冶金工艺研究所

所长:曾加庆

副所长:冯光宏、吴巍

    冶金工艺研究所(简称工艺所)是隶属于钢铁研究总院的二级单位,目前以钢铁生产新工艺、新设备、新技术和自动化控制技术为重点研发领域。现有正式职工52人,反聘人员(含临时工)10余人,其中:教授12人,高级工程师12人,工程师16人,博士、硕士23人,博士后3人。工艺所办公区位于钢铁研究总院南院的连铸大楼五层、六层,下设有水模、热模、物化、金相、流体计算等实验室。

    工艺所积极参与冶金企业的技术进步与改造,努力将科研成果工程化,多年来在国内外承担了多项冶金技术改造的设备供货及工程承包项目。

    近年来,工艺所研究开发的转炉顶底复合吹炼、电炉强化冶炼技术、转炉“三脱”工艺、洁净钢冶炼技术平台、转炉自动化控制技术及中厚板控轧控冷、汽车用钢等项技术,在国内广泛推广应用,取得了较好的经济效益,达到了国内领先水平。工艺所在炼钢厂的近百座转炉上实施推广了复合吹炼技术,对促进冶金工艺技术的进步起到积极的示范、推广作用。冶金环保技术目前在干法除尘、烟气、冲渣水余热回收等方面取得进展,正在加紧研发、推广应用之中。

    工艺所现有的专业研究领域主要包括:铁水预处理、转炉、电炉炼钢、炉外精炼、轧钢、冶金环保及余热回收、自动化控制及上述领域的相关单元工程设计与工程承包。



研究成果




电炉碳氧枪 (点击查看)


电炉强化用氧技术

钢铁研究总院冶金工艺研究所

    钢铁研究总院冶金工艺研究所一直致力于炼钢技术的研究与开发,目前电炉强化用氧技术已自主开发出机械手式水冷碳氧枪系统和模块技术-油(天然气)氧烧嘴/氧枪喷碳/氧枪系统,并在全国20多家电炉钢厂得到应用,使用效果显著。

    电炉生产技术指标大幅度提高,已有多台电炉的电炉冶炼周期、电耗、电炉利用系数、生产率等指标达到国际先进水平。目前60~150t炉子生产率超过8000t/(t•a)的已有16座,其中7座超过10000 t/(t•a),与同容量转炉水平相当。

机械手式水冷碳氧枪系统

◆用途

    用于电弧炉吹氧切割废钢、熔化废钢和熔池脱碳,并形成覆盖电弧的高水平泡沫渣。使用该系统可起到提高生产效率、降低电力消耗和改善工作条件的良好效果。

碳氧枪现场使用情况

◆特点

—系统由水冷碳氧枪及机械手、液压站、阀门站、喷粉站、电气控制系统和控制箱组成。

—碳枪和氧枪组合在一体,即吹氧、喷碳共用一支水冷喷枪,使机械结构大为简化。

—碳氧枪的运动采用PLC进行控制,动作灵活、精确、操作方便。

—全液压传动,设备安全可靠。

—供氧系统、喷粉系统和水冷系统以及液压系统,均可以实现自动操作。系统备有紧急事故处理的手动功能,并配备了动作连锁和故障报警等功能。

模块技术-烧嘴/氧枪和喷碳/氧枪系统

◆用途

    炉壁模块是一种多功能的喷吹装置,可解决炉子冶炼的冷区问题,包括水冷氧枪、喷碳枪和烧嘴装置。整个喷吹过程采用PLC自动化控制,可根据不同的冶炼阶段喷吹氧气、碳粉、轻柴油(天然气)。

◆特点

    该系统由炉壁水冷碳氧枪、炉壁水冷烧嘴/氧枪、炉门烧嘴,阀门站、喷粉站、电气自动化控制系统组成。


烧嘴/氧枪和喷碳/氧枪系统工作



烧嘴/氧枪和喷碳/氧枪安装示意图

—烧嘴氧枪装置可以以三种方式进行工作:

1. 烧嘴模式(初始熔化期)

2. 吹氧模式(熔化和脱碳精炼期)

3. 吹扫模式(断电阶段)

—碳/氧枪装置可以以三种方式进行工作:

1. 喷碳模式(熔化和脱碳精炼期)

2. 吹扫模式(断电阶段)

—炉门烧嘴装置可以进行以下工作

烧嘴模式(初始熔化期)


地址、邮编: 北京市海淀区学院南路76号,100081
单位负责人: 曾加庆,教授级高工
项目联系人: 杨勇,高工
电      话: 13810666386,010-62182510,010-62183327
传      真: 010-62182664
Email: froady@163.com

长寿复吹技术 (点击查看)


长寿复吹转炉冶炼工艺技术

钢铁研究总院冶金工艺研究所

    钢铁研究总院工艺所是我国最早开发、推广复吹转炉炼钢工艺技术的企业,长期致力于转炉复吹技术的研发,经过20余年的不解努力,钢铁研究总院工艺所已将包括多项专利技术集成于“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”平台中。

    该项成套技术包括:现厂设计、设备供货、施工指导、冶炼工艺软件等一站式服务内容。该项技术目前已在济钢、马钢、本钢、首钢、曹妃甸等70多家企业、180座以上的转炉上得到了推广应用。该项技术的应用范围已复盖了我国目前25-300吨容量的全部转炉炉型。工艺所是目前在国内钢厂推广转炉复吹技术最为成功的提供商。

