低碳冶金技术范文

低碳冶金技术篇1

我国再生铅2/3企业将遭淘汰

提高电锌质量的实践

元素周期表再添两名“新丁”

富氧侧吹熔池熔炼铜镍矿

产学研合作开发氧气底吹冶金工艺设计软件完成

铜电解脱铜后液提取粗硫酸镍的生产实践

恩菲与大冶公司签订超大规模铜电解设计合同

铜镉渣中钴镍对锌湿法生产的影响

金属高污染强制投保多元防治成趋势

分散剂在有色冶金中的工业化应用

驰宏会泽铅锌技改工程项目预计年底试车

氰化银法生产氰化银钾的生产实践

乙烯基树脂混凝土电解槽的性能及在湿法冶金中的应用

金川成功改造冶金用氧优化技术

Φ6000mm炼镍合成闪速炉的改造设计

国土部七项措施促稀土产业健康发展

捷克解决了黑色铝不能大面积生产的难题

Φ5m×16.5m富氧顶吹镍熔炼炉的设计

中频炉炉胆的改造实践

低碳铜冶炼工艺技术研究与应用

浅谈氧气底吹造锍熔炼炉的生产实践

稀土业十二五规划或9月出台

闪速吹炼技术的实践与改进

氧气底吹-侧吹直接还原炼铅工艺

中国再生产业技术创新战略联盟成为国家试点联盟

我国推广低汞、固汞节能灯建立废旧灯管回收机制

旋涡柱连续炼铅工艺的特点及产业化应用

废杂铜冶炼工艺及发展趋势

《中国有色冶金》征稿启事

低碳经济与氧气底吹工艺的无碳自热熔炼

2010年1～5月有色金属工业运行情况

生物提铜与火法炼铜过程的生命周期评价

羰基镍(铁)生产技术及产品应用

干法收砷工艺的应用实践

铜冶炼生产废水的综合利用

水口山炼铅底吹炉烟灰综合回收试验研究

高浓度SO_2转化技术对“低碳经济”发展的促进

一种很有前途的低碳清洁冶金方法——重金属低温熔盐冶金

溶液雾化氧化法制备精细粉体材料及展望

当今最先进的镍冶炼技术——奥托昆普直接镍熔炼工艺

湿法处理铜阳极泥的新方法

常压富氧直接浸出炼锌

高海拔下锌的高浸出率——谢里特为中国西部矿业公司进行的锌氧压浸出研究

铅烟化炉的改进实践

10万t/a电锌系统的改造实践

转炉处理铜浮渣的工业试验

氧气底吹炉处理高铜铅精矿的生产实践

碱式碳酸锌在硫酸锌溶液净化除铁中的应用

低污染黄铁矾工艺实践应用分析

提高锌粉有效利用率的实践

大冶有色金属公司稀贵厂转炉炼银技改工程的试生产

从铟富集渣到精铟的工艺设计及生产改造

精密微孔过滤机在氢氧化钴生产中的应用

GS4—52m2电除尘器的改进

白银三冶低浓度SO_2冶炼烟气制酸系统的改造设计

炼铜炉渣的贫化及资源化利用

德兴金德铅业股份有限公司投资6亿技改

浅析含钒钢渣湿法提钒生产工艺与发展前景

低碳冶金技术篇2

【关键词】VOD；低碳不锈钢；操作要点；发展趋势

中图分类号：TF764文献标识码： A

前言

炉外精炼技术的发展促进了不锈钢生产进步，尤其是在低碳不锈钢冶炼生产中，VOD方法比传统的电炉冶炼具有非常明显的优势。

二、VOD冶炼不锈钢操作要点

VOD(VacuumOxygenDecarburization)真空吹氧脱碳法是现今世界范围内第二位的不锈钢冶炼手段，可以冶炼超低碳、高难度、高纯度的不锈钢产品。此法是原西德维腾特殊钢厂(Edel-stahlwerkWitten)于1965年所发明的，容量为50t。现全世界共有近百台，其容量为5～150t。我国第一台VOD容量为13t，于1982年在大连钢厂投产。VOD主要装备有:钢包、真空罐、氧枪、加料系统、测温取样系统、真空系统和控制系统。该工艺是生产不锈钢最合适的真空方法之一，被认为是生产低碳、低氮不锈钢的最有效的方法。笔者对国内某厂4炉0Cr19Ni9型、4炉SUS304型和4炉SUH409L型低碳不锈钢的冶炼操作过程进行了跟踪分析,并总结出利用LD—VOD法冶炼低碳不锈钢的操作要点。

1、VOD的工作原理

VOD法通过抽真空降低CO分压进行脱碳保铬。它的主要优点为:

（1）降碳保铬效果好。通过控制真空度，可在铬几乎不被氧化的情况下脱碳。脱碳后用于还原渣中氧化铬的还原剂用量少；

（2）由于是在钢包中精炼，精炼后不吸收氮、碳，更适合冶炼超低碳、超低氮不锈钢；

（3）脱氧效果好。

2、工艺特点

LD—VOD法冶炼不锈钢的全过程大致分为两个步骤。第一步是先在转炉中熔化和初炼(初脱碳、脱硅、脱硫),使钢水含碳量和温度等达到LD—VOD精炼的要求。也有厂家首先在电炉中熔化和脱硫,然后转入顶底复合吹转炉中脱碳及初调温度、成分。第二步是将经初脱碳后的钢液用LD—VOD法继续脱碳和还原精炼,生产出符合要求的不锈钢。

（1）脱碳(脱氮)操作

LD—VOD法的脱碳由供氧速度、氧枪高度、真空度和底吹氩气流量控制。在脱碳初期,为防止钢水激烈喷溅,需适当提高氧枪高度,降低真空度,减少A氩气流量。脱碳中期,随着脱碳反应的进行而提高真空度。到脱碳末期,由于脱碳反应速度的限制性环节由供氧节制变成钢中〔C〕的扩散节制,所以要减小供氧速度,强化氩气搅拌。在终点碳附近停止吹氧,用氩气搅拌促使钢中〔C〕和〔O〕的反应快速进行。

利用LD—VOD法在冶炼上述3种类型的低碳不锈钢时,每炉冶炼时间因钢种的不同以及冶炼时的具体情况而有较大的差异,但主要操作工艺大致为:已形成或基本形成了铁水预处理—复吹转炉—炉外精炼—连铸的现代化典型工艺流程。

（2）还原和最终精炼

LD—VOD脱碳过程中大约有l%的〔Cr〕氧化,钢中的〔O〕的质量分数也达到数百个ppm(1×10-6),所以脱碳结束后要向真空室中加入CaO,CaF2等造渣材料和硅铁粉等还原剂,还原渣中的氧化铬(Cr2O3),并脱氧和脱硫。LD—VOD后期渣的碱度对脱氧、脱硫以及铬的回收率都有较大的影响,合适的碱度为1.3。如低于1.1,渣中Cr2O3的含量将急剧增加。另外,搅拌也是一个重要影响因素。终点〔C〕根据不同钢种的目标成分确定。例如该厂SUS304钢的终点〔C〕一般按0.08%控制,0Cr19Ni9钢按0.08%控制。终点碳通常是根据排气成分的变化来判断,也有的是按排气成分、流量、真空度连续判定,或者采用定氧仪判断。VOD的终点碳命中率可以达到99%以上。出钢目标温度可用下式决定:

