مراجعة تقدمات التحكم والتنبؤ بعنصر النيتروجين في عملية تصنيع الصلب

Han Yifei ,  

Zhang Xinggan ,  

Jiang Dawei ,  

Xia Yunjin ,  

Sun Guilin ,  

摘要

رفع نقاء الصلب هو استراتيجية أساسية لشركات الصلب لتعزيز تنافسية منتجاتها وتوسيع السوق الفاخر. يُعتبر النيتروجين في الصلب غالبًا عنصرًا ضارًا، حيث إن المحتوى العالي منه يدهور بشكل كبير اللدونة، والمرونة، والمتانة للصلب. لذلك، فإن تحقيق التحكم في تقليل النيتروجين في سائل الصلب هو الطريقة الأساسية لتحسين النقاء. تستعرض هذه المراجعة المبادئ الديناميكية الحرارية والكينتيكية للتحكم في النيتروجين في عملية تصنيع الصلب، وتحلل بعمق العوامل العملية الرئيسية التي تؤثر على محتوى النيتروجين في الصلب، بما في ذلك: 1) تأثير الحجب للعناصر النشطة السطحية (الأكسجين، والكبريت) على تفاعل الغاز-السائل وحدود محتواها الحرجة (مثلًا عندما يكون w[O] > 0.04% أو w[S] > 0.06% يتوقف إزالة النيتروجين تقريبًا). 2) دور فقاعات كربون أوكسيد (CO) في إزالة النيتروجين وكيفية تحسين العملية (مثل إضافة المواد الرغوية) لتمديد وقت إزالة النيتروجين الفعال. 3) الآلية الكيميائية لامتصاص النيتروجين في الخبث ذو السعة العالية للنيتروجين، وتنظيم ذوبانية النيتروجين بواسطة مكونات الخبث (مثل نسبة CaO/Al₂O₃، محتوى CaF₂). 4) الميزة الديناميكية الحرارية للضغط الجزئي المنخفض للنيتروجين أثناء المعالجة بالتفريغ والآلية التآزرية للخلط بغاز الآرجون. 5) مشكلة الزيادة الخاصة في النيتروجين الناجمة عن تأين القوس الكهربائي في فرن القوس الكهربائي واستراتيجيات التخفيف. بناءً على ذلك، تُلخص التقنيات الصناعية للتحكم في النيتروجين المنخفض ممثلة بشركات Shandong Steel، Shougang وTai Steel، وتُقيم بشكل خاص نماذج التنبؤ بمحتوى النيتروجين الناشئة في السنوات الخمس الماضية (مثل نموذج Nam الديناميكي للفرن المحول، ونموذج Wei الديناميكي الحراري المتغير مع الوقت لـ AOD)، مع مقارنة أفقية تبين القيود الحالية للنماذج من حيث الشمولية، واللحظية، والتكيف مع ظروف العمل القصوى. أخيرًا، تشير المراجعة إلى أن إنتاج الصلب منخفض النيتروجين مستقبلاً يجب أن يركز على تحسين عمليات القوس الكهربائي، والتحكم الذكي الشامل، وتؤكد بشكل خاص على مسار التلبيد الأخضر الجديد لإزالة الكربون والنيتروجين بشكل مشترك من خلال تشكيل نيتريدات الكربون تحت إطار استراتيجية "الكربون المزدوج".

关键词

إزالة النيتروجين; الديناميكا الحرارية والديناميكا; العناصر النشطة السطحية; الخبث الممتص للنيتروجين; نموذج النيتروجين

阅读全文