第一篇：純凈鋼冶煉工藝和裝備技術

純凈鋼冶煉工藝和裝備技術(國家“九.五”技術開發

指南)

一、國內外技術現狀及發展趨勢

隨著經濟的發展，市場對鋼材的使用性能要求更高、更苛刻。為了提高鋼材的性能，首先必須提高鋼水的純凈度。90年代，國際鋼鐵生產技術的重要發展趨勢就是要形成大批量生產純凈鋼的生產能力。國外有些先進的鋼鐵廠 IF鋼的生產比例已經超過50%。日本生產的軸承鋼平均氧含量為7．5ppm。與國際先進水平相比，國內超純凈鋼的冶煉工藝和裝備技術很落后，主要表現為；鋼水純凈度低，造成鋼材性能低，工藝落后．生產成本高。國內絕大多數超純凈鋼生產尚處于試驗開發階段，工藝不成熟，生產設備落后、不配套，致使生產成本很高，生產批量小，滿足不了國內市場需求，造成少數高檔鋼材仍需依靠進口。

二、技術開發的總體目標和重點任務

建立和完善純凈鋼產體制，實現鋼鐵廠生產結構的優化調速：重點企業的鋼水純凈度達到90年代國際水平，重點鋼種達到國際先進水平。重點開發和推廣全量鐵水深脫硫工藝技術；實現冶煉終點的計算機控制技術和擋渣出鋼技術；合理配置鋼水精煉設備，研究開發多功能爐外精煉設備，優化精煉工藝；完善以全連鑄為某礎的“煉鋼-精煉-連鑄”三位一體生產和質量管理體系，要從生產的各個環節保證鋼水純凈度；解決量大面廣，國民經濟急需鋼種的冶煉純度問題，鋼種的純凈度達到國際先進水平。

三、主要技術開發內容及指標

(一)全量鐵水深脫硫工藝技術研究開發全量鐵水深脫硫工藝和裝備技術。鐵水脫硫比≥95％；處理后鐵水S≤30ppm；脫硫預處理周期≤30min。研究開發高效鐵水脫硫劑．使脫硫粉劑耗量由目前lO～15kg／t下降到4Kg／t以下，脫硫率≥90%。

(二)多功能鋼水精煉技術開發RH-KTB／KPB(吹氧、噴粉)綜合工藝技術，處理后鋼水純凈度達到：C≤30ppm，S≤10ppm，O≤20ppm，H≤25ppm。開發非真空多功能鋼水精煉煤工藝技術，處理后鋼水的純凈度可以達到： S≤50ppm；O≤25ppm；N≤40ppm。

(二)無ＡＬ2Ｏ3夾雜物的高效脫硫工藝技術脫氧效率與用鋁脫氧時相當，鋼中酸熔鋁含量可以滿足連鑄和鋼種性能的要求，鋼中ＡＬ2Ｏ3脆性夾雜物減少85%。

(四)重點鋼種的超純凈鋼生產工藝技術IF鋼：鋼中C＋N≤50ppm；軸承鋼：鋼中O≤10ppm齒輪鋼：鋼中O≤15ppm，淬透性帶寬度HRC≤4；硅鋼：P≤50PPm，S≤10ppm，N≤30ppm，H≤15ppm。

(五)低C、Si、AL、S、P的高純鐵合金精煉技術上述元素含量分別控制在10～30ppm之間。

(六)微量元素快速分析技術精度達ppm級，分析時間≤2分鐘。

四、經濟、社會效益和市場前景 IF鋼可以提高汽車單價壓件合格率；軸承鋼氧含量從30ppm降低到5ppm，軸承壽命可提高30倍。提高鋼的純度不僅提高了鋼的原有性能，而且還可賦予創新的性能(如提高耐磨濁性等)，因而具有巨大的社會經濟效益。

第二篇：日本高級鋼冶煉環保技術

日本高級鋼冶煉環保技術

日本是世界先進的鋼鐵生產國家，其在煉鋼方面存在的矛盾問題是，一方面采用大型設備進行大批量生產來提高生產效率，另一方面為滿足產品高級化、多品種化需求，不得不降低生產效率和增加能源消耗。以京都議定書為代表的CO2減排、減少能耗、節省資源等全球性的環保要求不斷高漲，在這種情況下，鋼鐵業需要研究根本性對策以實現低環境負荷生產。日本住友金屬和歌山鋼廠在高級鋼冶煉環保技術方面開發出良好工藝，現介紹如下。1 爐渣、粉塵的循環利用技術

