高炉低碳冶炼技术范文第1篇

日前，记者就有色金属行业的二氧化碳减排问题，采访了中国有色金属工业协会工程师邵朱强。

邵朱强认为：在有色金属行业的生产过程中，基本没有二氧化碳产生，有色金属行业的二氧化碳主要是因能源消费而引起的。2009年我国有色金属工业由能源消费带来的二氧化碳排放总量约为2.4亿吨，其中由电力消费带来二氧化碳排放约占全行业二氧化碳总排放的66.4%，由煤炭（含焦炭）消费带来的二氧化碳排放约占全行业二氧化碳总排放的26.8%，两者相加带来二氧化碳排放约全行业的93.2%；天然气、油等其他能源消费带来的二氧化碳排放只占全行业二氧化碳排放总量的6.8%。如果扣除电力消费等所产生的二氧化碳（间接排放），有色金属行业碳排放只有6600万吨左右。2009年有色金属行业由能源消费带来的碳排放主要集中在铝（含氧化铝）、铜、铅、锌、镁等产品的冶炼环节，约占有色金属工业由能源消费带来碳排放总量的81%左右，与分品种能源消耗占全行业能源消耗的比例基本一致。其中，铝冶炼（含氧化铝）占68.8%，铜冶炼占1.6%，铅、锌冶炼占7.7%，镁冶炼占3.1%。矿山采选、加工和其他金属品种冶炼碳排放占全行业约19%左右，因此有色金属行业碳排放减排的重点在铝（含氧化铝）、铜、铅、锌、镁等产品的冶炼环节，铝工业是碳减排的重中之重，所以在这种情况下，通过健全机制，加强组织指导，落实好国家控制温室气体排放的政策措施，充分发挥科技进步和技术创新在减少温室气体排放中的作用，促进有色金属工业健康发展就显得十分必要。

邵朱强表示：当前依靠科技进步，在有色金属行业中降低二氧化碳的排放意义重大。目前，在有色金属行业中，降低二氧化碳的排放途径主要有三种：一是淘汰落后生产能力；二是依靠技术进步；三是加强管理，其中最关键的因素还是要依靠科技进步。

邵朱强以铝、铜、镁、铅、锌的冶炼为例，为记者做了详细的解释。他告诉记者，以铝冶炼为例，我们可以研发和推广大型预焙槽技术。400kA槽型的吨铝直流电耗可以达到12300千瓦时/吨，比2009年全国电解铝平均吨铝直流电耗低900千瓦时/吨。如果2015年全国电解铝产量中20%采用400KA及以上大型电解槽，那么就可以减少二氧化碳排放约250万吨；如果做好了铝电解槽新型阴极结构技术的推广应用工作，将使我国铝电解生产技术和能耗指标位居世界领先水平。目前，应该让我们的电解铝厂采用这项技术，结合电解槽的大修，进行铝冶炼节能技术的改造与升级。如果真把这项工作做实了，那么我们可以预计，在“十二五”期间，这项技术将会大面积推广，我国的电解铝平均综合交流电耗就会大幅度地降下来；如果2015年全国电解铝产量有35%采用大型预焙槽技术，将会减少二氧化碳排放约480万吨。

另外，采用新型结构导流槽铝电解技术，吨铝可节电1000千瓦时，如果2015年全国电解铝产量中有25%采用该技术，可减少二氧化碳排放约350万吨。

谈到铜冶炼的二氧化碳减排问题，邵朱强说，我国铜冶炼近年来所取得的成绩，主要得益于企业采用了先进的富氧闪速及富氧熔池熔炼工艺，这种工艺替代了反射炉、鼓风炉和电炉等传统工艺，提高了熔炼的强度，减少了二氧化碳的排放，所以在“十二五”期间，氧气底吹炉连续炼铜技术、闪速炉短流程一步炼铜技术、新型侧吹熔池熔炼等铜冶炼工艺的短流程研发成功和推广，将是铜冶炼节能的重要途径。经测算，依靠上述先进的工艺技术与工艺流程，在铜冶炼行业就会减少二氧化碳排放约150万吨。

现在，我国的铜冶炼技术已经接近或达到了世界先进水平。污染严重的鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺逐步被淘汰，取而代之的是引进并消化自主创新的闪速熔炼法、诺兰达、艾萨法和奥斯麦特等先进技术。另一方面，湿法冶金技术也得到了快速发展。湿法炼铜具有投资费用低、环境污染少、生产规模适度、运行成本低等优点，其能源消耗和碳排放相对火法冶炼较低。近几年，湿法炼铜的技术成熟度不断提高，产量逐渐增加。根据我国铜矿特点，湿法炼铜在我国的发展前景很大，这也有力地推动了铜冶炼行业的碳减排。

