導語：如何才能寫好一篇高爐低碳冶煉技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：高爐；煉鐵；高風溫技術；

1.目前高爐煉鐵技術展望

高爐煉鐵是鋼鐵廠生產成本和經濟效益控制的關鍵工藝單元，對整個鋼鐵廠物質流、能量流和信息流流程網絡的高效動態運行具有決定性作用。當代高爐煉鐵要實現“高效、低耗、優質、長壽、清潔”的總體發展要求，高效不是簡單地提高產量和強化冶煉，更要注重其經濟效益、環境效益和社會效益；長壽也不是簡單地延長高爐壽命，還要重視其技術的先進性和可持續發展的生存能力。面對當前國內外激烈的市場競爭環境，在資源短缺、能源供給不足、環境制約的條件下，為保障高爐煉鐵工藝的可持續發展，實現低碳冶煉和循環經濟，要著力構建高效率、低消耗、低成本、低排放的高爐煉鐵生產體系。

2.高風溫技術

高風溫是現代高爐煉鐵的主要技術特征之一。提高風溫是當前鋼鐵行業發展循環經濟、實現低碳冶金、節能減排和可持續發展的關鍵共性技術，對于提高高爐綜合技術水平、減少CO2排放、引領行業技術進步具有極其重要的意義。

2.1.高風溫的意義和作用

高爐冶煉所需要的熱量，一部分是燃料在爐缸燃燒所釋放的燃燒熱，另一部分是高溫熱風所帶入的物理熱。熱風帶入高爐的熱量越多，所需要的燃料燃燒熱就越少，亦即燃料消耗就越低。實踐證實，在風溫1000～1250℃的范圍內，提高風溫100℃可以降低焦比約10～15kg/t，由此可見，提高風溫可以顯著降低燃料消耗和生產成本。除此之外，提高風溫還有助于提高風口前理論燃燒溫度，使風口回旋區具有較高的溫度，爐缸熱量充沛，有利于提高煤粉燃燒率、增加噴煤量，還可以進一步降低焦比。因此，高風溫是高爐實現大噴煤操作的關鍵技術，是高爐降低焦比、提高噴煤量、降低生產成本的重要技術途徑，是高爐煉鐵發展史上極其重要的技術進步。高風溫技術是一項綜合技術，涉及整個鋼鐵廠物質流、能量流流程網絡的動態運行和結構優化，應當在整個鋼鐵廠流程網絡的尺度上進行研究。高風溫對于優化鋼鐵廠能源網絡結構、降低生產成本和能源消耗、實現低品質能源的高效利用、減少CO2排放等都具有重大的現實意義和深遠的歷史意義。

2.2.獲得高風溫的關鍵技術

多年以來，中國高爐平均風溫始終徘徊在1000～1080℃，2001-2010年的10年間，重點鋼鐵企業高爐平均風溫由1081℃提高到1160℃，風溫僅提高了79℃，可謂步履維艱，高爐風溫是中國高爐和國外先進水平差距最大的技術指標。制約風溫提高有許多因素，如何突破這些制約條件，達到1200℃以上的高風溫乃是當今中國高爐煉鐵的主要技術發展目標之一。在當前條件下，提高風溫應著力解決利用低熱值高爐煤氣獲得1250℃以上高風溫的關鍵技術難題，通過技術創新實現熱風爐高效率、低成本、低排放、長壽命的綜合技術目標。

2.2.1.研究開發并應用燃燒高爐煤氣獲得高風溫技術。高爐煤氣是高爐冶煉過程中產生的二次能源，熱風爐燃燒大約消耗高爐煤氣發生量的40%～50%。隨著高爐煉鐵技術進步，大型高爐燃料比已降低到520kg/t以下，高爐煤氣利用率提高到45%以上，煤氣低發熱值不足3000kj/m3。由于鋼鐵廠高熱值的焦爐煤氣和轉爐煤氣主要用于煉鋼和軋鋼等工序，高熱值煤氣供給不足，絕大部分熱風爐只能燃燒低熱值高爐煤氣，在沒有高熱值煤氣富化的條件下，導致熱風爐理論燃燒溫度和拱頂溫度不高，進而難以實現1200℃高風溫，這是當前制約中國高爐提高風溫最重要的原因。面對能源供給短缺的現狀，采用煤氣、助燃空氣高效雙預熱技術，不但可以回收熱風爐煙氣余熱，減少熱量耗散，還可以有效提高熱風爐拱頂溫度。在眾多的預熱技術中，要統籌考慮能量轉換效率、技術可靠性以及設備使用壽命等因素，擇優選用適宜可靠的煤氣、助燃空氣雙預熱技術。

2.2.2.選擇合理的熱風爐結構形式。高爐熱風爐是典型的蓄熱式加熱爐，其工作原理不同于其他的冶金爐窯，是現代鋼鐵廠燃燒功率最大、能量消耗最高、熱交換量最大的單體熱工裝置。盡管現有的內燃式、外燃式和頂燃式3種結構熱風爐均有實現1250℃以上高風溫的實績，但不同結構的熱風爐在燃燒工況適應性、氣體流動及分布均勻性、能量利用有效性等方面仍存在差異。綜合考慮熱風爐高效長壽和工況適應性，現代高爐采用頂燃式或外燃式熱風爐是適宜的選擇。

