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六、适用范围

铸造、锻造、重型机械制造和特殊钢领域，重点针对中频炉冶炼生产铸钢件和电弧炉(中频炉)冶炼-炉外精炼-铸造-锻造流程生产特殊钢大型坯料两大产业，通过冶炼过程的中频炉深脱磷关键技术，提升铸件品质;替代电弧炉进行冶炼，大大降低废气、废渣和颗粒物排放量。同时，后续铸坯制备环节，采用新概念锭型设计，保证了现有模铸坯料中偏析、缩孔疏松和夹杂物等宏观缺陷的消除，结合变形过程微缺陷高效愈合技术，大幅提升成材率，间接实现减排与节能。

七、与行业相关生产环节的排污现状

冶炼过程中为了降低磷含量，大量造渣，产生固体废物。为提高熔炼效率，对固态金属进行吹氧气、喷碳粉，加速熔化，从而导致产生大量CO、CO2、氮氧化合物和硫化物等废气。一般而言，电弧炉冶炼环节，每冶炼1 t钢水金属原材料的10%以上被烧损，同时将产生4.5~22.5 kg颗粒物、150~200 kg固体废物和50 kg以上有害气体。我国每年电弧炉覆盖的钢铁产能可达2亿t以上，因此造成大量颗粒物、固体废物和有害气体排放，成为大气灰霾的来源之一。相对而言，中频炉冶炼产生的颗粒物、废渣和废气均可比电弧炉冶炼降低50%以上，但目前限制中频炉进行高品质特殊钢冶炼的根源在于中频炉内无法通过高温氧化去除有害元素磷(P)。电弧炉粗炼钢水中的P含量可降低至0.005%以下，而以往中频炉不具备脱磷能力，要想达到电弧炉钢水的P含量水平，中频炉只能采用低P含量的优质原材料进行冶炼，大幅增加了成本。因此发展中频炉深脱磷技术，实现中频炉内低成本深脱磷，替代电弧炉进行冶炼，无疑对减排具有重大贡献。

大铸坯制备环节，因受钢水冶炼质量和凝固技术限制，目前模铸坯料内部存在宏观偏析、缩孔疏松和夹杂物缺陷，为保证后续产品合格率和质量稳定性，不惜大幅牺牲坯料成材率。以50 t级模铸钢锭为例，为最大程度消除锭身部位的缩孔疏松，钢锭冒口比例高达20%以上;同时为保证钢锭尾部夹杂物富集的沉积锥区不致影响锭身质量，尾椎比例一般为5~7%。冒口和尾椎部位的材料在后续变形过程中被切除，钢锭的综合成材率不足70%，大量原材料被废弃。坯料成材率低间接导致金属原材料冶炼成本增加、排放量升高，给资源和环境带来了很大压力。

八、技术内容

1、技术原理中频炉深脱磷技术，采用氧化法将普通废钢中的P氧化成P2O5，并进一步通过CaO固化，形成4CaO˙P2O5后造渣去除，结合防炉衬侵蚀、防钢水过热和防钢水喷溅等多项关键工艺，实现中频炉深脱磷目标。替代电弧炉进行钢水冶炼，可减少颗粒物与有害气体排放50%以上，吨钢节约成本200元以上，既可实现节能减排，又能显著提升现有中频炉的冶炼品质。

高成材率钢铁大铸坯制备技术，提出了大铸坯凝固新理论，通过纯净化抑制宏观偏析，通过多维补缩进行缩孔疏松缺陷消除，降低了对冒口重力补缩的依赖性，大幅度减小冒口比例，实现纯净化、均质化、致密化高成材率优质钢铁大铸坯的制备，并结合变形过程中铸坯中微缺陷高效愈合工艺，提高成材率5%以上，间接实现节能减排。

2、关键技术与减污技术细节

本项目技术核心在于开发了中频炉深脱磷技术替代电弧炉进行低磷钢水冶炼，既可以大幅度降低颗粒物、废渣、废气排放，又可以提升现有中频炉质量;结合后续非常规、新原理铸坯凝固技术，制备大高径比高成材率钢铁大铸坯，实现减排与增效。关键技术如下：

中频炉深脱磷技术;

中频炉炉衬防侵蚀技术;

中频炉防钢水过热技术;

中频炉冶炼防喷溅技术;

纯净化抑制铸坯宏观偏析;

多维补缩保证坯料致密化;

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