对于铅、锌冶炼的节能减排问题，邵朱强认为：铅、锌冶炼的节能减排是一个重点，要想做好这项工作，应该从四个方面入手。一是充分利用余热余压节能，充分利用热导油技术、蓄热室燃烧技术、热能高效梯级利用技术，利用氮气回收热能及中低温废热进行发电；二是要重视能量的系统优化，提高能源的利用率，提高高炉窑的热效率，加强炉窑的保温，改进窑内的燃烧气氛，提高工序的连续化，加强冶炼中的副产品氢气的开发利用，这样才能降低原料和燃料的消耗；三是采用新技术、新设备、新工艺，让一批关键技术成为减排的重要支撑；四是提高管理效益，运用现代化的管理方法，对企业耗能的各个环节进行细分，重点攻关，层层突破。邵朱强告诉记者：铅、锌冶炼重点是推广液态高铅渣直接还原工艺技术、完善和提高氧气底吹熔炼炉熔炼技术、铅富氧闪速熔炼工艺和铅旋涡柱闪速熔炼工艺。只有依靠先进的科技成果，才能实现铅锌冶炼的节能减排难题。例如，以中心旋涡柱流股连续熔炼技术及铅渣液态直接贫化技术为核心，进行流程原始创新，开发一批具有自主知识产权、短流程和连续化为主要特征的炼铅关键技术和装备，就可以提升我国铅冶炼工业的整体技术装备水平和核心竞争力，就可以把国内粗铅综合能耗降到350千克标煤/吨粗铅，降低单位产品能耗7.9%。当前，除了低电耗大极板锌电解与自动剥板系统技术，生产每吨锌能够节电200千瓦时以外，在国内的锌冶炼过程中，其他技术或者落后工艺的节能潜力已经不大。“十二五”期间，如果液态高铅渣直接还原工艺技术普及率能够达到30%，铅富氧闪速熔炼工艺和旋涡柱流股连续熔炼技术普及率达到20%，低电耗大极板锌电解与自动剥板系统技术普及率达到20%，那么通过加强余热余压回收，推广高效节能电动机，高效风机、泵，压缩机及高效传动系统等，国内铅、锌冶炼行业每年就可以减少二氧化碳排放约120万吨。

高炉低碳冶炼技术范文第2篇

[关键词]AOD VOD 精炼法 工艺分析 参数比较

中图分类号：TF769.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0004-02

1.绪论

1.1 研究背景

钢铁工业曾经是世界工业化进程中最具成长性的产业之一，在过去的100多年中，钢铁工业在产值、产品结构、工业技术都得到了飞速的发展。钢铁仍然是人类不可替代的原材料，是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。中国的钢铁工业经过几十年的发展，钢铁生产在数量和质量上都有了极大提高。然而，从钢铁产品结构上来看，矛盾十分突出，传统产品过剩，高附加值产品供不应求。因此，钢铁产品的竞争力同发达国家相比，还存在一定的差距。

1.2 选题意义

2012年中国不锈钢产量达到1400多万吨，预计到2015年，中国不锈钢产能将达到2000万吨，不锈钢产量将超过1900万吨，国内不锈钢需求量将增加至1600万吨。AOD与VOD二种精炼法都是当前精炼不锈钢种的主要方法，它们在实际生产中具有各自的特点。本文就AOD与VOD两种精炼法的工艺原理、工艺操作、冶金效果和成本进行全面的研究和评估。

1.3 铸造技术国内外发展现状

国外发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应[1]。铸造生产全过程主动、从严执行技术标准，标准更新快（标龄4-5年），普遍进行ISO9000、ISO14000等认证。而我国，铸造领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的少。铸件质量低，材料、能源消耗高，经济效益差，劳动条件恶劣，污染严重。另一方面，铸造系统研究固然起步晚，但进步快。先后推出了型砂质量治理专家系统、铸造缺陷分析专家系统、自硬砂质量分析专家系统、压铸工艺参数设计及缺陷诊断专家系统等。

1.4 AOD精炼设备的概述及工作原理

1.4.1 AOD设备基本概述

AOD炉氩氧精炼法精炼设备[2]，炉体安放在一个可以前后倾翻的托圈上。在炉子的底侧部装有向熔池水平方向吹入气体的喷枪。喷枪延长线的汇合点与炉子的竖轴重合。喷枪由内管与外管两层组成，内管导入主吹炼气体，内管与外管之间的环形缝隙导入Ar、N2或空气起冷却作用以保护喷枪，喷枪在筑炉时埋入耐火材料层，在冶炼过程中与炉衬同步烧损。吹入的氧气主要用于氧化碳升温，吹入的氩气主要用于强对流搅拌。炉体用镁钙砖或者铬镁砖或富镁白云石砖砌筑，喷枪周围采用质量更高的电熔铬镁砖砌筑，以承受高温及钢液冲刷。可移动式炉帽用铬镁砖或铝镁砖砌筑，也可以用耐热混凝土浇灌，炉膛尺寸比例大致是：熔池深度/炉膛直径/炉膛总高=1/2/3。炉子在前倾一定角度的情况下，由转移钢包倒入初炼水中，此时气体喷枪处于钢液面以上。炉子恢复到竖直位置时，喷枪没入钢水深处，开始吹气精炼。精炼完成后，仍经炉帽出钢。

1.4.2 AOD精炼法基本概念

AOD精炼法是氩氧脱碳法（Argon？Oxygen？Decarburization）的简称，如图1所示。在精炼不锈钢时，通过降低CO分压，达到假真空的效果，从而使碳含量降到很低的水平，并且抑制钢中铬的氧化[3]。

