Обзор прогресса в контроле и прогнозировании азота в процессе выплавки стали

Han Yifei ,  

Zhang Xinggan ,  

Jiang Dawei ,  

Xia Yunjin ,  

Sun Guilin ,  

摘要

Повышение чистоты стали является ключевой стратегией сталелитейных предприятий для повышения конкурентоспособности продукции и расширения высококлассного рынка. Азот в стали часто считается вредным элементом, чрезмерное содержание которого значительно ухудшает пластичность, вязкость и долговечность стали. Поэтому контроль низкого содержания азота в жидкой стали является ключевым методом повышения чистоты. В данном обзоре систематически рассмотрены термодинамические и кинетические принципы контроля азота в процессе выплавки стали, а также подробно проанализированы ключевые технологические факторы, влияющие на содержание азота в стали, включая: 1) блокирующий эффект поверхностно-активных элементов (O, S) на реакцию газ-жидкость и их критическое содержание (например, при w[O] > 0,04% или w[S] > 0,06% денитрирование практически прекращается); 2) денитрирующая роль пузырьков угарного газа (CO) и способы продления их эффективного времени денитрирования через оптимизацию технологии (например, добавление пенообразователя); 3) химический механизм поглощения азота шлаками с высокой емкостью по азоту и регулирование растворимости азота компонентами шлака (например, соотношение CaO/Al₂O₃, содержание CaF₂); 4) термодинамические преимущества низкого парциального давления азота при вакуумной обработке и кинетический синергизм перемешивания аргоном; 5) специфическая проблема увеличения азота из-за ионизации дуги в дуговой печи и стратегии снижения. На этой основе обобщены технологии промышленного контроля низкого содержания азота на примере компаний Shandong Steel, Shougang и Tai Steel, с особым вниманием к моделям прогнозирования содержания азота последних пяти лет (например, динамическая модель конвертера по Nam, временная термодинамическая модель AOD по Wei и др.), проведено горизонтальное сравнение, выявляющее ограничения существующих моделей с точки зрения универсальности, оперативности и адаптации к экстремальным условиям. Наконец, сделан обзор перспектив будущего производства стали с низким содержанием азота, сосредоточенного на оптимизации дуговых процессов, глобальном интеллектуальном контроле, с особым акцентом на новую экологичную металлургическую стратегию совместного удаления углерода и азота через образование карбонидного нитрида в рамках стратегии "двойного углерода".

关键词

Денитрирование; термодинамика и кинетика; поверхностно-активные элементы; азотопоглощающий шлак; модель азота

阅读全文