可以說(shuō)日本鋼鐵工業(yè)的能源單耗和產(chǎn)品質(zhì)量能夠位居世界領(lǐng)先水平，如果沒(méi)有鋼鐵生產(chǎn)工藝中的最佳加熱和冷卻技術(shù)，是不可能實(shí)現(xiàn)的。近年來(lái)，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此日本對(duì)提高加熱和冷卻能力及對(duì)目標(biāo)溫度的高精度控制提出了要求，同時(shí)還對(duì)考慮到環(huán)保的節(jié)能及污染小的加熱和冷卻技術(shù)提出了要求。
    一、加熱技術(shù)
    1節(jié)能加熱技術(shù)
     作為鋼鐵生產(chǎn)工藝中的加熱源，主要使用高爐、焦?fàn)t等產(chǎn)生的副產(chǎn)氣體。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能，重要的是要減少?gòu)U氣損失，即盡可能地回收廢氣的熱能，循環(huán)利用于生產(chǎn)工序中。為此，開(kāi)發(fā)了蓄熱式燒嘴系統(tǒng)，應(yīng)用于板坯加熱爐或冷軋鋼板的連續(xù)退火爐等許多設(shè)備。大型連續(xù)式板坯加熱爐或連續(xù)退火爐的輻射管燒嘴應(yīng)用蓄熱式燒嘴系統(tǒng)后取得了大幅度節(jié)能的效果，節(jié)能效果比以往普通燒嘴提高20~25%。
   2低污染加熱技術(shù)
     為提高爐子的加熱能力，有效的辦法是提高火焰溫度，但提高火焰溫度會(huì)出現(xiàn)NOx增大的問(wèn)題。為解決這一課題，研究了采用高溫低氧濃度燃燒技術(shù)來(lái)提高熱效率和減少NOx發(fā)生量的技術(shù)。采用高溫低氧濃度燃燒時(shí)，NOx的增加比例與溫度的關(guān)系小，即使空氣溫度達(dá)到1150℃，當(dāng)氧濃度下降到5%時(shí)，NOx濃度也非常低(大約100ppm)。
     3冷軋鋼板的快速無(wú)氧化加熱技術(shù)
      開(kāi)發(fā)了將燃料和空氣分別供給進(jìn)行燃燒的擴(kuò)散燃燒式燒嘴和預(yù)先將空氣和燃料進(jìn)行充分混合后供給的預(yù)混合燃燒式燒嘴。即使在低負(fù)荷燃燒時(shí)(負(fù)荷25%)，噴嘴內(nèi)也不會(huì)發(fā)生回火。其預(yù)熱空氣溫度可達(dá)到400℃，爐溫可達(dá)到1350℃。當(dāng)空氣溫度在400℃時(shí)，爐效率為大約59%，與沒(méi)有空氣預(yù)熱相比，可節(jié)能大約20%，同時(shí)可大幅度縮短爐子的長(zhǎng)度。
      二、冷卻技術(shù)
      1水冷卻技術(shù)
      在熱軋工序中，采用水冷控制組織，提高鋼材的強(qiáng)度、韌性和焊接性的材質(zhì)控制工藝TMCP(熱機(jī)械控制工藝)在上世紀(jì)80年代由日本在世界上率先采用，從此以后它成為熱軋工藝中不可或缺的技術(shù)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。
TMCP采用的水冷卻方式主要是移動(dòng)式冷卻方式，即一面使鋼板移動(dòng)，一面進(jìn)行冷卻的方式。在輸出輥道的上下面設(shè)置了各種水噴嘴，從上下兩面快速對(duì)鋼板進(jìn)行冷卻。采用TMCP時(shí)，為確保材質(zhì)的均勻和形狀平直，要求鋼板必須均勻冷卻，因此可以將下列冷卻方式組合使用。
      (1)層流冷卻
       層流冷卻的方法是降低噴嘴出口流速，使水以層流的形狀從噴嘴噴出，沖撞到鋼板上。層流冷卻用噴嘴有圓管狀層流噴嘴和狹縫式層流噴嘴。采用層流冷卻時(shí)，由于水是從距離鋼板較遠(yuǎn)的位置落下，因此能有效消除水的動(dòng)量產(chǎn)生的汽膜，并在水駐點(diǎn)獲得高的冷卻能力。
       (2)噴射冷卻
      噴射冷卻的方法是將水加壓后噴出，由此利用其與周?chē)諝飧艚^的作用，使水的粒度變成100~500m后沖撞到鋼板上。通過(guò)控制水量密度，可以獲得較廣的冷卻范圍。
      (3)噴霧冷卻
       噴霧冷卻的方法是從水噴流的外圍吹加壓空氣，使水成粒狀后與空氣一起沖撞到鋼板上。通過(guò)控制空氣量，可以在大的范圍內(nèi)調(diào)整冷卻能力。將這種用空氣使水變成粒狀后不會(huì)產(chǎn)生大的動(dòng)量來(lái)控制冷卻能力的方法稱(chēng)作噴霧冷卻。
      (4)浸漬冷卻
     浸漬冷卻是將鋼板直接浸漬在水槽中進(jìn)行冷卻的方法。該冷卻裝置構(gòu)成簡(jiǎn)單，但難以控制冷卻的均勻性。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
     2氣體射流冷卻技術(shù)
      氣體射流方式有配置數(shù)個(gè)圓孔噴嘴的多孔式氣體射流方式和配置狹縫狀噴嘴的狹縫式氣體射流方式。采用狹縫式氣體射流方式時(shí)，噴嘴呈喙?fàn)畈贾茫瑲怏w容易向鋼板寬度方向穿過(guò)，使鋼板寬度方向的冷卻均勻，為防止帶材變形，因此可以在帶材溫度高的區(qū)域使用這種氣體射流冷卻方式。多孔式氣體射流的每單位冷卻能力高，一般用于預(yù)熱帶或最終冷卻帶等板帶和冷卻氣體溫差小的區(qū)域。
      3軋輥冷卻技術(shù)
       為提高鋼板的冷卻速度和節(jié)能的要求，軋輥冷卻技術(shù)已應(yīng)用于實(shí)際。軋輥冷卻的方法是使鋼板直接與水從內(nèi)部貫穿流過(guò)的旋轉(zhuǎn)軋輥接觸，通過(guò)接觸傳熱進(jìn)行冷卻。軋輥冷卻法的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力比需要使大量氣體循環(huán)的氣體射流方式的小。采用軋輥冷卻的傳熱系數(shù)是氣體射流冷卻的5~10倍。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)軋輥的水路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提高了軋輥殼體部分的傳熱效率，降低了制造成本。