冶金科學(xué)前沿結(jié)課論文

1、冶金工程科學(xué)前沿講座作業(yè)姓名：楊毛毛學(xué)號(hào)：G20158235班級(jí)：冶碩4班學(xué)院：冶金與生態(tài)工程20目錄第一部分 概述3第二部分 課程內(nèi)容小結(jié)32.1 轉(zhuǎn)型發(fā)展情況下轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步（王新華）32.2 中國(guó)鋼鐵冶金現(xiàn)狀與非金屬夾雜物研究（張立峰）42.3 煉鐵新技術(shù)及前沿（吳勝利）62.4 高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備開(kāi)發(fā)與應(yīng)用（張家泉）72.5 生物冶金（李宏煦 ）72.6 冶金流程工程理論及其應(yīng)用（徐安軍）92.7 鋁冶金技術(shù)現(xiàn)狀（薛濟(jì)來(lái)）92.8 金屬材料的強(qiáng)化以及高強(qiáng)鋼的開(kāi)發(fā)（王福明）102.9 冶金固廢及二次能源利用新技術(shù)（郭占成）112.10 鋼鐵生命

2、周期的集約化控制技術(shù)（李素琴）122.11 高爐煉鐵的若干前沿技術(shù)（張建良）142.12 吹氬精煉鋼包內(nèi)非金屬夾雜物去除機(jī)理探究（李京社）152.13 電弧爐煉鋼復(fù)合吹煉技術(shù)的研究于應(yīng)用（朱榮）17第三部分 課后感想18第一部分 概述一個(gè)半月以來(lái)，通過(guò)對(duì)冶金工程科學(xué)前沿講座這門課程的學(xué)習(xí)，使我明白了本專業(yè)的重要價(jià)值和基礎(chǔ)地位。冶金技術(shù)就是從礦石中提取金屬和金屬化合物，然后用各種方法制成具有一定性能的金屬材料。從遠(yuǎn)古時(shí)代以來(lái)，在銅金屬被提煉出來(lái)之后，人類的生產(chǎn)生活與金屬及其制品的關(guān)系就變得日益密切。在現(xiàn)代社會(huì)，人們的衣食住行更是離不開(kāi)金屬材料，生產(chǎn)活動(dòng)的工具與設(shè)施也都要使用金屬材料?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有

3、金屬材料便沒(méi)有人類今天的物質(zhì)文明。冶金工程為經(jīng)濟(jì)提供強(qiáng)有力的生產(chǎn)資料保障，涉及的是商業(yè)性的應(yīng)用，因此是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，她會(huì)不斷吸取自然科學(xué)，特別是物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)等方面的新成就，指導(dǎo)冶金生產(chǎn)技術(shù)向廣度和深度發(fā)展；在另一方面，冶金工程又以豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，反過(guò)來(lái)充實(shí)了上述學(xué)科的內(nèi)容。雖然我國(guó)鋼鐵工業(yè)已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但還有許多類型的鋼鐵和金屬材料有待突破，因此加強(qiáng)對(duì)冶金前沿技術(shù)的研究對(duì)于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展尤為重要。下面對(duì)冶金工程科學(xué)前沿講座這門課程老師的部分講課內(nèi)容和本人的觀后感想進(jìn)行小結(jié)。第二部分 課程內(nèi)容小結(jié)2.1 轉(zhuǎn)型發(fā)展情況下轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步（王新華）轉(zhuǎn)爐煉鋼作為目前最主

4、要的煉鋼方法，其技術(shù)上的進(jìn)步對(duì)我國(guó)煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展有著巨大的推動(dòng)作用。王新華老師主要從轉(zhuǎn)爐內(nèi)部脫磷反應(yīng)原理、新形勢(shì)下各國(guó)轉(zhuǎn)爐采取的不同生產(chǎn)工藝、優(yōu)質(zhì)汽車板的生產(chǎn)要求、保護(hù)渣卷入形成的缺陷以及底吹攪拌和雙渣法冶煉的優(yōu)缺點(diǎn)等方面為我們介紹了我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼的現(xiàn)狀，在分析國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上又詳細(xì)闡述了轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)上的創(chuàng)新，分析討論了目前國(guó)內(nèi)煉鋼生產(chǎn)中所存在的主要技術(shù)問(wèn)題，并對(duì)今后我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提出了一些建議。 目前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的基本經(jīng)驗(yàn)可概括為以下幾點(diǎn)：(1)根據(jù)冶煉鋼種和生產(chǎn)工藝的不同，選擇恰當(dāng)?shù)臑R渣工藝；(2)提高氮?dú)鈮毫?，?yōu)化濺渣工藝；(3)合理選擇開(kāi)始濺渣時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)爐襯

5、的“零侵蝕”；(4)濺渣與補(bǔ)爐相結(jié)合，嚴(yán)格控制濺渣后轉(zhuǎn)爐爐型；(5)加強(qiáng)煙罩水冷爐口等設(shè)備的維護(hù)及檢修，延長(zhǎng)其使用壽命。長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，對(duì)煉鋼技術(shù)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響，不僅降低了轉(zhuǎn)爐煉鋼成本，提高了作業(yè)率，還改變了轉(zhuǎn)爐操作制度，使我國(guó)煉鋼廠均不再采用“三吹二”或“二吹一”的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了“三吹三”，提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，提高轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度受爐容比限制，但采用以下技術(shù)有利于進(jìn)一步提高供氧強(qiáng)度，從而使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率提高：(1)大幅減少渣量，對(duì)于少渣冶煉轉(zhuǎn)爐由于渣量減少可大幅提高供氧強(qiáng)度；(2)優(yōu)化改進(jìn)氧槍結(jié)構(gòu)，提高噴槍化渣速度，減少熔池噴濺和避免產(chǎn)生大量FeO粉塵是大幅提高供

