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原來只用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的高端技術(shù)—核磁共振技術(shù)也被用于鋼鐵渣的分析了，可見對鋼鐵渣的分析越來越受到人們的重視，特別是鋼鐵渣的分析技術(shù)對鋼鐵廠精煉工藝大有好處，在精煉工藝的最佳化及擴大鋼鐵渣的應(yīng)用非常重要,在擴大鋼鐵渣的新用途，提升鋼鐵渣的價值時，必須明確其特性。不僅需要進行成分的元素分析及溶出試驗，還需要了解鋼鐵渣是何種化學(xué)結(jié)構(gòu)。目前，世界一流鋼廠采用核磁共振光譜法（NMR）、紅外吸收光譜法（IR）等，構(gòu)筑了多種鋼鐵渣化學(xué)結(jié)構(gòu)分析方法。通過明確這些化學(xué)結(jié)構(gòu)信息與實際鋼鐵渣的膨脹性、pH值等物性的關(guān)聯(lián)，對鋼渣特性實現(xiàn)了量化的認知，擴大的鋼鐵渣的使用范圍，提升了利用價值。 在煉鋼工藝中，為了監(jiān)控精煉反應(yīng)、達到用戶的質(zhì)量需求，不僅需要正確把握鋼水的純凈性，還需要正確把握并控制鋼鐵渣的組成。為此，對鋼鐵渣化學(xué)成分的快速分析不可或缺。為了使鋼鐵渣在水泥原料、骨料、路基材料等多領(lǐng)域得到積極有效的利用，需要通過與實際用途相匹配的環(huán)境管理和環(huán)保分析，避免對環(huán)境有害的物質(zhì)向系統(tǒng)外排放，在發(fā)貨前進行充分管理，這是世界一流鋼廠做的工作。近年來，隨著各種社會形勢的變化，鋼鐵渣的需求結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，需要推進開發(fā)針對新用途的利用技術(shù)。為此，不僅需要進行鋼鐵渣化學(xué)組成、環(huán)境管理的分析，還需通過量化明確左右鋼鐵渣特性的結(jié)晶構(gòu)造——化學(xué)狀態(tài)，以此來明確鋼渣所具有的物性。 鋼鐵渣成分分析結(jié)果和堿度等信息反饋到流程中的分析方法普遍采用熒光X射線分析裝置（XRF），該裝置能對分析對象試樣固體的狀態(tài)直接進行分析。在鋼鐵渣利用中，制定了混凝土骨料用成分分析方法及混凝土用高爐渣微粉標準。在利用鋼鐵渣時，考慮到會發(fā)生溶出到地下水的情況，因此，需對溶出成分高度重視。鋼鐵渣由于經(jīng)過高溫熔融狀態(tài)，幾乎不含有有機氯系有害物質(zhì)以及Hg、As、Cd等沸點低的元素。因此，如在土木工程標準中，相關(guān)環(huán)保的內(nèi)容中對Pb、Cr、Se、F、B等5種物質(zhì)進行了規(guī)定。 鋼鐵渣中含有各種元素。用XRF得到的分析結(jié)果是通過氧化物換算得到的各元素濃度，這些元素在實際中大多數(shù)會形成復(fù)合氧化物。復(fù)合氧化物因精煉工藝或冷卻處理的差異，形成不同的化學(xué)狀態(tài)。 道路路基用緩冷渣系路基材料（HMS），需要具有一定強度，而該強度需要鋼鐵渣與水的水化反應(yīng)來保證。因此，需要有對水化生成物特別是鈣礬石進行量化分析。鈣礬石是與路基材料、水泥初期硬化相關(guān)的水化化合物，為了預(yù)測材料的強度以及生成過剩造成的裂紋等，有必要對其進行量化分析。 有關(guān)鋼鐵渣的分析方法，包括已經(jīng)確立的、已應(yīng)用于鋼鐵渣實際管理的分析方法、業(yè)界正在探討研究階段的分析方法，對改善環(huán)境十分有益，可避免今后又來處理廢渣二次污染問題，造成二次浪費。目前，鋼鐵業(yè)在分析方法標準化方面已經(jīng)非常先進，而鋼鐵渣的分析方法標準化卻相對較為滯后。作為標準試樣的主要因素，不僅需要確保從主要成分到微量成分材料的均勻，還需保證其組成和化學(xué)狀態(tài)不會發(fā)生時效變化。鋼鐵渣是與鋼鐵業(yè)共存的材料，很早以來就從化學(xué)分析角度對其進行管理。但是，鋼鐵渣在施工后的強度特性變化等是通過何種化學(xué)變化而來的尚有很多不明之處。從化學(xué)分析的領(lǐng)域來看，鋼鐵渣是一種尚有許多未解之謎待解、并極具挑戰(zhàn)性。

