在高炉冶炼进程中，炉前作业是一个重要的环节，其主要任务是连续不断地将高炉内生成的渣铁从铁口排出，在主沟内渣铁分离后，高炉渣经渣沟进入渣处理系统，铁水流经铁沟和摆动溜槽进入鱼雷罐车运输至下道工序，保证高炉生产正常进行。炉前作业的主要场所为高炉出铁场，是除高炉本体之外最重要的高温区域，由出铁场平台、出铁口、主沟和渣铁沟、残铁沟、摆动溜槽和炉前除尘系统组成。宝钢高炉设有4个铁口分布在2个对称的矩形出铁场。出铁场由多种耐火材料组成，耐火材料性能决定了高炉的安全生产和正常运行。 目前具有近40年大型高炉操作经验、拥有9座4000m3以上大型高炉、大型高炉铁水年产能超过3300万吨的宝钢股份，经过多年技术研发及应用改进，出铁场耐火材料应用消耗水平总体保持在国内领先水平，但是还存在着很多薄弱环节，影响了出铁场耐材整体应用水平，给现场生产与环保造成了不少困难与安全隐患。 针对特大型高炉出铁场在出铁口和沟系统应用中存在主沟接头易钻渣渗铁、沟料施工烘烤时间长、采用沥青结合的出铁场耐材使用过程中产生可视环境污染、铁口区煤气火治理效果不佳影响铁口永久砖保护砖结构稳定、泥套损坏过快等技术难点，从现状问题着手，进行了损坏机理研究，产生改进方向，并试验出配套施工工艺，深入开展基础研究，提出解决方案后，以工业试验应用的方式验证、优化，取得显著的效果后，固化技术成果，形成大型高炉出铁场高效、环保耐材技术开发与应用技术，降低了劳动强度，消除了主沟接头处钻渣渗铁等事故，改善炉前作业环境和作业人员劳动强度。

在高炉出铁场耐材优化改进方面，国内外各钢铁企业在提高沟系统耐材性能，降低沟料耐材成本方面取得长足的进步，但在出铁口和沟系统应用中仍长期存在主沟接头易钻渣渗铁发生漏铁事故、沟料施工烘烤时间长影响铁口作业安排、采用沥青结合的出铁场耐材使用过程中产生可视环境污染释放有毒气体、铁口区煤气火治理效果不佳影响铁口永久砖保护砖结构稳定、泥套损坏过快等问题影响高炉安全、高效、绿色生产，成为出铁场炉前作业的痛点、难点问题，本项目针对大型高炉出铁场的以上问题点在2014年至2020年间展开研究。

当前限制薄带铸轧技术进一步发展的瓶颈主要有四个方面： 1.生产稳定性差，核心技术指标偏低，生产成本高。薄带铸轧产线是将钢水到带钢卷取集合在一起的连续性产线，其中一个环节出问题，整个生产过程就要中断，尤其是在铸区，对钢水质量、耐材质量、工艺控制等要求非常高。纽柯公司Castrip产线计划完成率不到80%，连浇炉数不足4炉，成材率也不到90%，这导致其生产成本较高，产品竞争力不强。 2.薄规格产品比例低，技术优势未充分发挥。薄带铸轧技术可直接铸出2.0mm以下厚度的铸带坯，易于实现薄规格产品生产，同时单机架轧制也利于板型控制。但在集中生产薄规格产品时，单道次轧制压下率大，导致板型控制困难。 3.工艺优势未充分利用，特色品种少。薄带铸轧亚快速凝固的优势，可消除易偏析元素含量高的钢种在凝固过程中的偏析，从而充分利用相应元素的有利作用。但部分元素对于凝固过程和相变过程的影响，会导致钢水稳定成带困难、带钢易出现表面微裂纹等问题，因此此类产品一直未能量产。此外，利用薄带铸轧过程强化元素特殊的物理冶金规律表现，以及短氧化过程的特点，可开发具有显著成本优势和良好使用性能的产品。但技术引进时纽柯公司Castrip产品主要是结构用低碳钢和低合金高强钢，在特殊钢种的开发和推广应用方面一直没有涉及。 4.设备由国外供应商提供，采购成本高，部分设备使用效果不理想。薄带铸轧产线流程短、工序紧凑，在很短距离内工艺控制点多，设备要求高，目前产线设备只能由国外少数供应商供应，价格高且供货及时性难以保证。 以上这些问题导致薄带铸轧生产成本高、产品品种少、应用面窄、产品竞争力相对较差，严重影响了薄带铸轧技术的推广和应用。薄带铸轧技术如何实现从“可以生产”到“稳定高效生产”的突破已成为钢铁行业亟待解决的难题。

