钢铁冶炼过程中气液两相流动数值模拟进展

从高炉炼铁、铁水预处理、转炉/电弧炉炼钢、炉外精炼和连铸等装置和工序角度,考虑钢铁冶炼特征,简要介绍钢铁冶炼过程中气液相界面输运行为的一般特征和数学模型,全面评述钢铁冶炼过程中气液两相流数值模拟国内外研究现状,并对今后的研究方向进行展望。     

迪林根冶金公司氧气转炉钢的生产

西德迪林根(Dillingen)冶金公司氧气炼钢厂有两座185t转炉,月产钢16万t。高炉铁水经脱硫、复吹转炉冶炼、炉外精炼后,在连铸机上浇成板坯或铸成60t钢锭。本文介绍了该厂炼钢生产的各工序及生产结果。     

高炉炼铁技术的未来——北欧的研发

高炉流程是一种古老的冶金工艺,近几十年来取得了巨大进步并在持续改进。高炉炼铁需要大量的煤和焦炭作铁矿石的还原剂,导致CO2的排放。为满足碳足迹最小化的要求,必须大力减少CO2的排放。钢铁生产中的所有废弃物也需要处理,达到零排放的要求。近十年来,瑞典吕勒奥市的瑞曲矿业公司(LKAB)在试验高炉上进行了几项高炉工艺革新技术开发,介绍了相关情况,包括超低渣量冶炼、高炉炉尘喷吹,转炉渣喷吹以及氧气高炉技术等。     

包钢炼钢厂转炉工艺优化

炼钢和连铸生产过程中产生了大量的含铁尘泥、连铸切割渣、渣钢等含铁物质,为了减少这些含铁物质的外排和污染,在转炉中加入这些含铁物质,但是转炉工艺操作出现了波动,部分炉次钢铁料消耗较高。通过采用"留渣+双渣"工艺,在留渣的基础上将转炉吹炼分为两个阶段;同时在吹炼过程中对底吹进行控制,显著地降低喷溅发生。现有操作工艺进行优化后,钢铁料、渣料消耗大幅减少,显著地降低了转炉炼钢的生产成本。     

全板带型钢厂高炉—转炉区段配置及其生产组织探讨

首先基于精准-协调配置,研究了采用全量铁水“三脱”预处理模式和脱磷转炉+脱碳转炉冶炼工艺下全板带型洁净钢生产平台高炉—转炉区段流程配置情况。之后,基于连续-紧凑布置,讨论了全板带型钢厂高炉—转炉区段的平面布置。最后,基于动态-有序运行,讨论了基本“层流”的高炉—转炉区段生产组织模式。     

高炉瓦斯泥自还原反应试验研究

介绍了安钢高炉瓦斯泥现场使用情况.试验结果说明高炉瓦斯泥转炉中自还原反应是切实可行的,未对转炉冶炼过程和钢水质量产生不良影响,对钢铁行业废物综合利用,实现“绿色”钢铁冶金流程具有深远的意义.     

转炉炼钢几个关键技术的研究进展

转炉炼钢作为世界上冶炼高品质钢的主要炼钢方法,其技术的进步与发展对钢铁行业节能减排、降本增效具有巨大的推动作用。介绍了我国转炉炼钢几个关键技术的研究及进展。通过从理论分析和实践探索两个方面研究了废钢的熔化行为,揭示了废钢熔化机理;分析和总结了喷吹方式、底吹工艺等对转炉熔池流动特性的研究;从冶金机理和数据模型两个方面介绍了转炉终点控制技术的发展现状和展望;最后从整体优化冶金流程角度出发,从数学建模到平台仿真介绍了炼钢-精炼-连铸一体化技术进展以及存在问题。转炉智能化发展需要更多的设备、方法和技术的支撑,转炉智能化炼钢是涉及冶金、自动化、计算机等多学科的综合实践应用案例。     

