工程科学学报，第44卷，第X期 1440 Conventional process CO:process (100%C0,) (8%C0,+92%0,) A Conventional process 0014 125s ·gO,process 1420 a 0.012 0.011 1400 1380 兰0.010 a0.008 。出8。鱼4· 0.006 149s 0.006 1340 。。。” 0.004 1320/ 60 120 180 240 300 0 255075100125150175200 Smelting time/s Heats 图5熔池升温和脱磷的温度与时间 图8常规转炉终点P的质量分数变化对比 Fig.5 Temperature and time of bath heating and dephosphorization Fig.8 Comparison of the P mass fraction change at the end point of the conventional converter CO,ratio dynamic adjustment in stages Top blowur 程如图9所示，脱氮表观速率常数是Ar的9.6倍 CO2参与炼钢反应，增量的C0气泡成为钢液脱氨 的重要动力，不同介质C0产生量随吹炼进程变化 如图10所示，经检测最终煤气中C0体积分数可 提高2.66%，回收量提高5.2m3t(标况).独创了 炼钢过程喷吹CO2吸附深度稳定脱氨技术，开发 了CO2-Ar动态底吹装备系统及工艺控制模型，实 , 现了钢中氮的高效稳定脱除，是高品质钢洁净化 CO,pipeline 生产技术的重要创新2s-2刃 图6C02比例分段动态调控软件界面 C02+[C]=2C0 Fig.6 Software interface of CO,ratio dynamic adjustment in stages 2N=N2 0.050 Bubble-Liquid steel A Conventional process ●CO2 process boundary layer 0.041 0.035 CO.FAr 图9CO2吸附脱氨反应作用过程 Fig.9 CO2 adsorption denitrification reaction process 0.025 0 255075100125150175200 该技术在首钢京唐钢铁联合有限责任公司完 Heats 成了工业应用，取得了良好的稳定控氨效果，转炉 图7脱磷转炉终点P的质量分数变化对比 出钢氮的质量分数从0.0017%稳步降低至0.0011%， Fig.7 Comparison of the P mass fraction change at the end point of the 氨的质量分数波动幅度减小了35%，实现了高端 dephosphorization converter 汽车板用钢的稳定生产，推广至电弧炉应用后，全 现吨钢渣量减少7.8kg、石灰消耗减少1.5kg 废钢冶炼终点氨的质量分数降低至0.0043%，解决 2.3C02吸附深度稳定脱氨技术及其应用 了长期以来电弧炉难以有效脱氮的难题，并以此 由于火点区高温吸氮和Ar气泡脱氨能力不 为契机开发了高品质低氨特钢品种 足，转炉无法保证超低氨钢的稳定生产.笔者团队 2.4C02稀释强化控氧技术及其应用 系统研究了CO2、Ar、N2气泡在钢液内的上浮运 冶炼末期，钢水过氧化严重，笔者团队研究了 动和转变规律，发现CO2C0气泡有利于打破氨 CO2气体的弱氧化稀释作用和降低C0分压的能 原子传质的界面阻碍，CO,吸附脱氮反应作用过 力，掌握了顶吹CO2一O2射流的调控特性，不同现吨钢渣量减少 7.8 kg、石灰消耗减少 1.5 kg. 2.3    CO2 吸附深度稳定脱氮技术及其应用 由于火点区高温吸氮和 Ar 气泡脱氮能力不 足，转炉无法保证超低氮钢的稳定生产. 笔者团队 系统研究了 CO2、Ar、N2 气泡在钢液内的上浮运 动和转变规律，发现 CO2−CO 气泡有利于打破氮 原子传质的界面阻碍，CO2 吸附脱氮反应作用过 程如图 9 所示，脱氮表观速率常数是 Ar 的 9.6 倍. CO2 参与炼钢反应，增量的 CO 气泡成为钢液脱氮 的重要动力，不同介质 CO 产生量随吹炼进程变化 如图 10 所示，经检测最终煤气中 CO 体积分数可 提高 2.66%，回收量提高 5.2 m3 ·t−1（标况）. 独创了 炼钢过程喷吹 CO2 吸附深度稳定脱氮技术，开发 了 CO2−Ar 动态底吹装备系统及工艺控制模型，实 现了钢中氮的高效稳定脱除，是高品质钢洁净化 生产技术的重要创新[25−27] . CO2+[C]=2CO 2[N]=N2 [C] Bubble-Liquid steel [N] boundary layer CO2+Ar CO2 Ar CO N2 图 9    CO2 吸附脱氮反应作用过程 Fig.9    CO2 adsorption denitrification reaction process 该技术在首钢京唐钢铁联合有限责任公司完 成了工业应用，取得了良好的稳定控氮效果，转炉 出钢氮的质量分数从 0.0017% 稳步降低至 0.0011%， 氮的质量分数波动幅度减小了 35%，实现了高端 汽车板用钢的稳定生产. 推广至电弧炉应用后，全 废钢冶炼终点氮的质量分数降低至 0.0043%，解决 了长期以来电弧炉难以有效脱氮的难题，并以此 为契机开发了高品质低氮特钢品种. 2.4    CO2 稀释强化控氧技术及其应用 冶炼末期，钢水过氧化严重，笔者团队研究了 CO2 气体的弱氧化稀释作用和降低 CO 分压的能 力，掌握了顶吹 CO2−O2 射流的调控特性. 不同 1440 1420 1400 1380 1360 1340 60 120 180 Smelting time/s 240 300 1320 Bath temperature/ ℃ Conventional process (100%CO2 ) CO2 process (8%CO2+92%O2 ) 125 s 149 s Optimum dephosphorization zone 图 5    熔池升温和脱磷的温度与时间 Fig.5    Temperature and time of bath heating and dephosphorization CO2 ratio dynamic adjustment in stages 图 6    CO2 比例分段动态调控软件界面 Fig.6    Software interface of CO2 ratio dynamic adjustment in stages 0 25 50 75 100 Heats 0.035 0.041 125 150 175 200 End-point P mass fraction/ % 0.050 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 Conventional process CO2 process 图 7    脱磷转炉终点 P 的质量分数变化对比 Fig.7    Comparison of the P mass fraction change at the end point of the dephosphorization converter 0.006 0.011 0 25 50 75 100 Heats 125 150 175 200 End-point P mass fraction/ % 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 Conventional process CO2 process 图 8    常规转炉终点 P 的质量分数变化对比 Fig.8    Comparison of the P mass fraction change at the end point of the conventional converter · 4 · 工程科学学报，第 44 卷，第 X 期