1.4.3 AOD精炼法工作原理

AOD吹氧脱碳的原理是吹入炉内的氧气进入钢液后，与钢液中的碳和铬反应，钢液中的铬与氧反应生成氧化铬进入渣层，另外，钢液中碳与渣中氧化铬反应，将渣中Cr2O3还原为铬，重新回到钢液中，其中，碳铬平衡是温度和CO分压的函数。根据铁碳相图上碳铬氧化反应吉布斯能曲线的相对位置关系达到降碳保铬，就得使碳优构成选择性的氧化关系。通过向钢液中不断地吹入氮和氩来降低CO分压，从而使上述反应向生成CO的方向进行，将渣中还原为铬溶入钢液中，从而达到降碳保铬的目的。

1.5 VOD精炼设备基本概念及其工作原理

1.5.1 VOD精炼设备介绍

VOD型钢包精炼炉是在真空下吹氧、脱碳、真空除气、真空下合金成分微调，主要用于精炼超低碳不锈钢和电工纯铁等。主要形式：VOD型钢包精炼炉可采用单独工位，也可采用双工位，真空罐为高架式或地坑式，也可采用车载式，真空罐盖的移动方式通常采取车载移开式。

1.5.2 VOD精炼法概念介绍

VOD精炼法是真空吹氧脱碳法（Vacuum？Oxygen？Decarburization）的简称。它是一种在真空条件下吹氧脱碳并吹氩搅拌生产高铬不锈钢的炉外精炼技术，在真空条件下顶吹氧气脱碳，并通过钢包底吹氩促进钢液循环，在冶炼不锈钢时能容易的把钢中碳降到0.02%～0.08%范围内而几乎不氧化铬。并对钢液进行真空处理，加上氩气的搅拌作用，反应的动力学条件很有利，能获得良好的去除有害气体、有去除夹杂物的效果[3]。

2.AOD、VOD精炼综合概述

2.1 精炼流程

2.1.1 AOD精炼流程AOD接收来自电炉的不锈钢预熔体，脱碳后进入还原阶段，用硅铁还原渣中铬、锰和铁；加入石灰、氟化钙（CaF2）造渣脱硫。在还原过程中调整钢的成分和温度。还原后可直接出钢。对一些特殊钢种可还原后取样。如需要，可在LF/LATS调整最终的成分和温度，然后将合格钢液送连铸机回转台。对于超低碳、氮钢种，AOD作为中间处理环节将碳脱到一定程度后送VOD最终处理。

2.1.2 VOD精炼流程

行车将盛有钢液的钢包吊入VOD炉真空罐内，人工接通吹氩管，同时进行测温取样。而后，真空罐盖车从停车工位开到VOD工位，并下降罐盖。接下来，真空处理、吹氧脱碳，合金微调、吹氩搅拌，待处理结束后，关闭真空主阀破空提升罐盖真空罐盖车开到停车工位测温取样停止吹氩加入保温剂钢包吊运至浇铸工位。

2.2 工艺操作特点

2.2.1 AOD工艺操作特点

AOD工艺操作的核心是降碳保铬，提高金属收得率，降低生产成本。其特点：

1） 配置连续测温装置[4]监测熔池温度，并通过炉口钢渣混冲出钢，提高合金收得率；

2） 配置容量大、数量多的合金及散状料系统进行合金化和造渣脱硫操作；

3） 优化供配气系统[5]以降低氩气消耗；

4） 配置氧枪系统缩短冶炼周期，改善与前后工序的匹配关系；

5） 配置炉衬维护系统及炉壳快速更换系统[5]，提高炉衬寿命，降低耐火材料消耗，缩短更换炉壳时间，提高作业率；

6） 配置烟气净化系统实现能源回收及环境保护。

2.2.2 VOD工艺操作特点

VOD型真空精炼设备是目前世界上使用最广泛的炉外精炼设备之一。它具有设备简单、投资少、成本低、精炼钢种多、质量高、操作方便等诸多优点，

2.3工艺设备概览

表1列出AOD和VOD精炼法的主要设备。

VOD设备存在钢包寿命低的缺陷，波动在25-60次之间，为此，必须在提高耐火材料的质量、缩短精炼时间、改进吹氧方法和造渣制度等方面加以研究。其次，是进一步提高真空度和解决炉前快速分析问题，VOD法可对各种特殊钢进行真空精炼或真空脱气处理。但是钢包要采取适当的预热措施，而且处理时间不能过长，以防钢液降温过多。AOD炉寿命是温度与精炼时间的函数，若氧化末期温度在1720℃左右，炉龄就与时间成正比，因此在控制温度、碱度的同时尽力缩短精炼时间。

2.4 工艺操作概述

2.4.1 AOD精炼法的操作（以冶炼不锈钢为例）

在AOD法精炼不锈钢时，AOD炉对初炼钢水的一般要求见表2。

在初炼钢水兑入AOD炉后通常分为三或四个阶段，按照炉内的碳含量和温度再调整氧氩比在吹炼初期钢水的w（C）较高，可用O2∶Cr？=？4∶1（或3∶1）此为第一个阶段；当w（C）降到0.2%左右，可用O2∶Ar？=？2∶1的比例供气，此时熔池温度大约为1690～1720℃，此为第二个阶段；当w（C）降到0.1%左右时，改O2∶Ar？=1∶2，将w（C）降到0.02%，此时熔池温度大约为1730℃，此为第三个阶段；当吹炼w（C）小于0.01%的超低碳钢种时可增设第四个阶段。最后用纯氩吹炼几分钟，使溶解氧继续脱碳。