转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣工艺试验

为了达到节能降耗的目的,在转炉及KR进行钢包热态铸余渣循环利用的工艺试验。对比分析了转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约30 kg/t的钢包热态铸余渣,可节约消耗钢铁料12 kg/t、石灰4.31 kg/t、烧结矿4.87 kg/t、氧气1.83 m3/t,缩短冶炼时间3.24 min/炉,节省冶炼成本39.43 元/t(钢),降低终点a[O]含量,提高终点脱磷率,在提高钢水质量和冶炼效率、降低炼钢成本的同时,减轻了钢包铸余渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。为减小钢包铸余渣中硫含量高对转炉冶炼效果的影响,可采用将钢包热态铸余渣返回KR进行铁水预处理的方式加以循环利用,每罐铁水中加入约27 kg/t的钢包热态铸余渣后,石灰等脱硫剂用量减少82.2%,铁水预处理时间缩短1 min,温降减少4 ℃,回磷率降低2个百分点,脱硫率达到69.4%,同样取得了良好效果。     

复吹转炉冶炼不锈钢试验总结

为发挥转炉复合吹炼工艺的冶金优点,增加转炉冶炼品种,我厂进行了采用转炉复合吹炼工艺生产铬不锈钢的试验研究。根据鞍山钢铁学院模拟试验提出的工艺参数,1984年12月开始在6t复吹转炉上进行冶炼不锈钢Cr_(13)试验,取得了良好的冶金效果。     

钢铁工业低碳炉料及绿色冶炼技术进展

低碳绿色发展是推动钢铁工业转型升级的重要途径。我国钢铁生产以“烧结—高炉—转炉”长流程为主,且短期内难以被替代。烧结和高炉工序碳排放占钢铁工业总排放量的80%以上,是钢铁工业低碳绿色发展的关键环节。本文系统介绍了低碳烧结、低碳球团、新型炉料等关键技术研发及应用现状,深入阐述了低碳炉料制备技术在减污降碳方面的重要作用;围绕高炉冶炼工序绿色低碳发展,从风温、富氧、富氢燃气及生物质喷吹等多维度探讨了降低高炉工艺碳素消耗、提升冶炼水平的技术效果;此外,本文对气基直接还原和熔融还原等非高炉炼铁技术在国内外发展现状进行了比较分析,为钢铁工业绿色发展和转型升级提供重要参考。     

基于石灰窑回收CO2用于炼钢的关键技术分析

针对CO2在首钢京唐300 t转炉的成功试验，分析了从石灰窑回收CO2用于炼钢的关键技术，重点讨论了从石灰窑回收CO2的工艺路线选择、石灰窑烟气CO2提浓技术、石灰窑烟气的预处理技术、提纯技术、存储输送技术、转炉顶吹O2 CO2混合喷吹技术和底吹CO2技术等。并通过试验验证了CO2用于转炉冶炼，不仅可以提高炼钢冶金效果，而且可以增加转炉煤气回收量。认为该工艺的开发可形成石灰窑与炼钢之间的碳素流循环，有利于节能减排，降低碳排放。     

大型转炉复吹和溅渣工艺技术的研究

以国内260 t转炉为研究对象,分析转炉复吹改造前后的冶金效果,结果表明,通过改进底吹结构和工艺, 转炉终点钢水磷质量分数达到较低的水平,钢水中氧和炉渣中TFe质量分数有显著的降低。在整个炉役期间,钢 水中的碳氧积都能达到较低的水平。由于冶炼低碳钢较多,给炉衬的维护带来困难。研究表明,采用合理的溅渣 和调渣工艺,可保证转炉炉龄和底吹供气效果同步。     

EAF+LF+VOD/VHD冶炼超级双相不锈钢工艺实践

介绍了抚钢超级双相不锈钢冶炼工艺流程,进行了VOD炉真空吹氧去碳、包底吹氮、二次造渣及喂线处理生产实践。研究表明,通过设定合理的吹氧、吹氮工艺,实现了低碳含量、准确氮含量的控制。通过在还原过程中调整合适的炉渣碱度,对钢液进行喂线处理,强化脱硫脱氧,从而改性夹杂物形貌,以确保钢液精准的化学成分及良好的纯净度控制,为热加工创造有利条件。     