出钢目标温度=凝固温度+过热度+出钢过程温降

凝固温度和过热度根据钢种确定,出钢过程的温降则要根据各厂的具体生产条件确定,一般为30℃～40℃。SUS304凝固温度为1454℃、出钢目标温度为1555℃。该厂4炉SUS304型低碳不锈钢出钢温度不太稳定,其他4炉0Cr19Ni9型和4炉SUH409L型低碳不锈钢出钢温度比较稳定。

三、讨论

1、脱碳保铬

由冶金热力学原理知,钢水温度越高越有利于脱碳反应的进行(但应注意这里的高温应为适当的高温,因为仅仅依靠过高的温度会对炉衬产生较大损失);VOD炉内CO的分压越低越有利于铬的还原,在吹氧脱碳的同时,可抑制铬元素的氧化损失。为了符合热力学理论基础的要求,在VOD炉内通常采用的是稀释精炼法即以大流量的底吹Ar来稀释VOD炉内因脱碳反应所产生的CO的浓度。同时,也可促进钢水的搅拌,加速脱碳反应。钢水中的碳氧反应的控制环节是在扩散领域,即碳和氧向反应区扩散是整个脱碳反应速度的控制环节。因为在高温下,[C]+[O]=CO化学反应非常迅速,实际上是个瞬时反应。所以,用VOD炉精炼低碳不锈钢和超低碳不锈钢时,在高碳区的脱碳速度主要受氧的扩散控制,即供氧强度越大,脱碳速度也越大。但是,当碳含量降低到一定程度时,碳的扩散速度减小了,成为反应的控制环节。因此,为了加速低碳区的脱碳,应当采取如下措施：

(1)加强对钢水的搅拌,以增大反应界面积和扩散速度,即尽量使钢水处于细小的液滴状态;

(2)提高钢水温度,以增大碳的扩散速度和降低临界含碳量(高碳区与低碳区的界限);

(3)提高真空度以降低临界碳量。用VOD炉精炼超低碳不锈钢(SUH409L)的各个参数比用VOD炉精炼低碳不锈钢(0Cr18Ni9、SUS304)的各个参数都大,同时前者比后者沸腾脱碳时间长。但是,用VOD炉精炼SUH409L超低碳不锈钢时,由于进站温度、真空度、吹氧量和底部吹Ar量都比精炼0Cr18Ni9、SUS304低碳不锈钢时的高,进一步说明精炼SUH409L超低碳不锈钢时铬的损失较少,由此可以得出用VOD炉精炼SUH409L超低碳不锈钢所耗费还原时间最少(仅用10min)。

另外,我们又发现,0Cr18Ni9型、SUS304型这两种低碳不锈钢液中含铬量高,对应的钢液中含碳量也高;而SUH409L型这种超低碳不锈钢液中含铬量低,对应的钢液中含碳量也低。因此,在用VOD炉精炼含铬量较高而含碳量较低的不锈钢时,需要采取更高的真空度和适当高的温度,因为仅依靠过高的温度会对炉衬损害大。

2、脱硫和脱氮问题

炉渣的碱度愈高或真空度越高愈有利于脱硫反应((CaO)+[S]+[C]=(CaS)+CO)的进行。若碱度在1.5以上时脱硫率可达80%以上。关于这一点,我们已经通过VOD炉精炼低碳不锈钢的实践得到验证。

同理,脱氮速度与真空度、吹Ar搅拌强度有关。随着真空度的提高、吹Ar搅拌强度的提高脱氮速度也将增大。这里特别指出,用VOD炉精炼像SUH409L型的超低碳不锈钢时,一定注意进站钢水成分中氮含量的严格控制。

3、VOD炉精炼发展趋势

目前,VOD炉不仅只精炼不锈钢,它还可对各种特殊钢进行真空精炼或真空脱气处理。这样可以简化电炉操作,提高电炉生产率;而VOD装置中就不需要象冶炼不锈钢那样强烈吹氧去碳,处理时间可控制在1h以内,这样钢包的寿命可大大提高;结构钢因耐火物沾染的可能性减少,其质量得到进一步改善。

由于钢包底部的Ar气流搅拌,VOD的脱气、去除夹杂的效果较好,反应动力学较为有利。如处理时间短,钢包采用适当的预热措施,钢水在处理过程中,虽未进行补充加热,钢水的降温不致太大。当然也可考虑在真空罐内的钢包上进行感应加热,这样就增加了设备投资。同时也要注意底吹透气砖型号和数量的选择。冶炼S

四、不锈钢冶炼工艺的发展

1、不锈钢二步法冶炼工艺

Witton公司和联合碳化物公司相继发明VOD和AOD精炼法之后，EAF-VOD或EAF-AOD生产不锈钢的二步法取代了电炉单炼法。近十年来，二步法有了新发展，例如开发出KMS-S+K-OBM-S、MRP(金属精炼法)等新工艺，同时德国、日本又相继开发开发出三步法的生产工艺。不锈钢二步法是指初炼炉熔化结合精炼炉脱碳的工艺流程。初炼炉可以是电炉，也可以是转炉；精炼炉一般指以脱碳为主要功能的装备，如AOD、VOD、RH-OB（KTB）、K-OBM-S、MRP－L等。转炉冶炼不锈钢技术可以分作两大类，第一类是以铁水为原料，不用电弧炉化钢，在转炉内用铁水加铬矿或铬铁合金直接熔融还原、初脱碳，在经真空处理脱碳精炼；第二类是采用部分铁水冶炼。先用电炉熔化废钢和合金，然后与三脱处理后的铁水混合，再倒入转炉进行吹炼。世界上先后采用转炉铁水冶炼不锈钢的厂家共有10余家，目前仍继续生产的仅有4家，它们是新日铁八幡、川崎千叶、巴西阿谢西塔和中国太钢。需要说明的是，其它停下来的厂家都不是因为工艺或产品质量原因。转炉铁水冶炼不锈钢的工艺技术是成熟可靠的。

采用转炉铁水冶炼不锈钢的优点如下；

（1）原料中有害杂质少；

（2）转炉中可实现熔融还原铬矿；

（3）氩气消耗低；

（4）利用廉价铁水，节约电能，缓解废钢资源紧张；

（5）转炉炉衬寿命长；

（6）有利于连铸匹配；

（7）产品范围广，特别适于生产超低碳、氮和铬不锈钢；

（8）利于降低成本。

2、不锈钢三步法冶炼工艺

三步法是冶炼不锈钢的先进方法，冶金质量好，有利于初炼炉—精炼炉—连铸机之间的匹配，适用于专业化的生产厂家，也适用于联合钢铁企业生产不锈钢和特殊钢。不锈钢三步法则是在二步法的基础上增加深脱碳的装备。三步法的基本步骤是：初炼炉转炉VOD（或RH）。通常的三步法有初炼炉AODVOD（LF）CC，初炼炉MRP－LVOD（LF）CC等多种形式。第一步，初炼炉只起熔化和合金化作用，为第二步的转炉冶炼提供液态金属。第二步是快速脱碳并防止铬的氧化。第三步是在VOD或RH-OB、RH-KTB的真空条件对钢水进一步脱碳和调整成分。