1.1 爐渣循環利用

在傳統轉爐精煉法中，由于脫磷能力小，所以要投入大量的脫磷劑，因此產生大量的爐渣，排出的爐渣廢棄物增加了環境負荷。雖然爐渣可以在土建工程和路基建設中得到循環利用。但是由于爐渣的市場需求量不斷變化，所以對爐渣發生量的控制就成為一個急需解決的問題。對流精煉法由于利用頂底吹轉爐分別進行脫碳和脫磷精煉，所以可以實現脫磷處理條件的最佳化，并且脫碳處理使用完的精煉劑可以在脫磷處理中進行再利用，所以渣量大幅度減少。對流精煉法由于精煉劑再利用和脫磷處理條件最佳化，使爐渣的發生量從97kg/t鋼下降到52kg/t鋼，渣量約減少了一半。

1.2 粉塵循環利用

在鋼鐵廠的產品制造過程中會產生鍍鋅廢鋼，為在廠內將這些被鋅污染的廢鋼處理掉，就將這些廢鋼作為轉爐的鋼鐵料使用。因此，轉爐吹煉中產生的粉塵含Zn。由于轉爐產生的粉塵量很大，分離回收Zn的成本很高，所以不得不采用填埋方法處理含Zn粉塵，但這種方法增加了環境負荷。

由于脫磷反應比脫碳反應的溫度低，供氧速度小，所以煙塵中Zn損失小。因此，在進行脫磷處理時投入含Zn廢鋼，就可以生成少量高濃度含Zn粉塵。這樣，就比較容易從回收粉塵中分離出Zn。對流精煉法利用粉塵集塵裝置回收少量高濃度含Zn粉塵，再利用回轉窯將粗鋅和鐵粉進行分離，將粗鋅銷售給鋅精煉廠做原料，鐵粉用作廠內高爐的煉鐵原料。經過這樣的處理，在脫碳時就可以不使用含Zn廢鋼，產生的全部粉塵都被高爐作為煉鐵原料再利用。因此，本開發工藝將過去作為廢棄物處理的粉塵進行資源化循環利用。過去的傳統工藝生產1噸鋼要填埋11kg的含Zn粉塵，現在粉塵廢棄量變為零。2 快速脫碳吹煉技術

2.1 高速供氧技術

轉爐脫碳處理對轉爐的生產能力有很大影響。因此，有必要提高脫碳處理所需氧氣的供氧速度。以前，轉爐冶煉前的鐵水預處理能力小，需要在轉爐上進行脫磷，由于考慮到熔渣飛濺等問題，提高供氧速度有很大困難。

對流精煉法采用專用轉爐進行脫磷處理，脫碳爐不進行脫磷處理，因此脫碳爐精煉劑用量達到最小化程度，供氧速度就可以提高。但是又出現了一個新問題，由于脫碳爐精煉劑用量少，吹入轉爐內的高速氧氣射流沖擊到鐵水表面產生大量鐵粒飛濺，即發生嚴重的噴濺現象。為解決這個問題開發出可以抑制噴濺現象的新型氧槍。傳統氧槍槍頭有排列成與槍頭圓

周成同心圓的4-6個直徑相同、傾角相同的噴嘴，這種氧槍吹入的氧氣射流會發生相互干擾，導致大量鐵水顆粒飛濺?；趯鹘y氧槍問題的分析，新開發的氧槍槍頭是由不同直徑、不同傾角呈插花式排列的噴嘴構成的。這種噴嘴的配置避免了氧氣射流的互相干擾，最大限度地降低了鐵水的噴濺量。

隨著鐵水液面上射流重疊率的減少，噴濺量以指數關系下降。此外，還對新型氧槍高、低傾角噴嘴的直徑比與噴濺量的關系進行了研究，實驗是在水力模型裝置和2t實驗轉爐中進行的。高傾角噴嘴直徑和低傾角噴嘴直徑，并將D2/D1=1時的噴濺量作為基準值，對噴濺量進行了指數化處理。

上述的實驗結果在實驗轉爐上也得到了驗證，隨后這種新型氧槍很快在轉爐生產上得到應用。結果表明，即使在5.0Nm3/min的高速供氧條件下，也未出現鐵水顆粒附著在氧槍和爐體引起的操作故障。傳統轉爐法的脫碳吹煉時間約為20min，和歌山新鋼廠脫碳爐的吹煉時間縮短到9min。