2.2.3.采用高效格子磚。實踐證實，縮小熱風爐拱頂溫度與風溫的差值可以顯著提高風溫，其主要技術措施是強化蓄熱室格子磚與氣體之間的熱交換。在保持格子磚活面積或格子磚質量不變的條件下，適當縮小格子磚孔徑，可以增加格子磚加熱面積、提高換熱系數而增加熱交換量。在熱風爐燃燒期，高溫煙氣可以將更多的熱量傳遞給格子磚，熱量交換更加充分，使得煙氣溫度更低；在熱風爐送風期，同樣有利于鼓風與格子磚的熱交換，使得熱風溫度更高，熱風溫降也更為平緩，在風溫保持較高的狀態下更加穩定。對于格子磚磚型的選擇需要綜合考慮擇優確定，并不是格子磚孔數越多、孔徑越小就越有利，要綜合考慮蓄熱室熱效率、蓄熱室有效利用率和格子磚使用壽命等各種因素的影響。

3.結語

高風溫是綜合技術，是降低燃料比、提高噴煤量的重要技術保障。在當前條件下，利用低熱值高爐煤氣實現1250℃以上高風溫，是實現低品質能源高效利用和高效能源轉換最優化的技術措施。要系統解決高風溫的獲得、高溫熱風的穩定輸送和高效利用等關鍵技術問題，采用高效長壽熱風爐及高效格子磚，優化熱風爐操作，保障高溫熱風的穩定輸送，延長熱風爐壽命，使高溫熱風得到高效利用。

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篇3

【關鍵詞】轉爐煉鋼；脫磷工藝；探討

磷在鋼中是以【Fe3P】或【Fe2P】形式存在，一般以【P】表示。磷含量高時，會使鋼的朔性和韌性降低，即使鋼的脆性增加，這種現象低溫時更嚴重，通常把它稱為“冷脆”。且這種影響常常隨著氧，氮含量的增加而加劇。磷在連鑄坯中的偏析僅次于硫，同時它在鐵固溶體中擴散速度又很小。不容易均勻化，因而磷的偏析和難消除。由于煉鐵過程為還原性氣氛，脫磷能力較差。因此脫磷是煉鋼過程的重要任務之一。在20世紀90年代中后期，為解決超低磷鋼的生產難題，世界上各大鋼廠都曾經進行過轉爐鐵水脫磷實驗研究。

1、鐵水預處理方法

1.1噴吹蘇打粉處理

日本住友公司鹿島廠開發的“住友堿精煉法”是成功用于工業生產的蘇打精煉法。

工藝流程：從高爐流出的鐵水先經脫硅處理，即將高爐鐵水注入混鐵車內，用氮氣輸送和噴吹燒結礦粉，噴入量為每噸鐵水40公斤，最大供粉速度為每分鐘400公斤，最大吹氧量為每分鐘50立方米，脫硅量約為0.4%。脫硅處理后的鐵水硅含量可降到0.1%以下。然后用真空吸渣器吸出脫硅渣，進行脫磷處理，以氮氣為載氣向鐵水中噴入蘇打粉，蘇打粉用量為每噸18公斤，最大供粉量為每分鐘250公斤，最大吹氧量為每分鐘50立方米，處理后鐵水中【P】≤0.001%，【S】≤0.003%，再用真空吸渣器吸出脫磷渣，并將其送到蘇打回收車間，經水浸后可回收約80%的Na2O，最后將處理過的鐵水倒入轉爐冶煉。

1.2噴吹石灰系熔劑處理

由于石灰系熔劑具有成本低，對環境污染小的優點，因此受到重視，并不斷對其深入研究，以使其滿足精煉鐵水的需要。

工藝流程：向高爐鐵溝中加入鐵磷進行脫硅處理，加入量為每噸鐵水27公斤，處理后鐵水含硅量由0.5%降到0.15%，氧的利用率為80%-90%。脫硅后的鐵水流入混鐵車中，并與混鐵車內上一爐脫磷脫硫渣混合，待渣與鐵分離后扒渣。然后，向混鐵車內鐵水中用氮氣為載氣體，流量為每分鐘為3-5立方米，噴入石灰熔劑。處理后溫度為13500C左右，處理時間25分鐘。將處理后的鐵水倒入轉爐，在轉爐內進一步脫磷，可使鋼中【P】≤0.001%。

2、轉爐冶煉過程中脫磷

2.1氧化脫磷

磷在鋼液中能夠無限溶解，。而它的氧化物P2O5在鋼液的溶解度卻很小，因此，要除去鋼中的磷，可設法使磷氧化生成P2O5進入爐渣，并固定在渣中。煉鋼過程中的脫磷反應在渣—鋼界面和氧氣頂吹轉爐的乳濁液中，是被渣中FeO氧化，其反應為：

2【P】+5（FeO）= （P2O5）+5【Fe】

G0=-1495194+684.92T（J/mol）

生成的P2O5的密度較小，幾乎不溶于鋼液，所以一旦生成即上浮轉入渣相。但由于冶煉初期渣中較多的堿性氧化物是FeO，因此進入爐渣的P2O5僅和FeO結合成磷酸鐵鹽。

