CO2在炼钢过程中的应用

1、CO2在炼钢过程中的应用C02是一种弱氧化性气体，常温下无色无味，为直线型三原子分子，CO2的等压比热容是氮气的1.6倍左右，红外辐射能力较强。通常情况下，CO2化学性质稳定，无毒性，不助燃，但在高温下也可发生一些化学反应。根据其以上特性，二氧化碳在钢铁冶金流程中可以起到搅拌作用、覆盖保护作用和稀释作用，与碳反应吸热起控温作用。将CO2作为资源应用于钢铁冶金流程，在实现CO2减排的同时，可实现节能降本及提高钢铁产品质量。1 CO2降低烟尘产生的研究炼钢过程超音速氧气射流直接接触金属熔池，在射流核心区发生剧烈氧化反应，产生高强度放热，形成2700-3000°C的高温火点区，造成铁大量蒸

2、发（铁的沸点2750C）,铁蒸气氧化形成细小颗粒，随烟气排出产生烟尘。通常采用干法或湿法进行除尘，既降低了金属收得率，又增加了炼钢除尘负荷和能耗。研究了转炉炼钢各吹炼阶段烟尘成分、形貌及粒径变化，认为炼钢烟尘是由铁蒸发或CO气泡带出，证实铁蒸发是烟尘产生的主要原因，铁蒸发占烟尘总量的60%以上。硏究了喷吹CO2对炼钢熔池吸/放热的影响，实测了CO2-O2混合喷吹的火点区温度变化，发现随CO2喷吹比例提高，火点区温度显著降低。提出了转炉炼钢CO2-O2混合喷吹降低烟尘的新思路，即转炉顶吹CO2-O2、底吹CO2减少烟尘的炼钢新方法，开发了炼钢过程CO2-O2均匀混合、CO2比例动态调控等关键技术

3、。完成了CO2资源化应用于300t转炉的工程示范，开究开发了CO2-O2气体混合装置，制定了冶炼过程的CO2开启、动态调节、关闭以及联锁联控操作标准，取得了控制炼钢火点区温度、减少烟尘产生量9.95%的冶金效果，钢铁料消耗降低3.73kg/t，煤气回收量增加5.2m3/t，煤气中CO浓度提高2.66%，实现了CO2的质能转换。采用“钢铁流程全生命周期法(LCA)评价了CO2资源化应用于炼钢的能耗及CO2排放量，实现吨钢CO2减排20kg以上。2 CO2高效脱磷技术研究脱磷是炼钢最重要的任务之一，是冶炼高品质钢的技术难点，随着低磷及超低磷高品质钢的需求增加，对炼钢脱磷提出了更高要求。为了提高脱磷

4、效率，硏究了CO2对脱磷温度、氧化性的影响，确定了CO2-O2混合喷吹脱磷的最佳温度区间，采用喷吹CO2调控脱磷区间和延长低温脱磷时间的方法，稳定了脱磷的温度区域。开发了喷吹CO2、Ar、N2的搅拌模型，探明了喷吹不同气体介质脱磷的动力学规律，证实了CO2与C、Si、Mn等反应均生成CO(CO2+M二MO+CO)，搅拌能力约为底吹Ar的1.8倍，改善了脱磷的动力学条件。该技术应用于首钢京唐公司300t双联脱磷转炉，终点平均磷含量从0.051%降至0.044%，渣中TFe降低0.64%;应用于300t常规转炉，采用阶梯式脱磷方法，终点平均磷含量从0.011%降至0.009%，渣中TFe降低3.5

5、9%。3 CO2脱气技术研究炼钢流程氮、氧含量的稳定控制是生产高品质钢的技术瓶颈。通常采用调整枪位及供氧强度，或强化底吹搅拌进行深脱氮、减少过氧化，但因底吹惰性气体搅拌均匀性较差、底吹供气强度受元件寿命限制难以显著提高，无法满足深脱氮、控氧的冶炼要求。硏究了炼钢过程C02脱气方法，对比了不同底吹介质的气泡流动特征，确定了CO2、Ar、N2气泡在钢液内的上升规律。硏究了底吹气体气泡脱氮机理，并通过试验证实，底吹CO2时脱氮表观反应速率常数约是底吹Ar的10倍。提出了一种转炉炼钢喷吹CO2改善脱氮的方法，将冶炼过程模块化划分，建立了CO2流量和压力自动监测及控制模型。该技术应用于300t转炉，出钢

6、平均氮含量从17ppm降至11ppm;应用于100t电弧炉全废钢冶炼时，终点氮含量稳定控制在45ppm以下；40%铁水+60%废钢冶炼时，终点氮含量由46ppm降至32ppmo硏究了纯氧喷吹及CO2-O2混合喷吹的C-O平衡关系，发现喷吹CO2可降低CO分压。喷吹10%CO2时，碳氧积降低9.6%。开发了CO2全程底吹搅拌及终点氧化性调控技术。该技术应用于300t转炉和100t电弧炉，采用CO2动态供气模式，冶炼终点钢液碳氧积显著降低。4 连铸保护气为解决连铸保护气用Ar成本高和用CO2的具体工艺问题，本课题组在国内某钢厂实验硏宄发现，采用CO2替代Ar进行浸入式水口密封保护时，N含量都有所增加，其中底吹Ar时40Cr和45号钢中N含量分别增加10.4%和53.6%,而底吹CO2时40C和45号钢中N含