6、氧強(qiáng)度的關(guān)鍵；(3)采用底吹強(qiáng)攪拌工藝，促進(jìn)初渣熔化，實(shí)現(xiàn)渣鋼反應(yīng)平衡，是提高熔池供氧強(qiáng)度的重要基礎(chǔ)；(4)采用計(jì)算機(jī)終點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不倒?fàn)t出鋼及提高出鋼口壽命，縮短出鋼時(shí)間，進(jìn)而縮短轉(zhuǎn)爐輔助作業(yè)時(shí)間，也是提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的重要技術(shù)措施。 煉鋼作為鋼鐵生產(chǎn)的重要工序，對(duì)降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量等具有決定性影響。目前，轉(zhuǎn)爐煉鋼仍是世界上最主要的煉鋼方法，而中國(guó)相對(duì)便宜的勞動(dòng)力，緊缺的廢鋼資源以及昂貴的電價(jià)等又進(jìn)一步促進(jìn)了我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)中期，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的誕生不僅推動(dòng)了煉鋼技術(shù)的進(jìn)步，而且在其后的發(fā)展過(guò)程中也帶動(dòng)了高爐大型化、連鑄及爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，奠定了現(xiàn)代鋼鐵

7、生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩，導(dǎo)致鋼材價(jià)格下降，殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將使一些落后的鋼鐵廠倒閉，同時(shí)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展也受到資源、環(huán)境等因素的限制，原、燃料漲價(jià)也不斷壓縮鋼鐵廠的利潤(rùn)空間。面對(duì)挑戰(zhàn)，鋼鐵企業(yè)必須努力發(fā)展高效生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量并大力推廣清潔生產(chǎn)工藝和節(jié)能新技術(shù)，只有這樣才可能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。2.2 中國(guó)鋼鐵冶金現(xiàn)狀與非金屬夾雜物研究（張立峰）潔凈鋼已廣泛用于汽車、家電、食品工業(yè)及至海洋結(jié)構(gòu)、耐酸管線以及在嚴(yán)格條件下的其它某種用途。關(guān)于潔凈鋼的概念，E.K.Holappa認(rèn)為有兩點(diǎn)：顧名思義一是鋼中雜質(zhì)要超低

8、量，即鋼中S、P、O、N、H甚至包括C應(yīng)超低量，二是嚴(yán)格控制鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量和形態(tài)。潔凈鋼的概念應(yīng)隨工藝的發(fā)展 ，鋼的級(jí)別和用途而異。2.2.1 鋼中氧的控制控制鋼中氧的方法甚多，其重點(diǎn)之一是防止鋼水二次氧化。首先是防止出鋼過(guò)程中高FeO、MnO的爐渣帶入鋼包。有人提出兩種解決辦法：一是提高渣中(MgO)含量到10%；二是提高 CaO/SiO2到5以上，這樣可使轉(zhuǎn)爐渣中(TFeO)含量降到 13%14%，此外，并使用機(jī)械擋渣法，如擋渣球，擋渣帽等。2.2.2 鋼中氮的控制當(dāng)壓力為1mbar時(shí)，N2在鋼中的溶解度為14×10-4% ，鋼中N是難于去除的，一是因?yàn)榈阡撘褐袛U(kuò)散系數(shù)

9、小，反應(yīng)速度慢；二是在煉鋼出鋼到連鑄過(guò)程中吸氮常常發(fā)生。因此精煉之前鋼中氮盡量低；此外應(yīng)盡量減少吸氮來(lái)源。入爐鐵水比與吹煉終點(diǎn)N含量有一定關(guān)系，全鐵水煉鋼是十分重要的。鋼中氮主要通過(guò)煉鋼初期 CO的沸騰排出，轉(zhuǎn)爐吹煉后期，CO氣體減少，表面氣體壓力大大降低，鋼液將從大氣中吸氮，為解決這個(gè)問(wèn)題有人指出，此時(shí)添加白云石以產(chǎn)生大量的CO2氣體，形成一個(gè)正壓層來(lái)阻止鋼液從大氣中吸氮。2.2.3 鋼中硫的控制鋼中的線性硫化物是裂紋源而使產(chǎn)品易于斷裂，對(duì)于中厚板易于產(chǎn)發(fā)SSC裂紋和HIC裂紋。當(dāng)鋼中S>0.025%時(shí)，連鑄坯產(chǎn)生裂紋的傾向性大為增加，S低則有很好的抗層狀斷裂的能力，所以對(duì)鋼中S的要求

10、一向十分嚴(yán)格。脫硫主要是鐵水預(yù)脫硫。預(yù)脫硫鐵水應(yīng)強(qiáng)調(diào)：高爐鐵水S盡量低，處理后強(qiáng)強(qiáng)調(diào)扒渣，防止回硫。鐵水預(yù)脫硫最好水平是把S脫至10×10-4%；此外是爐外精煉脫硫。爐外精煉脫硫應(yīng)注意三點(diǎn)：鋼液及渣中氧含量要低；使用高堿性渣；鋼包混合要均勻。爐外精煉脫硫的方式有出鋼過(guò)程脫硫、鋼包吹A(chǔ)r攪拌脫硫、RH處理脫硫。脫硫劑則主要以CaO+CaF2為主， E.T.R.Jones還提出了Mg基熔劑脫硫的概念。2.2.4 鋼中磷的控制鋼中P過(guò)高，在凝固時(shí)會(huì)嚴(yán)重偏析而導(dǎo)致產(chǎn)品脆裂。高爐是不能脫磷的，高爐出來(lái)的鐵水一般在7001000×10-4%之間。脫P(yáng)需要高氧位、高堿度渣、低溫、攪拌條件

11、好。鋼中P的除去一般有三種方式：一是鐵水預(yù)處理脫P(yáng)，這在日本已經(jīng)開(kāi)始使用，脫磷后P可達(dá)100180×10-4%；二是轉(zhuǎn)爐或電爐精煉脫P(yáng)，脫磷是在煉鋼初期氧化脫碳過(guò)程的同時(shí)進(jìn)行吹煉終點(diǎn)；三是爐外精煉脫磷：鋼包中脫磷可以達(dá)到P<30×10-4%的水平。一些廠家，在出鋼過(guò)程中以“CaO+ CaF2+鐵礦石”為脫磷劑脫P(yáng)，達(dá)到了鋼中P2030×10-4%的水平。2.2.5 鋼中氫的控制鋼中H含量過(guò)多，易于產(chǎn)生氫發(fā)裂和白點(diǎn)，導(dǎo)致鋼的嚴(yán)重缺陷。有關(guān)研究得出結(jié)論，若鋼中S<10×10-4% ，則H<1×10-4%。當(dāng)壓力為1毫巴時(shí)，氫氣在鋼