转炉底吹供气阀架

    该项技术的关键设备“复吹转炉环缝式底吹供气装置”,寿命已达到与长寿转炉龄同步。受到了各使用单位的普遍好评,并早在2001被国家经贸委确定为重点推广的新产品。

    “长寿复吹转炉冶炼工艺技术”多年来先后获冶金行业二等奖三项,地方科技进步奖四项,专利授权五项。该项技术目前已逐步扩大应用到铁合金冶炼及电炉炼钢领域。



底吹供气元件蘑菇头  万炉的底吹供气元件状态 双环缝式供气元件


地址、邮编: 北京市海淀区学院南路76号,100081
单位负责人: 曾加庆,教授级高工
项目联系人: 佟溥翘教授级高工,杨利彬高工
电      话: 13910321650,010-62182772,010-62181065
传      真: 010-62182664
Email: bof16@126.com

转炉自动化炼钢控制系统 (点击查看)


转炉自动化炼钢控制系统

钢铁研究总院冶金工艺研究所

    本技术是采用基于转炉基础级控制、数据信息通讯、炉气成分流量温度等信息在线检测、终点自动测温取样等技术,根据智能型静态和动态智能控制模型,实现对转炉吹炼的过程计算机自动化操作,达到不补吹炉出钢。使目前转炉从依赖人工经验炼钢向根据检测信息采用计算机控制模型的科学炼钢方向发展。

图1 自动控制系统原理图

1.自动化炼钢技术功能与经济效益分析

    根据应用效果分析,采用转炉炉气分析为基础的自动化炼钢技术可望在以下几个方面给厂家带来好处。

(1)提高终点控制精度和命中率

    应用自动化炼钢控制技术,能提高终点控制精度和命中率。采用炉气分析动态控制自动化炼钢终点命中率可在人工操作基础上提高40—60%以上。

(2)可实现不倒炉出钢

    应用炉气分析为基础的自动化炼钢控制技术,终点命中率得到了很大的提高,无倒炉出钢比接近达到80%以上。可缩短冶炼时间4-5min。

(3)提高钢水纯洁度和钢材质量

    采用转炉炉气分析动态控制技术,由于提高了钢水终点控制的精度和命中率,减少了补吹次数,从而降低终渣氧化性(FeO降低2-3%)和钢水氧含量(可降低50PPm以上),可大量减少合金化中产生的夹杂量,提高钢水洁净度。

(4)改善煤气回收率与质量

    利用质谱仪分析的炉气成分数据,不仅仅可用来控制转炉生产,还可用来提高转炉煤气的回收率和质量。至少提前20s以上获得炉气信息,并可自动确定回收煤气的开始与结束。可动态调整转炉烟罩和风机与喉口参数,以控制吸入的空气量,调整炉气成分,使炉气成分满足回收要求。

(5)降低生产成本

    采用转炉炉气分析动态控制可提高终点命中率,减少返吹次数。由此可防止钢水过氧化,钢水氧含量降低10%,降低炉渣中FeO 2-3%。同时采用该技术可更优化使用辅料和供氧。由此可节约石灰1kg/t,降低氧气消耗0.5m3/t,提高金属收得率0.2kg/t。

(6)实现全自动炼钢

    根据在线炉气分析数据,并结合转炉静态控制模型和动态控制模型,通过转炉基础控制系统实现对转炉的加料、吹氧、氧枪枪位、底吹搅拌、终点温度成分进行全自动化控制。

2.自动化炼钢软硬件配置

2.1 转炉自动化炼钢计算机控制主要硬件系统

1) 转炉炉气分析仪系统

    这里采用气体质谱仪。该设备具有分析速度快,分析气体成分多,分析精度高,可以在线运行等特点。

2) 转炉炉气分析所需的二级控制系统,配备数据库。

    转炉炉气分析动态控制二级计算机系统是进行数据采集、数据管理、模型计算、过程控制的硬件系统。它由高性能工业控制计算机组成。

2.2 转炉自动化炼钢控制工艺技术

1) 基于炉气分析动态模型基础上的转炉自动炼钢配料、吹炼、造渣优化工艺;

2) 基于转炉炉气分析技术和小副枪技术的终点控制工艺;

3) 基于转炉炉气分析技术上的供氧、造渣和底吹搅拌工艺模式。

2.3 转炉炉气分析智能控制模型

1)转炉吹炼人工智能静态控制模型;

2)以炉气分析为主的转炉全程动态模型;

3)喷溅预报和加料、供氧、底吹与煤气回收调节过程自动控制模型;

4)终点C、T预报模型;

5)计算机操作界面、数据库和后台服务系统。

3.技术指标

(1)建立以炉气分析为主的转炉动态智能控制系统,并达到全自动吹炼控制所需技术的水平。

(2)转炉终点控制达到:

     终点C控制精度: [C]≤0.05%:±0.01%;

                     0.05%< [C] ≤0.17%:±0.02%;

                     终点C命中率>75%,力争实现>90%;

                     终点T控制精度:±15℃,力争达到±12℃;

                     终点T命中率>70%,力争>85%。

(3)吹炼控制水平:一次命中出钢率>70%,力争>85%;

                   计算机自动化炼钢率>80%,力争>90%。

4. 项目费用与报价

    总费用(软硬件)报价 390-490万元。

    铁水废钢天车称重无线传输数据系统、分析数据网络通讯系统以及转炉基础级改造等由厂方承担。


地址、邮编: 北京市海淀区学院南路76号,100081
单位负责人: 曾加庆,教授级高工
项目联系人: 何平,教授级高工
电      话: 13910321606,010-62182661,010-62183327
传      真: 010-62182664
Email: hp2661@126.com

电弧炉冶炼用氧工艺技术与装备简介 (点击查看)




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