的抗腐蝕性能，從而阻止了鋼板 的進一步氧化和腐蝕，減緩腐蝕速率。此 外，隨着含鋁離子的電解液中硅含量的增 加——其百分數從6%增加到13%，鋁硅鍍層 的腐蝕速率顯著改善——從硅含量為6%時的 9.4mpy的腐蝕速率，一直減小到硅含量為13% 時2.75mpy的腐蝕速率。分析其原因，因為鋁 融化物中硅元素含量的增加，導致了鍍層結 構中鐵—鋁—硅各相結構的成型，這種結構 的形成，會抑制陰極反應，從而減緩腐蝕速 率。因此，更高的硅含量(約13%)能夠導致硅 鋁鍍層具有更好的抗腐蝕性，即當鋁融化物 中硅元素含量的增加，鍍層試樣的抗腐蝕性 變好。 新開發的鍍層薄板的成型性能，是根據 國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 29

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鍍層 德國儀立信皮碗試驗器所測量出的組成成分 的值進行量化的。在模擬用的鍍鋁薄板中， 根據鍍浴電解質的組成成分以及薄板加工過 程的條件不同，其測量值在9.0毫米到11.8毫米 之間變動。圖3中顯示了，鋁硅鍍層薄板的成 型性能，與傳統鍍鋅薄板成型性能進行比較 的結果。 一般來說，在鋁含量為100%的鋁電解質 鍍浴中進行鍍鋁的鋼板，將呈現出一種有限 的可成型性，因為試樣的成型性是受化合物 層的厚度影響的，所謂化合物層，即試樣成 型時所形成的合金層。出於這個原因，也就 是說，在這種情況下，成型性是一個必須要 滿足的要求。此時，在含有硅元素的熔化物 中，鍍鋁能夠更好得進行。鋁硅鍍層的顯微 組織顯示，當熱浸鍍鋁(HDA)是在鋁含量為 100%的純鋁中進行時，其接觸面會呈現一個 指狀或者樹枝狀的剖面，而當熱浸鍍鋁(HDA) 是在鋁硅合金中進行時，就會產生一個比在 純鋁中進行時，更加平坦的接觸面。也就是 說，在純鋁中加入硅元素，形成鋁硅合金， 使熱浸鍍鋁(HDA)在鋁硅合金中進行，而非純 鋁中進行，能顯著改善鍍鋁鋼板的成型性 能，從而獲得更加平坦的接觸面。此外，總 的來說，在鋁硅合金中進行熱浸鍍鋁(HDA)獲 得的化合物層的厚度，相比於在鋁含量為 100%的純鋁中進行熱浸鍍鋁(HDA)時所獲得 化合物層的厚度，要小得多。圖4—圖6給出 的顯微結構圖表明，化合物層的厚度，以及 化合物層或者基底接觸面的剖面，都受到熔 化物中硅元素含量的影響。 我們觀察到，當熔化物中硅元素的含量 達到大約為13%時，接觸面幾乎變成了一個完 全的平面。當進一步增加熔化物中硅元素的 含量時，在化合物層的厚度、化合物層或者 基底接觸面的剖面上，都沒有引起任何明顯 的變化。將硅元素加入到鍍鋁熔化物中，會 產生指狀的增長模式。這種模式，將一直持 續到這些指狀紋理逐漸消失。我們認為，出 現這種狀況的原因，是由於接觸面上能量的 增加或者通過五鋁化二鐵表面擴散損失的能 量的減少3。然而，我們通過研究，觀察到： 鋁硅鍍層薄板最好的成型性能，是在硅元素 含量為13%，鈉元素含量為1%，其余為鋁元 素的電解質中進行熱浸鍍時獲得。這可能是 因為，由於共晶反應，當硅元素的含量為這 個水平時，可保持較低的鍍浴溫度。因而， 圖4 鋁—6%硅鍍層的B型錳鋼試樣的微觀結構 及其能量色散X射線分析 圖5 鋁—10%硅鍍層的B型錳鋼試樣的微觀結構 及其能量色散X射線分析 圖6 鋁—13%硅鍍層的B型錳鋼試樣的微觀結構 及其能量色散X射線分析 圖7 鋁—13%硅鍍層的B型錳鋼熱處理(加熱速 度：12攝氏度每秒)後的試樣微觀結構及其能量 色散X射線分析 圖8 鋁—13%硅鍍層的B型錳鋼熱處理(加熱速 度：10攝氏度每秒)後的試樣微觀結構及其能量 色散X射線分析

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光譜5 元素 氧(O K) 鋁(Al K) 硅(Si K) 氯(Cl K) 錳(Mn K) 鐵(Fe K) 鋅(Zn K) 總計

質量分數% 原子%

光譜5

电子鏡像1

千電子伏特

圖4

全尺寸59928cts 指標：6.394 (2444cts)

(keV)

光譜2 元素 碳(C K) 鋁(Al K) 硅(Si K) 鐵(Fe K) 鋅(Zn K) 總計

光譜2

質量分數% 原子%

千電子伏特

电子鏡像1

圖5

全尺寸44602cts 指標：6.402 (4797cts)

(keV)

光譜1 元素 碳(C K) 鋁(Al K) 硅(Si K) 鐵(Fe K) 鋅(Zn K) 總計

質量分數% 原子%

光譜1 千電子伏特

电子鏡像1

圖6

全尺寸38280cts 指標：6.402 (4777cts)

(keV)

光譜1 元素 鋁(Al K) 硅(Si K) 鐵(Fe K) 鋅(Zn K) 總計

光譜1

質量分數% 原子%

千電子伏特

电子鏡像1

圖7

全尺寸1829cts 指標：6.406 (387cts)

(keV)

光譜1 元素 鈉(Na K) 鋁(Al K) 硅(Si K) 鐵(Fe K) 總計

光譜1

質量分數%

原子%

千電子伏特

电子鏡像1

圖8

全尺寸2049cts 指標：6.397 (392cts)

(keV)

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鍍層 可以在鋼鐵鍍層表面產生更少渣滓，同時也 能以較慢的速度形成鐵—鋁—硅三種元素組 成的金屬間化合物4。此外，對於共晶硅生長 中，其形態從片狀到纖維狀的轉變，是由於 鋁元素相和硅元素相在成核和生長過程中， 鈉元素對其產生了影響。對鋁硅鍍層薄板的 鍍層粘附性的評估，也是通過利用鎖狀成型 測試儀進行測定的。 對於大部分的薄板而言，均能夠提供最 好的鍍層粘附性，並且在薄板彎曲部分的附 近，也沒有觀察到裂紋。然而，在某些情況 下，我們也能發現細小的裂縫，特別是當鋼 板是在硅元素含量為6%，其余為鋁元素的熔 化物中進行熱浸鍍時。