12、中溶解度為0.91×10-4% 。實(shí)際上，通常要求鋼中H<2×10-4%。為了達(dá)到此目標(biāo)，保持鋼液處于非常低的壓力是非常重要的。脫H主要靠轉(zhuǎn)爐煉鋼初期通過(guò)CO的激烈沸騰脫氫和RH處理過(guò)程中脫氫。其余各階段均是增氫的，所以脫H的重點(diǎn)在于防止脫氣處理后連鑄過(guò)程各階段的增氫，應(yīng)該嚴(yán)格控制渣成分和狀態(tài)。由于造渣劑，合金料的潮濕以及新砌中間包未干，大氣吸入所引起的增氫等等。2.3 煉鐵新技術(shù)及前沿（吳勝利）吳勝利老師主要圍繞鋼鐵工業(yè)的地位及其存在問(wèn)題、煉鐵生產(chǎn)現(xiàn)狀及面臨的新挑戰(zhàn)、煉鐵工藝節(jié)能減排的技術(shù)方向、鐵礦資源高效使用原理及技術(shù)以及資源環(huán)保型煉鐵工藝研發(fā)動(dòng)向等角度并采用了大

13、量的最新宏觀數(shù)據(jù)向我們介紹了煉鐵工藝的主要問(wèn)題：1、節(jié)能減排問(wèn)題：煉鐵工序能搞占鋼鐵企業(yè)能耗的70%左右，SOX，NOX等總量大、濃度低（捕捉困難）；2、鐵礦資源問(wèn)題：鐵礦資源對(duì)外依存度高達(dá)70%，資源劣質(zhì)化趨勢(shì)明顯；3、鋼鐵企業(yè)處于絕對(duì)低價(jià)位而虧損壓力大，煉鐵成本占鋼鐵生產(chǎn)成本的2/3。 鐵礦石原礦含鐵品位低，平均含鐵量?jī)H為31.30%，比世界鐵礦石平均品位低12個(gè)百分點(diǎn)，且貧礦約占儲(chǔ)藏總量的97.7%，按金屬鐵量計(jì)算，我國(guó)鐵礦石資源僅占世界的6%。雖然經(jīng)過(guò)選礦工序，可以將精礦的含鐵品位提高至60%以上，但“剝采比”和“選礦比”高，前者接近3，后者約為2.6，生產(chǎn)1噸成品精礦需要完成約8噸的

14、采剝總量，鐵礦生產(chǎn)成本高。鐵礦石類型復(fù)雜， 多組分共生或伴生的復(fù)合礦多給選礦和冶煉工藝帶來(lái)一定的困難。國(guó)外鐵礦石儲(chǔ)量為1542億t，基礎(chǔ)儲(chǔ)量為729億t，鐵金屬儲(chǔ)量基礎(chǔ)為1592億t。按原礦儲(chǔ)量多少排序有：烏克蘭、俄羅斯、澳大利亞、巴西、哈薩克斯坦、美國(guó)、印度、委內(nèi)瑞拉、瑞典、伊朗、加拿大、南非、毛里塔尼亞、墨西哥。鐵的儲(chǔ)量多少排序有：俄羅斯、澳大利亞、巴西、印度、哈薩克斯坦、委內(nèi)瑞拉、瑞典、美國(guó)、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亞、墨西哥。煉鐵生產(chǎn)是鋼鐵工業(yè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)于“鋼鐵比”高的我國(guó)而言，煉鐵工序必不可少。煉鐵不僅為煉鋼提供原料，而且是整個(gè)鋼鐵企業(yè)能源（煤氣）平衡的最重大貢獻(xiàn)者。2.4 高

15、品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備開(kāi)發(fā)與應(yīng)用（張家泉）2005年項(xiàng)目立項(xiàng)之初，高品質(zhì)特殊鋼大斷面產(chǎn)品全球短缺、生產(chǎn)工藝多為傳統(tǒng)模鑄工藝，高端產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量無(wú)法滿足使用要求。目前生產(chǎn)大斷面鑄坯的首選工藝為全弧形連鑄，該工藝具有產(chǎn)量高，成本低，質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。當(dāng)時(shí)的高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄存在著一系列的技術(shù)難點(diǎn)：初期傳熱和凝固控制難度大；中心易產(chǎn)生疏松和偏析，裂紋傾向大；鑄坯下滑力大，矯直與過(guò)程控制難；鋼種差異性大，工藝復(fù)雜。通過(guò)十余年的持續(xù)攻關(guān)創(chuàng)新，建立了大斷面特殊鋼連鑄內(nèi)部疏松和成分偏析控制理論與方法創(chuàng)新提出來(lái)了鋼水注流動(dòng)量與凝固過(guò)熱度強(qiáng)化好散理論，開(kāi)發(fā)出旋流澆鑄工藝技術(shù)，建立了連鑄電磁流體-熱

16、-溶質(zhì)傳輸耦合模型，解釋了連鑄過(guò)程宏觀偏析形成與分布規(guī)律，奠定了大斷面連鑄工藝與產(chǎn)品內(nèi)部均質(zhì)性控制的理論基礎(chǔ)；解決了特殊鋼大斷面連鑄生產(chǎn)與熱裝過(guò)程裂紋控制難題，開(kāi)發(fā)出大斷面小曲率、超弱冷和高溫低應(yīng)變連鑄矯直技術(shù)，以及下線控溫?zé)嵫b等成套先進(jìn)工藝，為消除特殊鋼大斷面連鑄與熱裝過(guò)程裂紋提供了可靠技術(shù)保障，首創(chuàng)世界最大規(guī)格全弧形特殊鋼連鑄裝備，并建立了基于CAE的鑄機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范；開(kāi)發(fā)了大斷面高品質(zhì)特殊鋼連鑄化生產(chǎn)成套工藝與專有技術(shù)。本項(xiàng)成果打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，引領(lǐng)了大斷面特殊鋼連鑄化生產(chǎn)方向。隨著大斷面連鑄產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，不僅給各個(gè)單位和企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，縮短了下游制造業(yè)的加工流程，形成了高效低