2017年12月27日，工信部、科技部兩部委聯(lián)合發(fā)布公告，為引導(dǎo)重大環(huán)保技術(shù)裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化對接，加快新技術(shù)、新產(chǎn)品、新裝備的推廣應(yīng)用，提高環(huán)保裝備制造業(yè)水平，制定了《國家鼓勵發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄(2017年版)》（以下稱《目錄》）?！赌夸洝饭埠?46項技術(shù)，依據(jù)性質(zhì)分為3類：研發(fā)類（27項）、應(yīng)用類（42項）和推廣類（77項），涉及大氣污染防治、水污染防治、資源綜合利用等環(huán)保技術(shù)。北京北大先鋒科技有限公司申報的“富含一氧化碳（CO）工業(yè)尾氣資源利用成套設(shè)備”入選《目錄》推廣類資源綜合利用技術(shù)。 高純度CO是碳一化工的重要原料，工業(yè)生產(chǎn)中的CO來源主要有兩種：一種是從煤、石油或天然氣等化石燃料轉(zhuǎn)化而來；另一種則是存在于各類工業(yè)混合氣當中，以工業(yè)尾氣居多，例如黃磷尾氣、密閉電石爐尾氣、鋼廠高爐煤氣、鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣、合成氨弛放氣等許多工業(yè)生產(chǎn)的尾氣中均含有大量CO。事實上，大部分含CO尾氣都沒有得到很好的再利用。這是因為工業(yè)尾氣中的組分復(fù)雜，回收高純度的CO難度很大，投資成本過高。因此，僅有少部分企業(yè)將尾氣初步凈化后進行簡單利用，能夠深度凈化尾氣，對CO進行高附加值利用的生產(chǎn)線并不多見。業(yè)內(nèi)專家認為，先進的分離、提純、純化技術(shù)是獲取廉價CO來源的關(guān)鍵所在，這一技術(shù)將為我國碳一化工的發(fā)展帶來新動力。 北大先鋒經(jīng)過多年的自主研發(fā)，掌握了先進的CO提純技術(shù)，可將含有CO的工業(yè)尾氣回收提純，并加以充分利用，減少能源浪費。與常規(guī)的CO分離技術(shù)不同，北大先鋒專有的變壓吸附分離CO技術(shù)在保證更為先進的工藝指標的同時，投資成本也能控制在較低水平，最大限度地保證生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境效益雙贏。 該項工藝的主要技術(shù)指標為：適用的工業(yè)尾氣CO含量為1%~95%，產(chǎn)品氣CO純度范圍在50%~99%，CO收得率大于85%。這項工業(yè)尾氣提純CO技術(shù)適用于高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、電石尾氣、黃磷尾氣等富含CO的工業(yè)尾氣資源利用。 目前，北大先鋒不斷推進該項技術(shù)在國內(nèi)市場的工業(yè)化應(yīng)用，已陸續(xù)在高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、電石尾氣等領(lǐng)域投入使用，以綠色環(huán)保為理念，以節(jié)能增效為動力，持續(xù)為化學(xué)工業(yè)效力。北大先鋒也在積極為更多有意愿、有需求的生產(chǎn)企業(yè)，提供尾氣資源綜合利用的解決方案。

