转炉利用石灰石造渣炼钢的试验研究

基于对石灰石分解机理的分析,研究了炼钢过程中利用石灰石代替石灰进行造渣时炉内富余热量的变化,发现当采用全部石灰进行冶炼时,铁水加入比(质量分数)可达到86.1%左右,随着石灰石加入量的增加,废钢比降低,吨钢富余热量减少,石灰加入量降低.若全部采用石灰石进行造渣,铁水比最高可达到97.0%.在此基础上,利用60 t转炉研究了炼钢过程采用石灰石完全代替石灰进行造渣炼钢的冶金效果.实验发现：与采用石灰造渣炼钢相比,当采用石灰石进行造渣炼钢时,吹炼至4 min时的炉渣TFe质量分数为21.87%,碱度为1.22;随着吹炼时间增加,炉渣TFe含量降低,碱度上升至3.0以上.炼钢过程脱磷更加稳定且脱磷率提高了2.6%;平均终渣碱度为3.52,能满足冶炼的脱磷要求;渣量大幅度降低,从而降低了钢铁料消耗;吹炼时间略有延长,终点熔池温度基本保持不变.研究结果为调整炉料结构、降低生产成本提供了新的方法和思路.     

转炉炼钢的物料结构优化

利用60 t转炉研究了采用不同含铁物料及不同比例石灰石炼钢时的钢铁料消耗、氧气消耗量和煤气产生量的变化规律.研究发现：当采用铁水作为原料，渣钢和块矿作为冷却剂时，钢铁料消耗最低，仅为1072.07 kg·t-1；当采用铁水和废钢作为原料，配有磁选渣铁时，钢铁料消耗最高，达到1092.91 kg·t-1；随着石灰石加入量的增加，钢铁料消耗增加，氧耗略有降低，吨钢煤气产生量增加.研究结果为炼钢过程优化物料结构、降低生产成本提供了新的方法.     

转炉中石灰石替代部分石灰对脱磷、炉气成分及氧枪枪位的影响

石灰石替代部分石灰进行转炉炼钢可降低炼钢生产成本、减少CO_2排放。为研究其加入量对脱磷、炉气成分和氧枪枪位的影响,进行了石灰石替代比分别为18%、19%、20%、25%、28%、29%、39%、41%的工业试验研究和热力学分析。研究结果表明:(1)石灰石替换比为25%时脱磷效果较好,终点磷含量为0.016%,比原工艺0.030%的终点磷含量降低了47%;(2)用石灰石替代部分石灰后煤气开始回收时刻提前1~2min,煤气回收量增加,且石灰石加入量越大,煤气可回收时刻越早;(3)采用石灰石替代部分石灰冶炼时,转炉氧枪基本控制枪位由1.7m升高到1.8m。     

应用COMI炼钢工艺进行转炉全铁水冶炼基础研究

基于二氧化碳与氧气混合喷吹(简称COMI)炼钢工艺热力学理论计算及实验研究,建立了转炉全铁水COMI炼钢工艺物料与能量模型.研究发现:应用COMI炼钢工艺进行转炉全铁水冶炼工艺研究不仅能解决转炉全铁水常规冶炼过程中存在的大渣量及大喷溅问题,而且在提高转炉煤气热值,降低转炉吨钢氧耗及石灰消耗、调节矿石加入量方面有显著效果.     

特殊钢石灰石炼钢脱磷工艺研究及实践

通过对转炉造渣理论和石灰石成渣特性进行分析,结合对石灰造渣“中间排渣+终点留渣”双渣操作方法的深入研究,提出全石灰石双渣法的冶炼控制要点和操作工艺流程.针对石钢公司的生产实际,就特殊钢采用石灰石双渣操作炼钢工艺进行了生产实践.结果表明,采用石灰石双渣工艺能实现终点碳含量([C],质量分数)平均0.16%,终点磷含量([P],质量分数)平均0.011%,终点磷含量降低,可满足特钢品种的终点出钢要求;相比于常用的全石灰双渣工艺,采用全石灰石双渣工艺可以使转炉工序冶炼成本降低2.23元/吨钢,为石钢公司创造了良好的经济效益,具备一定的推广价值.     