五、结束语

使用VOD进行低碳不锈钢冶炼时候，要根据炉体结构了解钢水化学成分、数量、温度等要素，并结合钢种制定出相关操作规程，只要做到精细操作，VOD法将比其他方法能够冶炼出更加适宜的不锈钢产品。

参考文献

[1]李朝前.转炉高效冶炼不锈钢技术[J].钢铁研究，2012

低碳冶金技术篇3

钨冶炼绿色分离面临的难题

实现钨与杂质的绿色分离和废水零排放必须废弃沿袭二百多年的黑、白钨矿碱（酸）浸出-铵盐转型冶炼工艺体系，开发新一代无酸碱钨冶炼工艺，实现钨冶炼无污染闭路循环。就可能实现废水零排放的钨冶炼工艺而言，国内外学者曾经开展过“钨精矿火法直接制取碳化钨”[6-9]和“熔盐电解直接制取碳化钨或金属钨”的工艺探讨，作者也进行了“黑、白钨矿铵盐不变体系闭路冶炼工艺”的深入研究。

1.钨精矿火法直接制取碳化钨

国内外学者曾经进行过铝热还原法制取碳化钨、熔盐萃取-碳化法制取碳化钨和钨精矿-碳还原法制取碳化钨的相关研究[6-9]。结果表明存在以下难以克服的问题：（1）制取的碳化钨杂质含量高，难以满足质量要求;（2）金属收率低于湿法冶炼，仅为90%左右；（3）获得的碳化钨必须用HCl酸洗除杂,才能在一定范围内提高纯度;（4）酸洗废液的排放造成环境污染。钨火法冶炼的相关研究结果证明：和其它金属冶炼一样，火法冶炼难以制取高纯金属，与湿法冶炼相比，在金属提纯和分离杂质方面存在难以克服的缺陷：（1）熔融状态的液相中，钨和杂质的浓度高，杂质熔入碳化钨固相的化学趋势更大。(2)熔盐液相的粘度大，固液相物理分离程度远比水溶液过程低。因此，受固有工艺特性的限制，钨精矿火法直接制取碳化钨的方法取代现行钨冶炼工艺、实现废水零排放的可能行较小。

2.熔盐电解直接制取碳化钨或金属钨

江西理工大学曾分别以钨酸钠和钨酸钙熔盐体系进行过电解直接制取碳化钨或金属钨的相关研究。结果表明，其与钨精矿火法冶炼相比具有相同的缺陷：即使经过HCl酸洗除杂，制取的碳化钨和金属钨纯度仅为95%左右。同样存在酸洗废液排放的问题。因此，熔盐电解直接制取碳化钨或金属钨方法难以取代现行钨冶炼工艺，也不能实现钨冶炼废水零排放。

3.铵盐不变体系闭路湿法冶炼

钨的湿法冶炼是制取高纯钨的有效途径。由于难以找到Na+和Cl-经济有效的沉淀分离方法，要实现钨的无废水排放和闭路冶炼，钨湿法冶炼过程必须做到不使用含有Na和Cl的化合物，作者设想用铵盐浸出取代酸碱浸出，铵盐浸出白、黑钨矿直接得到钨酸铵溶液，并在同一体系进行净化除杂，进行铵盐不变体系闭路湿法冶炼的研究。用铵盐不变体系冶炼取代目前的碱（酸）浸出-铵盐转型冶炼工艺，实现无废水排放的闭路冶炼需解决如下关键技术：（1）pH值≤10的条件下，铵盐浸出黑、白钨矿的技术；（2）过剩铵盐浸出剂的高效回收和返回利用技术；（3）将钨酸铵溶液中的有害杂质以难溶化合物存留于固相渣中，实现绿色分离。1.铵盐浸出白钨矿的现状和难题:国内外曾经开展过铵盐浸出白钨矿的某些研究：（1）氟化铵浸出白钨矿国内学者曾提出过采用NH4F+NH4OH浸出白钨矿的设想[10]，对氟盐溶液浸出白钨矿的热力学进行了分析，其主要反应原理为：CaWO4(s)+2NH4F(aq)=(NH4)2WO4(aq)+CaF2(s)由于NH4F受热或遇热水即分解成氨和氟化氢气体，同时CaF2的溶度积虽小于CaWO4但较为接近，也难以彻底浸出白钨矿。申请者曾经在密闭高压釜中用理论量8倍的NH4F浸出白钨矿，在180℃温度下，浸出率仅为20%。由于NH4F受热分解成氨和氟化氢气体，过量氟化铵难以用蒸发-冷凝回收，且回收成本高。同时，浸出所得钨酸铵溶液在氟化铵回收过程会结晶析出APT，也存在较大的工艺缺陷。（2）磷酸铵浸出白钨矿国外学者和作者曾采用(NH4)3PO4+NH4OH浸出白钨矿，其主要反应原理为：3CaWO4(s)+2(NH4)3PO4(aq)=3(NH4)2WO4(aq)+Ca3(PO4)2(s)高温下氨易挥发；由于NH4OH是弱碱，WO42-是弱酸，浸出条件下pH值≤10，(NH4)3PO4在水溶液中主要HPO42-存在，PO43-浓度较低，CaHPO4溶度积大于CaWO4，磷酸铵难以彻底浸出白钨矿。日本学者1972年曾采用理论量8倍的磷铵和13.8mol/L的氨水，200℃温度和6.5MPa下浸出白钨矿；作者也曾经用理论量8倍的磷铵和2mol/L的氨水浸出白钨矿，在180℃温度和2MPa下，浸出率仅为80%左右。为增大反应的平衡常数，必需寻找新的浸出反应和更难溶的化合物渣型。2.铵盐浸出黑钨矿的现状和难题:目前难以找到黑钨矿的铵盐浸出剂。作者曾用NH4F和(NH4)3PO4浸出黑钨矿，结果浸出率几乎为零。铵盐浸出黑钨和黑白钨混合矿是难以解决的科学难题，国内外尚未有相关的报道。3.铵盐浸出白、黑钨矿的突破方向:对于铵盐浸出白、黑钨矿应从以下方面寻找突破方向。1.铵盐浸出白钨：（1）在(NH4)3PO4-NH4OH浸出体系中，找到减少氨的挥发、维持pH值大于10的技术方法;（2）探索新的铵盐体系浸出白钨矿的工艺技术，增大反应的平衡常数;（3）解决(NH4)3PO4在水溶液中主要以HPO42-存在，PO43-浓度较低，难以彻底浸出白钨矿的关键问题。2.铵盐浸出黑钨：（1）找到黑钨转变为WO3的火法冶炼方法和熔剂，后用氨水浸出获得钨酸铵溶液；（2）探索能将黑钨低成本地转变为白钨的技术途经，再用铵盐浸出。