2.2 高速吹煉控制技術

由于提高供氧速度縮短了吹煉時間，相應地要求縮短吹煉終點溫度和終點碳含量的控制時間。

在傳統方法中，用副槍測定吹煉終點溫度和終點碳含量，因此要進行取樣，然后根據取樣測定的溫度和［C］進行數學模型計算，根據計算結果停止吹煉。吹煉停止后再次用副槍測定溫度和［C］，合格后出鋼。在出鋼的最初階段要根據吹煉時取樣分析的［P］分析值，進行是否繼續出鋼的判斷。為完成這些操作，必須在吹煉結束前約120s，進行吹煉末期的副槍取樣測定。吹煉結束前約120s，對于吹煉時間為20min的傳統吹煉來說相當于完成了90%的吹煉過程，而對于吹煉時間為9min的高速吹煉來說相當于完成78%的吹煉過程。因此，在高速吹煉情況下，采用傳統控制方法必然會大大增加脫碳量模型預測值的誤差。

基于這種分析，開發出適用于高速吹煉的改進型控制方法。在改進型控制方法中，由于采用［C］和溫度預測的動態模型，提高了預測的準確性，可以省略吹煉結束時［C］和溫度的測定。此外，由于鐵水脫磷的穩定性，不必通過取樣分析判斷是否繼續出鋼，可以使吹煉中副槍的動態測定時間接近吹煉過程的90%，即在吹煉結束前約60s完成。

在傳統模型中，吹煉末期過氧化渣中的［O］含量和鋼水中的［C］含量，是沒有考慮出鋼結束之前脫碳量的值，因此，出鋼后鋼中［C］含量的預測值有波動。在新開發方法的副槍測定時，除了進行傳統的碳濃度和溫度測定，還可以測定熔渣中的氧濃度，并將熔渣氧濃度輸送給動態模型，因此，提高了出鋼結束時鋼中［C］含量的預測準確性。

2.3 脫碳爐的處理周期時間

由于采用了上述的高速供氧技術和高速吹煉技術，和歌山新煉鋼廠脫碳爐的處理周期時間為20min，其中，送入鐵水4min、吹煉9min、出鋼5min、放渣和補爐2min。3 多功能二次精煉法

轉爐脫碳吹煉后鋼水的硫含量雖然已經降到30ppm，但是高純度鋼（高性能油井管）對硫含量的要求是10ppm以下，最好是5ppm以下。為達到這種要求，傳統的做法是，轉爐出鋼后在鋼包內進行脫硫處理。處理方法是，將噴槍深入鋼水中，利用Ar氣從噴槍口將脫硫劑吹入鋼水進行脫硫。由于粉狀脫硫劑陷入Ar氣氣泡內，所以不能保證鋼水和脫硫劑之間有足夠的脫硫反應面積，影響了脫硫速度的提高，因此要投入大量脫硫劑。由于脫硫后要進行脫氣處理，所以，必須在脫硫后將大量的脫硫渣排出。這樣就增加了脫硫時間，并且鋼水溫度降低造成能量的損失。此外，由于是在大氣壓條件下進行攪拌操作，大氣中的氮會溶

入鋼中，這樣，也會對鋼材性能產生不利影響。為解決傳統方法中存在的這些問題，實現高效率生產低氮低硫鋼，開發出多功能二次精煉法。這種精煉法是在真空條件下進行，對鋼水處理的主工序RH爐附加了脫硫功能，使脫氣和脫硫在同一個工序完成，實現工藝流程的緊湊化。

RH附加脫硫功能采用的不是從鋼水內部輸入，而是從爐子上面將脫硫劑吹入鋼水表面的方法。被吹入的脫硫劑接觸到真空條件下的鋼水面后在進入鋼水內部時，不會陷入Ar氣氣泡內，從而保證了足夠的脫硫反應面積，大大提高了脫硫速度，可以實現很低的終點硫含量。由于脫硫劑用量很少，所以脫硫后不需要進行物理除渣操作，因此溫度下降少，熱能損失小。

過去曾認為，在真空條件下頂吹粉劑會被真空排氣泵吸走，不能發揮有效的作用。但RH附加脫硫法開發的噴粉技術對噴槍的噴嘴形狀進行了改造，使粉劑和粉劑載體形成強力射流，可以無損失地將粉劑吹到鋼水表面。實驗證明，頂吹粉劑的方法可以達到高純度鋼的硫、氮含量要求，從而可以冶煉高級鋼，且熱能損失也降低到傳統方法的1/2。

第三篇：鉛鋅冶煉廢水處理工藝優化探討

鉛鋅冶煉廢水處理工藝優化探討

鉛鋅冶煉廢水處理工藝優化探討

覃海春（廣西華之夏環保咨詢有限公司廣西南寧530022）

摘要：鉛鋅冶煉廢水具有成分復雜、毒性大、難以處理等特點。本文對國內多家鉛鋅冶煉企業所采取的污水處理工藝進行比較，通過篩選和優化，提出鉛鋅行業廢水處理工藝改進建議。

