电弧炉炼钢过程中废钢熔化行为研究进展

文摘 2024-11-11 03:00 英国

在“碳达峰”和“碳中和”目标的引导下，钢铁行业作为国内的主要碳排放领域，面临显著的碳减排压力。通过提升废钢使用比例，优化电弧炉短流程工艺，可以有效减少铁矿石依赖并降低碳排放。废钢熔化在电弧炉炼钢中占据关键地位，直接影响到炼钢时间与能耗。然而，废钢的熔化受其尺寸、温度和化学成分等多种因素影响，复杂的工艺过程亟需全面系统的研究。

尽管废钢熔化特性对电弧炉炼钢效率至关重要，但目前的研究仍存在不足。许多实验和模拟研究大多集中在单一或少数因素上，未能全面覆盖实际生产中的复杂影响。此外，废钢堆积和连续加料等电弧炉炼钢实际工况中的熔化行为也缺乏系统研究，使得实验条件与实际生产存在偏差。

最近，中国钢研科技集团有限公司的杨丽博士及其团队通过综合热态模拟试验、冷态模拟试验和数值模拟三大研究方法，对废钢在电弧炉中的熔化行为进行了系统性评述。该团队深入分析了废钢几何性质、预热温度、熔池温度、熔池流动特性和成分元素等因素对废钢熔化过程的影响，并结合冷态模拟与仿真技术，优化了底吹气体流量、喷吹角度等关键参数。这一系列研究为未来废钢熔化的高效、低能耗冶炼工艺提供了宝贵的理论参考。

相关研究成果以“电弧炉炼钢过程中废钢熔化行为研究进展”为题目发表于《连铸》期刊2024年第2期。论文作者为：程挺，杨丽*，仇灏，李通，刘和平，孟华栋。

该论文的主要研究结果与结论如下：

热态模拟试验：表明提高熔池搅拌强度、减小废钢尺寸、增加废钢比表面积以及提升废钢预热和熔池温度，都可以显著加快废钢的熔化速率。
冷态模拟试验：研究发现增加底吹和侧吹气体流量、降低喷吹角度和氧枪位置、减小废钢尺寸与密度，都有助于优化废钢的熔化特性。
数值模拟：基于数值仿真，缩小原料尺寸、调节电弧长度、电极浸入深度和熔渣导电性，均可有效促进废钢的快速熔化。
废钢熔化效率：优化关键工艺参数后，可有效提高废钢的熔化效率，减少冶炼时间和能耗，进一步推动电弧炉炼钢的低碳化发展。

论文中的主要图片和表格如下：

图1. 不同熔池温度下转速与熔化速率的关系

图2. 样品尺寸与熔化时间的关系

图3. 不同样品尺寸、样品形状与熔化时间的关系

图4. 样品中的碳含量对熔化速率的影响

图5. 不同喷吹角度、侧吹流量与混匀时间的关系

图6. 冰块形状与熔化时间的关系

图7. 固定电极下，初始电弧长度对废钢熔化效率的影响

图8. 废钢熔化不同阶段的废钢温度分布

如果您需要论文原文，请在本页最下方留言“2411”给我。

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