新年伊始，創(chuàng)新前行。剛剛進入2018年第一周，河鋼集團唐鋼公司有關(guān)煉鐵系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)項目就迅速吹響了進軍的號角。 由河鋼集團唐鋼公司、北京瑞普同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司和中國地質(zhì)大學(xué)、中國科學(xué)院有關(guān)單位共同承擔的“高效長壽鐵溝綜合技術(shù)攻關(guān)”課題，于1月4日在唐鋼進行課題成立儀式并正式啟動。 唐鋼公司煉鐵部部長崔曉東等領(lǐng)導(dǎo)、北京瑞普同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司董事長楊林博士攜課題組成員、唐鋼檢修公司領(lǐng)導(dǎo)和中國地質(zhì)大學(xué)黃朝暉教授、中國科學(xué)院劉開琪研究員等專家參加了會議。 “高爐鐵溝出鐵是煉鐵的重要工序，決定了爐前組織效率、成本費用?！碧其摕掕F部部長崔曉東在大會講話中指出，在國家空前重視節(jié)能降耗和環(huán)境友好的大形勢下，應(yīng)時代、國家和唐鋼所需，成立“高效長壽鐵溝綜合技術(shù)攻關(guān)”課題，群策群力，共同推進唐鋼鐵溝綜合技術(shù)提升，對綠色鋼鐵、清潔生產(chǎn)具有極為重要的現(xiàn)實意義。 瑞普同創(chuàng)董事長楊林代表課題組，詳盡介紹了課題成立的目的、攻關(guān)目標和實施方案等。據(jù)介紹，此課題擬籌資1397萬元，計劃在18個月內(nèi)，通過技術(shù)攻關(guān)，改良主溝結(jié)構(gòu)，研發(fā)長壽出鐵溝耐材，開發(fā)新型維護手段，改進主溝解體拆除清理辦法，研制適用的清理機具，完善主溝套澆技術(shù)，顯著降低耐材和爐前輔材消耗，大幅度減少環(huán)境污染，降低工人勞動強度，進一步降低煉鐵成本，滿足大型高爐高強度冶煉生產(chǎn)需求，使唐鋼出鐵溝耐材質(zhì)量和應(yīng)用技術(shù)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 與會專家和代表一致認為，該課題符合高爐現(xiàn)實生產(chǎn)的需要，順應(yīng)綠色生產(chǎn)、降本增效的大趨勢，時機成熟，方案周全，技術(shù)可行，成果可期，相信課題組一定能圓滿實現(xiàn)課題技術(shù)攻關(guān)目標。

●爐腹煤氣量指數(shù)的上限受原燃料條件、爐型、高爐操作方式和渣鐵排放狀態(tài)等因素的綜合影響，現(xiàn)初步定位大型高爐合理爐腹煤氣量指數(shù)控制值在58m3/(min·m2)～65m3/(min·m2)。此時，煤氣流和操作爐型易于控制，技術(shù)經(jīng)濟指標也較好。 冀崗 衛(wèi)繼剛 唐順兵 姜曦 隨著我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展，大型高爐帶來了顯著的經(jīng)濟效益和強大的競爭力，對大型高爐的生產(chǎn)操作進行基礎(chǔ)性研究就顯得尤為重要，合理的爐腹煤氣量指數(shù)控制即為其中之一。爐腹煤氣量指數(shù)的定義為單位爐缸面積上通過的爐腹煤氣量，從氣體動力學(xué)角度來說，是衡量高爐強化冶煉程度的一個重要參數(shù)。