转炉+AOD两步法冶炼不锈钢物热平衡模型开发

以高炉铁水为主原料，利用合金熔化炉熔化高碳铬铁、镍铁等合金，采用转炉进行脱磷，再将混合后的不锈钢母液兑入AOD炉进行精炼脱碳来生产430、410及其他马氏体等常规400系不锈钢，这是近年来国内流行的两步法不锈钢生产工艺流程。基于宝钢德盛不锈钢有限公司两步法不锈钢工艺流程，建立转炉与AOD炉的物料平衡和热平衡计算模型，对转炉+AOD的两步法物料平衡和热平衡工艺、物料匹配工艺等方面进行系统优化研究，探索不同炉料组合生产常规400系不锈钢的工艺路径。研究结果表明，中频炉(合金熔化炉)的使用对AOD冶炼的热平衡有很大影响，当不使用中频炉时需要使用焦炭补充热量缺口，并以品种不锈钢废钢作为冷却剂来保证出钢温度满足生产要求；铬铁水在AOD入炉不锈钢母液中最优的配比为30.0%～32.5%,这时基本不需要额外加入焦炭和不锈钢废钢。模型计算结果可为转炉+AOD两步法生产不锈钢提供生产指导。     

120tAOD全铁水冶炼 400系不锈钢数学模型的应用

针对脱磷铁水+AOD+VOD三步法冶炼400系不锈钢冶炼过程,通过分析AOD炉脱碳保铬化学反应中碳、铬、温度三者之间的平衡关系,并综合考虑体系的质量和热量衡算及精炼过程的不等温状态,开发了基于Visual Basic.Net程序的AOD全铁水冶炼数学模型,可准确计算出入炉料和发热剂的用量,并分析冶炼过程的热量收支情况和影响过程热量的关键因素。与实际生产用料量相比,模型计算值误差均在8%以内,因此可用于指导生产,最终实现钢水高效化冶炼。     

当前我国不锈钢管的主要工艺水平和状况

无缝管的加工装备、工艺路线参差不齐坯料生产 高端：合金加铁水冶炼工艺．有铁水预处理手段，三步冶炼、连铸坯、模铸坯、锻、轧 一般：废钢返用料60％-70％。电炉、VOD、AOD、连铸、模铸、锻、轧 低级：废钢返用大于90％中频炉或电炉化钢，通过AOD处理，连铸或模铸、轧、锻     

电炉使用铁水冶炼不锈钢母液提高炉龄的工艺实践

分析了影响冶炼不锈钢的电炉炉龄的主要因素。通过选用高质量耐火材料,提高炉衬抗氧化和耐侵蚀性;采用约45%的铁水热装比优化配料模式,以及优化供电曲线以降低电能消耗;采用渣泡沫化技术改进造渣工艺等提高电炉炉龄综合控制技术,电炉炉龄明显提高。2008年平均炉龄为507炉,最高炉龄达到了790炉。电炉炉龄作为一项体现冶炼综合水平的指标,炉龄的提高表明电炉采用热装脱磷铁水冶炼不锈钢母液工艺日渐成熟。     

缩短AOD炉处理0Cr13C不锈钢的冶炼周期

针对邢钢在铁水预处理＋AOD炉＋LF炉＋连铸机生产0Cr13C不锈钢过程中AOD炉的冶炼周期远大于连铸机浇钢和脱磷站的处理时间,导致整个不锈钢生产线的生产效率受到限制这个问题进行研究。研究入炉冷钢比例、高碳铬铁硅质量分数对AOD炉提枪碳质量分数、提枪温度以及冶炼周期的影响。研究得出,降低AOD炉0Cr13C冶炼周期的思路主要是控制提枪碳质量分数;包含成本在内,当入炉高碳铬铁硅质量分数不小于3.0%、废钢加入量为3.0~3.5t时,可以缩短AOD炉0Cr13C的冶炼周期到77min附近,提枪温度和提枪碳质量分数分别为1682℃和0.49%,并且炉龄和物料消耗等综合指标较好。     