铵盐体系钨与杂质元素绿色分离的可能性

1.铵盐浸出白钨过程:铵盐浸出白钨过程同时是个净化除杂过程。Ca2+可与铵盐形成各种难溶的钙化物固相而分离。pH=10条件下，重金属元素大部分存留于渣中分离；部分Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Pb、Mn、Zn以NH3为配位体进入溶液，降低铵盐浸出液的温度和NH3的浓度，配合物发生离解，以氢氧化物、砷酸盐以及硅酸盐等难溶化合物沉淀分离；除微量Na、K、P外，S、As、Si、Al、Mg、Cu、Fe、Co、Ni、Pb、Zn等21个杂质可以大部分除去。2.选择性除钼过程:现行除钼过程中[11-12]，硫化试剂可与Mg、Fe、Co、Ni等反应生成溶度积更小的硫化物固相沉淀，可更彻底地将金属杂质净化除去。传统的磷酸铵镁盐法可以彻底除去P。3.Na、K的控制:由于难以找到Na、K的固相沉淀物，可以通过控制原辅材料的Na、K含量实现铵盐闭路冶炼过程Na、K的平衡，并生产出符合GB/T101162007《仲钨酸铵》0级国标的APT产品。4.氨氮回收利用:铵盐不变体系白钨闭路冶炼使用含有氨氮的浸出剂，因此可实现APT结晶氨尾气和结晶母液氨氮的完全回收使用。结晶氨尾气和结晶母液氨氮回收技术已日趋成熟[13-16]，可组合应用于工艺体系。#p#分页标题#e#

铵盐不变体系黑白钨无酸碱闭路冶炼进展

1.铵盐不变体系白钨闭路冶炼:2009年开始，江西理工大学与企业合作，经过3年近千次试验，取得了三项关键技术的重大突破：（1）铵盐浸出白钨矿[17]；（2）过剩铵盐浸出剂的高效回收和返回利用；（3）钨酸铵硫化体系除钼同时除磷。铵盐不变体系白钨闭路循环冶炼工艺流程图如图2（图略）。研究结果表明，与现行白钨碱法-离子交换工艺相比，铵盐不变体系白钨闭路冶炼工艺全流程金属回收率提高2.6％，达到98.1％，APT产品加工成本下降30%，实现了白钨无酸碱闭路冶炼和杂质元素的绿色分离，过程无废水排放。目前已进入产业化设备安装阶段。2.铵盐不变体系黑钨闭路冶炼:在铵盐不变体系白钨闭路冶炼研究的基础上，2011年起，校企再度合作进行铵盐不变体系黑钨闭路冶炼技术攻关。采用三条技术路线研究，其中一条取得了进展，可实现铵盐不变体系黑钨闭路冶炼。

低碳冶金技术篇4

关键词：冶金；技术；风险

一、冶金行业的技术优化选择

近几十年来，冶金技术取得了重大突破和明显进步，下面对其中典型几种进行介绍

1、炉外炼钢技术

炉外精炼的主要任务是脱碳、脱氧、脱硫、去气、去杂质、调整温度和化学成分等。炉外精炼可大幅度地提高钢的质量、缩短冶炼时间、简化工艺流程和降低产品成本等。常用的方法有：DH法，也称真空脱气脱氧法，它是在钢液冶炼完毕后，再进行脱氧的一种方法；RH法，也称真空循环脱气法，钢液在重力、真空和吹氩三个因素的作用下不断进入真空室内，使其充分脱气；ASEA法，它是将加热、搅拌、真空等综合在一起的一种炉外精炼法，还有较强地脱硫能力和去除杂质的效果；VOD法，有很强的脱碳能力，在冶炼不锈钢时很容易把碳含量降低到0.02%-0.08%,而铬几乎不被氧化，该方法也有良好的去气去杂质能力，可以生产出非常纯净的钢；AOD法，利用氩气稀释方法使 6W 分压降低，而不需要真空设备，AOD法能顺利地冶炼低碳和超低碳不锈钢，脱硫和降低杂质的效果也很明显，为了保证炉外精炼效果，还可以对铁水进行预处理，即预先对铁水进行脱硫、脱磷、脱硅等处理，最常见的是脱硫处理，向铁水包中加入脱硫剂，主要成分是钙、镁、稀土等，它与铁水中的硫作用生成稳定的化合物后进入渣相，达到使铁水脱硫的目的。

2、轧钢技术

在轧钢方面，最重大的进展是热控轧制技术的成熟和应用，和以往同样强度级别的钢材相比较，热控轧制技术生产的钢材降低了碳含量和其它合金成分含量，因而使钢的焊接性及接头的力学性能得到很大改善。这种技术生产的钢也被称为TMCP钢。TMCP钢包括控制轧制钢、经CR处理后加速冷却钢和直接淬火钢，现在一般的TMCP钢多指控制轧制钢，如果采取了加速冷却则称为水冷型钢。另外，加速冷却还改变钢的最终组织―――铁素体、珠光体、贝氏体和马氏的比例，也能提高钢的抗拉强度。总之，通过控制轧钢过程中的加热温度、轧制温度、变形量、变形速率、终轧温度和轧后冷却工艺等参数，使轧件的塑性变形与固态相变相结合，可以获得细小的晶粒和良好的组织，提高钢的强韧性，使其成为具有优异综合性能的钢。

3、粉末冶金技术在冶金中的应用

粉末冶金是制取金属或用金属粉末作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

4、生物技术在冶金中的应用

生物冶金被认为是本世纪最有前景的技术，对于生物冶金存在的反应时间长、生产周期长、温度要求高等缺点，生物技术在冶金工业中发展潜力很大，随着对矿产资源的大量开采，高品位、易选矿产资源已日趋减少，开发利用低品位矿产资源以及回收利用矿山的废渣、矿渣已成为人们的共识，而生物冶金在这些方面有独到的优势。它不仅能经济地处理低品位、难处理矿石以及矿渣，而且还具有对环境危害小、投资少、能耗低、药剂消耗少等优点。尽管它存在生产周期长、温度要求严格等缺点，但是在矿产资源日益贫乏和环保要求越来越严格的情况下，它还是具有其独特的作用，代表了冶金技术发展的一个重要方向。

二、冶金项目中的技术风险分析

正如上文分析，近年来，冶金技术取得了重大突破和明显进步，但是技术先进应不一定意味着风险的减少，现实中一些冶金企业不适应市场经济的要求，经营机制不活、技术创新能力不强，主要表现为：有些企业的领导人对创新的重要性认识不足，科技创新意识淡薄或缺乏前瞻性。部分企业从事科研、技术开发、创新的人才严重不足，有专长的青年科技人才留不住，技术创新缺乏内在的动力机制，致使企业难以根据市场变化进行技术改造和新产品开发。投入技术创新的研究和开发经费严重不足。多数企业对技术创新的有效需求不足，对高新技术的开发、消化、吸收功能弱。由于市场竞争的非规范性，缺乏知识产权的保护，假冒伪劣和盗版现象严重，企业研究成果得不到有效保护，极大地挫伤企业研究开发的积极性。比如 TG 公司与德国米尔实验室联合研制的轧管新技术，也就是取得了 5 年的保护期，目前，各大冶金企业新上的轧管机组均是该技术，使 TG 公司的技术优势猛然消失。冶金企业中，由于受市场需求的产品技术含量比较固定，使相当比例的产品创新程度低，如：钢板、螺纹钢以及线材等产品。这些企业更多的是在独立进行本企业的技术创新活动。这些问题的产生都给冶金项目带来巨大的风险隐患。

