低碳冶炼技术范文第1篇

【关键词】K-OBM转炉；冶炼；不锈钢；工艺；技术

1、冶炼过程加料制度

不锈钢冶炼过程需要加入的合金主要有高碳铬铁、镍及高碳锰铁。大批量[%C]不同的合金及造渣料的加入，加入批次和加入时间的不同，对熔池温度、熔池[%C]，以及脱碳速度的影响绝对是有很大不同的。故冶炼加料的几个主要原则是：

1）脱碳初期少加料，促进熔池快速升温；

2）熔池温度升高到1630℃以上后，开始分批次加入合金及造渣料，每批量不能过大，比较理想的是保持熔池温度从1600℃平稳上升到1670℃；

3）合金加入的顺序是，先加高碳合金，后加低碳合金（如NiFe），锰铁的加入靠后为好，最后加纯Ni合金；

4）造渣料的加入以后期逐步加入为好，脱碳期保持较小的渣量对脱碳反应的进行更为有利；

5）脱碳过程熔渣碱度控制在较低的水平更有利于脱碳。

2、转炉冶炼供气制度

（1）氧气的供气制度

K－OBM转炉冶炼不锈钢的操作中，氧气的供应分为顶吹和底吹两种方式。供氧制度是使氧气流股合理地供给熔池，创造良好的物理、化学反应条件，通过改变供氧制度，可以控制熔池元素的氧化速度，控制炉渣的氧化性，所以对造渣、吹炼时间、喷溅量、枪龄等均有直接影响。

1）顶枪供氧

在冶炼操作中，在氧化期前期与底部一同供氧，进入终脱碳期和还原期停止供氧。一般转炉所需氧气的70％以上要通过顶枪供给转炉。

2）底部供氧

在冶炼不锈钢的操作中，约有25％以上的氧气通过底吹供给转炉，供氧流量为12～90m3/min，在转炉的冶炼前期即升温和脱碳氧化期与顶枪一同供氧，并在氧气中混入一部份氮气，进入还原期后停止供氧。

（2）氮气、氩气的供气制度

在顶底复吹转炉的操作中，氩气是底部供气的理想气体，但是由于氩气比较昂贵，气源紧张，因而在吹炼前期及转炉等待兑铁期间，多用氮气来替代。由于氮气不参与氧化、气源充足、经济等特点，成为在底部供气的主要气体，但对一些含氮量有一定要求的钢种，在吹炼后期及还原期主要供氩气，通过后期的搅拌及炉后的真空工艺脱除部分氮气，从而保证钢中氮含量符合要求，其供气工艺要求详见表1。

3、转炉冶炼造渣制度

在转炉冶炼过程中，熔池中[C]含量由4.0%逐渐降到0.3%，而[Cr]含量由0逐渐升高到17.0%，而Cr在压力为1atm条件下，在1560℃以下Cr与O的亲和力更强，故在向熔池中吹氧脱碳的同时不可避免地伴随着Cr、Fe的大量氧化，炉渣分析证明在氧化渣中Cr2O3的含量可达15-20%。根据转炉不锈钢冶炼的特点和脱碳反应的机理，脱碳期保持较小的渣量对脱碳反应的进行更为有利。表2为不同造渣工艺主要指标比较。

图1、图2为转炉2级系统采集冶炼中不同造渣工艺冶炼过程温度及渣中Cr2O3含量比较。

根据图、表及实际指标对比中可以看出，造渣工艺二在保证冶炼过程温度的平稳上升，降低Cr的氧化方面较工艺一更为合理。

4、结论

K－OBM转炉冶炼不锈钢关键是对加料制度、供气制度、造渣制度的调控，应尽可能使冶炼过程熔池温度变化能够更有利于脱碳反应进行，抑制Cr、Fe的氧化，减少还原硅铁消耗，降低生产成本，提高冶炼质量。

参考文献

[1]郝培荣,赵红梅,马青.顶底复合吹炼转炉冶炼不锈钢[D].太原:冶金工业学校,2000.