17、成本的新產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)了我國(guó)鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)，還有力地推動(dòng)了國(guó)家清潔能源行業(yè)的發(fā)展。2.5 生物冶金（李宏煦 ） 生物冶金技術(shù)，又稱生物浸出技術(shù)，通常指礦石的細(xì)菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物進(jìn)行。這些微生物被稱作適溫細(xì)菌，靠無(wú)機(jī)物生存，對(duì)生命無(wú)害。這些細(xì)菌靠黃鐵礦、砷黃鐵礦和其他金屬硫化物如黃銅礦和銅鈾云母為生。適溫細(xì)菌和其他細(xì)菌通常生活在因硫氧化而產(chǎn)生的酸性環(huán)境中，如溫泉、火山附近地區(qū)和富含硫的地區(qū)。由澳大利亞一家公司培養(yǎng)的適溫細(xì)菌最早是在西澳的一礦山中發(fā)現(xiàn)的，在含硫的酸性環(huán)境中，在高溫條件下對(duì)可溶性金屬有很好的聚積作用。適溫細(xì)菌和其他“靠吃礦石為生”的細(xì)菌如何

18、氧化酸性金屬的機(jī)理不得而知?；瘜W(xué)和生物作用將酸性金屬氧化變成可溶性的硫酸鹽，不可溶解的貴金屬留在殘留物中，鐵、砷和其他金屬，如銅、鎳和鋅進(jìn)入溶液。溶液可與殘留物分離，在溶液中和之前，采取傳統(tǒng)的加工方式，如溶劑萃取，來(lái)回收賤金屬，如銅。殘留物中可能存在的貴金屬，經(jīng)細(xì)菌氧化后，通過(guò)氰化物提取。常規(guī)冶金技術(shù)在品位低的礦物加工過(guò)程中，成本比較高，污染非常大，使用生物冶金技術(shù)，通俗的講就是用含細(xì)菌的菌液進(jìn)行浸泡，這些微生物大多是一些化能自養(yǎng)菌，它們以礦石為食，通過(guò)氧化獲取能量，這些礦石由于被氧化，從不溶于水變成可溶，人們就能夠從溶液中提取出礦物。微生物浸礦是指用含微生物的溶劑從礦石中溶解有價(jià)金屬的方法。

19、用微生物處理的礦石多為用傳統(tǒng)方法無(wú)法利用的低品位礦、廢石、多金屬共生礦等。微生物浸礦過(guò)程機(jī)理的研究已有很長(zhǎng)的歷史，在細(xì)菌的生長(zhǎng)、硫化礦分解等方面已有較深刻的認(rèn)識(shí)。細(xì)菌浸礦過(guò)程是細(xì)菌生長(zhǎng)及包括化學(xué)反應(yīng)，電化學(xué)、動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的硫化礦氧化分解的復(fù)雜過(guò)程。2.5.1 微生物浸礦工藝包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及攪拌浸出法等。2.5.2 生物濕法冶金生物濕法冶金是一種很有前途的新工藝，它不產(chǎn)生二氧化硫，投資少，能耗低，試劑消耗少，能經(jīng)濟(jì)地處理低品位、難處理的礦石。目前，這種方法仍處于發(fā)展之中，它還必須克服自身的一些局限性，如反應(yīng)速度慢、細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性差，超出了一定的溫度范圍細(xì)菌難以成活，經(jīng)不起攪拌，等

20、等。2.5.3 生物浸出生物浸出是指利用細(xì)菌對(duì)含有目的元素的礦物進(jìn)行氧化，被氧化后的目的元素以離子狀態(tài)進(jìn)入溶液中，然后對(duì)浸出的溶液進(jìn)一步進(jìn)行處理，從中提取有用元素，浸渣被丟棄的過(guò)程。如細(xì)菌對(duì)銅、鋅、鈾、鎳、鈷等硫化礦物的氧化，即屬于生物浸出。2.5.4 尾礦現(xiàn)狀當(dāng)前，我國(guó)鐵尾礦的排放量增長(zhǎng)迅速，堆存量日益增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1949-2009年，全國(guó)鐵尾礦排放量大約為62億t。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)累計(jì)堆存的鐵尾礦量高達(dá)50億t左右，而且隨著鐵尾礦排放量的提高，其堆存量日益增大。2010年我國(guó)大宗工業(yè)固體廢棄物綜合利用率在40%左右，其中粉煤灰的綜合利用率為68 %煤研石的綜合利用率為61%，冶煉渣

21、的綜合利用率為60 %，相比之下尾礦的綜合利用率大大滯后，僅為14%，尤其鐵尾礦的利用率更低為10%以下，與發(fā)達(dá)國(guó)家綜合利用率為60%相比還存在很大的差距。2.6 冶金流程工程理論及其應(yīng)用（徐安軍）通過(guò)鋼鐵流程的優(yōu)化和物質(zhì)流、能量流、信息網(wǎng)絡(luò)集成構(gòu)建，對(duì)鋼鐵工業(yè)長(zhǎng)流程和短流程關(guān)鍵界面匹配、二次能源高效轉(zhuǎn)化、低品質(zhì)余熱回收利用、低碳綠色制造、鋼鐵鑄造流程三個(gè)功能價(jià)值提升等模式優(yōu)化與關(guān)鍵技術(shù)深度開(kāi)發(fā)。實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料與其流程的高效化、綠色化制造。高品質(zhì)特殊鋼生產(chǎn)應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)特殊鋼新型強(qiáng)韌化機(jī)制與高可靠長(zhǎng)壽命機(jī)理；耐高溫、應(yīng)力、腐蝕等服役環(huán)境適應(yīng)性材料設(shè)計(jì)技術(shù)；高潔凈度冶煉、夾雜物精確控制、均質(zhì)化與組