其反應：

（P2O5）+3（FeO）=（3FeO·P2O5）

H0=-128030J/mol

根據生成焓H0判斷，渣中（P2O5），（3FeO·P2O5）卻不穩定，它們在煉鋼過程中隨著熔池溫度的不斷升高而逐漸分解，使磷又回到鋼液之中。所以在煉鋼溫度下，以氧化鐵為主的爐渣脫磷能力很低。為了使脫磷過程進行得比較徹底，防止已被氧化的磷大量返回鋼液，目前大多工廠的做法是向熔池加入一定量的石灰，增加渣中強堿性氧化物CaO的含量，使五氧化二磷和氧化鈣生成較穩定的磷酸鈣，從而提高爐渣的脫磷能力。在生產中，隨著石灰的變化，爐渣的堿度會逐漸升高，渣中的游離的CaO逐漸增加，此時將發生置換反應：

即：（3FeO·P2O5）+4（CaO）=（4CaO·P2O5）+5【Fe】

所以，堿性氧化渣脫磷的總反應為：

2【P】+5（FeO）+4（CaO）=（4CaO·P2O5）+5【Fe】

轉爐冶煉過程中低碳低磷鐵水轉爐去磷率達到90%以上。

2.1.1影響爐渣脫磷的主要因素：（1）爐渣成分的影響：爐渣成分對脫磷反應的影響主要反應在渣中的FeO含量和爐渣堿度上。渣中的FeO是脫磷的首要條件，如果渣中沒有氧化鐵或氧化鐵含量很低，就不可能使磷氧化。但是，純氧化鐵爐渣只有很小的去磷效果，因為渣中（3FeO·P2O5）在高溫下 不穩定，它會分解或被硅、錳還原，而渣中（4CaO·P2O5）在17100c的溫度下比較穩定，即煉鋼溫度下它分解的可能性不大，所以CaO是脫磷的必要條件；（2）溫度的影響：脫磷反應是強放熱反應，升高溫度會使其平衡常數的數值減小，去除效率下降。從熱力學條件來看，降低溫度有利于去P反應進行，但是應該辯證地看待溫度的影響，盡管升高溫度會使反應的平衡常數K值減少，然而與此同時較高的溫度能使爐渣的粘度下降，加速石灰的成渣速度和渣中各組元的擴散速度，強化了磷從金屬液向爐渣的轉移。其影響可能超過Kp值得降低，溫度過高時，Kp值的下降起主導作用，會使爐渣的去P效率下降。鋼中的磷含量回升；（3）爐渣粘度的影響：煉鋼熔池中的脫P反應主要是在爐渣與金屬液兩相的界面上進行的，所以反應速度與爐渣粘度有關。通常情況下，爐渣粘度越低，渣中反應物FeO向渣—鋼界面的擴散轉移速度就越快，渣中反應產物P2O5離開界面溶入爐渣的速度也就越快。因此，在脫P要求的高堿度條件下，應及時加入稀渣劑改善爐渣的流動性，以促進脫P反應的順利進行；（4）渣量的影響：隨著脫磷反應的進行，渣中P2O5的含量不斷升高，爐渣脫P能力逐漸下降。在一定條件下，增大渣量必然會使渣中的P2O5含量降低，破壞磷在鋼—渣間分配的平衡性，促進脫磷反應的繼續進行，使鋼中的磷含量進一步降低。所以爐內渣量的多少決定著鋼液的脫磷程度。但渣量過大，會使鋼液面上渣層過厚而減慢去磷速度，同時還壓抑了鋼液的沸騰，使氣體及夾雜物的排除受到影響。

2.2回磷

2.2.1產生回磷的原因：冶煉終點一般被認為脫P 反應達到平衡，在出鋼過程向鋼包加入脫氧劑，將使使鋼中的氧以及渣中（FeO）下降，脫氧產物（SiO2），（Al2O3）等進入爐渣，使爐渣堿度降低，從而打破了脫磷反應的平衡狀態，有利于（P2O5）的分解和還原，磷又重新進入鋼液。

2.2.2影響回磷的因素：（1）出鋼過程中下渣是磷的主要原因。下渣量大，回磷嚴重；（2）出鋼合金化或增碳操作不合理。如出鋼后期補加硅鐵，碳化硅，碳粉等；（3）吹氬時，使用氬氣壓力過高，造成鋼液-爐渣翻騰，卷渣，也會增加回磷。

2.2.3防止回磷的措施：要防止鋼水會磷，首先是擋好渣，減少出鋼過程的下渣量。其次是嚴格出鋼合金化操作，杜絕出鋼后補加合金。再次出鋼時向鋼包內投入少量小塊石灰以提高鋼包內渣層的堿度，稠化爐渣，降低爐渣的反應能力，阻止鋼渣接觸時發生回磷反應。

篇4

關鍵字：高爐礦渣水泥混凝土立式輥磨

中圖分類號：TF54文獻標識碼： A 文章編號：

前言

隨著我國對環保的重視以及發展循環經濟的提出，對高爐冶煉生鐵中的副產品——粒化高爐礦渣的高效利用逐漸為人們所重視。高層建筑的出現，對高強度、高性能混凝土的需求日益增加。高強、早強、輕質、高流態性能混凝土材料的低成本開發愈顯迫切。

