Revue des progrès du contrôle et de la prévision de l'azote dans le processus de production de l'acier

Han Yifei ,  

Zhang Xinggan ,  

Jiang Dawei ,  

Xia Yunjin ,  

Sun Guilin ,  

摘要

L'amélioration de la propreté de l'acier est une stratégie clé pour les entreprises sidérurgiques afin de renforcer la compétitivité de leurs produits et d'élargir le marché haut de gamme. L'azote dans l'acier est souvent considéré comme un élément nuisible, dont une teneur élevée dégrade significativement la plasticité, la ténacité et la durabilité de l'acier. Par conséquent, le contrôle de la faible teneur en azote dans le laitier d'acier est une méthode clé pour améliorer la propreté. Cette revue analyse systématiquement les principes thermodynamiques et cinétiques du contrôle de l'azote dans le processus de production de l'acier, et examine en profondeur les principaux facteurs technologiques influant sur la teneur en azote dans l'acier, notamment : 1) l'effet de blocage des éléments de surface actifs (O, S) sur la réaction gaz-liquide et leurs teneurs critiques (par exemple, lorsque w[O] > 0,04% ou w[S] > 0,06%, la désazotation est presque arrêtée) ; 2) le rôle désazotant des bulles de monoxyde de carbone (CO) et comment prolonger leur temps effectif de désazotation par l'optimisation du procédé (par exemple ajout d'agent moussant) ; 3) le mécanisme chimique d'absorption d'azote par les scories à haute capacité d'azote et la régulation de la solubilité de l'azote par les composants de la scorie (par exemple le rapport CaO/Al₂O₃, la teneur en CaF₂) ; 4) les avantages thermodynamiques de la basse pression partielle en azote lors du traitement sous vide et le mécanisme synergique cinétique du brassage à l'argon ; 5) le problème d'augmentation spécifique de l'azote causé par l'ionisation de l'arc dans le four à arc électrique et les stratégies d'atténuation. Sur cette base, les technologies industrielles de contrôle à faible teneur en azote représentées par Shandong Steel, Shougang et Tai Steel sont résumées, et les modèles de prévision de la teneur en azote apparus au cours des cinq dernières années (comme le modèle dynamique du convertisseur de Nam, le modèle thermodynamique évolutif AOD de Wei, etc.) sont particulièrement évalués, avec une comparaison transversale soulignant les limites actuelles des modèles en termes d'universalité, de réactivité et d'adaptabilité aux conditions extrêmes. Enfin, il est envisagé que la production future d'acier à faible teneur en azote devrait se concentrer sur l'optimisation du procédé à l'arc, le contrôle intelligent global, avec un accent particulier sur la nouvelle voie métallurgique verte d'élimination synergique du carbone et de l'azote par formation de nitrures de carbone dans le contexte de la stratégie « double carbone ».

关键词

Désazotation; thermodynamique et cinétique; éléments de surface actifs; scories absorbantes d'azote; modèle d'azote

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