提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果的新技术

为了提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果,研究了大流量透气砖底吹不对称供气技术。采用水模试验方法,底吹气量按3.3∶1分两路供气,每隔1炉交换1次。结果表明,供气强度在0.2m~3/(t·min)时,透气砖侵蚀速度与单根毛细管的气体流量呈正比。毛细管根数增加1倍,透气砖的供气能力提高1倍。采用大流量、大尺寸透气砖不对称交错供气的技术,可使透气砖的侵蚀速度减少50%,寿命提高1倍。转炉炼钢的熔池混匀时间缩短19.2%,铁水脱磷预处理熔池混匀时间缩短63%,复吹转炉的冶金效果得到明显改善。与复吹转炉预埋透气砖和更换透气砖的方法相比,可以更有效地提高转炉的复吹炉龄和冶金效果。     

迁钢转炉复吹的进步

介绍了迁钢转炉复吹的发展历程,并对迁钢新开发的转炉全炉役底吹稳定控制技术（SEBC）进行了介绍。采用该技术后,解决了低底吹搅拌强度下的转炉底吹效果难以稳定控制的难题,实现了转炉全炉役碳氧积稳定控制,平均碳氧积不高于0.002 0,即使在炉龄6 000炉次以后,碳氧积依旧能够保持稳定控制。以1号转炉为例,转炉复吹效果的提高和稳定带来转炉溅渣成本降低31.83%,转炉补炉料成本降低38.28%,转炉脱磷率由85%提高到87%,终渣TFe质量分数由17.29%降低到15.60%,溅渣时间缩短45 s,氧活度降低1.64×10-4。     

管线钢控氮分析与实践

介绍了管线钢J55-1在生产过程中氮的变化情况,通过对理论和生产数据的分析,指出了成品氮质量分数偏高的主要原因。系统研究了铁水硅质量分数、转炉底吹气体及低吹流量、终点碳、转炉后吹、炉后合金化顺序、LF炉精炼处理、连铸保护浇注等因素对钢水氮质量分数的影响。优化了生产工艺,提出了改进措施,在管线钢J55-1生产实践中取得了显著效果,J55-1成品氮质量分数大幅度降低,较之前平均降低0.001 18%。     

首钢京唐VD炉工艺设计特点

介绍了首钢京唐钢轧部真空精炼炉的选择依据及VD炉工艺设计特点。双工位VD炉主要由真空泵及真空度自动调节系统、车载式移动真空罐车及罐盖系统、合金加料系统、底吹氩系统等组成，具备脱气、脱氧、自然脱碳及调整合金成分、去除夹杂和净化钢水的冶金功能。双盖双罐位布置模式，可缩短精炼处理时间约5～10 min，使转炉 精炼 连铸衔接匹配合理、顺畅；在线喂线工艺的实施，可提高芯线吸收率，实现环境友好。     

转炉底吹全程吹氮工艺条件下螺纹钢质量及性能

 借鉴前人研究成果并结合生产实际对复合吹炼转炉底吹全程吹氮工艺螺纹钢质量及性能进行了系统研究。综合对比采用全程吹氮和氮氩切换方式（Ⅰ模式和Ⅱ模式两种不同供气参数）对冶炼、浇铸各个时期钢中氮氧含量、铸坯、轧材内在质量及轧材综合性能差异。结果表明,采用全程吹氮方式与氮氩切换方式钢中氮含量、轧材的夹杂物总量、金相组织的级别、屈服、抗拉强度和断后伸长率都无明显区别,但在同种供气方式上,不同的供气参数对上述结果却有一定的影响。在研究过程中同时研究了时效对轧材综合性能的影响。     

低硅钢冶炼工序硅质量分数控制

抑制回硅是低硅品种钢冶炼的重点和难点,南钢中厚板卷厂通过转炉出钢留氧操作,精炼炉留氧升温,脱氧、脱硫造渣,连铸严格的保护浇注及吹氩塞棒、吹氩浸入式上水口的应用等一系列工艺优化和操作的改进,使整个冶炼过程钢水回硅量稳定控制在200×10-6以内,钢水终点成分完全满足低硅钢要求。