三、降低冶金项目风险的技术措施

1、运用企业自身研发的新技术方法和工艺最大限度的缩短工期，减少台班的使用以降低承包项目单位的风险。施工企业在承担冶金工程项目时可以根据施工现场的条件和所施工的项目，从施工工艺入手采用新技术来提高工作效率。这种方法在迁钢大包转台安装时曾成功的应用。

2、投标报价阶段利用技术分析生产工艺和工程图纸，仔细核对分析工程量清单中的工程量，确定哪些项目能早日结；哪些项目工程量预计今后会增加；哪些图纸中不明确，根据经验预计修改后工程量可能增加，针对这些项目，在投标报价时，将其综合单价适当提高，而对那些工程量可能减少的项目可适当降低单价。这样既不提高投标总报价，又不影响中标，又能在结算时得到更理想的经济效益。以规避低价中标所带来的风险。

3、已中标工程给定的工程量清单中,利用技术分析生产工艺和工程量中的材料，利用对生产工艺的研究，对工程量清单中部分项目内容归类采用统一综合单价，来降低高风险材料在子项目中的比例达到降低或消除已存在的风险目的。

4、建立完善技术创新的执行系统

建立一把手领导下的总工程师技术负责制和总经济师效益负责制，作为企业技术创新的两条并行的执行系统，在总经理和总工程师、总经济师的直接指挥下，加强企业的技术中心经济信息工作，建立完善企业技术创新信息系统，及时为总经理、总工程师、总经济师和企业的技术创新工作服务。根据总经理的设计和决策，总工程师主要负责领导技术开发方面的工作，包括市场调查、具体设计、产品开发、工装改进、质量保证、人员培训及科技管理等。总经济师主要负责领导市场开发方面的工作，包括市场调查、成本核算、营销策略、售后服务、信息反馈及财务管理等。这两条线原则上分工不分家，要及时通气，协同作战。

5、建立目标约束和重奖激励的机制

技术创新的最终目标是为企业创造最大的效益，为了使企业技术创新活动持续有效地进行，必须建立目标约束和重奖激励相结合的管理制度，作为技术创新的动力系统，实行有功者奖，平庸者罚，赏罚分明。鉴于技术创新活动中不可避免的风险，应允许失败，建立风险承担制度。

低碳冶金技术篇5

关键词：冶金工业，高速钢轧辊，研究现状

 

一、冶金工业的发展现状

（一）钢铁生产工艺流程逐步优化

20世纪90年代以来,世界钢铁工业在激烈的国际市场竞争中,由20世纪80年代以前的以扩大规模、增加产量为主转向降低消耗、降低成本、提高质量、增加品种和保护环境。博士论文，高速钢轧辊。钢铁工业技术进步的主流是缩短生产流程,减少工序,提高质量,降低消耗,提高效率。技术进步中有两大主要趋向:一是寻找可以替代传统工艺的新工艺流程的研究开发;二是现有工艺和技术装备的完善化。两大技术进步趋向互相竞争、相互渗透,促使钢铁工业不断提高钢材质量、减少消耗、降低成本、减轻对环境的污染,进一步走向集约化。

传统的钢铁生产工艺流程是一种“冷态”下间歇式生产的工艺流程。日本在20世纪60年代建设的10多个大型钢铁厂都是采用这种工艺流程。20世纪80年代以后,世界钢铁业已逐步将上述传统的钢铁生产工艺流程改造成为现代化“热态”连续生产工艺流程。这种工艺流程具有高效、连续、紧凑、智能等特点。20世纪80年代末期,德国、法国、日本、意大利、美国等钢铁工业发达国家开发成功接近最终钢材产品形状的连铸、连轧技术,如带钢、型钢的连铸连轧等。由于该技术具有工艺流程紧凑、生产周期短、物料消耗少、生产效率高等一系列优点,在近十多年来得到了快速发展。自从1989年世界第一条薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司克劳福兹维尔厂投产以来, 经过10多年发展,到2002年底,世界上已有38个薄板坯连铸连轧生产厂共56条生产线,总生产能力已超过5 500万吨。我国现已有5个钢铁企业建成8条薄板坯连铸连轧生产线,到目前为止又有5个钢铁企业正在建设厚板坯连铸连轧生产线,不久的将来总生产能力将达2000万吨,预计届时将占全世界同类生产线能力的1/4以上。博士论文，高速钢轧辊。2001年我国连铸比达到89.71%,已经超过了2000年的世界平均水平。2003年达到了96.96%,目前,全国重点大中型企业中,连铸比达到99%以上的企业已达41家。

带钢连铸连轧技术是世界主要钢铁生产国家正在积极开发应用的一项重大钢铁生产前沿技术,它将是21世纪钢铁生产技术的一个主要发展方向。

（二）钢铁产量不断增长

冶金行业的发展受到国内与国际宏观经济环境的共同影响。国内方面,国家采取的宏观调控措施初见成效,钢铁行业投资规模过大,低水平重复建设得到遏制,有效打击了“地条钢”等劣质产品冲击钢材市场的行为,进一步净化了市场,钢铁生产企业对市场更加理性化。消费结构的升级和城镇化速度加快为钢铁行业发展提供了基本的保障;西部大开发和振兴东北老工业基地的战略也为钢铁行业提供了新的发展机会。国际方面,世界经济仍保持总体向好的发展态势,全球钢铁需求持续增长。

二、冶金工业对轧辊的需求

钢铁工业的持续发展,为轧辊制造业提供了广阔的发展空间。博士论文，高速钢轧辊。一方面,随着钢产量的不断增加,轧辊需求量大幅增长。仅就国内而言,据统计,每年消耗的轧辊材料有50万吨以上,价值数十亿元。另一方面,随着轧钢技术和装备水平的不断提高,对轧辊的质量也提出了更高的要求。而国内轧辊生产厂家的制造水平还较落后。仅以宝钢为例,2000年,宝钢用于轧辊的采购资金超过2亿元,其中国内的只占30%,国外的占70%。因此,不断研究新型轧辊材质及制造工艺,为轧机配备高性能的轧辊已成为国内轧辊生产行业面临的重要课题。

三、轧辊材料的研究现状

为提高热轧辊的表面耐磨性,热轧辊材料不断地得到改进,其基本的发展过程是从冷硬铸铁到高铬铸铁到半高速钢和高速钢。高速钢材料用于轧辊制造,使轧辊性能显著提高,轧材质量明显改善。

（一）高速钢轧辊的特点

高速钢轧辊是用具有高硬度,尤其是具有很好的红硬性、耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊的工作层,用韧性满足要求的高强度灰铁、球铁、铸钢及锻钢作为轧辊的芯部材料,把工作层和芯部以冶金结合的方式结合起来的高性能轧辊。

1、高速钢轧辊的化学成分特点

(1)含有较多的C和V。C和V可以形成高硬度的MC型碳化物,提高轧辊耐磨性;

(2)有较高的Cr含量。Cr含量高,可在轧辊组织中形成一定数量的M7C3型碳化物,有利于降低轧制力并改善轧辊辊面的抗粗糙性;

(3)含有一定量的Co(≤10%)。Co可提高高速钢轧辊的红硬性,从而提高轧辊耐磨性;