AOD全铁水冶炼铁素体不锈钢工艺研究

结合不锈钢炼钢生产线的现有工艺和装备,对采用高炉铁水(脱磷后)和铬铁合金,在AOD炉内直接冶炼铁素体不锈钢工艺进行了研究和探讨.该工艺的实现,解决了冶炼铁素体不锈钢时对磷等有害元素的控制(P≤0.020%)问题;在电炉出现故障时也可组织生产,实现生产组织的灵活性,提高了生产作业率;由于无需使用电炉熔化不锈钢母液,节约了大量电能,提高了铬综合收得率,降低了生产成本.     

电炉冶炼特殊钢原料铁水比优化控制研究

以山东钢铁莱芜分公司50t电炉热装铁水冶炼20CrMnTiH齿轮钢实际生产数据为研究对象,利用统计学方法研究了原料铁水比对电炉冶炼吨钢电耗、吨钢氧耗及冶炼周期的影响。发现平均每增加1%的原料铁水,吨钢电耗降低4.602kW·h,吨钢氧耗增加0.147m3。电炉冶炼周期随铁水比增大开始逐步降低;当铁水比超过39.6%之后,电炉冶炼周期则随铁水比增大而略有增加,但吨钢冶炼电耗仍继续降低。铁水比达到70%以上时,吨钢平均冶炼电耗接近零。结合基于线性规划理论的优化配料计算,结果表明,随着铁水比的增加,吨钢原料消耗、电耗以及氧耗的成本之和逐渐降低。考虑冶炼周期及生产成本的综合控制,认为电炉冶炼齿轮钢最佳铁水比应为60%左右。     

AOD全铁水冶炼不锈钢的配料模拟

 建立了AOD全铁水冶炼不锈钢的配料模型,确定了各种模型参数,以此分析冶炼过程的热量收支情况和影响过程热量的关键因素。结果表明,通过本模型能够很好地确定冶炼过程的发热剂配量。热量收入方面,AOD全铁水冶炼时,化学反应热和炉衬显热均超过30%,铁水的热量为20%~30%,增加炉衬显热可以有效地减少发热剂的加入量。提高CO二次燃烧率,可以显著增加熔池热量的供给,减少发热剂用量。     

特钢50 t电炉在不同铁水比下的炉料结构优化实践

50 t电炉入炉料结构为铁水+废钢,铁水为莱钢高炉自产铁水,受各种因素影响,铁水供应不及时导致铁水兑入量不均衡,甚至出现个别炉次无铁水现象。这种入炉料源结构不稳定的情况,时常造成电炉操作过程中的不稳定,氧枪漏水、炉衬砖侵蚀严重、脱磷困难、水冷块漏水、钢铁料收得率低、电耗高、钢水过氧化等问题。为此,结合不同的铁水比例,根据冶炼钢种工艺要点,优化入炉料源结构,为电炉操作创造有利条件,是非常必要的。     

柳钢5~#高炉加废钢降成本分析与实践

根据理论物料平衡和区域热平衡计算高炉炉料结构中配加废钢对生铁成本的影响结果,在柳钢5~#高炉进行配加废钢生产实践,用生产数据分析了配加废铁后的降燃料比效果。结果表明:加废钢后在冶炼强度变化不大的情况下,产量随废钢加入量的增加而增大;且废钢比每增加30 kg/t Fe入炉时,燃料比下降3 kg/t Fe左右;试验期间对高炉炉况及冶炼过程参数的影响不明显。     