大型高爐是一個高溫高壓的密閉逆流反應(yīng)器，高爐爐腹煤氣量指數(shù)實質(zhì)上就是在高爐爐缸斷面上爐內(nèi)煤氣的空塔流速。一般認為，過低的煤氣流速會導(dǎo)致大型高爐爐缸中心不活，死料柱增大和爐缸堆積；而過高的煤氣流速會導(dǎo)致高爐內(nèi)三相反應(yīng)傳輸矛盾激化，爐內(nèi)煤氣流的控制難度加大，易造成管道和懸料等失常爐況，而且在高煤氣流速生產(chǎn)情況下，煤氣流對爐襯的侵蝕和沖刷也會加劇，不利于高爐長壽。因此，很有必要對大型高爐的爐腹煤氣量指數(shù)控制值進行探討，以提高對大型高爐的駕馭能力。 太鋼5號高爐（4350m3）爐腹煤氣量指數(shù)由2008年初的54m3/(min·m2)逐步提高到2010年的67m3/(min·m2)；到了2015年~2016年，由于生產(chǎn)調(diào)整和進入爐役中后期，爐腹煤氣量指數(shù)又降低到53m3/(min·m2)～55m3/(min·m2)。對此，本文分析其生產(chǎn)時的不同爐況特點，探討怎樣通過各項操作制度的合理匹配和操作理念的改變，來實現(xiàn)合理的爐腹煤氣量指數(shù)控制，從而為大型高爐在高煤比、高利用系數(shù)的條件下，形成較高爐腹煤氣量指數(shù)，實現(xiàn)低燃料比、經(jīng)濟化生產(chǎn)提供參考。 爐腹煤氣量指數(shù)對高爐生產(chǎn)的影響 高煤比、較低爐腹煤氣量指數(shù)生產(chǎn)。高爐冶煉在追求高煤比和高利用系數(shù)的過程中，往往會形成高爐腹煤氣量指數(shù)生產(chǎn)，而高爐腹煤氣量指數(shù)生產(chǎn)并不是高爐冶煉的目的。恰恰相反，煉鐵生產(chǎn)會出現(xiàn)怎樣在高爐腹煤氣量指數(shù)情況下，合理控制煤氣流的問題。因為，隨著爐腹煤氣量指數(shù)提高，煤氣流速加快，往往會出現(xiàn)煤氣流難以控制的情況。當高煤比生產(chǎn)時，由于爐內(nèi)焦炭負荷加重，壓差和透氣性指數(shù)K值往往會升高，這時須要平衡好透氣性指數(shù)K值和爐腹煤氣量指數(shù)的關(guān)系，以實現(xiàn)爐內(nèi)壓量關(guān)系的平穩(wěn)，這是保持高煤比生產(chǎn)時爐況順行的重要措施。 5號高爐在2008年2月進行煤比200kg/t生產(chǎn)時，將爐腹煤氣量指數(shù)控制在56m3/(min·m2)～62m3/(min·m2)，實現(xiàn)了高煤比生產(chǎn)時煤氣流的有效控制。在煤比高而爐腹煤氣量指數(shù)較低的情況下，應(yīng)該適當發(fā)展邊緣氣流，否則會出現(xiàn)爐身中上部爐體熱負荷不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致熱制度的大幅度波動，對高煤比下的煤氣流控制和低硅冶煉造成巨大沖擊。 高利用系數(shù)、較高爐腹煤氣量指數(shù)生產(chǎn)。在較高爐腹煤氣量指數(shù)情況下，高爐操作首先要掌握好合理煤氣流分布。大型高爐好的煤氣流分布要具有壓量關(guān)系適應(yīng)、下料均勻平穩(wěn)、煤氣利用率高而穩(wěn)定、操作爐型易于控制等特點。為了實現(xiàn)爐況的穩(wěn)定順行，主要措施是控制邊緣與中心兩股氣流，并且針對形成不同爐腹煤氣量指數(shù)的生產(chǎn)，提出不同的煤氣流控制思路。5號高爐低煤比、高利用系數(shù)生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗顯示，不能過分發(fā)展邊緣氣流，而是采用穩(wěn)定適宜的邊緣氣流為宜。