不同洁净度条件下253MA钢中夹杂物的析出行为

基于多相多组元反应平衡原理及凝固过程固液相界面的溶质再分配理论,建立了253MA钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素偏析的耦合热力学模型,并验证了模型预测的准确性.在本模型计算条件下,253MA耐热钢中析出的夹杂物主要为Ce2O3,Ce2O2S,Ce3S4,CeS,CeN,SiO2,MnS.当氧的质量分数低于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞1;当氧的质量分数高于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞2.当氧的质量分数低于00046%时,若［%O］+［%S］＞0009,则耐热钢中可以析出Ce3S4,而CeN夹杂无法析出;若［%O］/［%S］＜1,则钢中可以析出CeS夹杂,且随着硫的质量分数的增加,CeS逐渐向Ce3S4转变.当氧的质量分数高于00046%时,CeN夹杂析出的条件为2［%O］+［%S］＜0014.     

石灰石替代部分石灰进行脱磷的实验分析

为了研究石灰石替代石灰的比例(即石灰石替代比)及加入方式对脱磷效果的影响,通过调整石灰石加入量在真空感应炉内进行热态实验。实验结果表明:采用石灰石替代石灰进行造渣炼钢是切实可行的,而且石灰石加入方式对脱磷效果有显著影响;石灰石替代比为40%时脱磷效果最好,终点磷含量由初始的0.12%降低至0.012%,相比石灰石替代比为0%的原方案脱磷率提高24.17%;石灰石替代比为80%时出现严重的炉渣结壳现象,冶炼无法正常进行。石灰石脱磷较适宜方案有2种:一是强调降低生产成本,60%石灰石替代比进行冶炼;二是强调提高产品质量,40%石灰石替代比进行冶炼。     

CH4/O2/CO2层流预混火焰传播速度实验研究

采用本生灯法,测量了CH4/O2/CO2混合气在不同工况下的层流预混火焰传播速度.采用基于火焰图像的全面积法计算本生灯火焰的传播速度.主要研究了化学当量比(08~12)、氧气体积分数(25%~35%)和稀释剂种类(N2,CO2)对火焰传播速度的影响规律.结果表明:当化学当量比为1时火焰传播的速度达到最大值,在其两侧火焰传播速度逐渐下降;火焰传播速度随着氧气体积分数的增加而增加,且火焰传播速度与氧气体积分数呈二次函数关系;与N2相比,高浓度CO2降低了火焰传播速度,CH4在O2/CO2气氛下的火焰传播速度约为O2/N2气氛下的五分之一.     

转炉炼钢前期石灰石分解及CO2氧化作用的热力学分析

应用热力学方法,对转炉炼钢前期高碳低温铁水条件下石灰石分解及CO2氧化作用进行了分析,推导出了CO2分压(pCO2)和高碳低温区域碳活度系数fC,%的求解方程.结果表明:石灰石中CaCO3在高碳低温的铁水面附近,其分解反应平衡温度比标准状态时低得多,随着吹炼过程中炉温上升其反应趋势增大,CO2在转炉炼钢吹炼初期与[C]、[Si]、[Mn]和Fe(l)的反应都可以自发进行,其排列次序与各元素被O2氧化的反应相同;在高碳低温铁水条件下pCO2值非常小,转炉炼钢初期pCO2在0.002 2～0.000 5pΘ左右,因此可以认为石灰石分解产生的CO2会全部参与铁水氧化反应.     

辣木在不同CO2体积分数下的光合作用

辣木是一种经济价值高的热带植物,前期已成功在韶关引种.在此基础上,研究了辣木在不同CO2体积分数下的光合速率的变化,结果表明:辣木在不同CO2体积分数（3 250~400 L/L）下的净光合速率不同,当叶室CO2体积分数在700~450 L/L时,净光合速率最大,继续增加CO2体积分数,辣木叶片的净光合速率会降低,体积分数越高降低幅度越大,在高CO2体积分数时净光合速率会下降为负值.胞间CO2体积分数随着叶室CO2体积分数的增加而增加,气孔导度和蒸腾速率随CO2体积分数增加的变化不大.     

硫质量分数对Ti-Zr脱氧E36钢中夹杂物的影响

为明确钢中硫质量分数对Ti-Zr脱氧的E36船板钢中夹杂物的影响,在1873K下,在MoSi2电阻炉上用70mm×100mmMgO坩埚开展了3炉E36钢炼钢实验.结果表明,Ti-Zr脱氧钢中夹杂物主要以含TiOx和ZrO2成分的外围包裹MnS的球形夹杂物为主,典型夹杂物为Al2O3-TiOx-MnS,MgO-SiO2-Al2O3,Al2O3-SiO2-TiOx-ZrO2,TiOx-SiO2-Al2O3-MnS等.随着硫质量分数的增加,小于10μm的夹杂物所占比例逐渐提高到99.5%,夹杂物平均直径由1.7μm增大到2.3μm,夹杂物中平均硫质量分数和单个夹杂物中MnS所占的面积百分比均增加,w[S]=0.0015%时面积比为0.15%,w[S]=0.011%时面积比达到0.72%.     