加入一定量的硅铁、铝和石灰对炉渣中的Cr2O3进行还原，同时进一步降低钢中的溶解氧，并继续吹氩搅拌，然后扒渣。进行少量合金微调，继续吹氩搅拌，在钢水温度达到1580～1630℃时出钢。AOD精炼法的冶炼周期一般在70～100min。

2.4.2 VOD精炼法的操作（以冶炼不锈钢为例）

VOD法冶炼工艺对初炼钢水的要求见表3。

初炼炉（电弧炉或氧气转炉）出钢的钢水除渣后将VOD钢包吊入真空室，接通底吹氩开始合盖抽真空，此时熔池温度大约为1550～1580℃。当真空度达到13～20kPa时，开始吹氧脱碳。为保证钢中的碳始终优先于铬氧化，随着含碳量的降低相应提高真空度。当碳降到规定值停止吹氧，提高真空度，以促进钢液和渣中的氧进一步脱碳[7]。

然后在真空条件下加脱氧剂脱氧，脱硫并微调成分再经吹氩搅拌后，即可破坏真空，吊出钢包进行浇注。VOD精炼法的冶炼周期一般在60～80min。

2.5 冶金效果概览

2.5.1AOD精炼法冶金效果

经过AOD精炼法冶炼的钢水中的夹杂物主要是由钙硅酸盐组成，其颗粒细小、分布均匀。成坯后的其它夹杂物主要由钢包和浇注过程中形成的[8]。

2.5.2 VOD精炼法冶金效果

VOD精炼法处理后的冶金效果见表5。

VOD精炼法处理后的钢材夹杂物情况见表6。

经过VOD精炼法后的钢锭中氧化物夹杂呈细小分散，优于AOD精炼法的冶金效果。

2.6 投资、生产成本和其他的探究

2.7

AOD、VOD冶炼中的不足与注意事项

2.7.1 AOD法冶炼的注意事项

1） 供气形式尚不够完善；

2） 炉衬寿命仍然较短。

2.7.2 VOD法冶炼不锈钢时的注意事项

1） 保持高的真空度；

2） 精炼开始吹氧温度为1550-1580°C，精炼后温度控制在1700-1750°C；

3） 由条件时应加大包底供氩量；

4） 控制合理的供氧量；

5） 初炼钢液的含硅量应限制在较低的水平；

6） 减少铬的烧损和精炼后渣中Cr2O3的含量；

7） 在耐火材料允许的条件下，提高初炼钢水的含碳量；

8） 精选脱氧剂、早渣材料和铁合金，防止混进碳分，并在真空下进行后期造渣，脱氧和调整成分等操作。

3.小结

目前，较多冶金企业选择了AOD精炼法。因AOD精炼法可以在不太高的冶炼温度下将大气中将高铬钢液中的碳降到极低的水平，而铬又没有明显烧损。且精炼工艺及设备具有投资省、生产效率高、生产费用低、产品质量高和操作简便等优点[9]。但是与VOD精炼法相比较也存在不足之处，首先AOD精炼法冶炼在还原期要加入硅铁来还原铬，加入石灰调整炉渣。这就势必引起钢中氢含量的增高，精炼后又要经过一次出钢，增加了空气对钢液的玷污，无疑将使精炼效果受到影响。其次，AOD精炼法没有通用性，只能用于冶炼不锈钢，而VOD精炼法作为真空脱气装置具有通用性，可适用于各种钢种。故在不同的冶炼条件下，AOD精炼法与VOD精炼法均有着各自的优势应用领域。

参考文献

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[2]周友军，连和平，任彤，张明.AOD和VOD精炼工艺的综合比较[J].工业加热，2013，42（4）：53～58

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[4]VAI.MethodandDeviceforMeasuringElectromagneticWaveOriginat

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[6]VAI.VerfahrenZumEinbauEinesKonverterbodens[A].VAI.TechnicalSpecificationforTaiyuanIronandSteelGroupStainlessSteelMakingPlant[C].Linz，Austria：VOEST2AL2PINEIndustrieanlagenbauGmbHandCo，2004.23-24

[7] 刘川汉.RH与VD/VOD 二次精炼法的比较[J].特殊钢，2004，21（4）：26-27

高炉低碳冶炼技术范文第3篇

关键词：转炉炼钢；终点控制；动态；静态

中图分类号：TF71文献标识码： A 文章编号

引言

转炉炼钢的终点控制方法有拉碳补吹法、一吹到底增碳法、副枪测定法、成分测算法和气相分析法等终点控制方法，通常分为经验控制、静态控制、动态控制以及自动控制。除了经验控制之外，其余的控制方法都是在建立了控制模型的基础上进行的。这些控制模型都是在一定的假设条件下，通过统计处理、机理分析或回归分析等得到的。由于转炉炼钢过程是高温条件下的复杂的物理化学反应过程，受很多因素的影响，而且有些因素还无法准确地定量描述，因此依现有的技术水平建立的静态模型、动态模型、自动控制模型，来控制转炉炼钢的终点，其效果还很难达到完全令人满意的程度。