對經過熱處理的鋁硅鍍層薄板的鍍層質量評價 在硅元素含量為13%，鈉元素含量為1%， 其余為鋁元素的電解質中進行熱浸鍍的B型 錳鋼鋼板(已經被證明是具有最好性能的鍍 層鋼板)，在熱浸鍍過程模擬器(HDPS)中， 當進行了熱衝壓過程之後，還需要經歷一個 熱處理週期。在該熱處理週期中，其加熱速 率(HR)在10攝氏度每秒到12攝氏度每秒的範 圍內變化。而且，其加熱溫度是故意保持在 一個較低的溫度值的，用以防止鋁硅鍍層熔 化(鋁硅鍍層的熔點大約為600攝氏度)。經過 熱處理後的鋁硅鍍層的微觀結構，如圖7和 圖8所示。從圖7中，我們可以看出(這種情 況下，熱處理時的加熱速度為12攝氏度每 秒)，由於採用了一個更高的升溫速率，在 鋁硅鍍層表面，存在着一些裂縫和孔隙。然 而，鍍層並沒有被熔化，這是因為在衝壓成 型之前，在加熱過程中，產品的鍍鋁層發生 了一些變化，轉化成了一種鐵鋁合金相，而 這種鋁鐵合金相，具有很高的熔點。也就是 說，當加熱速率加快時，雖然鍍層表面會產 生裂紋和孔隙，但更高的加熱速度會使試樣 表面產生高熔點的合金相，因此，不會是鍍 層熔化。另外，當在某種情況下，對鋁硅鍍 層的加熱速度為10攝氏度每秒時，通過觀 察，我們並沒有發現裂紋和孔隙，此時，試 樣的微觀結構及其能量色散X射線分析圖如 圖8所示。並且我們還發現，此時的鋁硅鍍 層相較於加熱速度為12攝氏度每秒的情況下 的鍍層，具有更加平滑和均勻的特點。

總結 • 為了在B型錳鋼基板上得到更好的鍍層質 量，對於一個氮氣含量為80% 、氫氣含量 為20%的環境，在露點溫度為零下20攝氏 度的情況下，薄板必須在750攝氏度的溫度 條件下進行退火處理，並且退火所要保持 的時間至少為90秒。 • 鍍鋁用的鍍浴中硅元素含量的大小，顯著 地影響着鋁硅鍍層B型錳鋼鋼板的抗腐蝕 性能以及其成型性能。對於硅元素含量為

13%，鈉元素含量為1%，其余為鋁元素的 電解質成分組成，從腐蝕速率(相對於 1/3rd w.r.t的傳統鍍鋅薄板)、成型性能(以 基底為標準)以及鍍層粘附性(依據鎖狀成型 的質量標準)的角度來看，這種組合可能是 最佳的電解質組成成分，能夠使鍍層具有 最好的性能。 • 在熱衝壓循環週期中，為了避免鋁硅鍍層 的剝落，其加熱速度必須低於10攝氏度每 秒，並且必須維持在這一水平上，從而得 到無裂縫和無空隙的鍍層，這種做法，還 可以防止鍍層的熔化。

感謝 作者感謝印度鋼鐵管理有限公司(SAIL)管理人 員的支持和鼓勵，並且非常感謝這篇論文能 夠得到發表的許可。同時也感謝鋼鐵研究和 發展中心(RDCIS)實驗室的工作人員。█

參考文獻

1 Masayoshi SUEHIRO, et.al, "Properties of Aluminium-coated Steels for Hot-forming", NIPPON STEEL TECHNICAL REPORT No. 88 JULY 2003, pp 16-21 2 A.Naganathan, "Hot-Stamping of Manganese Boron steel". MS Thesis submitted at Ohio State University, 2010 3 Lenze, F, J., Banik, J., Sikora, S.,"Applications of hot formed parts for body in white", ThyssenKrupp Steel, Dortmund, Germany, International Deep Drawing Research Group Proceedings, Olofström, Sweden, June 2008 4 Wilsius, J.; Hein, P.; Kefferstein, R., "Status and future trends of hot stamping of USIBOR 1500 P" Arcelor Research Automotive Applications, 1. Erlangener Workshop Warmblechumformung 2006, Bamberg, Meisenbach 2006 5 Altan, T.; Yadav, A., "Hot Stamping Boronalloyed Steels for Automotive Parts – Part II" ERC/ NSM, Ohio State University, Stamping Journal, Jan. 2007

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Noticias Internacionales del Sector del Acero

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煉鐵

大容量的焦爐 減少污染物的排放量，減少煤炭處理塔的數量，減少冷卻系統的數量，減少焦爐的數量，當然不能忽略降低對人力的要求 以及增加設備運行的壽命，所有的這一切對大容量的焦爐來說，都是有益的。 — 本文作者：Ralf Neuwirth *。 從歷史上來看，大多數焦化廠在建廠之初都是 使用的相對小型化的焦爐，這種焦爐的產量較 低。後來，為了應對市場上對焦炭的大量需 求，這些小型化的焦爐都被連接上了大量與原 先焦爐尺寸相當的爐子。甚至有些焦化廠在一 開始的時候就設計要一個更大的生產量，那麼 通常情況下，它們將會考慮在小型化的焦爐後 面接上大量的焦爐，串聯在一起共同生產，因 為在那個時代，單個的大產量的焦爐是不夠適 用的。 雖然現階段技術研發者在不斷地發展焦 爐，使得焦爐的尺寸正在不斷增大，同時生產 能力也在不斷增加，但是，足夠大尺寸的單個 焦爐的數量還是相當有限的。目前，世界上的 大多數焦炭的生產還是來源於這樣的焦爐，其 尺寸為：爐內高度大約為5米到6米，爐膛長度 大約為14米到16米，其寬度大約為0.40米到 0.45米，單爐的生產量大約在30萬噸/年到50萬 噸/年之間。 在大多數情況下，投資者普遍不太願意 投資建造現代化、大容量、高參數的焦化廠， 這些大多是由於一些新的要求導致的，比如， 新廠必須要適應現有的基礎設施、連接的站點 或者現有的工廠規模。這些硬性的要求在很大 程度上限制了新的大型化的焦化廠的發展。然 而，由於投資廠商的預算是極低的，因此，大 量投資者放棄了需要極高投資的最新焦爐設 計，儘管其具有長期的經濟效益和環保性能， 取而代之的是使用那些他們熟悉的價格低廉的 老式焦爐，這種老式焦爐的環保性能較差，而 且能夠提供的優勢也是十分有限的，同時，由 於環保要求的不斷提高，這種模式也無法長期 發展下去。 儘管大尺寸、大型化的焦爐的建立可以 更加有效地適應高生產量的要求，而且更加環 保，但是有限的施工空間卻限制了焦爐大型化 的發展。然而，另一個需要注意的方面是，大 型化的焦爐相比於小型化的爐子，有着十分顯 著的優勢，這是不可否認的，這些都將會在本 文中進行解釋說明，當然，這其中還包含了大 量的對比兩種焦爐的優缺點的實測數據，可以 對比分析，以增加說服力。

一台焦爐在運行，同時配備了下列設備或人員 共同運作： • 一套完整的焦爐服務機器。 • 一個單獨運行的給煤塔。 • 一個單獨運行的焦爐冷卻系統。 • 一個單獨運行的焦炭中轉站。 • 每個班次一組操作人員。

