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電爐冶煉不銹鋼工藝最優(yōu)化（之一）
發(fā)布日期：2011/5/18 19:19:41 已閱讀：1284 次
2007年，德國(guó)粗鋼產(chǎn)量4860萬(wàn)t，其中31%為電爐生產(chǎn)。近年來(lái)，能源和煉鋼原材料價(jià)格的不斷上漲，不僅引起全球的高度重視，也促進(jìn)了歐洲鋼鐵工業(yè)界開發(fā)新的冶煉工藝以降低原材料燃料消耗和生產(chǎn)成本。此外，最近幾年歐洲鋼鐵界也致力于把直接和間接CO2排放量降至最低。通過(guò)精確的工藝控制最大限度減少了原材料消耗，歐洲鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)成本有了顯著降低。同樣，通過(guò)嚴(yán)格而準(zhǔn)確控制脫C，也降低了原料加工過(guò)程中CO2的間接排放。一種新的電爐煉鋼工藝的出現(xiàn)使鋼鐵工業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
Deutsche Edelstahlwerke GmbH公司每年利用電爐生產(chǎn)不銹鋼的產(chǎn)量較大。為了最大限度提高噴氧時(shí)碳、硅的氧化效率，并最大限度地減少鐵和鉻氧化造成的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。DEW公司（即Deutsche Edelstahlwerke GmbH）對(duì)硅、碳氧化與噴氧量的關(guān)系進(jìn)行了研究。
雖然Ellingham圖（氧勢(shì)圖）中的內(nèi)容關(guān)于電爐冶煉不銹鋼時(shí)元素氧化及化學(xué)反應(yīng)，但由于電爐內(nèi)有很多反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，而使問(wèn)題變得復(fù)雜化。而且，元素的氧化與溫度、氧氣分壓以及鋼液與爐渣的化學(xué)成分有關(guān)�；谏鲜鲈�，以下將對(duì)各元素的復(fù)雜氧化過(guò)程進(jìn)行更詳細(xì)討論。元素氧化模擬：
以冶煉工藝為基礎(chǔ)模擬電爐噴氧期間氧化反應(yīng)，且僅考慮熱力學(xué)平衡條件而不考慮其它任何因素，例如不考慮傳熱、傳質(zhì)或動(dòng)力學(xué)因素對(duì)模擬的影響。此外，假設(shè)模擬時(shí)溫度和元素分布均勻。
熱力學(xué)模擬證實(shí)，氧噴射出現(xiàn)三個(gè)階段，即早期、中期和末期。噴氧的第一個(gè)臨界點(diǎn)在早期階段結(jié)束。中間階段保持在第一個(gè)臨界點(diǎn)和第二個(gè)臨界點(diǎn)之間。硅的劇烈氧化在噴氧早期出現(xiàn)。當(dāng)噴氧強(qiáng)度達(dá)4.3kgO2/t鋼時(shí)，硅氧化結(jié)束。隨后，鋼液中硅維持在較低水平。Ellingham圖表明，由于硅氧化的吉布斯能（Gibbs Energy）較低，所以硅的氧化較其它元素更容易。此外，硅的活度系數(shù)是一定值，所以隨著鋼液中硅活度的降低，鋼液中的硅活性隨之降低。實(shí)踐證明，硅的低活度遵循亨利定律（Henry Law）。
在此情況下，噴氧中期C和Cr開始強(qiáng)烈氧化。C活性隨著鋼液中硅濃度的降低而增加，該結(jié)果與其它研究結(jié)果一致。第一個(gè)臨界點(diǎn)后，當(dāng)C的氧化開始減弱時(shí)，鉻將強(qiáng)烈氧化。到達(dá)第二臨界點(diǎn)噴氧濃度達(dá)到18.1kgO2/t鋼時(shí)，Cr將按指數(shù)規(guī)律氧化。與此同時(shí)，當(dāng)C的氧化進(jìn)行到第二臨界點(diǎn)后，渣中的氧化鐵含量開始增加。
該研究對(duì)硅和碳在精煉期間的強(qiáng)烈氧化進(jìn)行了研究，表明脫碳的開始與硅強(qiáng)烈氧化的結(jié)束有關(guān)。如果硅的強(qiáng)烈氧化能夠較早完成，那么強(qiáng)烈的脫碳將會(huì)開始。因此，第一臨界點(diǎn)將會(huì)左移，將導(dǎo)致第二臨界點(diǎn)的左移以減少氧氣消耗。這時(shí)脫碳反應(yīng)將提早發(fā)生，噴氧從6.6kgO2/t鋼降至5.4kgO2/t鋼，碳硅輸入比例將增加到75%。
電爐冶煉的廢氣分析：
為了獲得爐內(nèi)元素的氧化情況，DEW公司采用廢氣分析法（分析廢氣除塵系統(tǒng)中廢氣的化學(xué)成分）以監(jiān)控電爐冶煉不銹鋼期間爐內(nèi)元素的氧化，便于及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整噴氧等工藝操作。選取了兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)即A點(diǎn)和B點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和分析。A點(diǎn)直接固定在電爐彎頭，B點(diǎn)固定在距彎頭30m測(cè)量廢氣后燃燒完成的廢氣化學(xué)成分。
廢氣分析設(shè)備由水冷探針、過(guò)濾器、檢測(cè)儀和信號(hào)轉(zhuǎn)換器等部分組成，用于測(cè)量廢氣成分、溫度和流動(dòng)速度。廢氣成分如CO和CO2由紅外線吸收光譜儀測(cè)定，氧氣由順磁機(jī)理測(cè)定，廢氣溫度薄膜熱電偶測(cè)定。同時(shí)將這些來(lái)自檢測(cè)儀測(cè)試的廢氣的不同壓力、溫度和成分等參數(shù)進(jìn)行不斷地傳輸和記錄以進(jìn)行連續(xù)分析。為此，將探針安裝在除塵系統(tǒng)中完成二次燃燒的B點(diǎn)。依靠測(cè)得廢氣的不同壓力，廢氣流動(dòng)管道的橫斷面積，利用修正系數(shù)對(duì)廢氣的體積流量和質(zhì)量流量進(jìn)行計(jì)算。北京物資回收網(wǎng) cqstjd.cn
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·廢金屬－黃雜銅拆解流程
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