5號高爐爐腹煤氣量指數(shù)由2008年1月的54m3/(min·m2)不斷提高到2009年9月的67m3/(min·m2)，有效容積利用系數(shù)也由2.15t/（m3·d）提高到2.6t/（m3·d），爐缸面積利用系數(shù)達到69t/（m2·d）～72t/（m2·d），利用系數(shù)與爐腹煤氣量指數(shù)呈正向相關(guān)性，成功實現(xiàn)了高利用系數(shù)生產(chǎn)。 對煤氣利用率和燃料比的影響。高爐操作者的中心任務(wù)就是以精料為基礎(chǔ)，以爐況順行和提高煤氣利用率為手段，以降低焦比和燃料比、提高產(chǎn)量為核心來操作。2009年下半年，5號高爐產(chǎn)量不斷提高，特別是在2009年11月以后，產(chǎn)量達到11000t/d以上，有效容積利用系數(shù)達到2.53t/(m3·d)，爐腹煤氣量指數(shù)也提高到65m3/(min·m2)以上。這期間出現(xiàn)過爐況穩(wěn)定性變差、煤氣利用率下降到49%、燃料比急劇升高到508kg/t的情況。這其中有一部分是原燃料質(zhì)量變差的原因，但主要是5號高爐在爐腹煤氣量指數(shù)達到65.0m3/(min·m2)以上的生產(chǎn)情況下，對煤氣流的控制不到位。 大型高爐在提高煤比或產(chǎn)量的過程中，爐腹煤氣量指數(shù)也會相應(yīng)提高，當爐腹煤氣量指數(shù)提高到一定程度并影響到爐況順行時，就應(yīng)采取提高富氧率、控制風量的措施；或是在爐況允許的條件下，采取逐步降低燃料比等措施來降低爐腹煤氣量指數(shù)；也可在設(shè)備允許的條件下，適當提高頂壓，有利于控制煤氣流速和全爐壓差，從而為控制煤氣流創(chuàng)造條件。 實現(xiàn)高而穩(wěn)定的煤氣利用率，從而降低燃料消耗，是高爐操作者的責任。大型高爐在爐腹煤氣量指數(shù)達66m3/(min·m2)生產(chǎn)時，控制煤氣流分布，實現(xiàn)煤氣的熱能和化學(xué)能充分有效利用，即實現(xiàn)低爐頂溫度（爐頂溫度低于180℃）和高煤氣利用率（煤氣利用率高于51%）操作，以低燃料比生產(chǎn)來實現(xiàn)利用系數(shù)的增長，才是經(jīng)濟有效的手段。 針對不同爐腹煤氣量指數(shù)調(diào)整操作 通過降低燃料比來提高產(chǎn)量。大型高爐在較高爐腹煤氣量指數(shù)生產(chǎn)時，應(yīng)首先穩(wěn)定和降低燃料比。據(jù)5號高爐2010年的生產(chǎn)經(jīng)驗，在爐腹煤氣量指數(shù)達到65m3/(min·m2)時，風速一般應(yīng)控制在264m/s～272m/s，鼓風動能為160kJ/s～165kJ/s，在保持中心煤氣流旺盛的前提下，適當放開邊緣煤氣流，通過平衡好爐內(nèi)的壓量關(guān)系來控制下部的風速和鼓風動能，提高煤氣流分布的穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)低燃料比生產(chǎn)。 當爐腹煤氣量指數(shù)受到制約時，高爐的增產(chǎn)要從降低燃料比、降低單位生鐵的爐腹煤氣量、降低能量消耗著手。據(jù)5號高爐2011年1月和2月爐腹煤氣量指數(shù)在64.0m3/(min·m2)時的生產(chǎn)經(jīng)驗，5號高爐采取適當松邊的裝料制度和調(diào)整風口工作面積等措施，使風壓水平能同焦炭負荷、風量和頂壓的使用水平相適應(yīng)，使煤氣利用率由49.5%提高到51%。同時，由于爐體各段熱負荷和操作爐型也趨于穩(wěn)定，爐況穩(wěn)定性明顯好轉(zhuǎn)，5號高爐將燃料比由505kg/t逐步做低到495kg/t，生鐵含硅量也由0.55%下降到0.35%，在同等條件下，產(chǎn)量由11250t/d提高到11650t/d。