本项目应用于炼铁高炉长寿技术领域，是高炉长寿技术的集成和创新开发。针对高炉寿命短的现状，分析影响高炉长寿的因素，从高炉前期炉缸设计施工、高炉生产中设备维护及工艺操作和高炉炉役后期维护等方面开发创新一系列高炉长寿新技术、新工艺、新方法，延长高炉寿命，实现高炉长寿目标。 1、创新高炉炉缸设计长寿新技术，延长高炉寿命。通过优化高炉炉底、炉缸结构设计，加大死铁层深度，降低炉缸侧壁侵蚀速度。通过采用碳砖+陶瓷杯复合式炉底结构，减少铁水对炉底炭砖的侵蚀。通过选用优质抗铁水溶蚀和抗碱侵蚀、导热系数高等性能优良的耐材和泥浆，减少炉缸侵蚀速度。 2、创新高炉炉缸施工长寿新技术。创新铁口一体砌筑密封技术，开发和应用“一体式铁口框”，“铁口一体浇注技术”， “煤气导风管一体浇注技术”，防止铁口煤气喷溅。开发和应用热压小炭块与冷却壁的“顶砌技术”，降低陶瓷杯部位侵蚀的速度。开发和应用“热风导流烘炉技术” 延长耐材寿命。 3、创新高炉经济冶炼长寿生产操作新技术。稳定入炉料质量，分析小批量料种配矿难题，开发应用含铁矿粉预混匀技术，优化配矿降低ZnO和K2O有害元素循环富集；分析经济矿（高铝矿）冶炼难题，开发应用高铝矿高炉冶炼技术；优化装料制度，开发应用炉前新型喷吹装置，合理控制炉内气流分布。通过系列优化操作，稳定炉况，延缓炉缸侵蚀，进而确保高炉寿命有效延长。 4、创新炉役后期高炉长寿护炉新技术。针对炉役后期生产特点，建立炉缸侧壁残余厚度测算模型，掌握炉缸安全运行状态；开发应用堵风口局部强护炉技术，缩小进风面积，提高鼓风动能，保证炉缸均匀活跃；开发应用控制配吃钛化物护炉及休风凉炉技术。 5、创新高炉炉体冷却壁在线查漏、修复及更换技术。开发应用“高炉冷却壁定列查漏专利技术”，“冷却壁穿管修复专利技术”和“在线更换高炉铁口冷却壁专利技术”确保炉体的冷却强度，保证高炉的安全生产，提高高炉寿命。

本项目创新性提出干熄炉结构改进及砖型改进技术；优化干熄焦配套及智能控制系统；开发出具有完全自主知识产权干熄焦操作技术。 该项目成功解决了困扰焦化行业干熄焦长寿的技术难题推进了焦化行业技术进步，推动了焦化行业的节能、环保、提质。创造了干熄焦2、6、12（2年一小修、6年一中修、12年一大修）的长周期稳定运行的行业最好水平；为鞍钢大高炉的稳定运行提供了优质焦炭及安全保障，具有重要现实意义。项目实施后，年减少红焦蒸发掉水150万吨、酚400多吨、硫化氢200多吨、氨4 00多吨，减少30万吨CO2温室气体排放，具有重要的环保及社会意义。 项目累计创效1.67亿元；形成专利17项，获全国发明展览会奖1项、中国设备管理创新成果奖1项。

干熄焦焦罐在干熄焦生产中起着关键作用，直接关系到干熄焦、发电系统的连续性、稳定性、安全性。传统焦罐采用钢结构框架+合金衬板镶嵌的结构方式，运行中存在隔热性能差、密闭性差、安全性稳定性低、使用寿命短维护成本高等缺陷。 针对传统衬板焦罐的缺陷，本技术对干熄焦焦罐进行了创新设计，用整圈钢板替代原有框架结构，开发了高强耐磨热震稳定性能好焦罐专用耐火材料衬替代原合金衬板，研制出新一代节能环保型焦罐替代传统衬板焦罐。