22、織精細(xì)化控制、精確成型與加工等產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定控制技術(shù)；低成本制造及簡(jiǎn)化流程技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。高性能耐蝕鋼制造關(guān)鍵技術(shù)基于產(chǎn)品全生命周期概念的材料設(shè)計(jì)方法，研發(fā)不同腐蝕機(jī)理的耐蝕鋼合金成分設(shè)計(jì)、冶煉、連鑄、控軋控冷、焊接、機(jī)械加工等技術(shù)，形成具有我國(guó)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐蝕鋼材料體系。低品位難選礦綜合選別和利用技術(shù)低品位難選鐵礦石磨礦-重磁-反浮選技術(shù)；釩鈦磁鐵礦綜合利用技術(shù)；尾礦細(xì)磨-選別綜合再利用技術(shù)；復(fù)雜難選鐵礦石流態(tài)化（閃速、流化床、懸浮焙燒）-磁選關(guān)鍵技術(shù)；弱還原氣氛形成及控制技術(shù)；易氧化粉料冷卻和余熱利用技術(shù)及裝備。鋼鐵制造流程余熱減量化與深度化利用技術(shù)2.7 鋁冶金技術(shù)現(xiàn)狀（薛濟(jì)來(lái)） 本部分

23、薛老師主要對(duì)鋁冶金的生產(chǎn)工藝流程、其技術(shù)發(fā)展以及目前世界上各國(guó)家的前沿技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并仔細(xì)的分析了我國(guó)與美日等國(guó)家在輕金屬冶金前沿技術(shù)領(lǐng)域的差距以及存在的一些問(wèn)題。金屬鋁是性能優(yōu)異、用途廣泛、關(guān)聯(lián)度大的基礎(chǔ)輕金屬材料， 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有不可替代的重要作用。它具有密度小、塑性高、優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和抗蝕性等優(yōu)點(diǎn)， 而大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、軍事工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和航空航天等領(lǐng)域。目前世界上鋁的冶煉主要采用冰晶石氧化鋁熔鹽電解法煉鋁工藝， 然而該法所存在的問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)未能從根本上得到解決， 其他煉鋁新工藝的探索研究從未停止過(guò)。近些年來(lái)， 人們對(duì)常壓碳熱還原法煉鋁研究較多， 然而該法需在200

24、0攝氏度以上才能將金屬鋁還原，且產(chǎn)物金屬鋁與渣相難以分離，最終得到鋁的合金。而氧化鋁真空碳熱還原氯化法煉鋁作為一種新的煉鋁法，理論上真空條件可降低生成金屬鋁的熱力學(xué)溫度，工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，且產(chǎn)物金屬鋁與渣相容易分離。氧化鋁真空碳熱還原氯化法煉鋁過(guò)程分三步進(jìn)行:1、氧化鋁碳熱還原過(guò)程( 50 - 100 Pa，高于1693 K) ， 2Al2O3+ 3C= Al4O4C+ 2CO(g) 2Al2O3+ 9C= Al4C3+ 6CO(g)2、碳熱氯化過(guò)程( 70 - 150 Pa，高于1753 K) ， Al4O4C+ 3C+ 2AlCl3(g) = 6AlCl(g) + 4CO(g) Al4

25、C3+ Al2O3+ 3AlCl3(g) = 9AlCl(g) + 3CO(g) Al4O4C+ Al4C3+ Al2O3+ 3C+ 5AlCl3(g)= 15AlCl(g) + 7CO(g) 3、低價(jià)氯化鋁AlCl(g) 低溫歧化分解過(guò)程( 50 - 200 Pa，低于933 K) ，3AlCl(g) = 2Al+ AlCl3(g，s)2.8 金屬材料的強(qiáng)化以及高強(qiáng)鋼的開(kāi)發(fā)（王福明）王福明老師首先向我們介紹了鋼鐵材料將向著高強(qiáng)化、純凈化以及均勻化（成分，組織等），實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽化，達(dá)到節(jié)能減排的發(fā)展方向，并通過(guò)合金化和熱處理工藝等來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化（固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、相變強(qiáng)化以及細(xì)晶強(qiáng)化，從而實(shí)現(xiàn)將

26、金屬學(xué)、冶金學(xué)與鋼鐵材料研發(fā)、品質(zhì)提高、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等聯(lián)系起來(lái)。2.8.1 金屬材料的強(qiáng)化機(jī)理金屬材料塑性變形的微觀原理是存在位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)1、位錯(cuò)是實(shí)際晶體中存在的真實(shí)缺陷2、位錯(cuò)在作用力的作用下享有的滑移，最終移除表面而消失。工程結(jié)構(gòu)材料主要在彈性范圍內(nèi)使用，因此，流變應(yīng)力的重要性更為突出；流變應(yīng)力組成 （1）抑制位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)的應(yīng)力，稱之為源硬化。 （2）阻力是錯(cuò)位開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之后才起作用的，對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)起妨礙的作用，稱之為摩擦阻力。強(qiáng)化金屬材料的思路點(diǎn)陣阻力：移動(dòng)位錯(cuò)使它從一個(gè)平衡位置滑移到下一個(gè)平衡位置之間的位壘所需要的力，也就是在完整晶體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的摩擦阻力；點(diǎn)陣阻力對(duì)組織部敏感，它的大小主要