低碳冶炼技术范文第2篇

科学已经证明，人类大规模的碳排放是造成全球温度上升的主要原因。由于气候变暖可能带来灾难性的影响，应对全球气候变化已成为重要的国际议题。中国已成为世界第一的温室气体排放国［1］。为履行大国责任，中国正在积极推动节能低碳发展。西部大开发以来，宁夏进入快速增长阶段，国民生产总值年均增速达到了10%左右，工业增加值大多年份以两位数的速度增长。其中，冶金行业的发展令人瞩目，形成了稀有金属材料、镁及镁合金材料、电解铝铝合金及型材等产业链，是全球最大的钽铌冶炼加工基地，也是我国主要的电解铝、金属镁及镁合金产地［2］。冶金行业属于高耗能、高污染行业。粗放型的、以环境和资源为代价的经济发展方式已经不符合宁夏的发展方向，亟需转型升级。

一、宁夏冶金行业发展现状

(一)行业概况宁夏冶金行业的发展源于20世纪60—70年代，包括宁夏有色金属冶炼厂在内的一批外埠企业先后迁入宁夏，构筑起了宁夏工业和经济发展的基础。改革开放以来，国家投资扩建青铜峡铝厂等一批大型骨干企业，宁夏冶金行业得到进一步发展。冶金工业已成为宁夏一个重要的支柱产业，是各级地方财政收入的主要来源之一，在全区经济发展中发挥着不可替代的作用。宁夏金属矿产资源并不丰富，但具有能源优势。此外，也具有煤炭、土地资源与环境容量的优势。宁夏黑色金属行业与有色金属行业分别占工业总产值的7%与12%，冶金行业约占工业总产值的1/5。1998—2012年以来，宁夏黑色金属行业产值年均增速接近30%，有色金属行业产值年均增速23%，增长迅速(如图1所示)。冶金行业也是推动社会就业的重要部门，其从业人数占工业从业人数的17%。从西北地区看，宁夏冶金行业总体规模较小，黑色金属行业与有色金属行业的规模分别排在第五和第四(如图2所示)，但在全国范围内宁夏有色金属冶金行业单个企业的平均规模(即行业总产值/企业数量)仅次于甘肃(如图3所示)。单个企业规模越大越有利于实现规模效应与资源整合，同时也有利于节能低碳技术的利用推广。尤其宁夏有色金属行业相对于黑色金属行业更有优势。

(二)主要产品与子行业宁夏黑色金属冶金行业产品主要包括钢铁以及铁合金、碳化硅、焦炭等高载能冶金炉料产品。从表1看，宁夏粗钢、生铁、钢材的产量都很小，只有铁合金的产量高于其他四省区。铁合金产品是炼钢不可缺少的添加剂。“十一五”期间，宁夏通过加大技术改造创新力度，加大硅系列复合合金及低铝、低钛、低碳等铁合金产品的研发力度和生产能力，优化了产品结构，提高了产品附加值。到2010年，硅铁及复合合金产量达到100万吨，销售收入超过50亿元，保持全国硅铁大省和内外贸生产基地的地位。宁夏有色金属冶金行业产品主要包括以钽铌铍系列产品为主的稀有金属冶炼和加工业，以及以铝镁为主的轻金属冶炼及加工业。从表2看，宁夏电解铝和镁相对较大。“十一五”期间，中电投青铜峡能源铝业公司形成70万吨电解铝生产能力，冶炼技术、装备水平达到国际先进水平，加上中宁铝厂全区电解铝产能达到90万吨。宁夏是世界主要的金属镁及镁合金产地之一。镁锭生产能力超过18万吨。宁夏以钽铌铍系列产品为主的稀有金属冶炼和加工业处于国际先进水平，是世界重要的钽铌铍生产研发基地。中色东方集团主导产品钽粉、钽丝在技术、产品档次和质量等方面与世界同行同步，某些品种达到世界领先水平，产品90%以上销往美国、日本、韩国以及欧洲等。钽丝占世界市场份额的60%，综合质量和市场占有量均居世界第一位;钽粉占世界市场份额的30%，居世界第二位。