關鍵詞：鉛鋅冶煉；酸性重金屬工業廢水；處理；中和沉淀；固液分離

1前言

鉛鋅冶煉企業所產生的廢水均為酸性重金屬工業廢水，含鋅、鉛、鎘、銅、汞等多種重金屬及砷金屬，就其處理難度和危害性而言，屬于難生物降解又有很大毒性的廢水。眾所周知，汞、鎘、鉛等重金屬具有顯著的生物毒性，微量濃度即可產生毒性，在微生物作用會轉化為毒性更強的有機金屬化合物(如甲基汞)，或被生物富集，通過食物鏈進人人體，造成慢性中毒。日本水俁灣由汞中毒造成的“水俁病”，神通川流域因鎘造成的“痛痛病”，就是重金屬污染給人體的健康帶來的損害典型事實。此外，鉛鋅冶煉廢水呈酸性，且含多種重金屬，這給綜合治理帶來了極大的難度。本文對國內多家鉛鋅冶煉企業所采用的廢水處理工藝進行分析，通過篩選及優化，提出鉛鋅行業廢水處理工藝改進建議。2鉛鋅冶煉廢水排放現狀

目前國內鉛冶煉行業采用燒結機（燒結鍋）－鼓風爐煉鉛工藝的企業，由于煙氣中SO2含量低，達不到制酸要求，燒結煙氣基本采取石灰水噴淋后排空的處

理方式，石灰水為循環使用，僅補充石灰乳及消耗水，無廢水外排；采用氧氣底吹－鼓風爐還原煉鉛工藝(SKS)的企業，煙氣用于制酸，煙氣凈化洗滌廢水經處理后可以用于沖渣，不外排?？烧J為，鉛冶煉企業廢水可以做到不外排，對外界水體影響不大。

鋅冶煉行業普遍采用常規焙燒浸出濕法煉鋅工藝，沸騰爐煙氣用于制酸，凈化系統會產生污酸；電鋅生產線各工序洗洗濾布和電解鋅洗板、地面沖洗會產生

廢水，工藝過程有溶液膨脹外排水。根據對生產工藝分析，鋅冶煉廢水含鋅、鉛、鎘、銅等多種重金屬和砷金屬，并含硫酸，可描述為“重金屬酸性工業廢水”，目前采取的污水處置方式為將污水處理后回用于生產系統或外排。

3治理技術概述

根據王志剛、張建梅、郭冀峰、逯延軍、徐靈等介紹，目前已開發應用的廢水處理方法主要有3種：第一種是廢水中重金屬離子通過發生化學反應除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法、化學還原法、電化學還原法、高分子重金屬捕集劑法等；第二種是使廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行吸附、濃縮、分離的方法，包括吸附、溶劑萃取、離子交換等方法；第三種是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法，包括生物絮凝、生物吸附、植物整治等。本文主要介紹其中的幾種方法：

（1）中和沉淀法

中和沉淀法是目前處理酸性重金屬工業廢水應用最廣泛的方法，所采用的中和劑通常是石灰和電石渣。在廢水中加入石灰乳，重金屬形成氫氧化物沉淀，再經過過濾和分離使沉淀物從水溶液中去除。中和沉淀法操作簡單，中和劑來源廣、價格低廉，在去除重金屬離子的同時能中和硫酸，是常用的處理方法。不足之處在于：沉渣量大，含水率高，易二次污染，且對pH值要求嚴格。

（2）硫化法

在廢水中投加硫化劑，使重金屬離子與S2-形成硫化物沉淀而去除。硫化法主要是利用重金屬硫化物溶解度低的原理，廢水中低濃度重金屬離子容易與S2-結合形成沉淀物而去除，從而使出水容易達到排放標準。由于硫化物沉淀細小，很難通過沉淀或過濾的辦法去除，目前硫化法主要作為廢水處理的輔助手段，用于廢水的二段或三段處理，以保證出水達標排放。

（3）鐵氧體沉淀法

鐵氧體沉淀法是日本電氣公司(NEC)研究出來的一種從廢水中除去重金屬的工藝技術，是在廢水中加入鐵鹽，使各種金屬離子形成鐵氧體晶粒一起沉淀析出，從而凈化廢水。比重大于3．8的重金屬都可以形成鐵氧體。此法能一次脫除廢水中的多種金屬離子。形成的沉淀是一種優良的半導體材料，設備簡單。操作方

