转炉底吹CO_(2)炼钢技术碳减排计算探讨

钢铁作为非电力行业最大碳排放行业,在我国推进双碳政策过程中,钢铁的绿色低碳发展将成为至关重要的一环。转炉底吹CO_(2)炼钢技术作为中钢协优选的50项极致能效技术之一,能够有效提升产品质量,降低生产成本,同时在减排方面具有明显效果,结合国际钢协CO_(2)排放计算方法,对转炉底吹CO_(2)工艺技术的碳排放测算方法进行探讨,通过测算使用该工艺碳减排效果4.3 kg/t,计算结果符合LCA计算要求。

酒钢120 t转炉底吹CO_(2)应用研究

酒钢开展了120 t转炉底吹CO_(2)应用研究,分别从CO_(2)底吹对冶炼过程中钢水成分、炉渣、钢铁料消耗、冷却效应、终点自由氧含量以及O_(2)消耗的影响进行了探讨分析,碳钢CO_(2)在转炉底吹上的应用可有效降低生产成本、提高钢水质量。

顶底复吹中底吹CO_2与碳作用的行为研究

本文通过实验和理论方法对底吹CO_2与钢液作用的机理、CO_2的脱碳能力、CO_2的利用率等方面进行了研究。并在此基础上对底吹CO_2的钢液搅拌能力进行了理论分析。

转炉中底吹CO_2熔池搅拌能的探讨

本文在对转炉中底吹 CO_2行为分析的基础上,导出了底吹 CO_2的熔池搅拌能计算公式。结果表明:底吹 CO_2时熔池搅拌能与钢液的成份有关。

顶底复吹转炉底吹CO_2-N_2的冶金特性

在60kg顶底复吹转炉上进行了底吹CO_2、N_2、CO_2+N_2、CO_2+Ar_4种气体的实验,通过比较不同底吹气体的实验结果,对复吹转炉底吹不同性质气体的冶金特性进行了研究。主要讨论了底吹不同性质气体对熔池氧化性、脱碳反应和钢中氮的行为等的影响。

底吹CO_2对吹炼工艺及底枪蚀损的影响

采用热模拟试验研究底吹N_2/CO_2条件上喷嘴区的化学反应行为。发现镁碳质套砖对底枪有渗碳作用。底部供气强度低、熔池升温速度快及底枪渗碳造成喷嘴堵塞。喷嘴区的气体(CO_2)-液体(钢水)-固体(耐火材料、不锈钢管)三相之间的化学反应,使喷嘴区产生的异质带——结瘤物在高温时被吹熔,构成堵塞-熔融循环而导致底枪蚀损。建议开发不渗碳的底枪材质或在底枪上施以防氧化、防渗碳的涂层。

顶底复吹转炉底吹CO

引言 加古川厂把Ar气作为氧气转炉底吹气体来搅拌铁水。但是,由于Ar气是从低温空气(含Ar仅为0.9％)中分离出来的副产气体,所以回收费用相当高。随着近来对优质钢材需求的增加,我们钢铁厂的Ar气耗量也日益增加,在此情况下,研究了用高纯度CO取代昂贵的Ar气,作为氧气转炉底吹气体的可能性。

宣钢150t转炉底吹CO_(2)技术研究与实践

为寻求CO_(2)在转炉流程内的规模化利用途径,减少CO_(2)排放量,通过工业实验和理论分析对转炉底吹CO_(2)工艺开展了创新性技术研究。本文对CO_(2)吸附深度稳定脱氮技术以及CO_(2)底吹高强度搅拌技术的机理进行了深入研究,并通过热态实验加以验证。同时根据此次研究成果,制定了转炉炼钢动态调节底吹CO_(2)流量的工艺,实现了转炉出钢终点氮含量的稳定控制,提高了宣钢150t转炉冶炼脱磷效率和控氧效果,取得了良好的经济效益和社会效益。

底吹搅拌技术在电弧炉中的应用与发展

发展电弧炉短流程炼钢是钢铁工业实现“双碳”目标的重要途径。近年来,现代电弧炉技术发展迅速,电弧炉底吹搅拌技术也在不断进步和推广,对电弧炉生产的高效化和节能化作出了重要贡献。针对电弧炉底吹搅拌技术的机理、工艺特点、系统组成、气体种类、底吹元件类型及工艺布置方式进行综述,并对底吹技术的应用情况进行总结分析。模拟计算得出,远离底吹装置的区域,钢液流速明显偏低。结合炉型特点布置底吹装置及优化底吹气量,可改善熔池动力学条件,促进钢液元素传质,实现降低能耗和原材料消耗、提高生产效率的效果。深度开展底吹技术研发,与吹炼、供电、喷粉等工艺技术耦合,并结合新炉型特点制定底吹工艺制度,实现智能化底吹是发展现代电弧炉短流程技术的重要方向。