產量的焦化廠。 然而，還有其他的重要因素與這類工廠 的建造密切相關，一旦涉及到投資的決策或 者需要說服當地有關部門的批准，從而拿到 經營許可證的時候，這些因素就將會是必不 可少的了。

焦爐的規模

對於大容量焦爐的優點最直觀的第一印象，就 是比較不同尺寸的焦爐，在生產相同產量的焦 炭的過程中，所需要的總的尺寸或者個數，如 圖3所示，要求的總產量為200萬噸/年。 由圖表可以清楚直觀地看出，焦爐膛內 尺寸的增加將會導致所需要的爐子個數的減 少，這還將會導致下列情況： • 推動次數和運行成本的減少。因為大多數 的污染物排放，都發生在焦爐在爐膛打開 和填料的時候，如果焦爐的尺寸增大了， 那麼調料的次數就會相應的降低，導致的 結果便是污染物總排放量的減少。 • 可以有效地減少對焦爐的爐蓋表面的密封 的長度。在焦炭化學反應的過程中，使得 對環境排放的污染物的量進一步減少。 • 對整個焦化廠來說，可以有效地減少整個 廠區的面積要求。當某個廠區的外圍沒有 辦法進一步向外擴展的時候，這一點將會 顯得尤其重要。當然，它還可以大大節省 對土地採購的投資，一舉數得，既減少對

在20世紀初的時候，焦爐的規模主要由爐子 自身的尺寸以及爐子的產量所限制的。焦爐 的高度大概在2.5米到3米之間，其爐膛內的容 積大約為10立方米到15立方米，至於生產 量，大約每台爐子的產量為7到10噸。在最近 一個世紀裡，焦爐的高度和膛內容積的發展 如圖1和圖2所示。 位於德國杜伊斯堡的施韋爾格恩焦化廠 是2003建成並投入生產的，它代表了焦爐發展 到現在的最新尺寸，其高度為8.43米，長度為 20.8米，寬度為0.59米，有效容積為94立方 米，單台焦爐的焦炭產量為55噸，在全部70台 焦爐中的任意兩台的年產量大約為270萬噸焦 炭。這些設備的尺寸十分巨大，在實施這些大 型化投資項目的早期階段，有關它的需求還是 十分值得懷疑的，另外，這些工廠的設計和運 行是否能夠安全進行，這也是難以掌握的。但 是在建築和安裝空間的限制條件下，這也是唯 一的途徑去安裝這樣一個滿足市場所需焦炭的

優勢

8m

圖1 焦爐高度的發展變化 7m 6m

4m 3m

2.5m

定義 “大容量的焦爐”的定義為這樣一種焦爐，對 於“單一操作單元”來說，必須保證其每年的 焦炭產量超過150萬噸。 “單一操作單元”這個術語的定義為，

1900

1915

1925

1930

1985

2003

*蒂森克虜伯工業處理方案股份公司，焦爐部門主管。

32 — 2015年8月 — 國際鋼鐵時代

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www.steeltimesint.com

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煉鐵 焦爐高度 蓄熱池數量

60

單爐產量

50

焦爐寬度

94m 3

40 39m

32m 3

爐膛內的有效容積 每天的出焦和填料次數

53m 3

30 20

焦爐數量

76m 3

系統密封條的總長度

3

安裝焦爐所需的空間

腔內容積

10 0 1920

1940

1960

土地的消耗，又可以為工廠降低大量的成 本，同時，還可以進一步保護環境，提高 環境友好性，更好更長遠地發展。 • 可 以 同 時 減 少 大 量 的 設 備 個 數 ， 對 焦 爐、煤塔、焦炭冷卻系統以及焦炭的運 輸中轉站來說，這些組件的數量都可以 成套地減少。對於在全局範圍內，減少 對焦化廠的整體投資來說，這將是其中 最不可忽略的一點，顯而易見，這對減 少成本是至關重要的，也將是投資商最 為關注的一個方面。 • 對於焦爐的操作人員來說，有一個最大的 優勢便是對人力的要求將會降低。減少的 人力需求不僅體現在相關設備的操作要求 上，還體現在對工廠各個設備的後期維護 以及維修上。顯然，這對於減少投資和生 產運行的成本來說，這也將會成為一個主 要的因素。 當我們提到減少人力需求這個方面的時 候，有一個十分典型的例子便不得不被提到， 那就是一個位於德國的焦化廠。該工廠的設施 都比較老舊，這裡的焦爐的爐膛高度範圍在4 米到6米，但是令人感到吃驚的是，憑借著如 此落後的設備，該焦化廠卻能達到年產250萬 噸焦炭的生產能力。可以想像，產量的龐大也 帶來了大量的人力需求，對於該焦化廠來說， 大量的人力需求應用到日常的生產操作以及後 期的維護維修之上，折算成一台年產百萬噸的 焦爐，其需求量達到了336人次。目前，該廠 的老舊設備已經換成了最新的現代化大型焦 爐，其爐內高度達到了8.4米，生產量也達到 了年產270萬噸焦炭，在對該廠的焦爐進行了 更新換代之後，人力資源消耗巨大的情況已經 大為改觀，就現在來說，同樣折算為一台年產 百萬噸焦炭的焦爐，其人員需求量已經減少為 106人，還不到之前的三分之一。 當然，還有一個更深層次的優勢不得不 提，尤其是對於寬度較大的焦爐來說，那就是 大型化可以增加設備的使用壽命。 焦爐的使用壽命的決定因素是爐膛內的 耐火磚的狀況。出焦的過程中產生了大量的機 械應力，在系統開啟以及填料的時候，會產生 熱量波動並衝擊耐火磚，這兩者都是導致耐火 磚損壞的主要原因。根據國際範圍內的權威調 查，焦爐的耐火磚的使用壽命的範圍在1.2萬 www.steeltimesint.com

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6.0m

2

4

5

220

325

590mm

450mm

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76m3

34m3

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135

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4.8km

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6.5km 55,000m 2

140

4.3m

(包括門、立管、填料孔)

13m 3

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7.6m

1980

2000

40,000m 2

50,000m 2

焦爐機器的套數

2

3

5

運行團隊數

1

2

3

圖2 爐膛內容積的 發展變化

次到1.5萬次推壓之間。另外，對耐火磚的大 修可以進一步延長焦爐的使用壽命。 根據一些已有的經驗和經歷，通過增加 爐膛的寬度，焦爐的使用壽命可以大大延長。 當然，這種比較只能基於爐牆具有相同的穩定 性，更為重要的是，比較必須在完全類似的操 作條件下進行，這也是很難做到的。 如上面所提到的那樣，耐火磚損 壞的主要原因之一便是焦爐在推焦過程中所產 生的機械應力，換句話說，這也是影響焦爐使 用壽命最主要的原因之一。在焦爐內，焦炭生 產完成後被推動離開爐膛所需要的力，決定了 爐內產生的機械應力的大小。 在不同的爐膛寬度的焦爐中進行碳化實 驗，結果表明，當焦爐的結焦時間延長時，煤 炭的收縮率也明顯增加。如圖4所示，比較在 爐膛寬度分別為450 mm和590 mm兩種情況下 的收縮時間，結果顯而易見，寬度更大的焦爐 的結焦時間顯著延長。因此，對於一個爐膛寬 度較大的焦爐來說，焦餅與爐膛內壁之間將會 形成一個相當大的縫隙，這個縫隙將會導致爐 牆內壁與焦炭之間的摩擦大大減小，從而減小 推動焦炭所需要的推力。由此可見，這也將成 為增加耐火磚使用壽命的另一個重要的因素。

