德国二次冶金研究趋势.doc

德国二次冶金研究趋势高等级钢种需要先进的、最优化的二次冶金技术。目前，CFD(计算流体动力学)已成为强大的开发工具，比如找出特殊钢种(如高锰钢)合适的合金化策略。CFD有助于优化钢包二次冶金处理工艺，比如德国钢铁研究院(BFI)用CFD进行过程模拟，模拟时考虑了随时间变化的多相流条件、钢液、合金添加剂以及气体搅拌等因素。尤其是对动力学行为进行模拟(比如同时考虑不同块度合金的熔化和溶解)。德国钢铁研究院(BFI)做的钢包(有透气塞)加FeMn以及合金加入位置的数值计算结果。图的左边为速度场，右边为加入FeMn块料后锰的浓度。计算结果与试验结果十分吻合。使用CFD模型对钢包多孔塞的数量、位置以及搅拌气体流量等影响参数进行优化，以缩短处理时间；获得稳定的目标成分，节省能源和原料资源。过程监控光学技术为冶金工艺控制提供巨大的潜力。Saarstahl与德国钢铁研究院(BFI)合作，通过数字图像处理，已开发出一套新的气体搅拌过程监控系统。搅拌过程中，通过带有红外过滤片的普通数字相机观察钢液表面，并控制搅拌气体流量，以确保钢液有最好洁净度。已证实开眼的几何形状、表面紊流结构、气体流速之间存在相关性。钢液表面观测结果可用来确定气体流量(此处的气体流量应无任何因管道漏气或吹气塞破坏引起的失真)。然面，试验结果显示气体流量与钢的洁净度仅有很小的相关性。由于目前仍不能实现在线分析测量，此人们对基于二次冶金工艺连续测量技术的模型控制概念特别感兴趣。在线观测的动态模型是基于模型控制概念前提条件。德国钢铁研究院(BFI)与奥钢联林茨厂已经联合共同开发出一种RH(带顶吹氧枪)工艺控制概念。动态过程模型包括与脱碳行为相关的脱氧、脱氢、脱氮和钢液温度的变化。最近模型应用已延伸至RH顶枪吹氧操作。在动态控制概念之中，热力学模型在线计算当前的过程状态，并预测脱碳和温度变化。通过与连铸要求温度的对比，决定是否需要吹氧强制脱碳或化学升温、加焦炭预脱氧或加废钢降温。控制系统提高目标温度命中率，同时降低平均吹氧量和脱氧铝量。蒂森克虏伯开发了一种新的钢渣检测系统，以防止钢包下渣，特别是连铸换包之前，这时钢包液位处于低位，见图11。在钢包出口周围、滑动水口上方缠绕一个发射线圈和一个接收线圈。向发射线圈加载交流电，使钢液感应产生涡流。感应涡流的大小和局部分布状态由钢液的电导率决定，而电导率对渣十分敏感。钢液涡流在接收线圈产生自感应电压，而感应电压与钢液涡流的大小和几何分布相关。一旦检测到大包下渣信号，就立即关闭滑动水口。经过优化后，在钢流速度为130kgs的情况下，新系统防止下渣成功率超过86。基于模型的动态控制概念好处的第二个例子是，蒂森克虏伯与德国钢铁研究院(BFI)合作开发并应用的AOD转炉冶炼高铬不锈钢工艺。再次表明，动态过程控制模型是模型控制概念的前提。在这个案例中，模型就描述了脱碳的状态和进程、氮含量以及钢液温度的变化。在脱碳最后阶段，热力学模型可精确计算钢液碳和氮含量及温度。模型控制的标准误差：碳含量为00l，氮含量为0007，温度为1。在德国，二次冶金已应用于所有钢厂，并且二次冶金设备的运转是灵活生产各种高等级钢材的前提。目前德国有32座真空脱气设备、29座钢包炉运转，最大处理量达到40Or炉。在过去几年里，钢水的处理效率和洁净度明