1、转炉炼钢的终点控制方法

1.1拉碳补吹法

所谓“拉碳”，就是在吹炼时判定已达终点而停止吹氧，由于在中、高碳钢种的含碳范围内，脱碳速度较快，一次判别终点不太容易，所以采用高拉碳+补吹调整的办法。国内在采用高拉补吹法吹炼中、高碳钢时，一般根据吹炼时特征，参考供氧时间及耗氧量，按所炼钢种碳规格稍高一些来拉碳，取样分析(或测温定碳)，再按这一含碳量碳的脱碳速度补吹一定时间，以使其达到所要求的终点。国外常采用“高拉碳”操作冶炼高碳钢，如美国普韦洛厂用氧气转炉生产高碳钢占全部产量的6l%，采用“高拉碳”法生产高碳钢，是因为所用铁水含硫量在0.02%～0.03%，含磷量全部在0.048%～0.080%之间。用这样的铁水炼钢，成品中硫和磷含量几乎无须考虑。“高拉碳”法冶炼高碳钢，渣中氧化铁低，金属收得率略高，氧气和脱氧剂消耗略低，终点钢水中气体含量较低。

1.2一吹到底增碳法

一吹到底增碳法就是终点按低碳钢控制，然后在出钢过程中增碳，使钢水中的含碳量达到所炼钢种的要求范围之间。要求所用的增碳剂，质量要高，纯度要高，硫含量要低，以免对钢水造成污染。

这种方法在操作上易于掌握，但在其后的增碳过程中，应着重把握两个环节：一是增碳剂的质量，二是增碳剂的收得率。

1.3气相(质谱仪)定碳法

炉气分析是利用质谱仪通过检测转炉的炉气成分来连续预测吹炼过程中钢水碳含量的一种方法，气相定碳主要应用的分析仪器为红外分析仪和质谱仪两种。从目前情况看，质谱仪的使用较为普遍。同时，质谱造仪造价很高，而且气体探针在恶劣的炉气环境中需要经常维修，因而耽误时间，不能及时提供有关数据很难推广使用。气相定碳是通过分析转炉炉气成分

质谱法的测定原理是将氩、氦等惰性气体作为示踪剂，通过气体物料平衡来计算烟气流量。以氩为例，用质谱仪测定烟道内的烟气氩含量，根据氩含量的稀释程度计算烟气流量，然后再根据烟气成分和烟气流量，对熔池脱碳速度和渣中氧的吸收速度做出评价，最终确定港中碳的含量。其测量精度受诸多因素的影响，比如炉气分析设备的分析精度、对炉气流量的校正计算准确性、炉气分析系统的响应时间、模型本身的精度等。

1.4静态控制

即按照已知的原材料条件(如铁水、废钢和熔剂装入量)和吹炼操作条件(如炉龄、出钢后等待时间)，根据吹炼终点的目标温度及含碳量，利用静态模型计算出需要吹入的氧量、冷却剂量、造渣材料及其他原材料的加入量，并据以进行吹炼，在吹炼过程中无任何新信息修正的吹炼控制方法。转炉作为一个控制对象，输入转炉的各种参．数(原料和操作参数)为x1，x2，……，xn，控制目标函数(含碳量、温度等)为Y。由于转炉炉内的冶金反应，可达到目标值Y=(x1，x2，……，xn)静态模型就是要找到能正确反映冶炼过程的函数厂的形式。建立静态模型的方法一种是根据物料平衡和热平衡计算，建立若干平衡方程以计算需要加入的废钢量、石灰量、供氧量等，有人还把冶金反应的物理化学原理也包括在函数中，这种模型为理论模型；另一种是把转炉看作一个“黑箱”，不考虑其中的变化，只是输入变量和输出变量用统计数学的方法归纳出经验方程，称之为经验模型。为了便于在计算机上计算，模型通常采用线性方程组的形式。为了增加模型计算的准确性，实用上常选用若干和当前冶炼条件接近的炉次作为参考，计算各种变量的差值，这种方法称为增量法。各种参考次炉都储存在计算机的数据库中，便于查找。静态控制不是仅在转炉装料之前计算一次，在装料后还要根据实际装入情况进行调整计算，出钢后根据实际得到的结果进行反馈计算。还可以利用反馈计算以修正控制模型中的系数。

1.5转炉终点的动态控制

动态控制是在静态控制的基础上，应用副枪、炉气分析仪、自动测温装置等检测吹炼过程中有关变量随时间变化的动态信息，依据检测到的动态信息对吹炼参数及时进行修正，以达到预定的吹炼目标，提高命中率。目前主要的转炉动态控制是副枪动态终点控制和炉气分析动态控制。

副枪动态终点控制是根据转炉吹炼进入后期过程中用副枪测定得到的钢水温度、结晶碳浓度，计算为了达到目标出钢温度及钢水碳含量所需的吹氧量与冷却剂的加入量，并利用指数函数及线性函数来实时推定吹止时的钢水碳含量及温度，利用终点试样碳及温度的信息对控制参数进行校正。副枪系统被用来测定钢水熔池的实际成分和温度，主要目的是控制并缩短炼钢时间，避免或减少倒炉次数或补吹次数，从而节省能源，加少工人的劳动强度，改善工作条件和环境状况，降低耐火材料消耗，提高生产效率。副枪动态控制技术能基本消除转炉初始条件波动的影响和系统误差及吹炼过程中产生的各种随机误差，但由于设备上的原因，要受限于炉口尺寸的大小，一般仅适用于100t以上的转炉，另外由于副枪采用结晶定碳技术测定钢水熔池含碳量，在生产低碳钢时的测量精度和命中率都较高，一般可达90%以上，甚至大95%以上，而生产高碳钢时测量精度和命中率都较差。