設計準則 為了對焦爐的膛內尺寸進行優化，以下的主要 標準必須加以考慮：

焦爐膛的長度。 • 增加焦爐膛的長度尺寸是提高其生產能力的 最經濟的一種方式，當然，這同時也會增加 蓄熱池的結構尺寸，並且會導致所需要的耐 火材料的數目線性增加。而機電設備以及其 他各種儀器的數量將幾乎保持不變。 • 當爐膛的高度超過16米時，所對應的爐膛 寬度必須達到500 mm以上，才能夠使得系 統完全匹配。這是由於煤炭收縮率的增加 將會減少焦炭達到可接受的參數值所需的 推動力。 • 爐膛長度越增加，對於加熱介質分佈的調 整將會變得越複雜。為了簡化這樣一個複 雜的系統，可以通過在蓄熱池的兩側增加 一些加熱工質的供給以及添加一些廢氣的 排放口。但是，另一方面，雙面的介質供

圖3 運行不同尺寸的焦爐的焦化廠的對比

給方式又會相應地增加一些投資的成本。 對於單面的介質供給系統來說，完全可以 安裝長度超過20 m的蓄熱池，這已經在實 踐中成功實施並且得到驗證了。然而，對 加熱系統的精確調整還將會花費大量的時 間，才能保證完全無誤最優化的運行。

焦爐膛的高度。 • 通過擴大焦爐膛的高度來提高焦爐的生產 能力，這是一種最昂貴的方式。首先，當 爐膛的高度增加時，為了保持爐壁的尺寸 穩定在相同的值上，從而達到尺寸的匹 配，焦爐的寬度和爐壁之間的間距都必須 相應的加大，這樣做所導致的結果是，耐 火磚的數量將會急劇增大，增加的速度可 能會超過線性的變化。而且除此之外，隨 着這些尺寸的增加，各種相關的機械設備 的數量也將大量增加，隨之而來的便是投 資成本的不斷增加。 • 由於焦爐膛的高度的增加，以及絕對的煤炭 收縮率的提高(或者是期望值)，導致了對精 確操作的要求也在不斷提升。同時，這也將 會導致在煉焦反應過程的後期階段，將會產 生一個巨大的集氣空間，另外，還會出現一 個過熱以及積碳的趨勢。為了減小甚至是避 免這些如上文所提到的負面影響，在挑選和 準備用於煉焦的煤炭的時候，必須要把這些 因素考慮在內，在填料的過程中，要確保爐 內溫度分佈的正確，嚴格按照正確的步驟和 時間進行出焦和填料。 • 隨着焦爐膛的高度的增加，在垂直方向 上，爐內溫度分佈的調整變得更為複雜。 因此，在爐內安裝一個精確可調、分級供 給空氣的燃燒系統以及一個廢氣回熱再循 環系統，這將是非常重要的，當然，對這 類焦爐來說，這兩者都是必須要有的，二 者缺一不可。 焦爐膛的寬度。 • 焦爐膛的寬度的改變對焦化廠的生產能力 的影響幾乎可以忽略不計。寬度增加時， 實際情況與我們的想像甚至截然相反，爐 膛寬度的增加沒有增加焦炭的產量，反而 會導致焦爐的產量略有下降。這是由於焦 化時間的延長與焦爐寬度的增加並不是完 國際鋼鐵時代 — 2015年8月 — 33

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煉鐵

(多皺縮 = 少推力)

2 590mm 3

1000 800 焦炭溫度oC

450mm

腔內寬度為 590mm

腔內寬度為 450mm

1

煤炭收縮 %

委託單位： 浦項鋼鐵公司 (POSCO) 地理位置： 韓國，光陽市。 生產能力： 焦炭280萬噸/年， 4組，50台焦爐， 膛內高度7.63 m， 配備了一個廢氣處理廠， 容量為175000立方米/ 小時。 啟動時間： 2010年

1200

0

600

4

400

5

200

6 0

2

4

6

14 18 12 16 20 焦化時間 (h) 腔內寬度為590mm 腔內寬度為450mm 8

10

全對應的，有些地方甚至是不相稱的。 • 另一方面，由於焦爐寬度的增加，也導致 了耐火材料的使用量略微增大，同時，一 些機械設備的數量也略有增多。 • 更寬的焦爐會使得焦化反應時間延長，進 而減少出焦和填料的次數。爐膛的寬度應 該由出焦和填料的最佳次數所決定，而這 裡所謂的最佳次數也是從對焦爐的優化中 所得到的。 • 更少的出料和填料次數便意味着更少的污 染物排放次數，單位時間內的污染物排放 總量將會減少，換句話說，也就意味着這 樣的系統會擁有更好的環保性能。 • 另一方面，結焦時間的增加將會導致煤炭 收縮率的增大，進而減少出焦過程中所需 要的推動力，減少輸入力的同時，還將延 長耐火磚的使用壽命。

可供參考的焦化廠 大容量的焦爐並不是最新的技術。在過去的10 年裡，蒂森克努伯工業解決方案股份公司(原 蒂森克努伯股份有限公司)已經建立了一系列 的高容量、大型化的煉焦單元，其中包括施維 爾格恩焦化廠和HKM焦化廠，他們也都位於 德國的杜伊斯堡，其中，第一個焦爐於1984年 獲准建造，第二個也已經在2014年完工。在歐 洲，這是唯一可以參考的焦化廠，符合本文在 前部分所定義的規模和生產能力。 與此同時，蒂森克努伯工業解決方案股份 公司還在德國之外的其他國家和地區建立了另外 一些大容量的焦化廠，他們位於中國和韓國。 在上述的這些焦化廠中，韓國的浦項鋼 鐵公司(POSCO)和現代鋼鐵公司(HSC)的基礎 設施的建設便是符合上述概念最好的例子。這 些焦化廠以開放的心態發展，並且充分考慮到 運用當前最先進的技術手段，同時，也把投資 的影響以及運行和維護的成本納入考慮範圍之 中，統籌兼顧，兼而有之。 如圖5所示，本文對這些焦化廠的配置進 行了深刻全面的分析和解釋。 在這兩個焦化廠裡，4套蓄熱池系統分為 2個階段來安裝，並且安裝在同一個共同的中

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22

24

委託單位： 現代鋼鐵公司（HSC） 地理位置： 韓國，唐津市。 生產能力： 1，2階段：焦炭330萬噸/年 ，4組，60台焦爐， 3階段：焦炭187萬噸/年， 2組，70台焦爐， 膛內高度7.63m 1，2階段：廢氣處理廠的容 量為215000立方米/小時， 3階段：廢氣處理廠的容量 為125000立方米/小時。 啟動時間： 1階段：2009， 2階段：2010， 3階段：2013。