二、宁夏冶金行业能耗现状

在环境保护与能源成本上升的多重压力之下，实现冶金行业的低碳发展日益受到关注。宁夏虽然总体能源消费量不高，但是单位GDP能耗强度处于全国最高水平(2005—2013年)，面临较严峻的节能低碳压力。首先，从宁夏各个工业行业看，黑色金属冶金行业与有色金属冶金行业的能源消费量排名第三与第四，属于能源消费的重点行业。其次，为了解宁夏冶金行业的能源效率水平，计算冶金行业单位产值能耗，并与其他四个省区进行了比较(如图5所示)。宁夏黑色金属冶金行业与有色金属冶金行业的单位产值能耗分别处在第四高和第三高的水平，这意味着可以通过能效对标的方式，进一步识别宁夏冶金行业的节能潜力。

三、重点行业节能低碳技术选择

(一)钢铁行业(1)干法熄焦(CDQ)技术。据测算，每干熄1t红焦可回收能源40kg—50kg的标准煤，同时能减少环境污染，100万t/a焦化厂每年可以减少8—10万吨动力煤燃烧对大气的污染［3］。(2)煤调湿(CMC)技术。煤调湿技术主要经济效益体现在以下四个方面:①焦炉生产能力提高11%;②炼焦耗热量减少15%;③焦炭粒度分布更加均匀;④焦炭机械强度提高1—1.5个百分点或可多配弱粘结性煤8—10个百分点，每吨煤减少剩余氨水约44kg。(3)烧结环冷机余热回收技术。吨烧结矿可回收蒸汽20kg—30kg，降低工序能耗4kg标准煤左右。(4)烧结低温余热回收技术。一般每吨烧结矿可以回收蒸汽量30kg—90kg，降低烧结工序能耗3kg—10kg标准煤。目前，鞍山钢铁集团公司、武汉钢铁公司、唐山钢铁集团有限责任公司等钢铁企业采用烧结废气余热发电技术。(5)转炉负能炼钢工艺技术。上海宝山钢铁集团股份有限公司是我国最早实现“负能炼钢”的钢铁企业。近年来，武汉钢铁公司、马鞍山钢铁股份有限公司等一批中型转炉也都成功应用负能炼钢技术。

(二)电解铝行业(1)碳阳极消耗排放的CO2减排技术。此项技术可以通过提高阳极质量、改善阳极反应性能来减少阳极消耗产生的CO2［5］。部级科技成果“铝电解用优质碳阳极生产关键技术”，目前在中国铝业公司得到了大范围推广应用，减排效果明显，2010年荣获国家科技进步二等奖。(2)低电压节能技术。目前，吨铝(电解铝)产品能耗已经下降到14000kWh，比国际(除中国外)平均综合能耗低1000kWh以上，其吨铝直流电耗一直在13000kWh左右徘徊，仍是理论直流电耗6330kWh的2倍以上，碳氟化合物排放量仍然较高，属全球十分瞩目的节能减排重点行业［6］。究其原因，在2008年以前，国内外所有电解铝生产系列均采用传统的“高温高电压”生产工艺技术路线，很难实现能耗的进一步降低。因此，在保证电流效率的前提下，降低电解槽工作电压是电解铝节能减排的主要途径。目前，中国铝业公司、云南铝业公司、中孚实业公司采用该技术路线均取得了较好的节能减排效果。(3)自动熄灭阳极效应技术。为了帮助中国电解铝企业降低阳极效应PFC排放，亚太合作伙伴组织(APP)计划在中国推广应用“自动熄灭阳极效应技术”，该技术由新西兰奥克兰大学研究开发，在国外多家电解铝企业推广应用后收到了良好效果，可在30s内快速熄灭阳极效应(人工熄灭阳极效应需要90—120s)，大大缩短了阳极效应持续时间，有效降低了阳极效应PFC排放。中南大学正在与新西兰奥克兰大学洽谈合作意向，准备共同开发具有自动熄灭阳极效应功能的新一代电解槽控制技术［8］。