粒化高爐礦渣(簡稱礦渣)是高爐冶煉生鐵時排出的工業廢渣。每生產一噸生鐵，大約要排出300～1000kg的礦渣。礦渣出爐時經水淬疾冷，保留了微晶態高活性玻璃體結構，具有較高的物理化學活性和潛在的水硬性。由于礦渣的易磨性較差，與水泥熟料等混在一起細磨無法磨得很細，其性能不能充分得到發揮，水泥中礦渣粉的摻量及應用受到一定的限制。

粒化高爐礦渣經過細磨后的礦渣粉用作水泥混合料，在我國已有近半個世紀的歷史。礦渣粉摻加到水泥中，摻量一般為25～50％。礦渣粉不僅能提高水泥強度，還能增加其水化密實度。為保證合成礦渣水泥的早期強度，應盡量降低礦渣粉細度，提高其比表面積，礦渣粉的比表面積應≥380 m2/kg。

同時，礦渣粉單獨使用或作為混凝土摻合料，可等量取代水泥25～50％，采用很低的水泥用量即可配制出C50以上混凝土。混凝土中摻入礦渣粉，可以降低混凝土的水化熱及有害成分的含量，抑制混凝土絕熱升溫，減少熱應力裂縫，為改善混凝土的性能創造了有利條件。

據大量研究證明，根據不同混凝土標號，用25％～50％礦渣粉取代等量水泥后，混凝土具有水化熱低、耐熱、防微縮、密實性好、抗侵蝕、與鋼筋粘結力好、大幅度提高混凝土的后期強度、混凝土泵送性能好等優點，特別適合用于大壩工程、水下工程、道路工程、防腐工程、大型基礎工程、高層建筑工程等。此外，混凝土中由于礦渣粉的摻入還可有效地降低堿骨料的反應，防止混凝土的微裂縫，延長建筑物的壽命。摻有礦渣粉的混凝土以獨有的性能深得建筑業的歡迎。

礦渣細磨工藝與系統

傳統礦渣的應用工藝

傳統礦渣的應用工藝是把礦渣和水泥熟料、石膏及其它一些添加材料共同細磨制得水泥，這種工藝的缺點是：

（1）很難有足夠的極性分子和氫氧根離子新形成水化產物難以形成過飽和溶液，使得礦渣膠凝性得不到發揮；

（2）礦渣易磨性較差，共同細磨使得礦渣平均粒徑較大，水化時與極性分子和氫氧根離子接觸機會減少，使得其水化性能受到影響。

新式礦渣細磨工藝與系統

直至立式輥磨等細磨節能設備的開發成功，才實現了將粒化高爐礦渣單獨細磨至400m2/kg比表面積以上，這極大地提高了礦渣活性，既可摻入水泥生產高強度等級、大摻量的礦渣水泥，而并不過多地增加電耗，又可在制備混凝土時等量或超量替代水泥并改善混凝土的性能。

用立式輥磨將粒化高爐礦渣細磨為礦渣粉已被視為節能、改善環境和提高水泥及混凝土性能的最有效途徑。

新式礦渣細磨工藝與系統是將礦渣單獨細磨至比表面積≥400m2/kg，充分地將礦渣粉的活性激發出來。新式礦渣粉細磨工藝與系統的優點是：

（1）克服礦渣和水泥熟料混合細磨存在的礦渣難磨磨不細、熟料好磨過細磨的問題，有利于優化生產操作參數，降低生產成本；

（2）礦渣單獨細磨，可以根據市場需要直接作為產品供混凝土生產摻用；也可以根據需要調整細度及摻量配制成水泥出售。

（3）單獨細磨礦渣粉有利于礦渣活性系數的提高，不僅實現了一噸熟料生產三噸水泥的目標，而且解決了熟料供給緊張的問題；同時在保證水泥質量的前提下，降低了水泥生產成本。

立式輥磨技術優勢

立式輥磨的工作原理

立式輥磨屬于外加力型輥盤式磨機。電動機通過主減速機驅動磨盤旋轉，磨盤的轉動帶動磨輥自轉。高爐礦渣經喂料裝置進入磨機喂料槽落到磨盤中心，在磨盤回轉產生的離心力作用下，礦渣向磨盤邊緣運動并通過磨輥下部及磨盤襯板上部之間的碾磨區被碾磨，碾過的物料越過磨盤邊緣的擋料環，被從噴口環噴出的熱風吹起，進入磨機上方的選粉機，選粉機將合格的細粉選出，粗粉沿返料斗再次回落到磨盤上碾磨。選粉機效率高，分離清晰。其特點是細度、比表面積靠調節轉子轉速實現。高比表面積要求高的轉子轉速。

立式輥磨的技術優勢

在礦渣粉質量達到GB/T 18046《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》要求的前提下，與球磨系統相比，具有如下優勢：