项目首创的“长寿、绿色、节能”新材料已成功产业化，整体技术的实施，使焦炉节能达到20%～30%，排放减少15%～20%，出焦效率提高5%～10%。项目系列产品广泛应用于宝钢、首钢、鞍钢、攀钢、台湾中宇环保、安钢等国内大型钢铁公司，占据国内高端市场70%以上。并出口日本新日铁、日本JFE、德国伍德、韩国现代、德国tkUES（蒂森）、DUFERCO（德富高）、越南河静钢铁等国外市场。经济、社会和环保效益显著。近三年累计实现销售收入达144亿元。 项目已形成一套具有完全自主知识产权绿色节能环保耐火材料生产制备技术。已获得授权专利23项（其中发明专利13项），牵头制定行业标准2项，发表科技论文31篇（其中SCI/EI收录2篇），项目技术连续四年入选《国家重点节能低碳技术推广目录》（节能部分），实现了大型焦炉及热风炉安全稳定、节能高效和绿色长寿命运行，开创了“绿色”耐火材料发展的先河，支撑钢铁工业绿色发展。

干熄焦技术是一项重大的节能环保技术，其可提高焦炭质量、回收全部红焦显热、显著降低能耗、减少环境污染，提高高炉生产效率。在我国深入开展供给侧改革和即将征收环保税的形势下，干熄焦技术在焦化行业中的节能环保优势日益突出。 干熄焦技术在我国的应用始于本世纪初，现已发展较为成熟，已形成较强的设计、装备制造能力，但耐火材料使用寿命短的问题仍困扰全行业。总结来看，干熄焦耐火材料寿命短的主要部位是斜道区和冷却区。本项目研发以前，由于冷却区工作面砖磨损过快，在每次干熄焦装置检修时都需用浇注料对工作层进行修补，导致干熄焦装置检修时间长、经济效益差。 依托本公司在浇注料生产领域的技术优势，本课题主要研发适用于干熄焦装置冷却区的新型耐火材料（耐磨浇注料预制块）。目标是大幅度延长冷却区耐材的使用寿命，达到干熄焦装置延长检修周期、缩短检修时间的长寿化要求。

钢水温度是冶金工业非常重要的工艺参数，钢水连续测温一直是冶金行业未能解决的难题。 在本发明前，国内所有钢铁企业和国外绝大多数钢铁企业均采用消耗型快速热电偶间断式测量钢水温度。由于人为因素和热电偶一致性差，难以准确和实时监测钢水温度，生产中不得不提高钢水过热度，从而导致钢材合格率下降，能耗与耐材损耗增加，生产事故率上升，设备利用率降低；温度信号不能参与自动控制。 国内外关于钢水连续测温的研究，几十年来，主要集中在铂铑热电偶加保护管方面；但因铂铑热电偶昂贵，测温成本高，企业难以承受而未能推广应用。为此，各国科技工作者一直努力探索钢水连续测温的新方法、新技术和新理论。

研究内容： 1.材料生产工艺改进和工业性应用示范 在济南钢铁股份有限公司、甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司等企业焦炉上应用高效蓄热体覆层技术，对实施本技术和未实施本技术的、设计完全相同的焦炉进行节能效果标定。 对已应用高效蓄热体覆层技术的焦炉进行数值模拟研究，建立焦炉传热的数学模型，将模拟数据与现场应用数据比较、分析，在理论上验证焦炉应用本技术的适用性。 在济南钢铁股份有限公司、甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司等企业焦炉上应用高效蓄热体覆层技术，对实施本技术和未实施本技术的、设计完全相同的焦炉进行节能效果标定。 对已应用高效蓄热体覆层技术的焦炉进行数值模拟研究，建立焦炉传热的数学模型，将模拟数据与现场应用数据比较、分析，在理论上验证焦炉应用本技术的适用性。 2.高辐射覆层材料涂覆耐火材料的实验室试验研究 ① 进行高效蓄热体覆层材料配方的改进试验，使覆层材料的性能进一步提高。 ②覆层与耐火材料基体的结合性状研究，研究覆层的岩相特征。 ③ 研究高辐射覆层材料在高炉热风炉内的最佳涂覆部位及涂覆量。 ④研究覆层对工业炉格子砖传热性能、物理性能的影响。 ⑤ 研究高效蓄热体覆层对耐材基体抗热震性能的影响 ⑥ 覆层涂覆焦炉用耐火材料的实验室试验，研究覆层对焦炉砖力学性能的影响。 ⑦ 进行包括覆层性能测定。 3.高效蓄热体覆层材料新生产线的设计 研发一套既能满足市场需求量，又能保证质量的高效蓄热体覆层材料生产线。