(三)镁冶炼行业(1)循环产业链。利用半焦炉产煤气的工艺流程，可以建立“烟煤—半焦煤气—镁”“烟煤—兰炭—硅铁—镁”“镁渣—水泥”等多条循环经济链。半焦化炉生产的焦化煤气是最重要的产品。经过收集、洗涤、净化处理后输送到回转窑、还原炉、精炼炉使用，气源稳定，升温控制有保障。半焦炉副产品兰碳供硅铁电炉使用。电炉又生产硅铁供镁使用。硅铁占去镁成本的30%—50%。以低铝、低锰的硅铁供应镁生产，既保证镁的质量，又降低了镁成本。半焦炉副产品煤焦油是优质化工厂产品，全部销售，也可冲减镁成本。(2)利用回转窑烟气余热。利用回转窑窑尾排出的烟气为余热锅炉提供热源产出蒸汽，满足射流泵的动力需求，同时，并入焦炉汽网。回转窑排出的烟气温度由入锅炉前的660℃降至出锅炉后的180℃，实现烟气余热的循环利用。窑尾加装竖式预热器，提高煅烧产能15%，降低能源消耗。(3)新型窑衬保温技术。回转窑窑体表面积大，温度高，散热损失可观，必然影响窑热效率。窑皮温度由300℃—400℃降至210℃以内，可望将散热损失控制在8%左右，吨镁节省煤100kg。

四、结论

低碳冶炼技术范文第3篇

1我国冶金企业当前节能减排生产技术情况

随着我国钢铁业技术水平的提高，一系列环境友好型工艺技术，如干熄焦技术、高炉喷煤技术、以及炉外精炼技术等，均得到了较为广泛的应用。然而，相比于国外，我国冶金企业在有效利用能源方面，有着不小的差距。具体展开分析，此种差距主要体现在烧结、焦化、炼铁及转炉等钢铁生产工艺上。由此可知，为实现能源的充分利用，达到节能减排及环保的目的，冶金企业就需要加大对传统工艺的改进及新技术的应用力度[1]。

1.1焦化方面

①干熄焦技术：通过应用此种技术，可将80%左右的红焦显热进行回收，并降低焦化工序约60kg标煤/t左右的能耗。除了具有显著的节能效果外，干熄焦技术还能大大减少采用湿熄焦技术时排放粉尘、硫化物等有害气体的量，从而实现生态环境的改善。②炼焦配煤优化系统：配煤指的是根据一定的比例，均匀配合两种及以上的单种煤料，从而制造出焦炭；而炼焦配煤优化系统则是将经验配煤的方法有效转变为精确度高的数值化配煤方法，在节约煤炭资源、降低配合煤成本、确保焦炭质量的基础上，促进冶金行业朝着科学化、精细化方面发展。

1.2烧结方面

①烟气烧结技术：在利用低温烟气余热进行发电时，需要应用到梯次科学利用废气温度以及高效、低耗余热回收系统等核心技术的。在开展低温烟气余热发电建设项目时，通过应用上述核心技术，可大大提高烧结矿的发电量。②催化燃烧烧结助剂：除电能外，烧结还需应用到焦粉或煤等，而将催化燃烧烧结助剂加入其中，则可进一步促进烧结效率及烧结矿强度与厚度的提高，进而达到节能减排的目的。

1.3炼铁方面

1.3.1高炉喷煤助燃剂：在采用高炉开展喷煤操作时，关键技术是将喷吹的煤粉燃烧完全。我们可通过检测除尘灰来得到煤的具体含量，但，除尘灰中会含有50%及以上的碳粉，这就表明在高炉中，将喷吹的煤粉并没有燃烧完全。此时，为实现喷吹煤粉的燃烧效率及利用率的提高，就需要将助燃剂添加在煤粉中[2]。1.3.2TRT与CCPP发电技术：①TRT（即回收透平高炉煤气余压发电装置）指的是将高炉炉顶煤气的余热及余压转化为机械能，从而实现驱动发电的一种发电装置。通过应用此种装置，可起到充分回收高炉内煤气余压能量的作用，同时还发挥出了改善炉顶压力控制品质、净化煤气的作用。②CCPP（即联合燃气与蒸汽的循环发电装置）指的是将低热值高炉煤气作为燃料的一种联合循环发电机组。此种发电装置可借助高炉中富余、放散的煤气进行发电，既可实现大量电能的获得，同时还能达到煤气零排放标准，极大程度上减轻对环境的污染，具有绿色环保的意义。