底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

底吹氩钢包内流动及界面传热行为的数值模拟研究

钢包底吹氩是二次精炼中的常用手段,在均匀温度和成分、促进钢渣界面反应、去除夹杂物等方面效果显著,然而底吹氩在搅拌钢液的同时会加剧壁面耐材熔损,降低钢液洁净度,影响钢包寿命和使用安全性。采用数值模拟的方法研究了底吹氩钢包内钢渣流动及固液间传热行为,分析了单孔和双孔吹氩下气泡上浮及钢渣界面行为,对比了钢包不同结构界面处温度分布,探讨了吹氩量对钢包内流动传热及界面温度分布的影响。结果表明:底吹氩钢包内气泡羽流呈倒锥状分布,随着距渣眼距离的增加,钢渣界面速度和温度逐渐降低;同一气量下,相较于单孔吹氩,双孔吹氩下气泡羽流扩张角增大,渣眼面积减小,钢渣界面最大速度和湍动能较小;钢包不同结构界面温度由内向外逐渐降低,各界面渣线高度位置和底部存在较大的温度梯度;底吹氩所形成的局部循环流会导致工作层壁面的近钢渣界面位置形成高温热点区域。增大吹氩量,壁面高温热点区域温度和范围增大,近钢渣界面壁面的最大周向温差在20 K左右,双孔吹氩模式和低吹氩量有利于减小壁面周向温差。

铜底吹熔炼过程中Pb、Zn、As分布影响机理分析

探究底吹熔炼过程中Pb、Zn、As等杂质元素在产物中的分布特征,以及熔炼参数与杂质元素分布规律的关系,对低品位、高杂质复杂铜精矿的冶炼具有重要意义。本文采用热力学计算软件Factsage理论分析与实际生产数据分析相结合的方法,探讨了Pb、Zn、As在产物中的分布特征及其影响机理,得到以下主要结论。温度升高,有利于Pb、Zn挥发进入烟尘降低其在渣和铜锍中的占比,也有利于促进渣中As向烟尘中转化脱除,但会导致As在铜锍中占比增加;渣铁硅比增加,会使得Pb、Zn在渣中分布占比逐渐降低,在铜锍和渣中占比逐渐升高,而As在渣中的占比会增加;渣中CaO含量升高,会使得Pb、Zn在渣中分布占比降低,在烟尘和铜锍中增加,As在渣中的占比会增加,在烟尘中占比降低;实际生产操作中,可通过提高冶炼温度促进部分杂质元素挥发,在适当降低渣铁硅比提高Pb、Zn脱除率的同时,可配合添加CaO促进As向渣中迁移。实际生产数据统计表明,Pb在铜锍、渣、烟尘中的分布占比分别为23.86%、33.12%、43.02%,Zn分别为4.47%、88.54%、6.99%,As分别为16.58%、15.34%、68.08%。

底吹炉下料口炉结智能化处理机器人系统研究与应用

富氧底吹熔炼是国际先进的一种主流熔炼技术,底吹熔炼炉在熔化过程中,炉膛内的跳渣会导致下料口处形成炉结,影响物料进入炉体的流动。现有的炉结处理方法是人工根据运行情况不定期地对入料口进行清理,现场作业环境温度高、粉尘大、工人劳动强度大。阐述了一种机器人系统,能完成底吹炉下料口炉结的智能化处理,系统基于视觉AI感知、三维建模和力控传感等多技术融合的特种机器人清理技术,通过自主研发设计的末端力控风镐完成下料口炉结的清理作业,并已在湖南某铅冶炼厂现场运行。本系统对于底吹炉下料口炉结的识别准确率高,处理炉结的效率快、一致性好,有效减少了炉结的形成及下料口堵塞,提高了富氧底吹熔炼的整体效能和作业的安全性。

智能钢包底吹测控系统技术研究及应用

以西门子S7-200smart的PLC为控制器,通过现场检测元器件及PLC与气体质量流量控制和压力传感器之间的控制与反馈,实现了对某钢厂钢包烧底吹砖情况的高效、安全、有效的判断。通过分析解决了日常生产操作中存在的实际问题,优化了底吹测试系统程序,提高了底吹测控系统运行稳定性,提升了设备维护人员的技能,强化了现场的安全管理,同时降低了作业整体成本。