27、決定于鍵合強(qiáng)度和點(diǎn)陣類型；共價(jià)鍵的點(diǎn)陣阻力最高，成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)主要障礙；對(duì)于金屬鍵結(jié)合的晶體，點(diǎn)陣阻力小，不是主要妨礙，可忽略；除點(diǎn)陣阻力外，金屬材料中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力是隨組織變化而大幅度變化的。提高金屬材料強(qiáng)度的方法是阻止金屬晶體中位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，設(shè)法在金屬中引入大量的晶體缺陷，大大增加位錯(cuò)之間，位錯(cuò)和其他晶體缺陷之間的交互作用，從而阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致金屬抗變形能力大大提高。這就是通常強(qiáng)化的思路和方法。2.8.2金屬材料強(qiáng)化的方法1、形變強(qiáng)化2、固溶強(qiáng)化3、分散強(qiáng)化 4、晶界強(qiáng)化5、相變強(qiáng)化2.8.3超低碳貝氏體鋼 為達(dá)到超細(xì)化要考慮：1、充分?jǐn)U大的非再結(jié)晶區(qū)溫度范圍； 2、變形后有很快的應(yīng)變誘導(dǎo)析

28、出；3、冷卻時(shí)在貝氏體相變開(kāi)始前形成較多針狀鐵素體； 4、鋼種高強(qiáng)化后仍有很好的韌性和可焊性； 2.9 冶金固廢及二次能源利用新技術(shù)（郭占成）超重力技術(shù)是強(qiáng)化多相流傳遞及反應(yīng)過(guò)程的新技術(shù)，上個(gè) 世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外受到廣泛的重視，由于它的廣泛適用性以及具有傳統(tǒng)設(shè)備所不具有的體積小、重量輕、能耗低、易運(yùn)轉(zhuǎn)、易維修、安全、可靠、靈活以及更能適應(yīng)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，使得超重力技術(shù)在環(huán)保和材料生物化工等工業(yè)領(lǐng)域中有廣闊的商業(yè)化應(yīng)用前景。傳統(tǒng)流程技術(shù)進(jìn)步超重力冶金超重力工程技術(shù)的基本原理是利用超重力條件下多相流體系的獨(dú)特流動(dòng)行為，強(qiáng)化相與相之間的相對(duì)速度和相互接觸，從而實(shí)現(xiàn)高效的傳質(zhì)傳熱過(guò)程和化學(xué)反

29、應(yīng)過(guò)程。超重力工程技術(shù)是一項(xiàng)突破性地強(qiáng)化“三傳一反”過(guò)程的新技術(shù)，是適用于能源、材料、石油、化工、環(huán)境、生物等多個(gè)部門并可帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的新技術(shù)。獲取超重力的方式主要是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備整體或部件形成離心力場(chǎng)，涉及的多相流體系主要包括氣-固體系和氣-液體系。CaseWesternReserve大學(xué)的N.C.Gardner教授從1984年開(kāi)始，先后在Norton公司，Dow公司支持下對(duì)煙氣脫硫和聚和物脫單體進(jìn)行研究。將超重力技術(shù)與冶金工業(yè)運(yùn)用在一起將會(huì)是打開(kāi)一種新的局面。2.10 鋼鐵生命周期的集約化控制技術(shù)（李素琴）2.10.1 研究背景綠色冶金方興未艾以及環(huán)境生態(tài)問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重，是

30、我們今天研究問(wèn)題的重要方向。李素琴老師首先從身邊的問(wèn)題說(shuō)起，給我們介紹了霧霾的產(chǎn)生原因：霧霾，顧名思義是霧和霾，但是霧和霾的區(qū)別很大?？諝庵械幕覊m、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺(jué)障礙的叫霾。霾就是灰霾（煙霞），空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ右材苁勾髿饣鞚?。將目?biāo)物的水平能見(jiàn)度在100010000米的這種現(xiàn)象稱為輕霧或靄（Mist）。形成霧時(shí)大氣濕度應(yīng)該是飽和的（如有大量凝結(jié)核存在時(shí)，相對(duì)濕度不一定達(dá)到100%就可能出現(xiàn)飽和）。由于液態(tài)水或冰晶組成的霧散射的光與波長(zhǎng)關(guān)系不大，因而霧看起來(lái)呈乳白色或青白色和灰色。鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程是化學(xué)、物理的變化過(guò)程，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，

31、被列為污染危害最大的三大部門（冶金、化工和輕工）、六大企業(yè)（鋼鐵、煉油、火電、化工、有色金屬冶煉和造紙）的首位。環(huán)境污染主要反映在氣、水、渣三個(gè)方面。廢氣主要是從燃燒系統(tǒng)排出的。污染過(guò)程很復(fù)雜，污染也是多方面的，有毒成分主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、烴、粉塵等。附近居民受二氧化硫的影響易引起慢性呼吸道系統(tǒng)的病癥。廢水主要有焦化廠的廢水，它含有酚、氰化物、氯化物和硫化物等有害物質(zhì)。廢水就地浸透污染地下水；排入江河、湖泊則污染地面水，使生活飲用水和水生生物含有害物質(zhì)，對(duì)人體引起不良后果。2.10.2 轉(zhuǎn)型升級(jí)新思路面對(duì)鋼鐵污染的嚴(yán)重形式我們必須轉(zhuǎn)型升級(jí)新思路，遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，依據(jù)工業(yè)生態(tài)學(xué)的

32、原理，進(jìn)行鋼鐵工業(yè)的生命周期管理集約化技術(shù)控制，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，帶動(dòng)生態(tài)服務(wù)也發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，污染排放的最小化。采用生態(tài)重組的手段，從微觀、中觀和宏觀角度入手進(jìn)行物質(zhì)的集成，能量的集成，水系統(tǒng)的集成，技術(shù)的集成以及設(shè)施的集成與共享，降低資源，能源的消耗，減少萬(wàn)元GDP的排放量，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高環(huán)境效益和生態(tài)效益。1、源頭微觀層次通過(guò)改變化學(xué)產(chǎn)品或者過(guò)程的內(nèi)在本質(zhì)來(lái)減少或消除有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生；設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使其具備所需的特性有避免或減少有毒基團(tuán)的使用與產(chǎn)生；高選擇化學(xué)反應(yīng)，減少副產(chǎn)品，甚至達(dá)到原子的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)零排放。2、生命周期管理一