1.4炼钢方面

回收利用转炉煤气：转炉内部在冶炼过程中，一直处于高温状态，当温度为1600℃左右时，就会发生碳氧反应生成一氧化碳气体，也即转炉煤气。在转炉炼钢时释放的能量，其载体主要是高温媒体，此时，为达到负能炼钢的目的，继续将煤气回收的数量及质量尽可能提高。②干法除尘技术：当前，冶金企业主要采用煤气湿法与煤气干法来净化回收氧气转炉炼钢。其中，相比于湿法除尘，干法除尘具有更为显著的社会经济及环境效益，究其原因，主要是干法除尘技术具有非常高的净化效率，无需进行污水处理；且具有较小的系统阻损与较高的煤气发热值，可直接利用回收的粉尘，充分达到了节能的目的。

2冶金企业节能减排生产技术未来的发展趋势

2.1焦炉朝着大型化方向发展，非回收型炼焦技术应用愈发广泛

现阶段，我国部分冶金企业主要采用最为先进的7.63m超大型焦炉作为焦化系统，热能回收则采用了干熄焦技术，装煤系统则采用了负压抑尘无烟技术，可进一步促进焦化系统朝着节能减排的方向发展。此外，美国的Sesa炼焦公司为降低生产焦炭过程中造成的环境污染，加大了非回收型炼焦技术的开发及应用力度，通过直接燃烧化工副产品而获得热能，在生产时不会排放明显的污染物，大大改善了焦炭产量及质量[3]。

2.2COREX熔融还原炼铁技术的应用

当前，在炼铁系统中，应普遍应用的节能减排技术有煤气回收、富氧喷煤以及双预热高风温热炉等。而作为一种成熟的炉外炼铁技术，COREX熔融还原炼铁的概念便是在熔融状态下，通过借助碳转变成二氧化过程中释放的热量，从而完成铁氧化物的还原反应。在理论上，通过应用此种技术，可实现碳的最低消耗，实现节能减排的目的。

2.3氢冶金技术的应用

在冶金企业中，其炼钢系统采用的技术主要有煤气回收、全连铸以及气化冷却等，同时还加大了冶金固废的综合处理及再生利用工程的建设力度。通过应用这些新型的技术，可将污染物的排放降至最低。考虑到焦炭及炼焦煤等资源的匮乏，对传统冶金工业的发展造成了重要的影响，因此，加大氢冶金工艺的发展力度，是切实可行且具有显著优势的。在开展铁氧化物还原反应过程中，通过应用氢气，可实现二氧化碳的零排放。但需要解决的问题是如何采取有效措施获得廉价且丰富的氢气资源。

3结语

低碳冶炼技术范文第4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

低碳冶炼技术范文第5篇

[关键词]二氧化碳；转炉炼钢；应用

中图分类号：TF713.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0396-01

由于在高度下的二氧化碳呈现出弱氧化的性质，所以其经常被作为炼钢过程中的一种反应介质。同时，二氧化碳处于特定的温度之下，还能够作为保护气及炼钢搅拌气使用，因而其在转炉炼钢中具有很重要的应用地位。

1 二氧化碳作为炼钢搅拌气的应用分析

1.1 转炉底吹二氧化碳气体

和转炉顶吹工艺比较，将底吹工艺应用到转炉之中，能够使熔池的搅拌工艺更加均匀。当前转炉底吹气体主要的种类包括CO2、Ar、N2与CxHy等，在转炉炼钢中较为常用的两种气体是Ar、N2。底吹气体N2、N2/Ar的切换可以增加钢中的[N]，而底吹O2/CxHy则会增加钢中的[H]。由于底吹CO2存在CO2+C=2CO，会导致气体分析扩大一倍，从而进一步强化熔池搅拌。除此之外，从转炉废气以及石灰窑废气中回收出来的二氧化碳气体均可以作为二氧化碳的气源。相关研究表明，在初期冶炼温度较低的时候，优先发生氧化的是锰、硅；而在冶炼中期阶段，也就是 熔池脱碳速度最快的时候，底吹二氧化碳主要和碳之间发生钢液脱碳反应，采用底吹二氧化碳熔池脱碳的效果显著优于其他气体；在冶炼的末期阶段，底吹二氧化碳主要和[Fe]发生作用。我国曾有学者在25吨转炉上进行底吹二氧化碳工业试验，结果证明底吹CO2的可行度十分高，并且在实验炉底并没有出现显著的侵蚀作用。