0 26

圖4 (上)煤炭收縮率的 對比(收縮越多，對應 的推力越小)

爐腔內的壓力控制系統 焦炭中轉站

圖5 (左上) 韓國浦項鋼 鐵公司(POSCO)和現 代鋼鐵公司(HSC)的焦 化廠配置

煤倉 焦炭側

火焰加熱系統

單點冷卻

2/1推動周期

下噴式燒咀

圖6 焦爐蓄熱池和服 務器——典型的設計

單面介質供給

心線上，一套煉焦系統配合一個階段的使用(2 台蓄熱池)，還有剩下的一套煉焦系統將作為 兩個階段的備用系統。 每個階段都有自己的濕冷卻系統，包括 一個配備有冷卻水沉降裝置的低排量的冷卻塔 和一個焦炭運輸中轉站。在浦項鋼鐵公司 (POSCO)，濕冷卻系統只有在緊急情況下才會 開啟使用，而在正常情況下運行時，還會採用 干冷卻裝置進行冷卻。然而，現代鋼鐵公司 (HSC)，情況確是不同的，焦炭都是經過濕冷 卻系統冷卻的；所以，會有一個額外的備用機 組安裝在兩個階段之間。 在這兩種情況下，廢氣處理廠被設計成 單線的工廠，它將要有能力處理來自於4套煉 焦系統的廢氣。這將要允許少量高容量設備的 安裝，同時優化運行和維護的成本。 “煤炭處理廠”對於每一個分開的階段來 說，都是處於互相獨立的生產線上，但是少數生 產線上還是存在着聯繫，以便能夠在只使用一個 煤炭處理廠的情況下，能夠同時處理兩個階段的 煤炭，從而會降低所需要的煤炭處理能力。 浦項鋼鐵公司(POSCO)和現代鋼鐵公司 (HSC)對於焦爐以及服務機器的典型設計理 念，可以由一個典型的蓄熱池的橫截面的圖解 詳細表示出來，如圖6所示。 經過幾年時間的運行，浦項鋼鐵公司 (POSCO)和現代鋼鐵公司(HSC)所選擇的概念

和技術，已經被實踐檢驗是非常有效和可靠 的。因此，這些技術將可以繼續被運用到其他 類似的焦化廠之中。

巨大的潛在能力 如圖7所示，該表格列舉了在韓國的兩個典型 焦化廠的主要技術數據以及其他一些焦化廠的 主要數據，這些焦化廠的生產能力的範圍是從 145萬噸/年到225萬噸/年的焦炭產量。目前， 在歐洲，氮氧化物(NOx)的排放量標準要求低 於500毫克/立方米。 上述這些例子所對應的焦化廠，都是採 用了大容量的焦爐，而這些焦爐的尺寸選擇的 基準，都參考了那些在中國以及韓國已經成功 運營的焦爐的主要尺寸。加上對爐膛長度的選 擇，是將其長度從原來的18米延伸到了20米， 這將會導致生產容量增大10%，但是相應的， 可以預期的投資以及運營和維護的成本也將會 增加5%。

對項目執行的理念 除了對焦化廠的概念和技術的選擇之外，項目 執行的理念對工廠的定位於發展也至關重要。 圖8提供了大量基於上述參照工廠的實際 分工的信息。 由於預算的限制，中國的投資者始終將 服務和投資的商品保持在自己的範圍之內。與 www.steeltimesint.com

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煉鐵 圖7. 焦爐蓄熱池 —— 在韓國的可供參考的焦化廠的潛在生產能力 蓄熱池數目

焦爐數目

[-]

[-]

2

100

2

120

2

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焦爐尺寸

容積

[m]

焦化反應時間

[m3]

平均加熱溫度 o

[h]

[ C]

[-]

~ 27.0 7.63/18.0/0.590

全部焦炭產量*）

[mg/Nm3]

[Mill.t/a]

<350

1.680

89 ~ 1,275

~ 27.0

76.25

氮氧化物限制 5%-O2

每天推焦次數

1.400

107

~ 27.0

124

1.960

*）取決於所用煤炭的相關數據以及每年設備運行的天數

通過焦爐煤氣加熱的方式，控制氮氧化物的排放值<500毫克/立方米 蓄熱池數目

焦爐數目

焦爐尺寸

容積

焦化反應時間

平均加熱溫度

氮氧化物限制 5%-O2

每天推焦次數

[oC]

[-]

[mg/Nm3]

全部焦炭產量*）

[-]

[-]

[m]

[m3]

[h]

2

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7.63/18.0 /0.590

76.25

~ 26.0

92

1.450

2

100

7.63/20.0/0.590

84.72

~ 26.0

92

1.600

2

120

7.63/18.0 /0.590

76.25

~ 26.0

2

120

7.63/20.0/0.590

84.72

~ 26.0

2

140

7.63/18.0 /0.590

76.25

~ 26.0

130

2.050

2

140

7.63/20.0/0.590

84.72

~ 26.0

130

2.250

111

~ 1,300

[Mill.t/a]

1.750

<500

111

1.900

*）取決於所用煤炭的相關數據以及每年設備運行的天數 啟動 時間 2014 2013 2010 2010 2009 2009 2008 2006

投資單位，廠址 HKM焦化廠， 德國，杜伊斯堡 現代鋼鐵集團 (HSC)，3階段， 韓國，忠清南道，唐津市 浦項鋼鐵，光陽分廠，5階段， 韓國，光陽市 張家港宏發鋼材有限公司， 中國，張家港市 現代鋼鐵集團 (HSC)，1 + 2 階段， 韓國，忠清南道，唐津市 首鋼京唐鋼鐵聯合公司， 中國，河北，曹妃甸開發區 武漢鋼鐵公司 (武鋼)， 中國，湖北，武漢 馬鞍山鋼鐵公司 (鞍鋼)， 中國，安徽，馬鞍山

2006

太原鋼鐵公司 (Tisco)，

& 2013

中國，山西，太原

2003

Carbonaria/TK 施維爾格恩

基礎工程

詳細工程

過程設備

耐火磚材料

外部材料

建造

試運行

伍德

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伍德

伍德

伍德

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圖8 項目執行的理念(伍德+P：伍德公司和當地合作伙伴)

在韓國的焦化廠類似，國內的這些工廠在技術 方面，都有着共同的理唸作為基礎，同時，它 們各自的技術條件的基礎也大體相同。然而， 對結果的比較顯然可以看出，質量和功能的差 異變得尤為明顯。 在分配責任的時候，即哪些人從事哪些工 序，以下準則要被慎重考慮，並且落實到實處。 由承包商(或者說是技術提供者)所提供和 要求的最小任務如下文所示： • 成套工程的安裝和應用。 • 一些關鍵設備的相關規定，這些規定包含 了工作的流程，設備的功能以及一些設備 的性能等。 • 在設備的安裝以及調試的過程中需要實行 的一些必要的監管和監督。 • 耐火材料的供應是一個十分重要的環節，這 個環節的順利實施，可以保證施工進度的穩 定和工廠質量的合格。對於這樣一個如此複 雜的物流管理和質量控制工程來說，其操作 和管理人員必須要掌握這些特殊的專業知識 和工程經驗，這是十分必要的。