EAF steelmaking process with increasing hot metal charging ratio and improving slagging regime

A new electric arc furnace (EAF) steelmaking process with increasing hot metal charging ratio and improving slagging regime simultaneously was developed and applied in a 50 t electric arc furnace for more than a year at No. 1 Steelmaking Plant of Shanxi Taigang Stainless Corporation Limited. The essential fact of the new EAF steelmaking process was to charge hot metal in two portions or steps: firstly, 35wt%-40wt% hot metal was pretreated by blowing oxygen in a specially designed reactor for decar burization and improving hot metal temperature and melting premelted slag; secondly, 30wt% hot metal was charged into EAF with high basicity refining slags from ladle furnace (LF)-vacuum degassing furnace (VD) refining process. The results show that the hot metal charging ratio can reach to about 65wt%-70wt% for the new EAF steelrnaking process; meanwhile, the tap-to-tap time of a 50 t EAF can shorten by 5-10 min, the electricity consumption can decrease by 35-50 kW·h/t, the lime consumption can reduce by 10.5 kg/t of molten steel, and the content of harmful heavy metals in molten steel can be easily controlled to less than the upper limits of aimed steel specification or grade compared with the traditional EAF steelmaking process. In addition, the dephosphorization ability shows a slight strengthening, however, a small degree of lessening for desulphurization ability is observed for the new EAF steelmaking process, but the weakness of desulphurization ability cannot become an obstacle to its further application since a stronger desulphurization ability can be achieved during secondary refining of LF coupled with VD after EAF steelmaking process.     

赤泥使用石灰窑尾气脱碱的模拟实验

通过对山西某铝厂赤泥的基础特性分析,提出用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱模拟实验。热力学分析表明利用石灰窑尾气脱碱是可行的,而实际影响脱碱的主要为动力学因素。实验以脱碱率为指标,分析液固比、CO2体积分数、CO2摩尔比、搅拌速度和反应温度5个因素对赤泥脱碱率的影响。研究结果表明,合理的脱碱工艺参数为:液固比8mL/g、CO2体积分数20%、CO2摩尔比40、搅拌速度400r/min和反应温度60℃,该工艺条件下的脱碱率为31.10%。实验结果表明,可以利用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱处理,该工艺能脱除赤泥中的可溶性碱,符合"以废治废"的循环经济理念。     

CO2对脱磷转炉物料和能量的影响

基于CO2在高温条件下的反应特性,建立了CO2用于脱磷炉冶炼的物料和能量分析模型,验证CO2用于脱磷炉冶炼过程参与氧化反应的可行性。在此基础上,基于某厂脱磷炉的实际冶炼工况,研究喷吹CO2对脱磷转炉温度、煤气等的影响。研究发现：当废钢比为8%和CO2利用率为85%时,CO2的喷吹比例可控制在28%以内,氧耗可降低16%,炉气中CO比例可提高约12%；同时随着CO2利用率的提高,脱磷炉的半钢温度逐渐降低,氧耗逐渐降低。     

铁酸锌气体还原的热力学分析

根据热力学原理,计算并分析了含锌冶金粉尘中的重要成分ZnFe2 O4在CO- CO2气体还原过程中的热力学行为. ZnFe2 O4的气体还原遵循逐级还原规律,且ZnFe2 O4很容易被CO还原到ZnO和Fe3 O4.较高温度条件下,ZnO的气体还原易于FeO的还原.随着反应温度升高,锌完全反应和挥发所需要的CO含量不断降低,当反应温度从1100 K升高到1400 K时所需的CO体积分数由0.4降低到0.01以下.要达到还原分离金属锌的目的,不必将铁氧化物还原到金属铁,而只需将铁氧化物还原到Fe3 O4或FeO,同时满足锌的还原条件即可.在高炉炉身中上部,由于发生锌的还原反应和内部循环,给高炉生产带来危害,因此应减少和控制高炉的锌负荷.