应用遗传算法求解AOD全铁水冶炼和电炉钢水冶炼不锈钢混合流程的最优调度问题

 研究了AOD全铁水冶炼和电炉钢水冶炼两种不锈钢冶炼流程,结果表明,AOD全铁水冶炼不锈钢可以弥补电炉钢水冶炼流程中电炉产能小于连铸产能的缺陷。提出了一种结合AOD全铁水冶炼和电炉钢水冶炼的混合流程。提出了各个工序间钢包最长传搁时间最短为调度目标是更加合理的调度方式,应用遗传算法求解混合流程最长钢包传搁时间最小为60min,小于单纯以连铸机为中心的组织生产调度,既保证了钢包正常的运输,又有足够的时间进行必要的调度和调整。最后,给出混合流程最优调度的甘特图,并基于最优调度并采用统计分析的方法得出工序间传搁过程温降的经验公式,由此给出混合流程最优调度的温度制度。     

电炉热装铁水比例对冶炼工艺的影响分析

热装铁水替代部分废钢,是目前电炉炼钢的发展趋势,既减少了钢液中的有害元素含量,也为降低炼钢成本、提高电炉生产率打下了基础。通过对实际生产中冶炼数据的分析,总结出了不同热装铁水比例对CONCAST110t超高功率电弧炉冶炼工艺的影响效果,并确定了合理的热装铁水比例。为优化电炉冶炼模式,提高钢水质量及降低消耗提供了参考。分析认为,选择30%～50%的热装铁水比例,对于CONCAST110t电炉而言,综合消耗较为理想。     

电炉炼钢钢铁原料的现状分析与展望

 电炉炼钢作为短流程的核心工艺,具有铁元素循环利用率高、能源消耗低及环境效益良好的特点,推动电炉炼钢健康发展符合中国实现“碳达峰”、“碳中和”目标对钢铁绿色发展的要求。电炉炼钢入炉的钢铁原料种类较转炉多且结构灵活,并且对电炉冶炼的工艺过程控制有直接的影响。为创造充分挖掘和发挥电炉炼钢优势的良好起始条件,针对目前电炉炼钢的主要入炉钢铁原料的情况和特点,从其生产储备、工艺过程操作、能源消耗、环境保护等方面入手,分析了废钢、铁水和直接还原铁作为主要原料的使用现状及优缺点,并着重对比分析了直接还原球团特点和技术指标,为探究和优化合理的电炉炼钢入炉钢铁原料结构提供了理论依据。从资源消耗、环境保护等方面考虑,废钢和直接还原球团将成为今后短流程炼钢的主要原料。结合钢铁循环利用技术和产业专业化的逐渐成熟,以及更加绿色环保的氢冶金技术的发展,废钢综合回收利用技术、高品位洁净球团生产技术、氢气竖炉直接还原技术将会是未来电炉入炉钢铁原料生产技术的发展方向,配套新型高效智能电弧炉冶炼技术将会是未来短流程炼钢的发展方向。     

多位一体不锈钢冶炼在太钢的生产与实践

通过分析太钢不锈钢原料铬镍生铁、高碳铬铁、铁水等的特性以及研究了原料中Si、C元素优化使用,采用中频炉、电弧炉、转炉、AOD等工序进行多种组合,开发了300系、400系钢种多条不同组合的不锈钢工艺路线,形成了多位一体不锈钢生产工艺。生产实践表明,400系不锈钢采用180 t转炉脱磷铁水+50 t中频炉熔化高碳铬铁预熔液兑入AOD冶炼的工艺,铬收得率提高2.47%,硅铁消耗降低5.5 kg/t,石灰消耗降低10 kg/t,300系不锈钢采用160 t电弧炉+2×50 t中频炉熔化预熔液兑入AOD冶炼工艺,铬收得率提高2.2%,电极消耗降低1.8 kg/t,大幅降低了冶炼成本。     

