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進入80年代日本大部分的轉(zhuǎn)爐變?yōu)榱藦?fù)吹轉(zhuǎn)爐(頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐)。有關(guān)轉(zhuǎn)爐脫碳特性、脫磷特性、吹煉末期的鋼水和爐渣過氧化行為等目前復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉的基礎(chǔ)研究取得了很大的發(fā)展。到了90年代,精煉技術(shù)的開發(fā)進入成熟期,同時利用頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐技術(shù)開發(fā)了鉻礦石的熔融還原生產(chǎn)不銹鋼的新技術(shù)和鐵礦石的熔融還原或廢鋼熔化的新設(shè)備。
為冶煉低磷、低硫鋼,開發(fā)了鐵水預(yù)處理工藝。鐵水預(yù)處理具有減少石灰消耗、降低爐渣發(fā)生量、減少Mn等鐵合金使用量和提高生產(chǎn)能力的優(yōu)點,因此許多鋼鐵企業(yè)都實施了鐵水預(yù)處理工藝。
以往轉(zhuǎn)爐精煉的主要功能是脫磷,實施鐵水預(yù)處理工藝后,轉(zhuǎn)爐精煉的主要功能變?yōu)槊撎己蜕郎兀D(zhuǎn)爐的渣量由以往的80~100kg/t降低到10~40kg/t。這種吹煉被稱為渣量最小化或無渣吹煉。
在無渣吹煉下,脫磷鐵水中沒有[Si],脫碳從吹煉初期就進入了最盛期,即使在吹煉后期的低碳區(qū)域,殘留的碳也變少了。
在無渣吹煉時,由于作為MnO而分配的渣中Mn損失減少,因此可大幅度提高Mn的收得率。在轉(zhuǎn)爐無渣吹煉中還實施了添加Mn礦石,對Mn進行熔融還原的操作。另外,除了添加Mn礦石外,還實施了添加Cr礦石,對Cr礦石進行熔融還原的操作。
另一方面,在無渣吹煉時,由于渣的發(fā)生量減少會導(dǎo)致鋼水噴濺和粉塵的產(chǎn)生,降低鋼水的收得率,這是一個需要解決的課題。另外,在無渣吹煉時,由于渣中的(T.Fe)容易升高,因此進行了在吹煉末期降低供氧速度,或提高底吹攪拌力來降低(T.Fe)的試驗。
縮短精煉時間是提高精煉效率的重要課題。鐵水預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展帶來的無渣吹煉所存在的課題是覆蓋熔池的渣減少了,導(dǎo)致鋼水噴濺的增加和廢氣中的粉塵鐵損增加。Hirai等人對300t和150t轉(zhuǎn)爐的粉塵發(fā)生機理進行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)在吹煉前期氣泡破裂系粉塵比例高所致,在吹煉后期火點時蒸發(fā)產(chǎn)生的煙氣系粉塵比例高所致。在這里,所謂的氣泡破裂系粉塵是指由于噴濺或鐵水中產(chǎn)生的CO氣泡脫離鋼液面時產(chǎn)生的粒鐵,一部分飛濺的粒鐵再次在爐內(nèi)反應(yīng)后會變得微細化成為廢氣中的粉塵。
尤其是,噴濺的增加是實現(xiàn)高速吹煉必須解決的課題。住友金屬和歌山廠(現(xiàn)為新日鐵住金鋼鐵和歌山廠)在建新煉鋼車間時,通過改變轉(zhuǎn)爐形狀,增大自由操作臺,同時為避免頂吹氧氣流的重疊,采用了噴吹角度交替和噴嘴直徑不同的吹氧槍和5Nm3/min/t的高速吹氧,實現(xiàn)了吹煉時間為9分鐘的超高速吹煉。