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• 一個重大項目能否成功進行，將取決於項 目決策者對服務和供給的正確分割，分別 處理，同時，還取決於業主和承包商之間 有效的溝通、充分的信任和適時的理解。 兩者之間的完美合作，一定會導致成功的 結果。 • 在這樣一個重大項目的實行過程中，對項 目執行的決策理念，以及業主與承包商之 間的合作分工，對項目的成功執行都是十 分重要的。因此，在項目最初的規劃階 段，這些問題都是不可迴避的，必須予以 最大限度的考慮。

優勢優點 大容量焦爐的主要優勢是： • 這種焦爐符合建築空間的最優化要求。 • 可以有效地減少污染物的排放量，更加環保。 • 對於焦爐機器、煤炭供給塔和冷卻系統來 說，其數量可以大大減少，較少投資。 • 降低對人力的需求。 • 可以很好地延長工廠設備運行的壽命，降

低成本。 當然，這些大量的優勢轉變為現實，也 是有一定的條件的。只有當技術的理念，以及 項目執行的理念被理智地選擇和準確地實施的 時候，同時，需要保持客戶與技術方面的供應 商之間的相互信任和理解，那麼此時，這些優 勢也便會逐漸顯現出來。另外，還有許多因素 需要注意和處理，其中包括：工廠調節的優 化，精確的操作運行以及對各設備進行的預防 性維護和維修。 目前，許多焦化廠已經配備了大量的大 容量的焦爐，並且已經成功運營，這樣的例子 還有很多，這裡就不再逐一枚舉了。 對於最新建立(或者重建)的大容量焦化廠 來說，在未來的幾十年裡，大型化的焦爐可以 完美地固定成本，並且更好地在環境友好的條 件下生產出足夠供市場需求的產品，在煉焦行 業，這將是投資者的不二選擇。█

*本文發表於2014年，在英國愛丁堡舉辦 的歐洲焦炭峰會。 www.steeltimesint.com

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煉鐵

高爐壽命的延長 銅冷卻壁的磨損是導致高爐大修提前的主要誘因之一。直到水管破裂前，這種磨損通常是很難被檢測到的，而等到這個時候 往往水冷壁的肋片也已經磨損殆盡了。由於缺少肋片的保護，水冷壁通常很容易受到進一步的損壞。同時，如果此時不對此 進行干預檢修，高爐將有一定的風險遭遇到因冷卻水迴路不穩定導致的工況不穩定、生產損失、換襯過早等問題。然而，現 在解決方法有了—安德魯·肖(Andrew Shaw) 1、阿夫欣·薩德里(Afshin Sadri) 1、伊恩·卡梅隆(Ian Cameron) 1、 Maciej Jastrzebski1、裡克·布朗(Rick Brown)1以及巴里·海德(Barry Hyde)*. 在一級冷卻水迴路出現故障後的一小段時 間內，我們依然是有機會採取相應的措施 來延長設備的壽命的。然而，到目前為 止，能夠用來實現這一目的工具還十分有 限。為解決這個問題，加拿大的赫氏公司 開發出了一套稱作低頻脈衝超聲波(Low Frequency Pulse Ultrasonic，LFPU)的技 術。這種技術能夠實現在運行中的高爐外 側精確檢測爐內水冷壁和沖積層厚度。此 外，赫氏借助其在有色金屬行業長期積累 的工作經驗，開發出了一款獨特的銅“ 鞘”狀冷卻器，這款冷卻器可以被安裝到 受損的冷卻器中在修復其冷卻性能。如果 在具體實踐中操作得當，這些工具可以形 成以下三種戰略擴張活動的基礎： — 測量：通過使用LFPU技術來檢測所有的 水冷壁以確定剩余的肋深； — 修復：通過安裝指狀冷卻器到失效的或 嚴重磨損的水冷壁中來恢復其冷卻性能 或是為可能產生灌漿/沖積層的地方進行 定位； — 保護：反復檢查並調整高爐法工藝以便 能形成穩定的保護性的衝擊層，並在那 裡供應以必要的薄漿灌注。 在一級水迴路失效後立即採取上述相 應措施，這些強大的工具能夠確保高爐操

作人員主動延長這些裝配了銅質水冷壁的 鍋爐的爐齡。

背景 高爐裝載水冷壁的早期測試實驗是非常成 功的，測試中使用的水冷壁在經過大量的 使用之後產生了極小的磨損，並能夠得以 修復。使用銅水冷壁，可以在不更換爐殼 的前提下使用較薄的爐殼設計有效地使高 爐容積增加百分之十到十五左右。出於延 長爐齡以及在高產出的前提下保證最低的 成本的目的，在過去的二十多年中，在爐 膛中增加銅水冷壁的做法被廣為採納。不 幸的是，銅水冷壁在許多高爐中的使用情 況並不完全盡如人意，水冷壁受熱麵在第 一個十年週期的運營中便受到了大量的磨 損(圖1)。 當一個堅固且穩定的保護性沖積層不 能保持在冷卻壁的受熱麵一側，就使得相 對較硬的鐵礦石和焦炭直接與受熱麵接 觸，並與相對它們而言的柔軟的銅表面摩 擦，這就發生了我們所熟知的水冷壁磨 損。這些讓經營者束手無策的沖積層難以 保持穩定的原因主要由兩個。首先，沖積 層的形成是極其複雜的，它基於多種不同 機制；在低海拔區域的軟熔帶生成的熔融

液體凍結在軟熔帶上方“干”區的水冷壁 受熱麵上，碱金屬與鋅蒸汽在水冷壁表面 發生冷凝結塊，最終便形成了我們所知的 沖積層。其次，我們缺少一種精準的實時 的測量沖積層的方法，以便於我們可以通 過微調高爐反應過程來控制沖積層的 生成。 一旦在大多數銅冷卻壁表面的肋被磨 損掉之後，將留下裸露的光滑的，幾乎完 全垂直與水平線的銅管表面，這無疑將極 大的增加維持沖積層的困難，使得沖積層 更難長久的停留在水冷壁表面。此時，將 發生一系列連續性的後果：水冷壁壁面磨 損加速，冷卻水迴路失效，水冷壁在高溫 下長期超溫運行，以至於形成保護性沖積 層的可能性更低，最終如此而往，形成一 個惡性循環。緊接着，冷卻壁的超溫報警 越來越頻繁，運營者不得不採取通過減產 來降低冷卻壁溫度並且(或者)在受損的水冷 壁下配置一個鼓風口，以維持最後最基本 的高爐的運行。這些措施使得高爐負荷不 規則下降以及運行過程不穩定，從而進一 步的損害裸露的水冷壁表面。在很多案例 中，由於要更換損壞的水冷壁，高爐都被 過早的停車，甚至很多都是在開爐不到十 年的時間內。

