TSR炉喷吹CO2热力学分析及工业试验

从热力学角度对CO₂用于不锈钢冶炼可行性进行了分析,通过热力学计算研究,发现在C含量不低于0.25%时,将CO₂用于不锈钢冶炼是可行的。建立了喷吹CO₂冶炼410S不锈钢工艺模型,该模型能够较好拟合实际应用CO₂冶炼过程。并通过70 t TSR炉工业试验结果进行验证。试验结果表明：CO₂用于不锈钢冶炼具有强化脱碳及减少铬烧损的效果,与原工艺相比,同期C含量降低0.011%,Cr含量提高0.144%。     

电弧炉炼钢流程多尺度控制模型研究

首先对电弧炉炼钢流程的成本控制模型与专家指导模型进行了研究。在此基础上探讨时空多尺度在电弧炉炼钢上的作用,进而实现了电弧炉炼钢流程模型的多尺度集成。模型成功应用于国内外多家企业的电弧炉生产过程,冶炼指导与经济效益显著。     

预热温度对于混合喷吹O2+CO2旋流氧枪喷头射流特性的影响

氧枪是转炉炼钢工艺最主要的设备之一,氧枪性能对于冶炼指标影响较大.使用Ansys Fluent软件对四孔旋流氧枪喷头射流进行数值模拟,设定喷吹气体介质为90％O2+10％CO2,调整混合气的预热温度,分析不同预热温度对旋流喷头射流特性的影响.结果表明,在相同喷吹距离条件下,预热温度越高,射流轴向速度越大,射流径向速度最...     

CO2作为RH提升气的冶金反应行为研究

钢液真空循环脱气法（RH）精炼能够利用高真空和钢液循环流动有效脱气和去除夹杂物。同时,炼钢环境下 CO₂可与钢液中[C]反应生成CO提高搅拌强度。因此,本文提出将CO₂作为RH提升气进行真空精炼。针对CO₂在RH精炼过程的冶金反应行为特性,通过热力学理论分析了极限真空条件下CO₂脱碳的有利条件及限度,同时搭建了CO₂作RH提升气工业试验平台,通过工业试验对比研究了CO₂/Ar分别作提升气时对钢液精炼过程的影响。结果表明,若单纯考虑CO₂与碳反应,则当钢液中[C]低于1.8×10?6,CO₂仍然具有氧化碳元素的能力。然而,CO₂对钢液中碳铝元素存在选择性氧化,当铝含量低于一定程度时,CO₂主要参与脱碳反应;反之,CO₂则会造成一定铝损,因此若采用新工艺需考虑铝合金加入时机以及加入量。此外,CO₂用作RH提升气可获得与Ar效果相当甚至更优的脱氢效果,喷吹同等量CO₂并未造成钢液的大幅温降,因此CO₂完全有潜力作为RH提升气,进而完成精炼。      

150 t量子电弧炉CO2喷吹工艺的影响研究

为降低全废钢量子电弧炉出钢氮含量、优化电弧炉冶炼性能、减少电弧炉冶炼碳排放量,通过对量子电弧炉喷吹工艺进行优化改进,采用CO₂喷吹工艺替代原始喷吹工艺以实现上述目标。在150 t量子电弧炉上进行了大量CO₂喷吹工艺试验,分别对比了改进工艺前后的电弧炉出钢氮含量、冶炼电耗、冶炼周期、碳排放等性能指标的变化趋势。试验结果表明：使用CO₂喷吹工艺后,电弧炉出钢氮质量分数降低30.6×10^-6、冶炼电耗降低5.6 kWh/t、冶炼周期缩短3.2 min、平均出钢碳氧积降低了4.4×10^-4、渣中FeO质量分数降低了4.5百分点、碳排放降低8.4%。通过将CO₂载气喷吹碳粉工艺与Ar+CO₂动态混合底吹工艺结合应用于电弧炉炼钢中能够有效降低钢水出钢氮含量、冶炼电耗、碳排放量等性能指标,优化量子电弧炉喷吹工艺。     