便，對水質的適應性較強，沉渣極易脫水。但在操作過程中需加熱到7O℃左右，或更高，并通入空氣氧化，氧化速度慢，因此操作時間長，耗能高。

由于該法對廢水溫度有較高的要求，目前在我國鉛鋅冶煉廢水治理中尚無應用。

（4）溶劑萃取分離

溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由于液一液接觸，可連續操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發生絡合反應，從水相被萃取到有機相，然后在堿性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。

（5）膠束增強超濾處理法

20世紀80年代以來，國外開始研究一種新的水處理技術，以去除廢水中的有機污染物和金屬離子，即膠束增強超濾處理法。這是一種將表面活性劑和超濾膜耦合起來的新技術，由表面活性劑形成的膠團表面有高度的電荷密度和高電勢，多價金屬離子通過靜電作用被吸附。當溶液通過超濾膜時，金屬離子與膠團一起被膜截留，透過膜的幾乎是純水，從而達到分離金屬的離子的目的。國內對這一處理方法的研究報道較少，國外也處于研究階段。

膠束增強超濾處理重金屬廢水，工藝簡單，處理效果好，適用于處理濃度較低的重金屬廢水。但是存在的主要問題是膜組件昂貴，且在使用過程中膜容易受到污染而導致通量下降，影響去除效果；另外，膠束增強超濾所用的表面活性劑的分子質量相對較小，因而在透過液中含有少量的表面活性劑，這相當于在處理過的廢水中又引進了一種新的污染物。如何處理此類問題，目前仍處于研究階段。

（6）生物吸附法

近十年來，用生物(如細菌、真菌、藻類、酵母等)經處理加工成生物吸附劑，用于處理含重金屬廢水已成為環境工程領域的一個研究熱點。生物吸附法是利用生物體的化學結構及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子。與其它方法相比具有以下優點：①生物吸附劑可以降解，不會發生二次污染。②來源廣泛容易獲取且

價格便宜。③生物吸附劑易解吸，能夠有效地回收重金屬離子?；谏鲜鰞烖c，研究報道相當多。

4發展趨勢研究

（1）生物法將成為主導方法

雖然化學法、物理化學法、生物法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但由于生物法處理重金屬廢水成本低、效益高、易管理、無二次污染、有利于生態環境的改善。另外，通過基因工程、分子生物學等技術應用，可使生物具有更強的吸附、絮凝、整治修復能力。因此生物法具有更加廣闊的發展前景。

（2）幾種技術集成起來處理重金屬廢水

重金屬廢水是一種資源，許多重金屬都比較昂貴。如果將廢水中的重金屬作為一種資源來回收，不但解決了重金屬的污染，而且還具有一定的經濟效益。因此，為滿足日益嚴格的環保要求，實現廢水回用和重金屬回收,可將幾種技術集成起來處理重金屬廢水，同時發揮各種技術的長處，為重金屬廢水的根治找到新的出路。

（3）廢水零排放

目前鉛鋅冶煉廢水經處理后一般回用于生產系統，但由于生產工藝對用水水質有一定的要求，往往無法做到零排放。經處理后符合排放標準的廢水仍含有微量的重金屬離子，由于累積作用，廢水外排對外界水體仍會產生污染；此外，我國水資源短缺已成為社會經濟發展的瓶頸。因此，實現鉛鋅冶煉廢水零排放，即可節約用水，又能根治水環境污染，具有重要的經濟價值和現實意義。5治理技術比較分析

根據對廣西區內柳州華錫集團來賓冶煉廠、原柳州鋅品股份有限公司、原柳州有色冶煉股份有限公司以及國內株洲冶煉廠、葫蘆島鋅廠污水處理廠所采取的污水處理工藝進行分析，可發現目前國內對酸性重金屬工業廢水采取的處理措施均為中和沉淀法，只是所選用的工藝流程和設備稍有不同。