爐腰

爐腹

圖1 Ternium Siderar公司的高爐在卸料後的銅質水冷壁受損情況[2] *加拿大赫氏(Hatch)公司;聯繫地址：2800 Speakman Drive, Mississauga, ON, Canada L5K 2R7. 聯繫電話：1 905 855 7600 郵箱：AShaw@hatch.ca; ASadri@hatch.ca; ICameron@hatch.ca; MJastrzebski@hatch.ca; Rick.Brown@hatch.ca; BHyde@hatch.ca

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第一步：故障診斷 在制定相應的計劃以管理一個已經存在受 熱麵磨損的高爐之前，對爐中水冷壁現存 的磨損程度進行精確的檢測是相當必要 的，這對你解決後期的問題也很有幫助。 實際上，檢測冷卻壁磨損是一個極具挑戰 性的任務，因為高爐的本質是一個沉重的 鋼殼，而後又配以復合澆注料與銅冷卻壁 的應用，這使得對高爐內部進行無損檢測 十分困難。傳統的無損檢測技術(NDT tech[4] niques)，例如超聲波系統 、低頻檢測系統( [5] 赫氏公司的AU-E型即是基於這一原理 )， 要麼是不能完全滲透到爐膛內部檢測水冷 壁，要麼是分辨率不夠，無法區分根部與 [4] 肋壁之間的區別 (如圖2所示)。市場上確實 還有一些其他一些可資利用的技術，並且 這些技術在一定層面上是具備一些優勢 的，但侷限性也是明顯的。比如，熱模擬 技術(thermal modeling)確實能夠提供一個定 性的結果，但在得到的熱成像圖中，通過 該技術無法知曉相關的厚度尺寸。同樣 的，探針(probes)已被證明毫無疑問是精確 的，但是使用這一技術，對高爐表面進行 破壞以進行探針的侵入性安裝是必須要 的，並且探針的測量範圍有限，只可以用 [6] 來檢測它被安裝的地方(單點測量) 。看到 這一領域當前現狀，赫氏公司意識到需要 開發一項新技術，這項技術具備非侵入性 和非破壞性的前提下進行精確測量的優 勢。這使得這項新技術可以廣泛應用到大 量的水冷壁監測中去。為了滿足着一種需 求，赫氏公司開發了低頻脈衝超聲波技術 (Low Frequency Pulse Ultrasonic ，LFPU)， 並將其在不同的高爐中進行了一系列的 測試。 低頻脈衝超聲波技術(LFPU)技術對材料 的適用性較強，可以應用在不同材質的水冷 壁表面，不管是鑄鐵的冷卻壁還是銅質的冷 卻壁。LFPU技術與其他超聲波檢測技術之 間的區別在於，首先，前者有足夠的信號強 度足夠，以便傳輸其檢測信號。其次，測量 範圍廣，在其要求的頻率範圍之內幾乎可以 檢測高爐爐殼表面冷卻面上任何一點上銅的 厚度的微小變化。如圖2所示，LFPU發出的 檢測波能夠穿透高爐殼體、澆築層以及冷卻 迴路，在冷卻壁受熱麵、沖積層/耐火層以

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沖積層

水冷壁

爐殼

為了幫助運營者在高爐的運行週期中 維持一個穩定的沖積層，從而保護肋壁， 防止其被受到磨損，赫氏公司開發了一種 基於的低頻脈衝超聲波(LFPU)技術開發的 新型的實時沖積層監測裝置。這項即將投 產的技術或多或少可以慰藉那些旗下的高 爐水冷壁已經穿孔的運營者。對於這種穿 孔已經發生了的案例，赫氏公司已經開發 出具備故障診斷、損壞修復和後期保護的 功能強大的三管齊下的策略，以支持實施 與本文所描述的水冷壁測量和修復技術。

耐火 澆注層

煉鐵

普通超聲波檢測法： - 應用：殼體厚度檢測； - 無法穿透耐火澆注層；

低頻脈衝超聲波檢測法： - 應用：翅片/肋片/尖端的檢測； - 中波能夠穿透耐火澆注層並檢測翅片/ 肋片/尖端；

超聲聲回波法： - 應用：耐火層/爐膛厚度檢測； - 波長大於翅片/肋片/尖端的厚度 圖2 用於銅冷卻壁厚度測量的各種超聲波/ 聲波法的波長比較

未磨損壁面

已磨損壁面

測量基點 交界面測量

翅片測量 因澆注層產生 的弱信號 熔焊

圖3

安裝LFPU法設備

圖4

銅冷卻壁 凸出鞘以留住沖 積層或灌注層

LFPU法對雙層冷卻壁厚度的測量結果

灌注層

鋼爐殼

圖5 一個裝有 赫氏公司鞘式冷 卻器的熱接頭的 示意圖

在交界面處穩 定的熱接觸

彈簧可以在接頭處提供一個已知的壓力， 以便適應水冷壁壁面的熱膨脹/壓縮

在熱接頭處使用螺栓緊固以施加壓力

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煉鐵

時間:1 1/14/2014 11:24 am 類型：時間 單位：攝氏度

400

時間:1 1/14/2014 11:24 am

300 268.75 400 237.5 300 206.25 268.75 175 143.75 237.5 206.25 112.5 175 70.646 143.75 min 50 112.5 70.646 min 50

圖6 在兩個沒有水通道的，中心熱通量為100kW/m2的銅質冷卻器中的熱模擬結果 圖示為標準的雪匣式的冷卻器與赫氏公司的銷狀冷卻器的熱模擬結果

及負荷接口處發生反射。通過分析廣譜響應 所得到的結果，可以將其測量結果精確到2 [4] 毫米以內 。 另一方面，低頻脈衝超聲波技術 (LFPU)技術可以在高爐運行的同時實施其 檢測。實際上，赫氏公司自己的無損檢測 專家在日常監測中也是使用LFPU技術得到 的測量數據。因為在LFPU技術所需的現場 準備很少，僅限於在有限的時間內清除附 着在高爐表面的雜物、施加超聲波凝膠以 及在指定的位置上釋放探針，相關說明可 以在圖3中看到。 在一個測量點上花費幾分鐘之後，探針 就可以被轉移到下一個測量點進行測量。在 檢測信號被收集並傳輸到相應的分析軟件中 後，肋壁厚度就能被計算出來並形成如圖4 所示的橫截面。由於LFPU發出的超聲波信 號需要到達冷卻壁的前端，所以高爐殼體、 澆注料層與水冷壁之間必須緊密連接，否則 超聲波信號將無法通過材料層之間的間隙傳 播，從而影響檢測的準確性。

第二步：損壞修復 肋壁表面受熱麵磨損以及水迴路發生洩漏 之後，受損的水冷壁留住保護性的沖積層/ 灌漿層的能力以及其傳熱的能力就將大打 折扣。這又將加快水冷壁受損速度，使得 其表面更易受到進一步的磨損。典型的修 復技術是在水冷壁與高爐殼體之間穿孔， 在孔隙中安裝雪匣式冷卻器或板式換熱 器。這些後補入的冷卻器會突出水冷壁表 面，這將為沖積層的形成或者更好的駐留 灌注的熔漿提供一個絕佳的錨點或壁架。 隨着水冷壁磨損的發生，這些後補入的雪 匣式冷卻器或板式換熱器可以保護爐殼， 使得其壁面因而可以避免爐膛表面過熱以 及因高爐熱風而產生的開裂或者破壞。這 種方法雖然是有相當的便利性的，但相關 專家預測受損水冷壁與後補的換熱器之間 的傳熱效果是非常低的。即使在後期灌注 www.steeltimesint.com