（1）節電50％以上；

（2）極大地降低耐磨材料的消耗；

（3）立磨工藝采用邊烘干邊細磨的技術，減少了烘干機的設備和土建投資，簡化了工藝流程，降低了燃料消耗。

立式輥磨技術生產礦渣粉的特點

（1）工藝流程簡單，自動化程度高，控制簡單方便；

（2）具有明顯的高效節能效應，符合環保政策；

（3）能生產不同比表面積的礦渣粉產品，滿足市場不同的需求。

立式輥磨技術生產礦渣粉應重視的問題

（1）控制比表面積是礦渣粉生產中最直觀的手段，并具有相當的指導意義；

（2）應充分研究控制礦渣粉的顆粒組成，并以此作為質量控制目標，確保礦渣粉活性的充分發揮；

（3）選擇合適的顆粒測定儀，減少測試誤差，以免誤導生產；

（4）重視基準水泥化學成分和物理性能對礦渣微粉活性的影響，在標準制定中應考慮基準水泥成分的控制要求。

立式輥磨的性能與結構

立式輥磨集烘干、細磨、選粉為一體。細磨效率高，單位電耗低，烘干能力強。因而

非常適合礦渣水分高、難磨的要求，在國內立磨系統是今后的發展趨勢。

上世紀70年代末，德國萊歇公司（Loesche）進行了立式輥磨機粉磨細度的試驗，得出結論如下：

（1）立磨可以細磨出不同細度的水泥，其強度隨比表面積的增加而增加，但增長率隨比表面積增高而降低，超過450m2/kg以后，強度增加很小。（2）改變輥壓、料床厚度、風速、選粉條件等參數可以獲得穩定的操作和理想的指標。

（3）立磨系統的投資較球磨系統的略高，但單位電耗和磨耗遠小于球磨系統。

日本川崎(KHI)公司上世紀80年代初開發了針對水泥和礦渣的立磨。從立磨形狀、擋料圈設置和選粉技術等方面進行了大量的試驗，以尋求可自由調節產品粒度、操作平穩和提高粉磨效率。得出的結論是立磨可以獲得與球磨系統同樣質量的產品，甚至更好；操作穩定、振動小、效率高，較球磨機節電35%-40%。

德國萊歇公司（Loesche）LM立式輥磨的技術性能與結構

（1）萊歇公司開創了獨特的對輥聯合粉磨工藝，隨粉磨能力的大小，磨輥可用“1+1”、“2+2”、“3+3”不同配置。以“2+2”配置為例，將原來4個規格相同的磨輥改成兩大兩小，交錯排列。一個為輔輥(S輥)起準備料床作用，即使物料脫氣、凝集；另一個為主輥(M輥)起細磨作用。M輥位于S輥之后。輔輥為寬輥小直徑，按純滾動作用設計，即在磨輥全寬范圍內與磨盤無速度差、無剪切力。對于硬質脆性物料粉磨時，僅需要壓應力，故M輥設計成窄輥大直徑，施以高壓，較小的速度差、剪切力，以防止粉磨后的物料被壓成塊。

（2）設有導風葉片的LSKS高效籠式選粉機。

日本川崎(KHI)公司CK立式輥磨的技術性能與結構

（1）采用單輥自備料床的方法，采用不對稱球型磨輥。輥寬方向的內側R01大于外側的R02，內側的輥盤間隙較大，而且愈向內愈大，有利于形成料楔。此處為壓縮粉磨區，速度差很小。外側的輥盤間隙較小，而且是恒間隙，設計成較大的速度差，形成磨擦粉磨區，有利于細顆粒的產生。物料在盤上移動的過程中，在壓縮區形成穩定的料床，在摩擦區料層恒定，運行平穩。

（2）擋料環上部設有向磨內凸出的部分，突出的距離可調。目的是縮小與輥子的間隙，增加料流流動阻力，以強制形成穩定的粉磨層。

結論

立式輥磨技術的開發成功，實現了將粒化高爐礦渣單獨細磨至400m2/kg比表面積以上，極大地提高了礦渣活性，既可摻入水泥生產高強度等級、大摻量的礦渣水泥，而并不過多地增加電耗，又可在制備混凝土時等量或超量替代水泥并改善混凝土的性能，而且順應了國家環保、發展循環經濟的大趨勢，隨著建筑行業的不斷發展，立式輥磨技術也必將得到進一步的發展。

參考文獻

王仲春，曾榮. 水泥粉磨工藝技術及進展.北京：中國建材工業出版社，2008

篇5

關鍵詞：低成本；精煉；外加電場；夾雜物

0.前言

當前全球鋼鐵行業產能過剩、鋼材市場競爭殘酷。鋼鐵產品正面臨著被新型材料如鋁、塑料、玻璃等替代的巨大壓力和挑戰。我國正處于鋼鐵工業結構的調整和優化的關鍵時期，隨著經濟危機的深化，各行各業對鋼材產品的性價比提出了更嚴格的要求，現存冶煉工藝存在排放量大、高能耗、高成本的問題。因此要想在日趨激烈的鋼材市場競爭中立于不敗之地，鋼鐵企業必須盡快掌握鋼材的低成本生產技術，做到節能減排、高效經濟。本文結合一些研究成果對低成本冶煉新工藝及技術進行介紹，為降低冶煉成本提供思路。

1 二氧化碳用于低成本冶煉

1.1 二氧化碳作為煉鋼過程的反應介質

二氧化碳在高溫下具有弱氧化性，因此可以部分代替氧氣作為煉鋼過程中脫碳的反應介質。由于存在CO2 +C=2CO這個反應，直接氣化脫碳所需的氧氣用量降低，進而減少因局部氧氣過剩而引起鐵被氧化，從而造成鐵損。朱榮課題組 對轉爐煉鋼過程煙塵的形成機制進行詳細研究后發現：氧氣射流直接與高溫鐵液接觸，能夠產生2500℃以上的高溫火點區，該區域溫度最高可達到3000℃，而金屬鐵的沸點為2750℃因此金屬鐵將會部分被氧化、揮發（這也是細粉塵形成的主要因素），形成高溫煙塵隨煙氣排放。文獻[4]中工業實驗證明了：同常規冶煉比較，底吹模式渣中鐵及其氧化物數目大幅度減少，減少量平均達1/3。所以減少煉鋼過程中氧氣的用量，可以減少鐵損、增加產能，利于降低冶煉成本是有利的。