一定要樹立大型高爐在爐腹煤氣量指數(shù)達64.0m3/(min·m2)以上生產(chǎn)時，通過穩(wěn)定煤氣流、逐步降低燃料比來提高產(chǎn)量的操作理念。 上下部操作制度相結(jié)合，穩(wěn)定煤氣流。5號高爐采用PW串罐無鐘爐頂。提高高爐煤氣利用率的主要措施是，調(diào)整高爐的礦石批重，提高高爐的礦焦比。根據(jù)5號高爐多年生產(chǎn)經(jīng)驗，在爐況接受的情況下，逐步提高礦石批重和加重焦炭負荷是提高煤氣利用率的主要途徑。高風速、大礦批的采用和無料鐘裝料方式，為平峰式曲線的實現(xiàn)提供了技術(shù)上的保證。 煤氣流的穩(wěn)定與否，對大型高爐降低燃料比和穩(wěn)定熱制度至關(guān)重要。在高爐生產(chǎn)中，找到一個與原燃料條件和送風制度適宜的布料制度是高爐操作的關(guān)鍵。大型高爐在進行高爐腹煤氣量指數(shù)生產(chǎn)時，一定要根據(jù)形成高爐腹煤氣量指數(shù)的原因，充分發(fā)揮好裝料制度的作用，實現(xiàn)合理的煤氣流分布。在上部調(diào)劑沒有余地的情況下，可考慮下部送風制度中風量、富氧量、風口面積和濕度的調(diào)劑，實現(xiàn)爐內(nèi)壓量關(guān)系的穩(wěn)定平衡。 合理爐腹煤氣量指數(shù)的控制及探討。限制爐腹煤氣量指數(shù)的主要因素包括：爐腹渣量、爐腹渣黏度、焦炭在爐腹處的粒度及孔隙度、煤比、爐內(nèi)有害元素的含量等。可見，精料、降低渣鐵比和改善焦炭質(zhì)量的措施，都有利于高爐適應(yīng)高爐腹煤氣量指數(shù)操作。目前，太鋼初步將5號高爐合理的爐腹煤氣量指數(shù)控制值定位在60m3/(min·m2)～65m3/(min·m2)。爐腹煤氣量指數(shù)處于該值時，高爐易于操作，技術(shù)經(jīng)濟指標良好，爐況穩(wěn)定，也有益于高爐長壽。 在高爐操作上，通過適當提高富氧率和爐頂壓力，將爐腹煤氣量指數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，實現(xiàn)低燃料比生產(chǎn)，是大型高爐提高產(chǎn)量的主要措施。各項操作制度的選擇和匹配是一項系統(tǒng)工作，一定要將送風制度、裝料制度、爐缸熱制度和造渣制度統(tǒng)一結(jié)合起來，從而形成煤氣流分布曲線和操作爐型的合理控制，才能實現(xiàn)爐況長期穩(wěn)定順行。在原燃料一定的條件下，要想提高產(chǎn)量，唯有進一步降低燃料比，從而降低單位生鐵耗風量和其噸鐵爐腹煤氣量指數(shù)值，才能實現(xiàn)。 5號高爐將爐腹煤氣量指數(shù)和透氣性指數(shù)K值視為衡量高爐強化程度的2個重要參數(shù)。當生產(chǎn)要求進一步強化高爐冶煉時，管理者應(yīng)該檢查透氣阻力系數(shù)和爐腹煤氣量指數(shù)的潛力，采取必要的措施，降低透氣阻力系數(shù)，使爐腹煤氣量接近最大值；已經(jīng)接近最大值時，應(yīng)為高爐創(chuàng)造必要的條件，采取減少噸鐵爐腹煤氣量的措施，保持爐況穩(wěn)定和順行。 綜上所述，爐腹煤氣量指數(shù)的上限受原燃料條件、爐型、高爐操作方式和渣鐵排放狀態(tài)等因素的綜合影響，現(xiàn)初步定位大型高爐合理爐腹煤氣量指數(shù)控制值在58m3/(min·m2)～65m3/(min·m2)。此時，煤氣流和操作爐型易于控制，技術(shù)經(jīng)濟指標也較好。大型高爐在爐腹煤氣量指數(shù)低于60m3/(min·m2)運行時，可以通過增大風量、提高爐腹煤氣量來增產(chǎn)，當爐腹煤氣量指數(shù)將要大于66m3/(min·m2)時，則須通過提高富氧率和爐頂壓力，降低燃料比和低硅冶煉來增產(chǎn)。大型高爐在較高爐腹煤氣量指數(shù)運行狀態(tài)下，通過調(diào)整富氧率、風口工作面積、焦炭負荷、礦批和布料檔位等操作制度和參數(shù)，合理控制爐腹煤氣量指數(shù)，進而控制爐內(nèi)煤氣流速，可以實現(xiàn)較低的燃料比和較好的順行狀態(tài)。