基于k-means聚类算法的电弧炉终点碳预报

为了实现对电弧炉冶炼过程碳质量分数的预测,根据炼钢过程的碳氧反应机理建立电弧炉脱碳模型。在此基础上采用数据挖掘技术中的k-means聚类算法对电弧炉炼钢历史数据进行分析,选取8个影响终点碳质量分数的因素,得出不同冶炼情况下的聚类结果。通过计算当前炉次与聚类结果加权欧氏距离,将相似度高的聚类结果炉次作为当前炉次的预测参考炉次,最终实现对电弧炉终点碳质量分数的预测。仿真结果表明钢水碳质量分数预报的命中率在75%以上,模型具有较高的预报精度。     

150 t钢包底吹氩气物理模拟

为评估国内某钢厂150 t钢包底吹氩工艺中供气流量、比例和底吹元件类型对精炼工艺的影响,建立了1:4物理模拟模型,研究了总供气量、供气方式和底吹元件类型对混匀时间的影响。结果表明,随总供气量的增加,使用两种类型底吹元件的钢包混匀时间下降,在小气量下使用弥散型底吹元件混匀时间小于狭缝型,较大气量下两者相反,且使用狭缝型底吹元件混匀时间受供气方式影响更大。试验条件下离钢包中心较远的底吹位置使用较大的底吹流量有利于混匀。     

电弧炉电能需求的生产实践与评价

电耗是电弧炉的重要技术指标之一,在当前发电行业背景下,降低电弧炉电耗具有显著的经济和环境效益。根据典型电弧炉企业生产数据,系统分析各项工艺参数与电耗之间的关系,并进一步评价了各种方法降低电耗的环境效益。结果表明,优化供电制度和强化供氧是具有良好环境效益的节电手段。对于连续加料电弧炉,天然气喷吹对降低电耗的作用被极大减弱,天然气消耗与电耗的相关系数为-1.13 kW·h/m³,其应用不利于CO₂减排。尽管兑加铁水可以显著降低电耗,但是兑加40%(质量分数)铁水的连续加料电弧炉能耗和碳排放量分别是全废钢连续加料电弧炉的2.25和2.50倍,不利于推动钢铁工业节能减排工作。因此,降低电弧炉电耗需要通过增加电弧炉中化学能和物理热的供应及减少能量损失的手段来实现。     

电弧炉炼钢集束氧枪射流冲击深度特征规律研究

电弧炉炼钢广泛采用集束射流供氧技术以强化熔池搅拌、加速冶金反应和提升产品质量.本文利用数学分析方法推导出射流冲击深度理论计算模型并进行了修正, 利用数值模拟和水模型实验方法验证所推导计算模型的可靠性.实验结果表明:集束射流与普通超音速射流的冲击深度规律相似.同射流条件下, 随着氧枪枪位的提升, 冲击深度逐渐减小;同枪位条件下, 集束射流冲击深度大于普通超音速射流冲击深度;集束射流的k值和射流轴线密度大于普通超音速射流, 这表现为相同氧枪枪位条件下, 集束射流的冲击深度更深.     

电弧炉炼钢流程洁净化冶炼技术

电弧炉炼钢以废钢为基本原料,熔清后磷含量波动大,且受炉型结构限制,反应动力学条件差,深脱磷困难;全废钢冶炼熔清碳含量低,熔池内C–O反应缺乏,气泡产生数量少;且吹氧强化搅拌造成渣中FeO含量高、钢液易过氧化。电弧炉熔池内气–固喷吹冶炼新工艺,通过向熔池内部直接喷射石灰粉或碳粉,有效解决上述问题。本文通过数值模拟和水力学模拟实验研究了金属熔池内埋入式气体喷吹和气–固喷吹的冲击特征规律。熔池内射流水平和竖直冲击深度随气体喷吹流量增加而增加,而当气体喷吹流量一定时,随着喷枪安装角度的增大,熔池内射流竖直冲击深度增加,而水平冲击深度减少。同时发现,粉剂颗粒提高了气体射流的冲击动能,增加了气体射流的冲击穿透深度。