(4)离心铸造高速钢轧辊中含有≤5%的Nb。Nb可降低轧辊组织中因合金元素密度差大而引起的偏析。

2、高速钢轧辊的组织特点

高速钢轧辊的性能取决于其微观组织结构特征:(1)碳化物的种类、形状、体积分数及分布;(2)马氏体基体的性能特点;(3)晶粒尺寸大小。轧辊用高速钢材料的微观组织结构与合金成分及工艺条件有关。因材料成分和工艺条件的不同,出现了各种不同的研究结果。同以往的高铬铸铁轧辊相比,高速钢轧辊中的碳化物类型较多,除含有MC型碳化物外,还含有M2C、M6C和M7C3型碳化物。

（二）高速钢轧辊的生产工艺及其特点

围绕着轧辊外层与芯部的结合问题,高速钢轧辊的制造技术不断发展。博士论文，高速钢轧辊。目前国外主要采用离心铸造法(CF)、连续浇铸复合法(CPC)和电渣熔铸法(ESR)制造,而热等静压法(HIP)和喷射成形法(Osprey)仍在完善和发展中。CPC法制造轧辊装备复杂,我国仍无法生产;ESR法制造轧辊能耗高,仅适合于制造冷轧辊;用离心铸造法生产轧辊装备简单,工艺稳定,效率高,是制造高速钢轧辊的重要方法。博士论文，高速钢轧辊。离心铸造法生产高速钢轧辊尽管存在着合金元素容易产生偏析的问题,但由于其突出的优点,使它在相当长一段时间内仍处于高速钢轧辊生产的主导地位。博士论文，高速钢轧辊。

（三）高速钢轧辊的应用

自20世纪80年代以来,国外在热带钢连轧机上开始试用高速钢轧辊并取得良好效果。目前高速钢轧辊的比例不断提高,在某些机架上,甚至全部采用了高速钢轧辊。使用高速钢轧辊后,辊耗明显下降,换辊次数显著减少,轧辊研磨量减少,轧机能力提高,燃料和动力消耗降低,有助于降低轧制成本和提高带钢质量。

近年来我国也开展了铸造高速钢轧辊的研究,北京冶金设备研究院采用普通离心铸造方法生产了高速钢辊环,其成分(质量分数,%)为:2.0~2.4C,8~15W,2~3Mo,4~7V,3~5Co;金相组织为:马氏体+共晶碳化物+二次碳化物+残余奥氏体;力学性能为:硬度60~65HRC,冲击韧性(5~10)J/cm,抗拉强度(400~600)MPa。

四、结语

随着轧机向自动化、连续化、重型化方向发展,对轧辊的几何尺寸、表面精度和力学性能提出了更高的要求。轧辊生产厂、研究机构和钢铁生产企业必须加强冶金轧辊材料的基础性研究、轧辊生产技术的研究、轧辊工艺装备的研究和轧辊使用技术的研究,不断提高我国轧辊制造业和钢铁产品的国际竞争力。

参考文献：

[1]符寒光.高速钢轧辊研究的现状及展望[J]钢铁,2000,(05).

[2]翁宇庆.我国冶金工业在新世纪最初几年的科技进步[J]钢铁,2004,(01).

 

低碳冶金技术篇6

关键词：铝冶金；问题；有效措施

中图分类号： P618 文献标识码： A

引言

随着世界铝冶金技术的飞速发展，我国电解铝工业也已经由电解铝的纯进口国变为世界第一大产铝国。现代铝冶金技术的发展起源于19世纪80年代后期出现的霍尔一埃鲁特冰晶石氧化铝熔盐电解法，经过一百多年的发展这种方法虽然从原理上没有实质性改变，但是电解槽的结构、阳极形式、容量大小、过程控制等都取得了长足的进展。但由于我国铝冶金发展尤其在电解铝过程中实现了跨越式发展这一特点，大型槽技术在生产实用技术领域缺乏应有的技术积累和支撑，因此仍存在许多突出的技术问题有待冶金技术工作者进一步研究解决。

一、我国铝冶金的发展历程

中国铝工业的起步是在1949年新中国成立后，1954年我国第一座氧化铝厂(501厂)及电解铝厂(抚顺铝厂)相继建成投产，开创了我国铝冶金的新纪元；1956年第一家铝加工厂――东北轻合金加工厂(101厂)建成投产。到1958年，我国初步形成比较完备的铝工业体系，实现了中国铝工业从无到有的发展，我国自此才拥有了自己的铝冶金企业。58年以后相继建成了山东铝厂、郑州铝厂、贵州铝厂三大氧化铝生产基地，抚顺铝厂、包头铝厂、青铜峡铝厂等电解铝生产基地，以及东北轻合金、西南铝、甘肃陇西铝等铝加工生产基地。改革开放以后，中国铝工业紧跟世界先进技术发展潮流，从产业规模、关键技术装备、研发能力和产业竞争力等方面进行了全方位改进与调整，2001年组建中国铝业集团，实现了铝冶金行业的资产及生产技术整合，进入了铝冶金发展的新时期。中国于2002年跻身于全球铝产量第一的大国位置，为新世纪铝工业向世界强国跨越打下坚实的基础。在此期间，电解槽的发展也经历了由小型预焙阳极一侧部导电自焙阳极一上部导电自焙阳极一大型不连续预焙阳极及连续预焙阳极一中间下料预焙阳极的发展历程[1]。

二、目前我国现代铝冶金存在的问题

中国铝冶金经过建国以后60多年的发展，从勘探、采选、冶炼到加工，目前已发展成为上下游齐全、产业链完整的冶金工业体系，铝土矿的开采加工、氧化铝生产、电解铝生产、铝产品加工技术都具备了国际先进水平。尤其是自2002年以来，我国稳居世界第一产铝大国的位置，2010年原铝产量突破l500万吨。

但产能的增长带来原料的不足：2008年，中国铝一次资源对外依存度51．7％，2009年，在政策扶持的推动下，铝业生产迅速恢复，但对外依存度依然居高不下，达到43％；氧化铝生产经过上个世纪90年代的快速发展，在本世纪初又经过了重组、整合及对落后产能的淘汰，目前我国氧化铝的自给能力能达到70％以上。我国的铝土矿的特点是高铝、高硅、低铁及一水硬铝石型，A／S在47之间较多，A／S-g在10以上的优质铝土矿较少。矿物特点决定了我国的氧化铝生产存在山产工序复杂、达产率低、碱耗、汽耗、煤耗居高不下等问题，致使原铝成本高，企业赢利能力低下。

铝电解技术自上个世纪70年代末引进160KA中间下料预焙槽技术之后，使我国在现代铝冶金技术发展方面迈上了一个新的台阶，通过在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面的研究工作，进入本世纪以来，相继开发成功了320、400、450KA的特大型电解槽技术，我国铝工业的技术进步令人注目。大容量电解槽的开发，使我国铝电解技术总体上达到了国际先进水平，电解铝工业的面貌发生了根本的改变。但是由于开发时间短，发展速度快，我国大型铝电解槽在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行过程中还存在很多问题：比如电流效率较低、吨铝电耗平均在13500Kwh以上、焙烧启动时间长、吨铝碳素消耗高于国际水平、阳极效应系数高、电解槽寿命达不到设计指标等。以上问题严重制约着我国铝电解工业的持续发展[1]。