根據(jù)鋼的強塑積將汽車鋼分為三代：第一代汽車鋼的強塑積一般為15GPa·%；第二代汽車鋼的強塑積達到了50GPa·%，如TWIP鋼；第三代汽車鋼在前兩代汽車鋼的研究基礎(chǔ)上，通過Q·P工藝或ART逆相變奧氏體工藝結(jié)合元素的配分和擴散過程，獲得細小均勻的鐵素體和亞穩(wěn)奧氏體混合多相組織，中低合金質(zhì)量分數(shù)的高性能汽車鋼鐵材料。 無論是第一代汽車鋼中的DP鋼和TRIP鋼，第三代汽車鋼中的Q·P鋼，都有一個共同的特點，那就是通過碳的配分，實現(xiàn)奧氏體富碳，從而穩(wěn)定奧氏體。依靠碳的配分，需要鋼中含有較高的碳含量才能獲得大量的亞穩(wěn)奧氏體，所以普通的TRIP鋼和Q·P鋼中的奧氏體含量一般不會大于15%，無法將亞穩(wěn)相的含量調(diào)控到較高的水平。而將鋼中的碳含量調(diào)高到0.4%以上的水平又會顯著惡化鋼的焊接性能。所以，僅僅依靠碳配分來進行亞穩(wěn)相調(diào)控存在很大的局限性。由此得到啟示，研發(fā)高強高塑汽車鋼必須走復(fù)合配分與亞穩(wěn)控制的思路。 為此，中國鋼鐵研究總院提出利用逆相變原理，通過碳錳復(fù)合配分控制亞穩(wěn)奧氏體含量的中錳鋼研發(fā)思路。中錳鋼采用中錳合金化成分體系，典型成分有0.1%C-5%Mn-余Fe。鋼的組織調(diào)控采用“逆相變”（ART處理）工藝。該工藝首先將鋼淬火得到淬火馬氏體，然后在鐵素體＋奧氏體兩相區(qū)保溫退火獲得逆生奧氏體，并伴隨有溶質(zhì)元素在奧氏體中的富集及再配分活動，使殘留奧氏體穩(wěn)定性提高保留到室溫，中錳ART鋼在室溫下的顯微組織為馬氏體或回火馬氏體基體上含有大量片狀殘留奧氏體和超細鐵素體。 目前國內(nèi)外第三代汽車鋼的研發(fā)可以歸結(jié)到3個典型的性能上：一是抗拉強度不小于750MPa、伸長率不小于40%的TG750；二是抗拉強度不小于1000MPa、伸長率不低于30%的TG1000；三是抗拉強度不低于1500MPa、伸長率不低于20%的TG1500。據(jù)報道，韓國、日本和法國也已經(jīng)完成中錳第三代汽車鋼的工業(yè)化前研發(fā)工作，準備進行工業(yè)化試制和商業(yè)化運作。未來將掀起全球范圍的中錳第三代汽車鋼工業(yè)化推廣應(yīng)用的熱潮。 美國首先提出第三代汽車鋼概念，并于2007年10月啟動了第三代汽車鋼研發(fā)工作。同期，中國鋼鐵研究總院也開始第三代汽車鋼的研發(fā)工作。2009年，中國鋼研首先在實驗室研究出了具有高強度和高塑性的第三代汽車鋼，其強塑積超過30GPa·%。經(jīng)過近10年的研究與開發(fā)，中國鋼鐵研究總院已經(jīng)完成TG750、TG1000和TG1500的熱軋和冷軋中錳第三代汽車鋼的實驗室研發(fā)工作，這些新開發(fā)的中錳鋼的力學(xué)性能范圍：抗拉強度Rm為700-1500MPa、伸長率A為20%-50%，強塑積可達到25-50GPa·%。 韓國2013年報道了中錳逆相變的第三代汽車鋼的研發(fā)工作，其基本成分為碳質(zhì)量分數(shù)約為0.1%，而錳質(zhì)量分數(shù)為6%-9%，抗拉強度為900-1200MPa、伸長率為20%-30%，該性能也明顯高于第一代汽車鋼。而且，韓國在實驗室研究了冷軋中錳鋼工藝制度，研究結(jié)果表明工業(yè)化生產(chǎn)中錳鋼的困難不是很大，但一些關(guān)鍵問題不能忽視，如Al元素的添加會導(dǎo)致連鑄問題和熱軋過程中出現(xiàn)裂紋，C含量應(yīng)盡量降低來避免在冷軋過程中產(chǎn)生馬氏體，Si的添加有利于抑制滲碳體的析出，但過高的Si含量會導(dǎo)致熱鍍鋅困難。