1.6转炉终点的自动控制

指用电子计算机对冶炼终点的自动控制。随着计算机和计算技术的迅猛发展，转炉自动控制的发展也很快。早期的转炉自动控制局限在用物理化学反应式或经验公式通过吹炼之前的预先计算，控制钢水的含碳量和温度，使之达到设定的目标值，命中效果不佳。60年代开始至70年代前期则致力于开发各种仪表来检测炉内反应的情况。这期间，废气分析仪、氧枪振动仪、声纳仪以及各种测温热电偶和各种检测枪相继问世，并建立和完善了各种数学模型，从而达到了能在吹炼过程高速进行的同时对它实行控制。其中副枪测温定碳法是最行之有效的方法。

转炉炼钢计算机控制是近30年的事。计算机控制的目的，是提高吹炼终点钢水含碳量和温度的命中率。为了实现这一目标，关键是炼钢生产过程的正常、稳定进行，吹炼过程具有再现性并能找到合理反映吹炼过程特征的数学模型。由于所反映的问题和应用条件不同，模型有静态和动态模型两类。日本将动态控制和静态控制模型相互配合，使炼钢自动控制达到很高的水平，碳和温度同时命中率达90％以上，已经做到闭环控制，即完全自动化吹炼。

2、转炉终点控制技术的展望

转炉发展趋向于大型化，小型转炉将逐步的被淘汰，但是，由于经济原因及小型转炉其自身的优点，其存在目前还有一定的必要性。小型转炉的自动化水平普遍较低，由于其经济条件和炉型的限制，其投资于终点控制设备的能力有限，相当一部分主要采用经验控制，终点命中率较低，根据小型存在的问题，主要是开发出投资费用小、可靠、适用的转炉终点控制模型，目前人工智能技术的发展，为小型转炉终点的发展提供了一个解决的途径；目前中型转炉的发展很快，中型转炉的自动化水平已经有了很大提高，伴随着终点控制技术的发展，许多先进的终点控制技术得到应用。

结束语

随着现代炼钢技术的发展,转炉终点控制技术大致经历了静态、动态和自动控制三个发展阶段。静态控制阶段的主要特征是以碳含量、温度控制为主,实现终点的基本命中;动态控制阶段的主要特征是在吹炼后期测定熔池碳含量、温度,对静态模型进行动态校正,实现终点的精确命中;自动控制的主要特征是在静态、动态控制的基础上,实施在线检测和控制喷溅,实现全自动控制。

参考文献

高炉低碳冶炼技术范文第4篇

【关键词】氧枪 粘钢 高碳低磷钢

一、前言

SWRH82B钢为高强度低松弛预应力混凝土结构用钢，是宣钢高技术含量、高附加值的“双高”产品。为提高钢水洁净度，冶炼工艺采用：高出钢碳 出钢 C≥0.30%，且P≤0.012%，出钢温度1580℃-1620℃，属典型的高碳低磷产品，转炉冶炼难度大，吹炼过程极易粘枪。而氧枪是转炉炼钢的关键设备，高纯度氧气以超音速速度通过氧枪吹入转炉内金属熔池中的。在冶炼过程中，熔池由于氧流的冲击和激烈的碳氧反应且炉渣未呈熔融状态时，飞溅起来的金属夹带炉渣粘在氧枪上，这就是“氧枪粘钢”。严重的氧枪粘钢会在氧枪下部、喷头上部形成一个巨大的“橄榄形”结瘤，使枪体变粗，在烟罩水套处容易造成氧枪升降故障，甚至出现氧枪提不出去，严重影响转炉吹炼，可能造成铸机降速甚至断浇，所以，冶炼82B钢避免粘枪对保障生产顺行、提高钢质量和降低生产成本至关重要。

二、SWRH82B钢氧枪粘钢原因分析

由于我厂开发生产SWRH82B也就三、四年，前两年由于该钢种产量较低，对其操作控制难以很好把握，生产时氧枪粘钢现象严重，有时一个班换2-3支氧枪，生产非常被动，经我厂技术人员分析，粘钢主要原因有以下7点：（一）在造渣制度的执行过程中，认为低磷钢冶炼白灰加入量越多越好，未能掌握最佳灰量；（二）因普钢冶炼通常采用恒流量操作，高碳双渣品种变流量操作不适应，枪位调整不及时；（三）双渣工艺效果不理想，走渣时机掌握不好；（四）过程温度控制过低，一倒温度波动幅度较大；（五）造渣料和化渣料配比不合适，易喷溅或返干；（六）入炉废钢量大，导致过程冷料加的少，需补充（FeO）时无法加入；（七）一倒拉碳靠经验判断，稳定性差，枪位不宜把握，易粘枪。

