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炼钢技术的发展历程和未来展望(Ⅰ)———炼钢技术的发展历程

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钢铁 2022年第12期57卷 1-12页

作者：张立峰北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

全面回顾了炼钢技术的发展历程。炼钢技术从19世纪50年代开始,发展至今已有170多年,经历了贝塞麦炼钢炉、平炉、氧气炼钢炉和电弧炉几个主要阶段。1850年代英国人贝塞麦发明了底吹空气的酸性转炉炼钢工艺,空气进入炉底气室然后通过透气... 详细信息

全面回顾了炼钢技术的发展历程。炼钢技术从19世纪50年代开始,发展至今已有170多年,经历了贝塞麦炼钢炉、平炉、氧气炼钢炉和电弧炉几个主要阶段。1850年代英国人贝塞麦发明了底吹空气的酸性转炉炼钢工艺,空气进入炉底气室然后通过透气砖进入钢液熔池,该技术因为酸性内衬而无法冶炼高磷铁水。19世纪70年代,英国人托马斯发明了碱性耐火材料和碱性炉渣的底吹空气转炉炼钢技术,实现了钢液的脱磷且脱磷在脱碳后进行。19世纪60年代,英国人西门子和法国人马丁分别发明了在高温蓄热室结构的炉子内使用铁矿石为氧化剂实现铁液脱碳的炼钢过程,即“西门子-马丁炉炼钢工艺”,又称为平炉炼钢技术,冶炼过程渣钢分离,脱磷在脱碳之前进行,钢中氮含量低,冶炼炉容积可以达到几百吨,可以使用废钢,该技术于20世纪初全替代了贝塞麦的底吹空气转炉炼钢技术。1949年,杜勒教授成功完成了顶吹氧气转炉炼钢的试验,并促进奥地利的Linz和Donawitz炼钢厂在1952年开始进行顶吹氧气转炉炼钢的工业实践,称为LD工艺,随后该工艺在欧美等发达国家广泛推广,在美国被称为氧气碱性转炉炼钢技术,简称BOF工艺。20世纪90年代以后,欧美发达国家的平炉炼钢技术完全被顶吹氧气转炉技术替代。底吹氧气炼钢技术和顶底复吹技术从20世纪60年代开始出现并被逐渐推广。19世纪70年代,西门子建造了第一座试验用的炼钢电弧炉,20世纪初,美国建造了世界上第一座三相埃鲁电弧炉并开启了电弧炉炼钢实践。熔化废钢和合金的感应炉技术从19世纪80年代开始出现,20世纪20年代真空感应炉开始工业应用。中国的炼钢技术起步很晚,1949年产钢不足16万t,1964年在首钢诞生第一座氧气顶吹转炉,最近30年来,中国的炼钢能力和炼钢技术都得到了飞跃式发展,粗钢年产量已经达到10亿t以上,占世界总产量的50%以上,正在从钢铁大国向钢铁强国迈进。

关键词：炼钢贝塞麦底吹酸性炼钢工艺碱性贝塞麦炼钢工艺平炉炼钢工艺氧气转炉炼钢工艺电弧炉炼钢工艺

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15吨转炉炼钢挖潜的实践与探讨

钢铁 1990年第3期25卷 14-17页

作者：沈唯祥安阳钢铁公司

本文介绍安阳钢铁公司15t转炉炼钢挖潜的实践。通过加强精料、计量检测和信息处理、工序配套、标准化操作和稳定生产,推广和开发应用技术、开发配套技术、推行科学管理,推进了科技进步。1987年以来,生产能力连续两年每年提高20%以上,在... 详细信息

本文介绍安阳钢铁公司15t转炉炼钢挖潜的实践。通过加强精料、计量检测和信息处理、工序配套、标准化操作和稳定生产,推广和开发应用技术、开发配套技术、推行科学管理,推进了科技进步。1987年以来,生产能力连续两年每年提高20%以上,在挖潜的道路上探索前进。

关键词：氧气顶吹转炉炼钢挖潜

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炼钢过程底吹气体的冶炼效果对比

钢铁 2016年第9期51卷 40-45页

作者：李智峥朱荣刘润藻王雪亮北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

基于炼钢过程底吹气体热力学及动力学进行分析,研究了底吹氧气、二氧化碳、氩气、氮气的冶炼效果。研究结果发现,氩气或氮气不与熔池元素反应,底吹时熔池温度基本不变,钢中氮质量分数较高;底吹氧气或二氧化碳时,脱碳速率和钢中氮、氢质... 详细信息

基于炼钢过程底吹气体热力学及动力学进行分析,研究了底吹氧气、二氧化碳、氩气、氮气的冶炼效果。研究结果发现,氩气或氮气不与熔池元素反应,底吹时熔池温度基本不变,钢中氮质量分数较高;底吹氧气或二氧化碳时,脱碳速率和钢中氮、氢质量分数基本相同,熔池温度升高了162和45℃。同时发现,与底吹氧气相比,二氧化碳可减少炼钢烟尘量,炉渣中w((TFe))降低2.50%,w((O))降低90.2%。

关键词：炼钢底吹气体热力学动力学

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光强与图像信息在转炉炼钢终点判断中的应用

仪器仪表学报 2005年第z1期26卷 575-577,580页

作者：赵琦陈延如王昀周木春袁兴起南京理工大学南京210094

介绍一种新型、基于炉口光强及火焰图像信息且能够适应炼钢现场恶劣环境的终点在线测量控制方法及测试系统,以实现炼钢在线终点控制。该方法在线实时检测炼钢转炉炉口辐射光的光强及火焰图像,并据此对炼钢终点进行判断。实验结果显示炉... 详细信息