現將各廠污水處理工藝介紹如下：

（1）柳州華錫集團來賓冶煉廠、原柳州有色冶煉股份有限公司

柳州華錫集團來賓冶煉廠、原柳州有色冶煉股份有限公司污水處理站均為長沙有色冶金設計研究院設計，對含As硫酸污水采用低pH值鐵砷氧化共沉法，脫

砷后的硫酸廢水與冶煉污水一起用石灰中和法處理后，再經一系列絮凝、沉淀、壓濾等處理工藝。

工藝流程見圖5.7-1。

工藝流程評述：

①低pH值除砷，在除砷的同時，中和大部分硫酸，可減少二段中和的石膏產生量，提高二段中和渣中有價金屬的品位，有利于二段中和渣的回收利用。

②斜板沉淀池容易堵塞，沉淀效果不理想。

③存在砷渣處理問題。

作者:SystemMaster 文字大小:[大][中][小

第四篇：工藝裝備管理制度

工藝裝備管理辦法1、2、3、4、目的： 為滿足產品的設計要求，提高產品質量而提供適宜、有效的工藝保障。適用范圍： 適用于公司所有工藝裝備的設計、制造、使用和管理的全過程。職責： 由技術質量部歸口管理。內容和要求：

4.1、技術質量部依據產品的要求及相關合同（協議）提出滿足最終產品要求的工藝裝備申請并組織實施。

4.2、技術質量部負責將相關的設計評審文件呈報主管領導審批。

4.3、生產部按審批后的申請、資料組織安排加工、制造，滿足要求。

4.4、技術質量部對工藝裝備進行驗證，以證實該裝備的適宜性和有效性。

4.5、使用部門經過對產品的試加工，達到技術要求的工藝裝備，判定為工藝裝

備合格。

5、工藝裝備的使用、保養和維修

5.1、工藝裝備應指定專人使用和保養，并定期進行檢查，發現問題，及時向主

管部門反映。

5.2、工藝裝備應按產品及其用途進行標識。

編制：趙義平

審核：張海軍

批準：景茂山

第五篇：深海裝備材料技術

深海裝備材料技術.txt吃吧吃吧不是罪，再胖的人也有權利去增肥！苗條背后其實是憔悴，愛你的人不會在乎你的腰圍！嘗嘗闊別已久美食的滋味，就算撐死也是一種美！減肥最可怕的不是饑餓，而是你明明不餓但總覺得非得吃點什么才踏實。深海裝備材料技術

對于深海裝備來講，最重要的通用性材料有兩類，一是耐壓性好的結構材料，一是深潛器上大量使用的作為浮力補償用的浮力材料。

（1）深海裝備的耐壓殼材料技術

深海這種特殊環境對深海裝備的耐壓殼材料提出了特殊要求。深海裝備耐壓殼材料既要有一定的抗蝕性，在一定溫度范圍內還要有相當穩定的物理性能和適當的延展性，此外還應具有較高的屈服強度和較高的彈性模量。從而使深海裝備能夠承受住由其工作深度產生的靜壓強和深海裝備在整個服役期內多次下潛和上浮產生的周期性載荷對耐壓殼的影響。

目前深海裝備耐壓殼使用的材料分兩種：金屬材料和非金屬材料。金屬材料主要在潛艇和深潛器上使用，非金屬材料主要在深潛器上使用。

① 金屬材料

目前深海裝備耐壓殼使用的金屬材料主要有兩種：鋼和鈦合金。美、日、英和俄等國潛艇都使用鋼為耐壓殼體材料，這些國家的一部分潛器使用鈦合金作耐壓殼體。俄羅斯有四級潛艇使用了鈦合金作耐壓殼材料，其余潛艇均采用高強度鋼作耐壓殼體材料。

美海軍深海裝備耐壓殼使用的材料

美海軍潛艇的耐壓殼主要使用Hy系列調質鋼。20世紀60年代以前，美海軍潛艇耐壓殼的標準用鋼為Hy-80。為提高焊接性和焊件韌性美海軍曾多次修訂了Hy-80鋼的軍用規范。美海軍的“洛杉磯”級潛艇的耐壓殼就使用了Hy-80鋼。由于在相等重量下Hy-l00鋼的屈服強度大于Hy-80鋼，因此Hy-l00鋼現已成為美國海軍潛艇耐壓殼的標準用鋼。美海軍現役的”海狼”級潛艇的耐壓殼材料就為Hy-l00鋼。美海軍最新型核潛艇“弗吉尼亞”級的耐壓殼材料計劃使用Hy-l00鋼。美海軍還研制了Hy-l30鋼，計劃用Hy-l30取代Hy-l00作潛艇耐壓殼材料。美海軍還在20世紀80年代用Hy-l30鋼建造常規動力深海試驗潛艇“海豚”號分段和另一艘潛艇的三個分段。

美海軍使用Hy系列調質鋼和鈦合金制造潛器的耐壓殼。1969年美海軍用Hy-l30鋼建造深海救援艇“DSRV-I”號，不久又用于建造“DSRV-Ⅱ”號和核動力深潛器“NR-l”號。美海軍的先進蛙人輸送系統（ASDS）的前兩艘艇ASDSⅠ和ASDSⅡ的耐壓殼材料使用的是Hy-80鋼。美海軍的“海崖”號深潛器使用鈦合金（Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo）作耐壓殼材料，該潛器下潛深度為6100m。

