115 t量子电弧炉CO_(2)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CO_(2)喷吹工艺替代原始喷吹工艺以实现上述目标。在115 t量子电弧炉上进行了大量CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)载气喷吹碳粉工艺与Ar+CO_(2)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。

CO_(2)在泰钢冶金过程的资源化应用

为降低钢铁生产过程中的CO_(2)排放,泰山钢铁结合国内外研究现状从CO_(2)在钢铁冶金流程的资源化应用方向出发,先后在高炉炼铁、转炉冶炼普碳钢和TSR炉冶炼不锈钢等流程进行了系统研究并进行了工业试验生产,取得了预期效果,实现了CO_(2)可靠、安全资源化应用。

低碳炼铁技术研究现状及展望

简述了国内外高炉低碳冶炼的最新进展,结合我国国情以及发达国家钢铁工业发展经验,提出我国钢铁工业的发展方向之一应为焦炉煤气深度净化与重整-竖炉氢基还原-直接还原铁电炉冶炼的新工艺。相较传统铁前-转炉长流程工艺,焦炉煤气深度净化与重整-竖炉氢基还原-直接还原铁电炉冶炼流程可实现CO_(2)减排56.7%。

电炉短流程高品质钢生产控氮技术探索与创新实践

电炉短流程炼钢是实现钢铁工业减碳的重要路径,但传统电炉短流程炼钢以废钢为原材料,以电能为主要能量来源,熔池内碳氧反应不足,电弧持续放电电离空气致使钢液氮质量分数偏高且氮的脱除与控制较为困难。由于氮对钢质量的影响,长期以来钢中氮质量分数控制是电炉短流程高品质钢生产的重点和难点,目前对于钢中氮质量分数有严格要求的高品质钢种几乎全部由长流程生产制造。为扩大电炉短流程生产钢种,提高电炉短流程行业竞争力,综述了钢中氮的危害以及电炉炼钢控氮难点,总结了钢液脱氮机理和电炉炼钢控氮技术研究进展,并结合本团队的研究和实践,提出了CO_(2)复合喷吹控氮技术和中空电极富氢气体喷吹控氮技术。CO_(2)复合喷吹控氮技术将CO_(2)载气喷吹碳粉和CO_(2)-Ar混合底吹相结合,一方面通过降低炉内氮分压并优化泡沫渣形成减少钢液吸氮量,另一方面利用CO_(2)-Ar混合底吹高效吸附脱氮原理降低钢液氮质量分数。中空电极富氢气体喷吹控氮技术在隔绝电弧周围空气的同时,利用电极产生的电弧将多元气体电离成富氢等离子体和钢中氮结合逸出钢液实现脱氮。工业实践结果表明,CO_(2)复合喷吹控氮技术可将全废钢电炉出钢平均氮质量分数由0.00814%降至0.00508%;应用中空电极富氢气体喷吹控氮技术后可将电炉出钢平均氮质量分数从0.00585%降至0.00466%,最低仅为0.00299%。可有效降低电炉冶炼出钢氮质量分数,助力电炉短流程高品质钢生产进一步发展,推动实现钢铁行业绿色低碳的发展目标。

炼钢厂废气中二氧化碳的资源化利用技术及工业实践

系统性分析了钢铁厂烟气中CO_(2)捕集利用特点。在首钢京唐开发了炼钢厂废气中二氧化碳的资源化利用技术,将石灰窑尾气中捕集的CO_(2)应用于转炉顶底复吹工艺中发挥冶金作用。通过PSA变压吸附法和液化提纯法,将石灰窑尾气中CO_(2)体积分数由23.5%提高至99.8%。通过转炉顶底复吹CO_(2)系列试验,研究了CO_(2)对转炉终点碳氧积、炉渣TFe含量、氮含量、热量及炉底侵蚀的影响。转炉顶吹CO_(2)和O_(2)混合气体时,CO_(2)体积分数为8.1%时,碳氧积、炉渣TFe和脱磷率达到最好结果。转炉底吹CO_(2)时,转炉终点氮含量随着CO_(2)喷吹时间的延长而降低。转炉底吹CO_(2)需与氩气进行切换,冶炼末期底吹CO_(2)导致CO分压升高,底吹CO_(2)时间控制在12 min以内可以避免碳氧积和炉渣TFe含量升高。吨钢喷吹1 m^(3) CO_(2)引起熔池平均温降6.4~8.3℃,热量由钢液转移至转炉煤气CO中。为了利用底吹CO_(2)的冷却效应保护底吹枪,提高CO_(2)和钢液碳的反应率,CO_(2)应在高速脱碳期吹入;同时,为了避免CO_(2)的弱氧化性侵蚀耐火材料,吹炼末期低碳范围避免喷吹CO_(2),末期CO_(2)和钢液反应产生的金属氧化物导致耐火材料侵蚀更快。