1.2 二氧化碳作為煉鋼過程攪拌氣體

冶煉過程中向鋼液中吹人CO2氣體，會發生CO2+C=2CO的反應，氣體分子體積變為反應前的二倍，可以強化熔池攪拌作用。日本在底吹煉鋼方面進行了大量的研究，證明了底吹加大了對熔池的攪拌力度，有利于夾雜物和氣體的去除。2009年朱榮等進行的底吹工業試驗，試驗結果表明：轉爐底吹是完全可行的。在保持C含量基本不變的情況下，同常規冶煉相比，底吹CO2模式P含量從0.030%降至0.023% ，降幅高達23%。T.Bruce等人也報道了用CO2替代Ar對鋼液進行攪拌，并在60t和200t鋼包中進行了CO2噴吹攪拌的工業試驗得到了底吹CO2對鋼液基本沒有不良影響的結論。因此，二氧化碳可以替代Ar等成本高的氣體，作為煉鋼過程攪拌氣體。

1.3 二氧化碳冷卻噴嘴和煉鋼熔池

我們曾應用熱分析技術對碳的二氧化碳氣化反應進行了研究，研究表明：1）二氧化碳與碳的反應分為一步和多步反應，多步反應時的限制反應步驟為脫附反應過程。2）無論是一步還是多步反應，碳與二氧化碳氣化均為吸熱反應。佐野正道 曾得到界面化學反應不足以成為脫碳的限制性環節，因此限制性環節是氣體與碳的吸附和脫附。CO2+C=2CO反應不僅增大了攪拌氣流的體積，同時增加了碳與二氧化碳吸附、脫附的接觸概率和接觸面積。從而促進了反應的進行，消除/削弱了限制性環節的作用。

碳的二氧化碳氣化為吸熱反應，對爐底噴嘴有良好的冷卻效果。將CO2摻入氧氣射流中進行CO2一O2混合噴吹，利用CO2作為氧化劑參與熔池反應，可降低熔池溫度，減少金屬鐵的氧化蒸發。通過研究發現：隨著射流中CO2比例的提高，煙塵的產生量逐步減少，當二氧化碳比例達到某一定值時，煙塵基本不再產生。

2 外加電場用于低成本冶煉

研究通過控制鋼液中的分電壓，使其達到或高于夾雜物的分解電壓從而使夾雜物分解形成的氣體在陽極逸出，電解出的金屬在陰極富集、析出。在外加直流電場來處理鋼液時，降低鋼中的[s]、[0]的同時還可以減少了鋼中夾雜的數量，實現夾雜物的形態的人為控制。在外加電場為交流或脈沖電場時，鋼中的夾雜物受到“攻擊”，進而使粒徑較大的顆粒夾雜物被“擊碎”或“蠶食”變為較小的顆粒。同時隨著電流的變化鋼液產生的渦流促使夾雜上浮從而被去除。鋼液渦流的自身攪拌作用減少了攪拌氣體的用量、降低了對耐火材料的沖刷，同時提高了鋼液潔凈度、降低了冶煉成本。該技術在冶金溫度下應用，夾雜物離子在液態鋼液中迅速遷移、傳輸，可大大縮短冶煉處理時間。

綜上該外加電場技術可以達到快速有效去除鋼中夾雜及其形態控制的目的，實現少渣或無渣冶煉，減輕耐材的渣料侵蝕及攪拌氣體沖刷，提高鋼液潔凈度降低冶煉成本。

3 高效低成本冶煉平臺的建立

我國大型鋼鐵企業的傳統生產工藝為：鐵水脫硫預處理一LD―LF―RH―CC。由于傳統煉鋼工藝流程長，生產流程中存在著煉鋼回硫、低碳脫磷、鋁脫氧與夾雜物控制及強還原精煉四個基本問題，是造成鋼材質量不穩定、能耗高、成本高和CO2排放量大的主要原因。因此解決基本問題便可以節能減排，增產降耗。

解決這四個基本問題的措施如下：

1）如果在鐵水預脫磷過程中，采用低氧位脫磷工藝，適當提高爐渣堿度和降低渣中TFe含量，提高硫在渣鋼間的分配比，可以抑制轉爐煉鋼回硫。

2）采用鐵水預脫磷處理工藝，可以提高脫磷效率；通過采用低FeO渣脫磷工藝，能夠降低鐵耗，也能抑制脫磷預處理過程中半鋼增硫；嚴格控制鐵水硅含量，減少渣量。通過以上方法就能夠控制低碳脫磷。

