水平连续加料电弧炉废钢传热行为及提效方法研究

为提升水平连续加料电弧炉废钢预热温度,以ANSYS仿真模拟为研究手段,开发了水平连续加料电弧炉废钢预热模型,利用该模型探明了水平连续加料电弧炉在废钢预热过程中高温烟气与废钢间的传热行为。研究表明:随着废钢孔隙度增大、废钢当量直径减小、入口烟气温度,以及侧抽负压增大,入炉废钢平均预热温度均升高。不同因素对废钢预热温度的影响强度大小为:侧抽负压>当量直径>孔隙度>烟气温度。其中,侧抽负压对废钢预热温度有极其显著性影响,烟气温度对废钢预热温度无显著性影响。在此基础上,提出了一种梯级负压侧抽风废钢预热方法,并通过数值模拟将其与现有水平连续加料工艺进行了效果比对,比对结果表明:采用梯级负压侧抽风后,入炉废钢平均预热温度提升约13%,可降低电弧炉电耗约12 kW·h·t^(-1)。

全废钢连续加料电弧炉短流程碳排放计算及分析

电弧炉短流程作为钢铁行业典型生产流程之一,具有节能减排优势.当前,对碳排放研究主要集中在高炉—转炉长流程,对电弧炉短流程研究较少,而全废钢连续加料电弧炉短流程作为近年来被大力推广的短流程炼钢工艺,其碳排放研究更少.对此,本文以典型全废钢连续加料电弧炉短流程为研究对象,采用碳排放因子法,计算其碳排放情况,并与长流程及短流程不同工艺碳排放量进行对比分析.结果表明:在本研究工艺条件下,全废钢连续加料电弧炉短流程吨钢碳排放量为0.911 t,相比于长流程及其他短流程工艺具有良好减排效果,是钢铁工业实现“脱碳化”的重要途径.通过发展高效化冶炼技术、绿色化生产技术和智能化控制技术等,全废钢连续加料电弧炉短流程还可进一步减少碳排放.

电弧炉内长电弧等离子体的数值模拟

全废钢连续加料电弧炉内长电弧作为炉内主要的能量来源,对废钢熔化及钢液升温至关重要.采用磁矢量势的磁流体动力学方法建立了电弧炉内电弧的数值模型,并基于该数值模型对电弧炉内电磁场、温度场和流场进行耦合求解,研究了电流大小、弧长对电弧炉内电弧的温度、速度、压力及气体剪切力特性的影响.结果表明,全废钢连续加料电弧炉内电弧等离子体呈“长钟型”分布,电弧柱较细长;随着电流增大,电弧有效作用范围增大,阳极表面电弧压力和气体剪切力增大;随着弧长增加,电弧有效作用范围减小,阳极表面的电弧压力和气体剪切力减小.短弧操作对熔池冲击剧烈,长弧操作熔池较为平稳,合理控制电流和弧长能有效提高电弧热效率.

电弧炉废钢预热技术的发展现状

废钢是电弧炉炼钢的主要原料,其入炉温度对电弧炉冶炼能耗等技术指标影响很大.提高废钢入炉温度,可有效降低电弧炉生产能耗和缩短冶炼周期.自弧炉炼钢技术诞生以来,很多废钢预热技术得到了发展,且均在一定程度上提高了废钢入炉温度,对于推动钢铁行业节能减排、绿色化发展具有重要意义.目前,配备废钢预热装置的电弧炉主要分为三类:双壳电弧炉、竖井式电弧炉以及连续加料电弧炉.本文针对电弧炉的废钢预热技术发展现状进行综述,探讨不同废钢预热技术的优缺点.

铌钛稳定化对铁素体不锈钢夹杂物、组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及冲击试验等研究了Nb、Ti稳定化对含Sn、Cu铁素体不锈钢夹杂物、组织和力学性能的影响。结果表明,随着Nb/Ti比例的降低,不锈钢中大尺寸夹杂物占比降至1%;夹杂物的尺寸及数量都有提升的趋势,且复合夹杂物中Nb、Ti的含量与Nb、Ti的比例呈正相关。显微组织观察结果表明,添加Nb、Ti稳定化元素会细化实验钢的晶粒,提升钢中铌钛的比例,晶粒细化效果更加明显,且尺寸大小更均匀。在本实验条件下,铌、钛的添加会降低铁素体不锈钢的冲击韧性,从未添加前的60 J降至25 J。

电弧炉炼钢技术的发展趋势

电弧炉炼钢在环保、投资以及效率方面优势明显,为了重点推行该节能环保型炼钢工艺流程,近年来电弧炉炼钢技术得到快速发展。综述了国内外电弧炉高效化冶炼技术、绿色化生产技术和智能化控制技术的发展现状,其中绿色化和智能化是电弧炉炼钢技术的未来发展趋势。集操作、工艺、质量、成本以及环保于一体,进一步提升电弧炉炼钢技术的绿色化和全流程监测与控制的智能化,是推动整个钢铁行业向智能化和绿色化转型升级的重要举措。

稀土对含铜锡铁素体不锈钢中非金属夹杂物的影响

为定量研究稀土元素对含铜锡铁素体不锈钢中变质夹杂物、净化钢液的作用,基于FactSage热力学软件最小吉布斯自由能原理,模拟计算不同稀土添加量条件下钢中夹杂物转变规律。同时,结合实验室小坩埚热模拟试验发现,随着稀土质量分数的增加,含锡铜铁素体不锈钢中Al2O3夹杂变质成硬度较低的CeAlO3,MnS夹杂逐渐转变成CeS。钢中夹杂物逐渐转变为球状的稀土类夹杂,夹杂物尺寸为1-3μm,同时钢中夹杂物总量有所下降。当钢中稀土质量分数增加到0.057%时,CeAlO3进一步转化成Ce2O3,钢中MnS也完全转变成CeS。然而,夹杂物尺寸、数量有所增加,反而使钢液进一步被污染。因此,从夹杂物控制角度考虑,试验钢中稀土最优添加量为0.035%。