以上因素造成炉渣难化透，流动性差，金属喷溅严重粘枪或过程供氧过多大于需氧，渣中（FeO）富集，大量喷溅并瞬间渣量减少且结块也易金属粘枪。

三、避免吹炼粘枪的实践研究

以下从装入制度、供氧制度、造渣制度、温度制度几方面进行冶炼SWRH82B钢过程优化避免粘枪的研究。

（一）装入制度

采用定量装入，废钢铁水合理搭配 ，温度留有富余，保证过程可吃进20-25/吨钢的冷料，以提供足够的（FeO），避免炉渣化不好返干粘枪。

（二）供氧制度

首先，及时测量钢水液面，做到对冶炼的枪位心中有数，不使枪位距熔池液面低。吹炼过程枪位控制的基本原则是：化好渣、化透渣、快速脱碳、不喷溅、熔池均匀升温。在碳的激烈氧化期间，尤其要控制好枪位。枪位过低，会产生炉渣“返干”，造成严重的金属喷溅，导致粘枪而烧坏喷头。枪位过高，渣中氧化铁含量较高，又加上脱碳速度快，同样会造成大喷或连续喷溅。吹炼过程中枪位控制的好与坏对粘枪严重程度很关键。其次，在氧压流量控制方面，严禁使用大氧压操作，特别是吹炼中期，C―O反应剧烈的时候。过程采用大小两种氧气流量18000 m3/h和20000 m3/h，枪位偏高保证渣子始终处于活跃状态，供氧量大于熔池需氧量。为保证终点碳，在中后期可采用高枪位低供氧流量操作，这样既可以抑制快速降碳升温，又可以增加渣中FeO含量，促进化渣，提高脱磷率，满足出钢成分要求。而在后期采用高枪位、中等氧量操作，以便在确保化好渣去磷的前提下，对终点碳、温进行有效控制。采用上述控制措施后，效果明显好转，在保障终点w（[C]）≥0.30%，w（[P]）≤0.012%基础上，按上述工艺参数控制，粘枪现象大量减少。

（三）造渣制度

1.转变操作工认识。在操作过程中，强化操作人员的炉渣碱度意识，要求他们必须根据铁水成分及装入量按碱度（R=3.3～3.75）合理使用石灰，在保证炉渣MgO=5～7%之间，控制轻烧白云石的用量，努力引导操作人员从经验炼钢向科学炼钢转变，铁水入炉后，及时取铁水样测铁水温度，根据数据确定吹炼过程石灰、冷料基本加入量。实际操作中，要根据铁水含硅量调整渣料配比、批量及加入时间和枪位等，以适应冶炼过程中渣量变化，避免渣料加入过多导致炉渣碱度高、[MgO]高引起炉渣发粘，或避免原先渣料量因没有根据入炉料变化及时相应改变，导致普遍粘枪现象。

2.双渣操作。原先前期料加入偏多偏集中，走渣效果不佳。走完渣后下枪金属返干严重，既粘枪又难以去磷。现在对双渣进行了规范。

（四）温度制度

冶炼82B钢为保证较高的磷分配比，确保前期去磷效果，前期熔池温度不能过高，而为了促进石灰的熔化，避免因渣化不好，流动性差低温粘枪，熔池温度又不能过低。试验结果表明，吹炼前期双渣时熔池温度应控制在1300一1400℃之间，不宜超过1400℃，走渣时间应控制在250S-300S之间。吹炼中后期，为避免返干现象发生，利用冷料小批量多批次及时调节，均匀升温，抑制脱碳反应速度，一倒时C控制在0.5%-0.7%，温度控制在1570℃-1590℃，并保证起枪时渣子化透不发泡，再下枪点吹时枪位在开氧后停一下再高枪调料化渣，低枪位稳定钢水成分、温度，避免急于降枪粘钢。

四、结论

上述研究与实践表明，通过控制吹炼各时期的供氧、炉渣、温度等工艺参数，在宣钢铁水条件下，转炉可以采用高碳低磷出钢工艺生产82B钢，并大幅降低了粘枪事故。

参考文献：

[1]汪大洲.钢铁生产中的脱磷【M】.北京：冶金工业出版社 1986.

[2]黄希枯.钢铁冶金原理【M】.北京：冶金工业出版社 1986.

高炉低碳冶炼技术范文第5篇

关键词 炼钢；定碳；结晶定碳

中图分类号TF2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）45-0156-02

0 引言

抚顺新钢铁一直以来在炼钢技术设备上比较落后，转炉终点采用经验控制，终点碳含量在0.07%以上的比例不到70%，当然原因是多方面的，近来我们从提高装备能力和原材料质量方面作了很多工作，但是我们的作业水平没有本质的提高，如何从工艺控制上提高操作能力是我们必须重视的。新钢铁为了扩展市场，决定开发高碳钢种，因此决定引进定氧仪器提高终点碳含量。

脱氧合金化是炼钢过程中的关键控制点。准确掌握钢水中氧含量是科学指导脱氧合金化操作的前提，而测氧仪可以精确测定钢水中氧含量，对稳定转炉脱氧合金化及连铸浇注操作、提高铸坯质量有着重要指导意义。

1 结晶定碳原理

终点钢水中的主要元素是Fe与C，碳含量高低影响着钢水的凝固温度；反之，根据凝固温度不同也可以判断碳含量。如果在钢水凝固的过程中连续地测定钢水温度，当到达凝固温度时，由于凝固潜热抵消了钢水降温散发的热量，这时温度随时间变化的曲线出现了一个平台，这个平台的温度就是钢水的凝固温度；不同碳含量的钢液凝固时就会出现不同温度的平台，所以根据凝固温度也可以推出钢水的碳含量，转炉定氧探头测定终点碳含量就是这个原理。