3）減少鋁加入量，提高鋁脫氧的收得率；盡可能采用真空碳脫氧工藝，減少Al2O3脫氧產物對鋼水的污染；改變Al2O3上浮機制，縮短弱攪時間；優化鈣處理工藝。

4）改進強還原精煉的措施主要是提高轉爐終點碳含量，降低鋼水氧化性，采用真空脫碳脫氧工藝降低加鋁前鋼水氧含量。

由上述的傳統工藝存在的問題的解決措施可見，傳統鋼鐵流程中存在著重復還原和氧化、升溫和降溫、增碳和脫碳等復雜過程。綜合上述問題后提出的新的工藝流程。

4 結論

現今鋼鐵行業正處于低迷的時期，生產高附加值的鋼種，并降低其冶煉成本勢在必行。本文介紹了幾種低成本高效的生產途徑，歸納如下：

（1）應用二氧化碳替換氧氣作為煉鋼過程反應介質；使用二氧化碳替代價格較高的氬氣作為煉鋼過程攪拌氣體和保護氣體。以上應用在獲得高效的同時也起到冷卻噴嘴和煉鋼熔池的作用，從另一角度節約了生產成本。

（2）應用外加電場去除鋼中夾雜及控制夾雜物的形態，該技術不但能起到LF般利用溫度梯度去除夾雜的作用，同時對鋼液中的夾雜物還存在電解和電場力學作用，因此更有利于夾雜物的快速去除及形態控制。

（3）傳統的冶煉工藝存在重復冶煉、重復能耗等問題。應用新的工藝流程，可以有效的、較大限度的避免重復問題及降低生產成本。

參考文獻

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[3]劉洋，宗男夫. 環保型低成本冶煉新技術[J]. 遼寧科技學院學報，2013，01：1-3.

[4]楊利群. 鎢濕法冶煉新工藝技術的應用[J]. 稀有金屬與硬質合金，2006，02：52-54.

篇6

【關鍵詞】鋼鐵大學，虛擬煉鋼，仿真，培訓

一引言。目前，在世界鋼鐵行業激烈競爭，新技術、新產品競相問世的背景下，鋼鐵企業需要花費大量的時間和財力培訓理論知識和實踐經驗不足的新員工。高校需要對鋼鐵相關專業學生進行實訓又苦于無頂崗實習機會，因此精通現場經驗成為高校大學生的軟肋。降低鋼鐵企業的培訓成本、提高實際效果、解決鋼鐵行業人才培養和再教育資源和高校學生實訓問題成為行業可持續發展亟待解決的焦點問題。

世界鋼鐵協會與其會員共同創立的鋼鐵大學網站（）就是為了滿足上述要求應運而生的一個可以免費使用，能贏得獎勵的網上資源平臺[1]，它提供了研究和應用在鋼的生產和使用過程中所用原理的機會，高校教師、學生、鋼鐵行業員工及其培訓對象可以用來進行自動或者直接的學習達到將理論與實踐相結合。世界鋼鐵協會希望鋼鐵大學網站能激發學生們對鋼的價值和奇妙性的認識、鋼對世界可持續性帶來的機會、鋼鐵行業的培訓和職業所帶來的機會。目前國外有韓國浦項、塔塔等知名公司，國內有寶鋼、鞍鋼、首鋼等眾多大企業和部分高校加入到資源的利用中來，本文通過對該網站的介紹試圖引起更多中小企業和高校關注這種培訓新理念，并很好的利用此資源。

二鋼鐵大學網站平臺

鋼鐵大學網站內容涵蓋從鋼鐵生產、產品、鋼的應用和回收等各個方面，它通過一系列靈活的、涉及煉鋼生產的游戲般的模擬研究和應用在鋼的生產和使用過程中所用基本的科學知識、冶金和工程原理、熱力學和動力學原理等。該網站現提供包括中文簡體和繁體兩種文字在內的8種譯文版本可供不同需要的人群選擇。相鄰部分的有關主題提供了鏈接。

1網站特征靚點

虛擬鋼廠是該網站的特征之一，使用者可以控制它的各種工藝和測試活動，目前，網站可以提供的模擬活動有虛擬鋼廠、堿性氧氣煉鋼、電爐、二次精煉、連鑄、抗拉強度測試、硬度測試 、夏比沖擊韌性測試、厚鋼板的取樣和測試、設計和生產高強度鋼。

該網站的特征之二是它的電子學習模塊（e-learning），此部分也是網站極具價值的核心部分，它可分為4大模塊：鋼鐵應用，煉鋼過程（鋼的加工），鋼鐵冶金和可持續性，在4大模塊下面又細分為一系列小模塊如表1。

該網站的特征之三是挑戰賽，為了推廣該網站，自2005年開始，每年11月鋼鐵大學網站都會舉行一次虛擬煉鋼大賽。個人或團隊均可參賽，參賽者在持續的24小時內可以不計次數地進行嘗試，利用該網站一個或多個虛擬的工藝生產一種特別為該比賽準備的新鋼種，目標是以總成本最低生產所需的鋼種。它吸引了世界各地的選手參加，參賽人數有逐年增加的趨勢，如圖1所示。

2煉鋼過程仿真模塊

1）高爐（BF）模擬。高爐是現代煉鐵生產的主要途徑，主要目的是為轉爐煉鋼提供質量合格的鐵水原料。高爐使用鐵礦石為含鐵原料、焦炭和粉煤為還原劑、石灰或石灰石為造渣劑。本模擬的目標是通過選擇合適的原材料（礦石、燃料、造渣劑）、并為這些原料設定合適的裝入比例，生產統計數據和裝料速度，優化高爐生產鐵水的過程以獲得目標鐵水。然后進行質量平衡、熱平衡和其它工藝指標的評價使鐵水成本最低。