1.2 二氧化碳替代Ar搅拌钢包钢液

钢液吹氩处理是较为简单的去除非金属杂质与钢液脱气的炉外精炼手段。随着近些年来，钢铁行业对于碳需求的增加以及氩气成本不断上涨，工业中逐渐使用CO2来取代Ar进行作用，从而实现均匀的搅拌。[1]除此之外，由于CO2气体在钢中能够发生反应，从而分解出氧原子及CO，使钢中的氧含量增加，因而其逐渐被运用到炼钢行业中。

2 钢铁冶炼中二氧化碳作为反应介质的应用分析

2.1 CO2在转炉炼钢中的应用

在转炉冶炼过程中，每冶炼出1t的钢就会导致20kg左右的烟尘量排出，其中将近一半的气体都是氧化铁。烟尘量不断增加不仅仅会导致严重的除尘负荷，还会减少金属的最终收得率。近些年来，笔者对转炉炼钢时烟尘形成原因进行了深入的研究，发现细粉尘形成的最主要原因是蒸发，由于高温铁液能直接接触到氧气射流，会产生温度高达2600℃的火点区，甚至最高的温度能高达近3100℃，然而金属铁沸点仅多于2700℃，所以有一些的金属铁会通过氧化的形式挥发掉，从而形成高温烟尘并且随着工业的烟气被排放出去。[2]如果可以将氧气射流火点区温度适当降低，就能够降低烟尘的最终排放量。

如果在氧气射流中掺入CO2进行CO2- O2气体的混合喷吹，从而通过CO2这种氧化剂进行熔池反应，因铁、碳与CO2的反应是一种吸热反应，所以能够有效降低熔池火点区的整体温度，最终降低了金属铁的氧化挥发量。现阶段关于CO2- O2气体的混合喷吹探索与研究仍然有待于进一步深入，但我国在对于脱磷、降尘机理等方面的研究已经取得相应的进展。

2.2 炼钢炉渣吸收CO2技术

在炼钢过程中产生的炉渣具有十分重要的作用，其主要的来源就是铁水元素与造渣材料的氧化反应。当前，对炼钢炉渣进行利用通常采用的处理方法与思路为：通过磁选、筛分以及分拣等处理手段将渣中的钢珠收集起来，其余部分依然会含有将近13%的铁元素以及其氧化物，并且还可能会有部分含磷化合物及近8%的CAO，所以少量钢渣可以作为烧结溶剂或水泥原料，很多的炉渣都被应用与填埋及铺路建设。

二氧化碳作为酸性气体的一种，其能够有效处理炉渣中含有的进行氧化物，还可以应用与炉渣中含有的部分活性物质，从而获得性质较为稳定的碳酸盐。我国在进行转炉钢渣吸收CO2气体的实验中，得出CO2被转炉钢渣吸收的最佳反应环境为：粒径0.17mm，反应时间35～50min，反应温度680～720℃，水蒸气体积分数15～17%，CO2体积分数75%～80%。在这种反应环境下，约束转炉钢渣中大约有85%的游离氧化钙都转化为碳酸钙，最终消除游离氧化钙水化反应而造成体积膨胀，进一步稳定转炉钢渣性质，而发生碳酸化钢渣其碱性弱化了很多。该方法当前在海洋中的应用较多，但要想实现广泛应用还应当解决二氧化碳回收、烟气处理等方面的问题，并且该项技术还有待进一步优化与完善。

结语：

二氧化碳在转炉炼钢中的应用虽然获得相应的成就，但在很多技术方面仍然存在不足之处，为此相关研究人员与冶炼行业工作者应当进一步对这些技术进行完善，从而转炉炼钢中二氧化碳得到更加广泛的应用。

参考文献