三、加强我国铝冶金技术的有效措施

1、调整产业结构，使上下游铝冶金产业链产能配套

长期以来，铝冶金行业存在下游产能过剩而上游产能不足的状况，表现为铝加工能力大而原铝供应不足，电解铝生产能力大而氧化铝供应不足等状况。大多新建企业都以电解铝为主，而氧化铝靠外购或进口解决，使整个铝冶金产业链没有形成良性循环[2]。针对这种情况，国家应加大宏观调控力度，继续促进大型综合型企业集团的联合，以实现人力、技术、设备等资源共享，形成较合理的产业结构。

2、加快企业重组，淘汰落后产能，形成规模优势

目前，中铝集团是我国铝冶金行业最大的集团公司，在国内同行业具有明显的竞争优势。各地应以中铝为鉴，积极落实国家组建大型企业集团的有关政策，加快对5万吨以下(100KA)的小型铝冶金产能的淘汰步伐，使单位企业产能水平得以提高，增强企业的国际竞争力；虽然我国自2002年以来已成为世界最大的铝生产国，但在国际上具有竞争力的大型铝业集团只有中铝一家，其它的铝冶金企业都各自为政，生产能力分散，致使单位企业的产能水平远低于国际水平，从而抬高了原铝生产成本，使铝冶金在高能耗、高成本、高污染、低效益的恶性循环中运转。各地应针对性的出台相关政策，顺利实现对落后产能的淘汰计划，加快组建一批大型或跨国铝业集团，使铝冶金行业实现可持续发展。

3、提高产品附加值，加速我国由铝冶金大国向强国的转变进程

我国自2002年以来已成为世界最大的铝生产国，但产品种类少，成本高，附加值低，严重限制了铝冶金企业的进一步发展。纯铝具有优良的导电、导热、耐蚀、低密度、易于铸造和加工成型等特性，但是纯铝的莫氏硬度只有2．75，所以工业应用最多的是铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件；变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品：板、带、箔、管、棒、型、线和锻件，通过这些工业生产方法可以生产种类众多的终端产品。而我国目前市场上铝产品种类较少，应不断研发新品种，延长铝冶金产业链。各企业应加强技术开发力度，开发高附加值、多样化的铝冶金产品，实现我国由大国向强国的转变[3]。

4、通过校企科研合作、提升技术创新能力，实现节能降耗

我国虽然自2002年以来稳居世界铝产量第一的位置，但是产品的附加值不高，国际市场的竞争力不强。由于在铝冶金技术的研发过程中实现了跨越式的发展以及我国铝土矿资源的特点，使我国铝冶金企业在运行过程中存在很多问题。

4.1要通过企业技术创新，解决氧化铝生产中高能耗、高成本问题，运用烧成回转窑模糊逻辑控制、多管间接加热连续脱硅，管道化溶出、一水硬铝石双流法溶出、外流式自由降膜板式蒸发器、流态化悬浮或循环沸腾焙烧炉等技术取代本行业落后的焙烧回转窑，降低氧化铝生产成本，改善氧化铝质量，提高产能水平。

4.2通过铝冶金企业与碳素生产企业、相关高校的技术合作，寻找提高碳素阳极和阴极碳块使用寿命的技术途径，降低吨铝阳极碳素消耗，提高电解槽的使用寿命；通过改进操作工艺条件，缩短电解槽启动周期，降低阳极效应系数等途径节约电耗，稳定电解操作。

4.3通过技术开发降低电解槽无功能耗：预焙槽的导电部件及接触点多，导致无功能耗的欧姆压降很高，有的企业可达0．5～0．6V，实际生产中阳极压降、阴极压降和母线压降是导致生产过程中电能消耗高的重要原因，要寻求降低无功能耗的有效途径，探究降低电解质实际分解电压和增大电解质电导率的有效操作制度及工艺条件，以降低电解槽工作电压，节约成本。

结束语

综上所述，我国铝冶金生产技术与国际先进水平仍然存在差距，如何从整体上提高我国铝冶金生产技术水平，达到大幅度的节能降耗、降低成本和进一步有效降低环境污染的目的，以实现我国由大国向强国的转变和铝工业的可持续发展，仍然是中国冶金工作者的努力方向。

参考文献

[1]马琼.浅谈我国铝冶金技术的发展方向[J].理论探索.1994(7):202+204

[2]刘平,马少健.我国铝冶金工业环境保护与资源综合利用的现状与发展[J].有色矿冶.2005(3):44-45+48

低碳冶金技术篇7

【关键词】转炉工艺；冶炼原理；操作要求

1 转炉冶炼目的

转炉冶炼主要是将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。

氧气顶吹转炉炼钢设备工艺：如图1所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。 氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此，必须加以净化回收，综合利用，以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外，炼钢时，生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差，昂贵的合金元素也易被氧化而损耗，因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。

2 转炉冶炼原理简介：

转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 （FeO，SiO2，MnO，） 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。

转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：

（1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；

（2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；

（3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；3～5min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；

（4）3～5min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；

（5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；

（6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。

3 转炉炼钢主要工艺设备简介：

3.1 转炉（converter）

炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。

3.2 AOD精炼炉

AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。

VOD精炼炉

VOD精炼炉（vacuumoxygen decarburization），是在真空状下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。

3.3 LF精炼炉

LF（ladle furnace） 炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。

转炉倾炉系统

倾炉系统：变频调速（变频器+电机+减速机+大齿轮）

倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。

4 转炉炼钢要求

低碳钢是转炉炼钢的主要产品。由于转炉脱碳快，钢中气体含量低，所以钢的塑性和低温塑性好，有良好的深冲性和焊接性能。用转炉钢制造热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、汽车板、冷弯型钢、低碳软钢丝等，都具有良好的性能。

转炉冶炼中、高碳钢虽然有一些困难，但也能保证钢的质量。转炉钢制造的各种结构钢、轴承钢、硬钢丝等都已广泛使用。冶炼高碳钢的困难是拉碳和脱磷。在C>O.2%时靠经验拉碳很难控制准确，如果有副枪可借副枪控制，没有副枪时需要炉前快速分析，这就耽误了时间。高碳钢终点（FeO）低，脱磷时间短，因此需要采用双渣操作，即在脱碳期开始时放掉初期渣，把前期进入渣中的磷放走，然而双渣操作损失大量热量和渣中的铁，没有特殊必要不宜采用。增碳法是冶炼中、高碳钢的另一种操作法，这时吹炼操作和低碳钢一样，只是在钢包内用增碳剂增碳，使含碳量达到丘冈绅的要求。增碳剂为焦炭，石油焦等。中碳钢的增碳量小，容易完成。高碳钢增碳要很好控制，但轨钢、硬线等用增碳法冶炼可以保证质量合乎要求。

转炉冶炼低合金钢没有特殊困难。冶炼合金钢时，因为合金化需要加入钢包的铁合金数量大。会降低钢水温度，而过分提高出钢温度又使脱磷不利。所以冶炼合金钢应与炉外精炼相结合.用钢包炉完成合金化。另外，随着对钢的成分的控制要求不断严格，为减少钢性能的波动，要求成分范围越窄越好。这也需要在钢包精炼时进行合金成分微调的操作。

参考文献：

[1]王雅贞等.氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备.北京：冶金工业出版社，2001.