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相對而言高傳熱性的石墨灌漿，換熱器與 水冷壁之間的高接觸熱阻仍然是可以預見 的。兩者表面之間缺乏接觸壓力以及存在 水冷壁熱膨脹或收縮時在灌漿層與銅冷卻 器交界面上形成小的絕熱間隙的可能性， 這種高的接觸熱阻是不可避免的。 為了修復已經受損的冷卻器的冷卻性 能，赫氏公司開發了專門的銷式冷卻器和 板式冷卻器(專利申請中)來提升冷卻壁與冷 卻器表面之間的熱傳導性，因而借此可以 將冷卻壁中的熱量更多的取出來。在這種 冷卻器的工作原理是這樣的，通過安裝一 個彈簧加載有楔形或夾頭在附加的冷卻器 上，使得在附加的冷卻器和銅質水冷壁之 間實現增加一個人為的傳熱壓力，以優化 兩者之間的換熱。為了減少當銷狀冷卻器 磨損時水迴路漏水的可能性，所有的冷卻 水通道都被限制在冷卻器本體之中，而不 會將冷卻水帶到銷狀冷卻器的突出的尖端 上。除了銷狀冷卻器的設計之外，赫氏公 司在一系列高爐停車中安裝銅銷冷卻器所 需的實施方案。銅銷冷卻器的設計如圖5所 示。圖6中顯示的是有限元熱模型的模擬結 果。結果說明了在受損的水冷壁上連接處 人機交互界面 人機交互界面

後期維護 在高爐下調負荷時，水冷壁必須有一個沖 積或是灌漿層以避免進一步地磨損。高爐 中有磨損的水冷壁的存在表明在高爐的運 行中存在某些點的沖積層不穩定或是這些 地點未能生成沖積層。業界普遍認為，只 有嚴格遵守操作規範，才會形成良好的穩 定的沖積層。在上世紀九十年代中期，蒂 森克虜伯(ThyssenKrupp)編製了一個用於延 長高爐爐齡，同時保持甚至提高生產率的 [3] 方法的清單 。蒂森克虜伯編製的措施清單 內容按優先級別列於圖表 8中。許多其他高 爐運營商也持有相關類似的理念，以確保 一個長期的可預測的高爐運行壽命。 一旦發現有受損的水冷壁，確保表格8 中所列的高爐操作方面的措施都處於正確 操作之下或是考慮一個添加灌漿層的方案 是有價值的。穩定的運行可以為高路運行 壽命帶來最快的提升。同時，耐火襯裡的 磨損和長期暴露在高爐高溫爐氣中的受損 銅冷卻壁受熱麵對運行性能而言也十分重 要。如果需要一個獨立的優化審查，赫氏 公司的高路方面的專家將與高爐運營商同 心協力，以幫助運營商確保所採取的操作 已經得以優化。 為了幫助運營商檢測保護性的沖積 層，從而更穩定的控制它，赫氏公司可以 利用一個能夠永久的安裝並運行在一個持 沖積層 沖積層

赫氏公司的 鞘狀冷卻器

單位：攝氏度

水冷壁 水冷壁

雪匣式冷卻器

類型：時間

耐火澆注層 耐火澆注層

赫氏公司的 鞘狀冷卻器

高爐爐殼 高爐爐殼

雪匣式冷卻器

施加熱傳導壓力之後與未施加壓力之間的 巨大差異。 為受損的水冷壁提供額外的冷卻量將 降低水冷壁溫度並延長水冷壁使用壽命， 同時也會降低因水冷壁超溫報警而導致的 停車或宕機的頻率。突出水冷壁表面的銷 狀物可以確保沖積層的滯留，從而進一步 的保護受損區域。赫氏公司的銷狀冷卻器 也可以預先裝載在活性水通道間受損的水 冷壁上，以防萬一發生任何水洩漏事故。 當只有少數水冷壁嚴重受損時，這種裝置 特別適用於延長此種情況下的整體高爐運 行的壽命。(見圖7)

圖7 連續的厚度測量系統的示意圖 圖7 連續的厚度測量系統的示意圖

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煉鐵 延長高爐運行壽命的方法 可控的材料的物理和化學性質； 氯、鋅以及碱金屬元素的低輸入； 穩定的高爐運行； 高的自動化程度； 優化爐料分佈和氣體滲透性； 爐膛內排水條件良好； 修正過的高爐剖面； 經過優化的冷卻系統和耐火材料的佈置； 中期維護和現代化的運營策略；

3.

4.

圖8 蒂森克虜伯(ThyssenKrupp)延長高爐壽命的優先方法[3]

5.

續的基礎上的系統以提升該LFPU技術。自 動化技術相較於傳統的手持式檢測方法將 帶來一些優點，包括但不僅限於：連續地 監測水冷壁/沖積層厚度並改善測量的重複 [7] 性和精確性 。

6.

致謝 感謝來自 Dave Rudge、Sean Southall、Robert Veenstra、Bert Wasmund、Brad Szyplinski 140x210.pdf 1 8/14/15Dempsie、Peter 4:43 PM 以及Winnie Ying的幫助。上述同仁在課題 探討、文字輸入等方面為本文做出了貢

獻，並給與作者技術和精神上的支持。他 們的貢獻在開發文中所提及的新技術是很 重要。█

參考文獻

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49/55 2. Cenga, G.; Lingiardi, O.; Mustante, R.; ‘Copper Staves Wear – Ternium Siderar BF2 Experience’, Association for Iron and

7.

Steel Technology Conference (AISTech 2014) Proceedings, May 5-8, 2014, Indianapolis, USA. Peters, M., Schmöle. P. and Ruther, P.; ‘Blast furnace campaign prolongation philosophies’, 34th McMaster University Symposium on Iron and Steelmaking, May 8-10, 2006, pp 154- 167.

Sadri, A., Hyde B., Dempsie B., and Mirkhani K.; ‘Accurate and Flexible NDT Measurements of Copper and Cast Iron Stave Thickness in the Blast Furnace’, Association for Iron and Steel Technology Conference (AISTech 2013) Proceedings, May 6-8, 2013, Pittsburgh, USA. Sadri, A.; ‘An Introduction to Stress Wave Non-Destructive Testing and Evaluation (NDT&E) of Metallurgical Furnaces and Refractory Condition Monitoring’, CINDE Journal, Vol. 29 No2, March/April 2008, pp.7-11.

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Mirkhani, K. and Sadri, A.; ‘NonDestructive Testing (NDT) and Monitoring of Cooling Elements in Metallurgical Furnaces’, Proceedings of NDT in Canada 2011 Conference, November 2-4, 2011, Montreal, Canada.

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