近年來，我國造船業(yè)發(fā)展迅猛，截至2017年11月，中國造船業(yè)全年新接訂單量超越了韓國，再次成為全球第一。2017年，造船新接訂單量排名首位的是中國（713萬修正總噸），韓國和日本分別以574萬修正總噸和182萬修正總噸的數(shù)據(jù)分列第2、3位。中國的市場份額達到36.3%，比韓國（29.4%）高出近7個百分點。盡管近年來造船業(yè)很不景氣，但是我國造船業(yè)還是攜手鋼鐵行業(yè)一道迅猛發(fā)展，海洋工程用鋼品種出現(xiàn)極大的多元化——厚板、高強板、耐腐蝕板、耐低溫板都能生產(chǎn)，但高端海洋工程用鋼依然有所欠缺。 近些年，隨著物流業(yè)對運輸效率要求的不斷提高，各種大型船舶數(shù)量逐漸增加。其一是，液化天然氣貿(mào)易快速發(fā)展，導(dǎo)致LNG運輸船需求發(fā)展迅猛，未來5年里，LNG航運市場將有足夠的運輸需求消化目前的LNG船過剩運力及新船訂單量。其二是，石油貿(mào)易格局變化，需要采用大型油輪。其三是，集裝箱船大型化趨勢仍然保持不變，主要是由于集裝箱船大型化可以帶來成本優(yōu)勢。其四是，“一帶一路”對貿(mào)易和港口建設(shè)產(chǎn)生重要影響，從而帶動各種船舶需求的不斷增長。 經(jīng)過多年的發(fā)展，我國初步建立了較完備的船舶與海工用鋼體系，高品質(zhì)船舶與海洋工程所需用的鋼材(3918, 75.00, 1.95%)也發(fā)生了新變化。“中國制造2025”需要突破發(fā)展的十大重點領(lǐng)域中，海洋工程裝備及高技術(shù)船舶亦占有一席之地。10月30日，工業(yè)和信息化部發(fā)布《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南（2017年）》，明確了今后高品質(zhì)海洋工程用鋼開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向，重點研發(fā)的主要海洋工程用鋼品種及相關(guān)技術(shù)有：發(fā)展自升式平臺用690兆帕級特厚板、大口徑無縫管，460兆帕級別導(dǎo)管架平臺用鋼及配套焊材，可大線能量焊接平臺用厚板及配套焊材，大壁厚深海隔水管、管線鋼，南海島礁基礎(chǔ)設(shè)施用耐候鋼、耐海水腐蝕鋼筋，海水淡化、化學(xué)品船用特種雙相不銹鋼、高鉬超級奧氏體不銹鋼，深海集輸系統(tǒng)用耐蝕合金、沉淀硬化型不銹鋼，深海鉆采用高等級高氮奧氏體不銹鋼等材料的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)，此外還有發(fā)展極寒耐低溫船舶及海工用鋼生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)，潔凈化冶金、均質(zhì)化連鑄、精準組織調(diào)控等集成制造技術(shù)，低溫鋼的高效焊接材料與工程化應(yīng)用技術(shù)的內(nèi)容。 在全球化的進程中，物流量不斷增長，其對各種各樣船舶的需求將相應(yīng)增長，油輪、LNG船（低溫下運輸液化天然氣專用船）、散貨船、集裝箱船、LPG船（運輸液化石油氣專用船）以及化學(xué)品運輸船等，從而帶動“海洋工程用鋼”走向更高追求。