低碳冶金技术篇8

关键词：转炉双渣法；少渣炼钢；工艺新进展

在炼钢时采用转炉少渣炼钢工艺， 使在单位时间内铁水最终获得量与初始投入量之比得到提高，从而增加了冶炼的经济效益。通常情况下在炼钢时需要石灰来造渣，而由于采用少渣工艺在炼钢时铁水硅含量很低， 所以减少了石灰的用量，进而降低了成品也减少了污染物的排放[1]。在实际生产过程中通过对转炉双渣法少渣练钢工艺在实施过程的研究并对所遇加以解决，得出转炉双渣法少渣炼钢工艺在降低渣料消耗和降低钢铁料消耗等方面有显著效果。

一、少渣炼钢工艺的概述

转炉双渣法少渣炼钢工艺就是在金属冶炼时将转炉吹炼时分为两个阶段，第一阶段吹炼首先对金属溶液进行脱硅和脱磷处理，待脱硅、脱磷结束后倒出部分炉渣进行第二阶段吹炼；第二阶段吹炼是以脱碳处理为主，待脱碳处理结束后出钢，并将液态炉渣留在炉内。在进行下一炉金属冶炼时，要根据炉内留渣情况兑入废钢、铁水进而进行第一阶段吹炼；待第一阶段吹炼结束中间倒渣后再进行第二阶段吹炼，从此循环反复。转炉双渣法少渣冶炼可以降低钢铁原料和白灰的消耗，并使转炉的脱磷率提高。

二、少渣炼钢工艺制度分析

（一）少渣炼钢炉内部分合金化

在少渣炼钢时，由于造渣材料的消耗量的减少，在有多余热量的情况下，可以使锰矿或铬矿直接合金化。

（二）少渣炼钢造渣制度

转炉少渣吹炼时，根据吹炼的时间段来投入生石灰及其它造渣材料，一般情况下在吹炼开始或吹炼中期投入比较有效。当转炉化渣不良时，加入适量的萤石能够帮助转化炉化渣；当铁水硅未达到预期控制目标时，在铁水中加适量的软硅石，能够使铁水中的硅含量达到控制范围。少渣炼钢时，在保证造渣材料消耗降低的前提下，将前一炉的高碱度、高氧化性、高温的最终料渣保留一部分在转炉内，然后其中加入少量石灰或白云石，最后兑铁炼钢，可以有效的保护炉衬、覆盖钢液及减少金属喷溅。

（三）少渣炼钢供气制度

在少渣炼钢脱碳转炉时刚开始由于转炉内铁水的硅、锰含量较低，所以使碳氧反应提前，前期由于转炉的炉渣量很少如果在前期顶吹氧枪枪位低会造成金属喷溅。而在前期转炉内铁水的硅、锰含量较低时采用较高枪位操作能够快速成渣， 能够增加吹炼前期渣中氧化铁的含量。根据在布置顶吹氧枪枪位时要根据化渣情况逐步降低枪位来满足生产需求。与常规吹炼相比，前期少渣吹炼时氧气流量应适当减少，而在吹炼后期时应加大氧气流量，这样有利于降低铁损和提高锰的收得率。所以，在少渣炼钢全的过程，顶吹氧枪枪位应采用“ 高 - 低 - 低 ”三段式控制这样分布比较合理[2]。

（四）少渣炼钢温度制度

在对铁水进行吹炼时，合理选用造渣材料和废钢用量是保证温度制度的关键所在，温度制度的平衡常常因铁水温度的降低和放热反应元素减少或增加而导致铁水热量的改变，通常情况下减少造渣材料和废钢用量可以使铁水的温度达到一个平衡状态。

三、双渣法少渣冶炼的关键技术

（一）控制炉渣的流动性是决定能否快速倒出足量的脱磷炉渣的关键因素，为此我们在冶炼的我们必须控制以下事项：1）保证转炉的炉渣的粘度非常低；2）在脱磷阶段适当的提高炉内温度；3）保证炉内炉渣充分熔化，无颗粒状析出；

（二）脱磷阶段高效脱磷工艺技术：脱磷阶段钢水不能充分脱磷，这就加重钢水在脱碳阶段的负担。如果最终钢水中磷含量不合格就必须进行后吹、补吹，加大了劳动量，提高了生产成本。当采用双渣法少渣冶炼工艺时，由于前一次冶炼所留炉渣中已包含百分之一点五的五氧化二磷含量，采用较低的碱度渣系虽然保证炉渣流动性良好，但是使脱磷阶段脱磷难度明显增加。采用少渣冶炼工艺在吹炼前期脱磷阶段高效脱磷的关键有三方面，其一在金属熔池内加强金属搅拌加快熔池内部磷的传输；其二在转化炉前期通过调整供氧或加入铁矿石、氧化铁皮等方式提高渣中氧化铁的活跃度；其三采用少渣冶炼工艺时，在脱磷阶段结束后能否快速倒出足量的炉渣在冶炼工艺流程方面具有及其重要的意义。

四、采用少渣冶炼的优点与缺点

（一）降低钢铁料消耗。由于在转炉双渣冶炼前期降低了渣中氧化镁的含量降低了渣中铁珠比例，从而降低了钢铁的料消耗。

（二）提高收得率。采用少渣冶炼工艺在吹炼最后不进行倒渣，所以提高了钢水的收得率。

（三）为未来研发优质产品打下良好基础。

（四）降低料损耗。由于炉渣中的铁排出量减少，从而节省了钢铁量消耗；但由于磷已在前期排除故为降低排磷量。

（五）降低渣量排放。由于双渣法在吹炼前期造渣倒掉并在吹炼中期再造渣，从而减少了总渣量的排放。

五、双渣法少渣冶炼的发展前景展望

由于市场的需求钢铁的产量迅猛增长，从而造成钢铁行业受到资源、能源和环境的限制。而在金属冶炼时采用转炉双渣法少渣冶炼工艺可以有效的提高铁水的收得率、缩短了冶炼时间、提高了转炉作业率、提高生产能力， 延长了转炉炉龄、提高了转炉终点命中率，从而提高了经济效益，改善了钢水的纯净度为生产超纯净钢创造了条件。通过对国内外钢铁工艺的研究和实践表明， 少渣炼钢工艺能够满足于大产量、经济地生产纯净钢，而由于少渣炼钢工艺钢铁料消耗低， 能够有效的缓解国内铁矿资源的紧张状况，使之在未来的应用前景十分可观[3]。

六、总结

近年来社会随着经济的发展，对工业生产提出了更高的要求，同时经济的供给关系也让我们正在经历一次又一次的技术革命。本文主要针对转炉双渣法少渣炼钢工艺新进展及操作优化展开论述，转炉双渣法少渣炼钢工艺是有效减少物料消耗和炉渣排放量并达到降本增效的方法，它能为未来中国钢铁事业发展打下坚实可靠的基础。

参考文献：

[1]丁瑞锋，冯士超，王艳红等.转炉双渣法少渣炼钢工艺新进展及操作优化[J].上海金属，2015，37（5）：57-61.

[2]杜玉涛，董大西，朱荣等.转炉石灰石双渣低成本工艺研究与实践[J].工业加热，2014，（6）：20-22.