33、種產(chǎn)品從原料開(kāi)采開(kāi)始，經(jīng)過(guò)原料加工，產(chǎn)品制造，產(chǎn)品包裝，運(yùn)輸和銷售，然后由消費(fèi)者使用，回用和維修，在最終循環(huán)或作為廢棄處理，這一整個(gè)過(guò)程稱為產(chǎn)品的生命周期，期間進(jìn)行全過(guò)程管理叫做生命周期管理。3、集約化控制鋼鐵工業(yè)的集約化控制是指在以資源優(yōu)化配置為原則，以社會(huì)福利最大化為目的，組織結(jié)構(gòu)高度集中，大，中，小企業(yè)共同互利共生，使鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程。將具有某種共同特性的企業(yè)構(gòu)成集合或系統(tǒng)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)品優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，增強(qiáng)活力及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；采用循環(huán)連接技術(shù)進(jìn)行資源優(yōu)化配置，提高資源利用效率和勞動(dòng)效率，增加產(chǎn)出；在集約型發(fā)展方式下，依靠技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新以及職工素質(zhì)培養(yǎng)和生產(chǎn)力合理組

34、織和配置，實(shí)現(xiàn)和持續(xù)發(fā)展。2.10.3結(jié)語(yǔ)可以考慮海洋以及軍工產(chǎn)業(yè)對(duì)鋼鐵的需求方向，新型城鎮(zhèn)化和工業(yè)的消費(fèi)要求，京津冀一體化，北京第二機(jī)場(chǎng)用鋼以及建材需求以及出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與區(qū)域布局，生產(chǎn)高附加值鋼種。上下游產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，包括鋼鐵，渣，塵，尾礦與焦化等，實(shí)現(xiàn)高附加值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，帶來(lái)更大經(jīng)濟(jì)效益。脫硫，脫氮以及除塵的高效新技術(shù)開(kāi)發(fā)，能源診斷技術(shù)與節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及綠色水處理技術(shù)研發(fā)等集成與優(yōu)化，會(huì)大大降低污染物的排放，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，帶來(lái)生態(tài)效益和社會(huì)效益。鋼鐵工業(yè)生態(tài)化的轉(zhuǎn)型是必然趨勢(shì)。2.11 高爐煉鐵的若干前沿技術(shù)（張建良）張建良老師主要為我們簡(jiǎn)要介紹了高爐煉鐵前沿問(wèn)題，高爐作為鋼鐵企業(yè)流

35、程的基礎(chǔ)步驟，對(duì)于鋼鐵冶金來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。張老師主要從中國(guó)煉鐵情況與發(fā)展形勢(shì)；高爐噴吹固體燃料；高爐系統(tǒng)中的有害元素；鋼鐵廠的粉塵處理幾個(gè)方面開(kāi)啟了他的講座課程。 2.11.1 中國(guó)煉鐵情況與發(fā)展形勢(shì)中國(guó)煉鐵的發(fā)展情況及形勢(shì)大體沒(méi)有變化，2014年中國(guó)生鐵產(chǎn)量7.11億噸，而世界的生鐵產(chǎn)量11.79億噸。我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)最多的四個(gè)省份，分別是河北，山東，江蘇以及遼寧。鋼鐵對(duì)環(huán)境的影響已然很嚴(yán)峻。總結(jié)起來(lái)大致分為三個(gè)問(wèn)題，資源問(wèn)題，環(huán)境問(wèn)題和市場(chǎng)問(wèn)題。目前中國(guó)的鋼鐵需要不斷創(chuàng)新，注重資源環(huán)保，追尋綠色低成本之路。2.11.2 高爐噴吹固體燃料國(guó)內(nèi)外固體燃料發(fā)展急劇加速，主要的固態(tài)燃料依然是煤粉，焦粉，

36、碳質(zhì)粉塵；液態(tài)燃料主要是重油，柴油以及煤焦油；氣態(tài)燃料主要是天然氣，焦?fàn)t煤氣，高爐循環(huán)煤氣。其中：煤粉分為煙煤、無(wú)煙煤、貧瘦煤、褐煤；碳質(zhì)粉塵分為高爐除塵灰、焦化除塵灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰；煤化工半焦分為蘭炭、提質(zhì)煤；城市廢棄物主要包括廢塑料、廢輪胎等。國(guó)內(nèi)噴吹固體燃料的熱點(diǎn)技術(shù)主要有：高爐經(jīng)濟(jì)噴煤比的探索、高爐煤粉有效發(fā)熱值、煤化工半焦用于高爐噴吹、高比例低階煤高爐噴吹、生物質(zhì)用于高爐噴吹。中國(guó)高爐噴吹固體燃料的發(fā)展方向：1、合理采購(gòu)噴吹煤，優(yōu)化噴煤結(jié)構(gòu)。2、結(jié)合冶金條件探索經(jīng)濟(jì)噴煤量。3、繼續(xù)拓展高爐噴吹資源。4、研發(fā)生物質(zhì)、城市廢棄物噴吹工藝。5、努力提高煤粉燃燒速率。2.11.3 高爐系統(tǒng)中的

37、有害元素1、堿金屬：增堿后焦炭的強(qiáng)度降低，堿金屬能提高焦炭的CRI，強(qiáng)化焦炭的氣化反應(yīng)，是焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度急劇降低而粉化，弱化焦炭骨架作用。2、鋅：侵蝕爐襯，高爐結(jié)瘤，破壞鐵礦石和焦炭冶金性能，燒損風(fēng)口等冷卻設(shè)備等。3、鉛：在高爐中幾乎被全部還原，由于密度高達(dá)11.34t/m3，故沉積于死鐵層之下，易破壞爐底磚縫，有可能會(huì)造成爐底燒穿。2.11.4鋼鐵廠粉塵處理含鐵塵泥主要來(lái)源于冶煉、軋制等各工序的除塵和廢水處理工藝，一般TFe含量為30%70%。粉塵主要分一下幾類：鋼鐵工藝中的粉塵主要有：原料準(zhǔn)備基塵，燒結(jié)、球團(tuán)塵泥，高爐塵泥，煉鋼塵泥，軋鋼塵泥。按照鐵含量可以分為:低含鐵塵泥（TFe <