日本海上自衛隊深海裝備耐壓殼使用的材料

日本海上自衛隊潛艇用鋼有NS-30、NS-

46、NS-63、NS-80、NS-90和NS-110。二次大戰后至20世紀60年代初日本海上自衛隊潛艇耐壓殼材料使用NS-30和NS-46鋼。此后，研制成了NS-63（Hy-80的改進型）、NS-80、NS-90（仿制Hy-l30）鋼。NS-90鋼除用于潛深達2000m的深海調查船外，NS-63和NS-80鋼都已用于建造潛艇?！跋Τ薄奔墲撏У哪蛪簹な褂玫氖荖S-80鋼。20世紀80年代日本又研制了強度級別更高的潛艇用鋼NS-110。日本海上自衛隊的“親潮”級潛艇的耐壓殼就是NS-110制成的。

日本的“深海2000” 深潛器使用鈦合金（Ti-6Al-2Nb-4VELI）作耐壓殼材料。

英國海軍深海裝備耐壓殼使用的材料 英國海軍在二次大戰后研制了QT系列潛艇用鋼QT-

28、QT-35和QT-42。20世紀50年代用QT-28建造潛艇。1958～1965年間廣泛使用QT-35鋼建造潛艇。1968年制訂了Q1（N）鋼的規范。英國還仿制了Hy-l00和Hy-l30，并分別命名為Q2（N）和Q3（N）鋼。英國“機敏”級潛艇計劃使用Q2（N）作耐壓殼材料。

俄羅斯深海裝備耐壓殼使用的材料

俄羅斯是世界上第一個用鈦合金建造潛艇耐壓殼的國家，其用鈦合金建造潛艇的技術世界領先。俄羅斯先后制造了四級鈦合金做耐壓殼的潛艇。A級6艘，P級1艘，M級1艘，S級4艘。由于鈦合金價格昂貴，俄羅斯的這四級潛艇僅建了11艘。鈦合金具有強度高、重量輕、低磁性和耐腐蝕等優點。用鈦合金作耐壓殼材料可降低潛艇排水量、增大潛深和提高艇的隱蔽性。俄羅斯某些潛艇的耐壓殼材料采用CB-2鋼。

② 非金屬材料

深海潛器的耐壓殼上使用的非金屬材料主要有：先進樹脂基復合材料和結構陶瓷材料。

先進樹脂基復合材料

先進樹脂基復合材料是指用碳纖維、陶瓷纖維、芳綸纖維等增強的聚合物復合材料。先進樹脂基復合材料具有比傳統結構材料優越得多的力學性能。例如，分別用碳纖維、芳綸纖維和碳化硅纖維增強的環氧樹脂復合材料的密度為1.4～2.0g／cm，抗拉強度為l.5～l.8GPa，略高于普通鋼材，而比強度則為鋼材的4～6倍，比模量為鋼材的2～3倍。先進樹脂基復合材料除優越的力學性能外，往往還兼有耐腐蝕、振動阻尼和吸收電磁波等功能，因此，在艦船上有廣闊的使用前景。

美國海軍用石墨纖維增強環氧樹脂材料成功地制造出自動無人深潛器AUSSMOD2的耐壓殼體。該艇的下潛深度為6096m，按照設計，其耐壓殼體的重量／排水量比率不能超過l 0.5。美海軍計劃用石墨纖維增強環氧樹脂材料代替鈦合金制造耐壓殼體封頭。

結構陶瓷材料

陶瓷的強度和彈性模量很高，而且具有耐腐蝕、耐磨損、耐高溫的優點，密度又比一般金屬材料低，是很有發展潛力的高比強度材料。但陶瓷固有的脆性使其應用范圍受到很大的限制。先進陶瓷材料的研究取得很大進展。用高純度超細粉料經特殊加工工藝而制成的陶瓷材料顯微組織精細，性能優良，如碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯等先進陶瓷材料已逐步進入實用領域。陶瓷增韌的研究也取得一定的成果，為結構陶瓷材料的推廣應用創造了條件。利用結構瓷材料的高強度制造大深度潛水器的耐壓殼體。