熔池钢水氧含量的测定原理是：用电解质ZrO2+MgO以耐火材料的形式包住Mo+MoO2组成的一个标准电极板，而以钢水中[O]+Mo为另一个电极板，钢水中氧浓度与标准电极Mo+MoO2氧浓度不同，在ZrO2+MgO电解质中形成氧浓度差电池。测定电池的电动势，可以得出钢液中氧含量。

根据终点定氧的结果，通过碳―氧浓度乘积关系可以得出碳含量。

2 新钢铁应用分析

抚顺新钢铁开发新钢种55Q，经过试生产24炉，钢包取样不合炉号11炉，其中碳不合10炉，成品命中率66.6%，碳命中率70.8%，主要原因是终点碳（0.10%~0.20%）命中率过低仅25%，加入增碳剂多收得率过低，造成碳命中率低。55Q属于高碳钢，在终点碳控制过低的情况下，炉后增碳比较困难，如果靠化学分析，生产节奏又不允许，如果靠炉后微调进行成分调整，一是生产节奏紧张，有的炉号无时间调整；二是成分微调以后，钢中夹杂增多成分不均，严重影响钢材质量，而且造成冶炼周期的延长。使用定氧仪后，以上现象得到了有效的控制，新钢铁生产的55Q钢坯质量也得到了客户的认可，做到了试生产后就投产。

2.1 新钢铁的生产条件

抚顺新钢铁以往是依靠冶炼工的经验判断或通过化学分析，经验判断得受多方面因素影响，造成终点命中率不高。终点碳氧控制水平低原因有：

1）化学分析速度慢

取钢样依靠化学分析，无形中延长了冶炼周期，平均延长3min~5min，转炉产能提高后，使终点钢样的分析时间打乱了生产节奏，难以做到取样等样出钢。

2）铁水硅含量变化大

由于新钢铁的原材料条件不稳定，焦炭质量差，高炉数量多（6座）产量不均衡，铁水硅含量变化较大，有时上下炉次的铁水都不一样，使转炉冶炼熔池温度高低变化较大，碳氧化反应速度不一，导致肉眼判定的碳含量与实际碳含量差异较大。通过2008年对铁水进行抽检300余次，结果其中硅含量大于0.8%的炉次占35%，而且硅含量分布不均匀。

3）石灰生烧高

新钢铁石灰质量差，有效CaO在70%，活性度平均230mL，生烧率高达30%以上，转炉吹炼过程中渣子不易化，火焰发冲，拉碳易晚，使终点氧化性强，碳含量过低。

4）炉况变化大

转炉炉龄在万次以上，各段炉役期炉容比和炉型对终点判断影响很大，随铁水条件的变化转炉的炉底深度也在不断变化，氧气流股对熔池的搅拌力强弱不同，对终点命中产生很大的影响。

5）氧枪变化

针对新钢铁的石灰条件，氧枪枪位变化较大，弱吹的时间长，熔池搅拌力弱，炉渣临近终点才形成，造成钢水含氧量偏高，碳控制偏低。同时部分氧枪枪龄后期枪孔变形后，冲击力小，搅拌力弱，也会造成终点碳控制困难。

2.2新钢铁的定氧效果

抚顺新钢铁引进上海贺利氏电测骑士有限公司DTKLC-01-T-11型结晶定碳仪，其碳质量分数测量误差值在±0.02％，利用钢水含碳量与其结晶温度之间存在的一定关系，确定出钢前钢中含碳量，优化了冶炼工艺，降低了合金料消耗，缩短了冶炼时间。

2.2.1终点碳合格率提高

抚顺新钢铁转炉使用定氧仪以后，转炉对终点碳的控制能力有了明显提升，通过高拉补吹的方式，转炉成品碳命中率可以达到98%以上。

2.2.2高碳钢种的批量生产

炉中氧含量的高低，对合金收得率及增碳剂的收得率会产生很大影响，在使用定氧仪以后，可以高拉碳根据测出的炉中碳的含量，准确的进行增碳操作，实现了高碳钢种的批量生产。

2.2.2缩短了冶炼周期

定碳速度加快，缩短了等样的时间，有利于转炉生产的组织，定碳时间为10s~20s，在高碳钢生产中平均缩短等样时间8min。

2.2.3经济效益提高

转炉高碳出钢比例提高后，与低碳出钢工艺比较，其钢铁料、合金等消耗都有所降低。钢水终点氧含量降低0.01%~0.03%后，合金收得率能提高2%以上，以生产55Q为例，吨钢合金消耗可节约1.6元。

终点碳含量提高后，铁水吹损减少，渣中全铁含量降低，在低碳时终点渣中TFe大约15%，高碳含量时渣中TFe可以降到10%以下，吨钢可节约11.2元。

综上所述，使用定氧系统后转炉命中率大大提高，钢水质量明显改善，取得了可观的经济效益。

3结论

结合生产实际，通过对结晶定碳仪在新钢铁转炉应用探讨，得出以下结果：

1）采用定碳仪以后降低了钢水氧含量，提高了金属收得率，钢水夹杂物减少，钢水质量明显改善；

2）结合炉中氧含量和终点炉渣情况，使冶炼工提高了冶炼水平，提高了转炉的一次命中率，降低了炼钢的生产成本；

3）新钢铁转炉扩大了冶炼品种可以生产中、高碳钢。