200 t转炉底吹长效化技术

结合某公司200 t转炉的生产实践,研究了转炉底吹元件、底吹布置、底吹流量等因素对底吹效果及寿命的影响。通过对比底吹效果,将底吹元件由集束式改为双环缝式;底吹布置方式从单圈布置改为双直径双圈布置;同时通过数值模拟,优化了熔池搅拌混匀时间和底吹强度控制,底吹效果及寿命取得大幅提高。优化后,当转炉炉龄8848炉时,底吹寿命与炉龄能够保持同步,炉龄末期底吹眼目视可见,碳氧积、终点氧、脱磷率等指标均取得明显进步。全炉役碳氧积平均0.0016,较优化前降低0.0005;月均全炉次终点氧从457×10^(-6)降低至378×10^(-6),降低79×10^(-6);转炉铁水脱磷率从平均86.9%提高到88.7%,且在低磷钢冶炼方面取得明显进步,转炉终点达到了痕迹磷的极限脱磷效果,在同样双渣操作模式下,低磷钢转炉终点磷稳定控制到20×10^(-6)以下,平均11×10^(-6),最低达到4×10^(-6),较优化前平均降低30×10^(-6),脱磷率达到99%以上,为冶炼极低磷洁净钢提供了条件,实现了品种生产新突破。

底吹气泡运动行为及其对混匀影响的水模实验

建立底吹金属熔池水模实验平台,采用高速摄影技术及图像处理手段,分析了狭缝宽度和底吹流量对气泡的大小、数量、速度、受力的影响规律;通过测量溶液内电导率的变化来反映溶液的混匀情况,明确底吹结构和参数对溶液的搅拌强度。结果表明,气泡运动主要受浮力和曳力的影响,气泡的索特直径随狭缝宽度、底吹流量的增大而增大,气泡越大越有利于溶液搅拌,从而缩短混匀时间,而气泡数量的变化趋势则与之相反;气泡上升速度与底吹流量成正比,与狭缝宽度成反比;结果表明,当狭缝宽度为0.30 mm,底吹流量为1.00 L/min时,混匀时间最短。

LF精炼炉双孔差流量底吹模式优化物理模拟

以国内某钢厂LF精炼炉为研究对象构建了1∶4的水模型,对比研究了双孔等流量底吹和双孔差流量底吹两种模式,并采用响应面法构建了弱底吹流量、强底吹流量和液面高度三因素的钢水混匀时间预测模型,运用该模型得出了差流量底吹模式的最优底吹流量方案。结果表明,双孔差流量底吹模式的混匀效果优于双孔等流量底吹模式;构建的差流量底吹模式混匀时间预测模型拟合效果较好;双孔差流量底吹模式下的混匀时间受到强底吹流量和弱底吹流量的交互作用影响;采用所建模型预测混匀时间与实测值误差均在4%以内。验证了双孔差流量底吹模式相较于等流量底吹模式具有更高的混匀效率,表明了基于响应面法对双孔差流量底吹模式的优化是可行的。

LF精炼过程中通电升温阶段底吹氩方式的优化

在LF(ladle furnace)精炼过程的通电升温阶段多采用双喷嘴等流喷吹的吹氩方式.本文提出一种双喷嘴差流吹氩的底吹方式,以某钢厂135 t钢包为原型设计1∶4非等温水模型实验平台,在总流量相同的情况下进行底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1的温度均匀化实验,结果表明底吹比例为2∶1时的各监测点无量纲温差最小,均匀化效果最好.建立流动-传热耦合数学模型对实验结果进行验证,结果表明在总流量相等的情况下,底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1时流动死区占比分别为14.1%,9.1%和9.8%,温度死区占比分别为6.2%,2.6%和0.3%,2∶1差流底吹方式在活跃流场和促进温度均匀化方面具有优势.

降低铅冶炼底吹炉高铅渣含硫量的生产实践

某铅冶炼厂采用“富氧底吹氧化-氧气侧吹还原”工艺进行粗铅冶炼,底吹炉产出的高铅渣含硫量较高,达到1.3%~1.6%,对后续尾气脱硫系统造成一定影响,环保处理成本升高。为了解决该问题,本文结合理论和生产实践分析了铅冶炼底吹炉高铅渣含硫高的主要原因。高铅渣中的硫主要以硫酸根形态存在,这些硫酸根一部分来自入炉物料中的硫酸盐类铅物料,另一部分则是在熔炼过程中由硫化铅精矿发生氧化反应生成的。降低高铅渣含硫量的主要途径是提高熔池熔炼的温度和降低系统中SO_(2)的分压。结合生产实践从渣型、氧料比、入炉粒矿含硫、系统SO_(2)分压等方面探讨了降低底吹炉高铅渣含硫量的途径和方法。在含铅渣料搭配比例30%左右,控制渣温1050~1100℃,控制渣型FeO/SiO_(2)1.4~1.8,CaO/SiO_(2)0.4~0.6;氧料比100~110 Nm^(3)/t,入炉粒矿有效硫12.5%~13.5%及适当负压等相关工艺参数组合条件下,可使高铅渣残硫保持在1.2%以下。