38、; 30%），中含鐵塵泥（TFe = 3050%），高含鐵塵泥（TFe >50%）。按照固定碳含量可分為：低碳含鐵塵泥（FC<2%），中碳含鐵塵泥（FC=250%）以及高碳含鐵塵泥（FC>50%）。按照Z(yǔ)n元素含量可分為：低鋅含鐵塵泥（Zn<1%），中鋅含鐵塵泥（1%Zn8%），高鋅含鐵塵泥（Zn >8%）。按照堿金屬含量可分為：低堿含鐵塵泥（K2O+Na2O <0.5%），中堿含鐵塵泥（K2O+Na2O =0.51%）以及高堿含鐵塵泥（K2O+Na2O >1%）。鋼鐵廠處理灰塵的方法主要分為：干式除塵法，以及濕式除塵法。冶金含鐵塵泥的利用方法一般分為

39、四類：燒結(jié)球團(tuán)法作煉鐵原料、煉鋼粉塵作煉鋼化渣劑、直接還原處理、濕法處理工藝。2.12 吹氬精煉鋼包內(nèi)非金屬夾雜物去除機(jī)理探究（李京社）2.12.1 研究背景高品質(zhì)鋼的生產(chǎn)過(guò)程中，非金屬夾雜物的含量對(duì)其影響非常大，大大減少非金屬夾雜物的含量可以加強(qiáng)鋼的質(zhì)量。李老師向我們介紹了鋼包底吹氬技術(shù)，通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)來(lái)提高鋼水純凈度，以往研究將其過(guò)程的限制環(huán)節(jié)為氣泡作為促進(jìn)夾雜物上浮的主要因素。吹氬鋼內(nèi)在汽泡的驅(qū)動(dòng)下鋼液的平均上升速度的數(shù)量級(jí)可達(dá)0.1m/s，同時(shí)，尺寸小于100um的夾雜隨鋼液的跟隨性好，若以此速度上浮，將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到鋼渣界面去除，而實(shí)際上電磁攪拌鋼包內(nèi)夾雜物的去除效果并不亞于吹氬操作

40、。因此，氣泡作為吹氬鋼包內(nèi)去除夾雜物的主要影響因素還有待商榷。而若夾雜物上浮是去除的限制環(huán)節(jié)，則隨吹氬量增加，底吹氬鋼包內(nèi)的鋼液上升速度越大，越有利于夾雜物的上浮去除。但實(shí)際情況并非如此，夾雜物的去除效果與吹氬量的選擇之間存在十分重要的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致實(shí)際操作中準(zhǔn)確選擇最優(yōu)氣體用量存在困惑。在此研究背景下，提出了用物理模擬方法對(duì)鋼包底吹氬去除夾雜物過(guò)程進(jìn)行了探討，以揭示吹氬量對(duì)夾雜物去除過(guò)程作用機(jī)理的影響規(guī)律，為底吹氬鋼包中提高鋼液潔凈度的操作優(yōu)化提供依據(jù)和指導(dǎo)。2.12.2 實(shí)驗(yàn)思想夾雜物的去除過(guò)程主要包括上浮和穿過(guò)鋼渣界面兩階段，吹氬量不僅決定鋼液上浮速度，同時(shí)也極大影響鋼渣界面行為。為了深入研

41、究理解吹氬量對(duì)這兩個(gè)階段的影響規(guī)律，選擇5個(gè)跨度大的氣量，即0.05Nm3/h、0.25 Nm3/h、0.35 Nm3/h、0.45 Nm3/h、0.55 Nm3/h來(lái)依次實(shí)驗(yàn)測(cè)定。2.12.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析隨著吹氬量增大，鋼包內(nèi)鋼液循環(huán)流速增大，氣泡直徑增加，同時(shí)鋼渣界面的形狀也發(fā)生顯著變化。循環(huán)流速和氣泡尺寸對(duì)夾雜物的上浮過(guò)程產(chǎn)生重要影響，而鋼渣界面行為對(duì)夾雜物被頂渣吸收去除過(guò)程有重要影響。上浮與被頂渣吸收均是夾雜物去除過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。若夾雜物上浮是其限制環(huán)節(jié)，則氣泡尺寸和鋼液上升速度將是關(guān)鍵因素；若頂渣吸收是其限制環(huán)節(jié)，則鋼渣界面行為是其考慮的重要因素。吹氬量的選擇要兼顧夾雜物的上浮和

42、被頂渣吸附的過(guò)程。吹氬量過(guò)小時(shí)，夾雜物與頂渣接觸時(shí)間長(zhǎng)，有利于夾雜物穿越鋼渣界面，但夾雜物上浮達(dá)到界面時(shí)間長(zhǎng)，影響其去除效果，此時(shí)夾雜物上浮是其去除過(guò)程的限制環(huán)節(jié)。吹氬量過(guò)大時(shí)，夾雜物與頂渣接觸幾率增大，與頂渣接觸時(shí)間變短，降低了夾雜物去除效果，鋼渣界面的穿越成為了夾雜物去除過(guò)程的限制環(huán)節(jié)。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可通過(guò)控制頂渣和夾雜物的物理性質(zhì)來(lái)促進(jìn)夾雜物穿越鋼渣界面，從而改善其去除效果。 2.13 電弧爐煉鋼復(fù)合吹煉技術(shù)的研究于應(yīng)用（朱榮）2.13.1 研究背景 電弧爐煉鋼是主要煉鋼方法之一，具有流程短，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。近年國(guó)內(nèi)電弧爐受廢鋼資源緊缺及電價(jià)高等影響，生產(chǎn)成本偏高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱。通過(guò)配加鐵水，形成廢鋼和鐵水為主的多元爐料結(jié)構(gòu)。但傳統(tǒng)電弧爐冶煉熔池?cái)嚢枞?，?dòng)力學(xué)條件差，造成爐內(nèi)物質(zhì)和能量傳輸慢，抑