美國海軍為建造無人深海潛水器而對若干耐壓殼體候選材料進行了對比分析。結果表明，對于6096m的潛深，氧化鋁陶瓷耐壓殼體的重量／排水量比率小于0.60，而同樣設計深度的鈦殼的該比率則超過0.85。盡管氧化鋁陶瓷在幾種陶瓷材料中并不是給出最低重量／排水量比率的材料，但由于它成本較低，而且制作工藝比較成熟，故被選中用于制造635mm直徑的深潛器耐壓殼體。美海軍1993年對635mm直徑的氧化鋁陶瓷耐壓殼體并進行了試驗。實踐證明，在同樣排水量(454kg)的情況下，氧化鋁陶瓷殼體比Ti-6A-4V殼體的有效載荷高166％；為達到同樣的有效載荷，鈦殼體的排水量必須增加50％，其重量增加83％。除此而外，陶瓷殼體還具有耐腐蝕、電絕緣、非磁性和可透過輻射等優點。

(2)深海裝備的浮力材料技術

為了解決深潛拖體、深潛器和水下機器人等的耐壓性、結構穩定性問題，并提供足夠的凈浮力，人們開始研制高強度固體浮力材料（簡稱SBM）以替代傳統的耐壓浮力球和浮力筒。SBM是發展現代深潛技術的重要組成部分，對保證潛器所必須的浮力，提高潛器的有效載荷，減少其外型尺寸，尤其是在建造大深度的潛器中，有著重要的作用。

深海裝備使用的固體浮力材料應具有耐水、耐壓、耐腐蝕和抗沖擊的特性。對于在不同深度使用的固體浮力材料的強度要求不同，水深增加，浮力材料的強度相應增加，密度隨之增大，但浮力系數減小。此外，深海裝備上使用的高強度浮力材料還應具有吸水率低、吸水平衡的時間短等特點。在浮力材料本身不能滿足防水要求的前提下，還需在浮力材料外表面包敷防水層。同時還要保證外表面包敷材料耐腐蝕和抗沖擊，以延長深海裝備浮力材料的使用壽命。

近年來世界上許多國家都對深海浮力材料開展了廣泛的研究工作。已研制出一些深海裝備上使用的浮力材料，這些高強度的浮力材料已在民用、商業及軍事領域廣泛應用，如在水中設備的配重，漂浮于水面或懸浮于水中的浮纜、浮標、海底埋纜機械及聲多卜勒流速剖面儀（ADCP）平臺、零浮力拖體和無人遙控潛水器（ROV）等上使用。

深海裝備上使用的浮力材料實質上是一種低密度、高強度的多孔結構材料，屬復合材料的范疇。共分三大類：中空玻璃微珠復合材料、輕質合成材料復合塑料和化學泡沫塑料復合材料。中空玻璃微珠復合泡沫是由空心玻璃小球混雜在樹脂中形成的，其中空心玻璃小球占60%～70%的體積；復合塑料由復合泡沫與低密度填料比如中空塑料或大直徑玻璃球組合改性而成；化學泡沫塑料復合材料是利用化學發泡法制成的泡沫復合材料。其中，玻璃復合泡沫的最低密度極限是0.5g/cm3，復合塑料的最低密度極限是0.32g/cm3，而化學泡沫塑料的最低密度極限是0.24g/cm3。化學泡沫塑料技術和工藝上還有兩個技術難點需要解決: ①泡沫材料的強度和可靠性；②阻水面材的選擇及工藝技術。

美、日、俄等國家從60 年代末開始研制高強度固體浮力材料，以用于大洋深海海底的開發事業。美國海軍應用科學實驗室研制的固體浮力材，當密度為0.35g/ cm3 時，抗壓強度為5.5MPa。美國洛克希德導彈空間公司研制了兩種用途的固體浮力材料是一種用于淺海的OPS（offshore petroleum system）級固體浮力材料，密度0.35g/cm3，抗壓強度5.6Mpa，可潛水深540m；另一種是深潛用SPD（submersible deep quest）級固體浮力材料，密度為0.45～0.48g/cm3，抗壓強度25MPa，可潛水深2430m。美國Flotec公司生產的浮力材料，由高強度環氧基材料作基材，根據不同的使用水深，填充不同的浮力調節介質，選用適當的合成方法加工而成。為提高抗沖擊性和耐侵蝕，其外表面澆注聚乙烯或ABS外殼，外殼厚度為13～15mm。日本海洋技術中心對固體浮力材料的研制開發大體上分三個時期,第一時期是1970年水深300m的潛水作業；第二時期是80年代初研制載人深潛器“深海6500”；第三時期是1987年開始研制10000m 深的水下機器人。俄羅斯目前也研制出用于6000m 水深固體浮力材料，密度為0.7g/cm3、耐壓70MPa。