K-OBM-S转炉冶炼不锈钢过程的数学模拟和应用

K-OBM-S转炉是以铁水和电弧炉预熔钢液为原料冶炼不锈钢的精炼设备。以转炉冶炼普碳钢的顶吹模型和AOD法冶炼不锈钢模型为基础,建立了适用于80 t K-OBM-S转炉冶炼不锈钢的数学模型。对二步法冶炼2Cr13型不锈钢和三步法冶炼0Cr18Ni9型不锈钢的过程验证结果表明,大部分终点碳含量的误差≤±0.03%,终点铬含量误差≤±0.3%,110炉0Cr18Ni9钢目标碳(0.10%～0.25%)命中率为95.6%,终点目标铬(17.1%17.6%)的命中率为85.2%。     

现代炼钢流程冶炼工序的炉料结构研究

现代炼钢流程主要是转炉流程和电炉流程.在物料平衡和热平衡计算基础上,通过对冶炼周期的分析,指出电弧炉冶炼有一个最佳铁水比,转炉冶炼有一个最佳冷料比.对于安钢第一炼轧厂100 t烟道竖炉电弧炉最佳铁水比为31%,对于100 t转炉,冷料为全废钢条件下最佳冷料比为17%.     

中国现代电弧炉炼钢废钢快速熔化技术进展

在钢铁行业结构转型关键时期,提高电弧炉短流程工艺比例是降低钢铁行业温室气体排放、脱碳化的有效措施。为了推动短流程炼钢工艺发展,近年来电弧炼钢在废钢快速熔化方面取得明显进展。在回顾前人对废钢熔化速率研究的基础上,全面概述了废钢熔化机理以及影响因素,并结合近年来国内电弧炉炼钢在装备、工艺以及技术上就废钢快速熔化方面取得的进展,探讨了制约电弧炉废钢快速熔化的限制性环节,为废钢快速熔化在电弧炉炼钢装备、工艺、技术方面未来发展提供可行方向。     

“双碳”背景下低碳排炼钢流程选择及关键技术

“碳达峰”、“碳中和”是一个总体的宏观概念,为中国未来经济与环境发展提供了笼统的理论框架与基本理念。基于“双碳”目标的深度解析,中国钢铁行业处于“碳锁定”状态,只有同时进行技术和制度变革才能实现“碳解锁”。结合当前钢铁工业生产结构、冶炼原材料供应、冶炼能源、节能减排水平以及CO₂排放现状,给出了合理的碳达峰时间及峰值。未来二三十年中国钢铁生产主要流程依然是长流程和短流程并存,氢冶金技术还难以进行工业生产,提升全废钢短流程炼钢的比例是降低碳排放的主要措施。从长远来看,长流程中炼铁工艺由碳还原逐渐向氢还原是大势所趋,炼铁工序的产品将由原来的高碳铁水转变为低碳铁水或直接还原铁（DRI）,具有较高脱碳的转炉炼钢就没有明显优势,发展电弧炉炼钢流程是必然选择。但实现“碳中和”还要依靠氢冶金,碳捕集、利用与封存技术的发展和应用,以及制度的变革。基于近年在全废钢电弧炉相关方面的理论研究、装备开发与实践的深入研究,针对全废钢电弧炉冶炼工艺存在的问题,开发了一系列关键技术,实现在全废钢条件下满足当前连铸生产工艺节奏以及钢液质量的控制,为全废钢电弧炉的发展提供理论支持。      

Consteel电弧炉-AOD二步法冶炼300系Cr-Ni奥氏体不锈钢的工艺优化

在钢厂生产的300系不锈钢原工艺为140 t EAF-150 t AOD二步法,EAF采用部分低镍高磷生铁炉料冶炼,其终点[P]为450×10^-6。为降低EAF终点[P],改进的工艺为60 t Consteel电弧炉+140 t EAF-150 t AOD流程。60 t Consteel EAF用低镍高磷生铁,其终点[P]为≤250×10^-6,加上85 t EAF终点[P]450×10^-6的钢水,使AOD精炼前的[P]≤360×10^-6。新工艺冶炼周期缩短10～30 min,钢水磷含量从450×10^-6降至360 X 10^-6以下,提高了不锈钢产品质量,并显著降低了生产成本。