介绍一种新型、基于炉口光强及火焰图像信息且能够适应炼钢现场恶劣环境的终点在线测量控制方法及测试系统,以实现炼钢在线终点控制。该方法在线实时检测炼钢转炉炉口辐射光的光强及火焰图像,并据此对炼钢终点进行判断。实验结果显示炉口光强及图像在冶炼终点存在显著变化规律,进而所获得的炉口光强及火焰图像信息可用于转炉炼钢在线终点控制。

关键词：动态终点控制炼钢光强探测图像处理

炼钢技术的发展历程和未来展望(Ⅱ)——炼钢的未来展望

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钢铁 2023年第1期58卷 1-12页

作者：张立峰北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

首先讨论了科技进步为推动力的铁水预处理技术、转炉冶炼技术、炉外精炼技术和连铸技术的进步。传统的KR铁水预处理技术采用了载气枪喷入脱硫剂粒子之后,增大了脱硫剂粒子进入铁液的深度并降低了粒子之间聚合的发生,既节省了脱硫剂的使... 详细信息

首先讨论了科技进步为推动力的铁水预处理技术、转炉冶炼技术、炉外精炼技术和连铸技术的进步。传统的KR铁水预处理技术采用了载气枪喷入脱硫剂粒子之后,增大了脱硫剂粒子进入铁液的深度并降低了粒子之间聚合的发生,既节省了脱硫剂的使用又提高了脱硫的效率;使用铬矿粉为原料通过转炉冶炼不锈钢过程中,采用副枪燃气燃烧送料技术,既实现了温度达标,也降低了铬的氧化烧损;钢液炉外精炼技术是在吹氩技术、真空技术和电磁技术等多项技术支撑下逐渐发展的;连铸技术也是在电磁技术、机械压下、数字技术的支撑下实现了无缺陷连铸坯的制造和近终形薄带连铸的产业化。然后,从钢洁净度的极限、未来的炼钢工艺展望和连续炼钢工艺3个方面讨论了炼钢技术的未来。目前钢中氧、碳、氮、磷、硫、氢6大元素总和已经能达到0.0060%以下,特别是钢中总氧质量分数可以达到0.0005%以下,但是关于钢中金属杂质元素包括锌、锡、铅、锑、铋、砷等去除的研究还需要加强;在信息化和自动化技术充分发展的条件下,无喷溅、无人工操作、无人工维护的“全智能转炉”是有可能实现的;连铸的大数据技术、软件技术和信息物理系统已经在一些先进钢厂得到应用;欧盟已经开始尝试铁矿石的纯氢气直接还原路线;随着科技进步和各种技术支持的提升,连续炼钢工艺在未来50年将成为可能。最后,对炼钢过程的基础研究进行了思考,针对炼钢过程的跨尺度、多相、多元物理现象,第一性原理计算、基于材料基因计算的钢种设计和物理化学反应的热力学动力学以及与钢液流动、传热和凝固行为的耦合研究将得到越来越多的关注。

关键词：炼钢科技进步铁水预处理转炉冶炼炉外精炼连铸全智能转炉连续炼钢炼钢基础研究

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炼钢过程钢中氧的控制

钢铁研究学报 2005年第3期17卷 21-25页

作者：杨阿娜刘学华蔡开科北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

为了实现对钢中氧含量的控制,提高产品的内在质量,通过对转炉RH精炼连铸生产超低碳钢工艺的研究,探讨了影响钢中氧含量及夹杂物的因素和控制技术,建立了相应的氧含量预报模型。研究结果表明:转炉中控制合适的出钢碳含量、温度和终渣氧化... 详细信息

为了实现对钢中氧含量的控制,提高产品的内在质量,通过对转炉RH精炼连铸生产超低碳钢工艺的研究,探讨了影响钢中氧含量及夹杂物的因素和控制技术,建立了相应的氧含量预报模型。研究结果表明:转炉中控制合适的出钢碳含量、温度和终渣氧化性,RH中保持合适的下渣量、纯脱气时间以及钢包渣的氧化性,连铸过程中减少耐火材料的SiO2含量、改善保护浇注等措施均有利于降低钢中的总氧含量、改善钢材的质量。

关键词：炼钢总氧含量夹杂物预测模型

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炼钢集束氧枪高温射流特性的数值模拟及应用

过程工程学报 2009年第S1期9卷 321-324页

作者：韩丽辉朱荣焦玉亮北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 山东泰山钢铁公司山东莱芜271100

建立了燃气集束氧枪射流流场的数学模型,对集束氧枪在不同条件下的高温射流特性进行了分析.数值模拟及现场应用表明,在同等条件下纯氧集束氧枪射流长度优于普通超音速氧枪,而燃气集束氧枪射流长度明显优于纯氧集束氧枪,并且燃烧温度越... 详细信息

建立了燃气集束氧枪射流流场的数学模型,对集束氧枪在不同条件下的高温射流特性进行了分析.数值模拟及现场应用表明,在同等条件下纯氧集束氧枪射流长度优于普通超音速氧枪,而燃气集束氧枪射流长度明显优于纯氧集束氧枪,并且燃烧温度越高、氧燃比越大,射流速度衰减越慢;在泰山特钢70t电炉应用中获得良好的喷吹效果,达到节约冶炼时间5~6min,吨钢电耗下降40~50kW-h.

关键词：炼钢集束氧枪数值模拟