模擬可以生產鑄造生鐵和煉鋼生鐵等兩種不同類型的生鐵，共提供4個界面用于輸入與高爐生產條件相關的數據：1）原材料成分，2）生產設定，3）裝料比例，4）生產環境參數。當所有的設定都完成后魚雷車被激活，點擊它會彈出仿真結果屏幕。主模擬屏幕如圖2所示。

2）轉爐（BOS）模擬。轉爐煉鋼是將鐵水煉成鋼水的煉鋼過程，通過向熔池供養發生氧化反應降低熔池中的碳含量，并進行脫硫、脫磷操作。此模擬目的是通過操作，向熔池供氧和加入必要的輔助料來處理鐵水，在規定的時間內將成分和溫度合格的鋼水倒入鋼包內。圖3畫面顯示所模擬的車間設置。

在模擬開始，動畫顯示起先加入爐內的廢鋼和熔劑如石灰和白云石（依據用戶選擇而定）。固體料加入完畢，將鐵水罐中的鐵水兌入轉爐內冶煉，冶煉完畢將鋼水出至鋼包中，隨著總結畫面的出現，表示模擬結束。該模擬設置了大學生水平和鋼廠技術人員水平兩種，目標鋼種分為：普通建筑用鋼、TiNb超低碳鋼、管線鋼、工程用鋼等4種。模擬之前要做好計劃，首先是完成熱平衡和物料平衡的計算以決定鐵水、廢鋼、鐵礦石、渣料的用量和鐵水脫碳到目標碳含量及升溫到出鋼溫度所需的總氧量。

3）電爐（EAF）模擬。模擬電爐冶煉的目的是通過選擇和熔化廢鋼及原料，在規定的時間內，使鋼液達到所選擇鋼種

的目標成分及溫度。目標鋼種同轉爐完全一樣。EAF 模擬包括三個可視階段，在前兩個階段，為模擬冶煉的鋼種選擇原材料，第三個和最后模擬階段，熔化原材料并向目標成分冶煉鋼液。模擬開始選擇廢鋼非常關鍵，有10種廢鋼可選如圖4。

4）二次精煉模擬。本模擬將從轉爐開始管理一包鋼水，并且要在一定的時間內以合適的成份，溫度和一定的夾雜物含量（純凈度）運送到合適的鑄機。要求以最小的成本來完成這個模擬。

有四種不同的鋼種以供選擇，每個鋼種都需要不同的冶煉工藝。除普通建筑用鋼、TiNb超低碳（ULC） 汽車面板用鋼、管線鋼、熱處理中碳CrMo工程用鋼外，還可以自己定義鋼種。為了冶煉出目標鋼種，你必須以加入合金和精煉渣，攪拌，真空脫氣和再加熱為基礎做出一系列決定。加入的先后順序，時間和多少以及攪拌，脫氣和加熱的操作決定能否最終完成這個模擬。在模擬的最后，用戶將得到鋼水成份、溫度、夾雜物含量水平以及到達連鑄的時間是否在指定的范圍之內，并且得到總成本。

5）連鑄模擬

本模擬的目標是成功地連續澆鑄3包鋼水，但必須滿足特定的表面質量、內部質量和夾雜物的標準。使用3種不同類型的連鑄機（板坯、大方坯和小方坯連鑄機）可生產4種不同的鋼種。

首要的是選擇好目標拉速，使澆鑄的產品能滿足所有的質量標準。其次，結晶器振動參數的設置對于獲得良好表面質量的產品至關重要。最后，鋼液溫度和第2包、第3包鋼液的到達時間也需要相應作好計劃。

模擬分大學生和鋼鐵行業的技術人員水平兩個級別，鋼種仍然是前述4類，但模式分單機模式和聯機模式。單機模式可以選擇用戶的水平、鋼種和所有的澆鑄參數，包括鋼包計劃和溫度。初始的模擬參數（例如成份、鋼包質量、夾雜物含量等）采用默認設置。聯機模式所有參數均從二次精煉模式調入用戶的水平、鋼種、鋼包鋼水的溫度、成份、質量和夾雜物含量的參數。

6）熱軋模擬。型鋼軋制模擬：本模擬將一塊大方坯軋制成工字鋼。為實現此軋制過程，操作者需從加熱爐內取出鋼坯并將其運送到粗軋機。然后操作界面自動轉換到粗軋機（如圖5所示），操作者可根據屏幕顯現的軋制程序表移動并翻轉鋼坯進行軋制。軋制結束后，界面將自動回到原生產線界面視圖，操作者應將軋件經過切頭剪后運送到REF （粗軋-軋邊-終軋） 機架，并完成最后成品軋制過程。操作者應在規定的時間內完成工字鋼的生產過程。

中厚板模擬：本模擬任務是完成3份鋼板訂單的生產，模擬前首先通過控制面板建立各種要求的詳細內容。3個訂單項的每項內容（塔錐、過渡段和水下圓柱部分）需要單獨建立，點擊選項按鈕選擇任何一處，然后用上部的標簽設置和改變各項參數，它們是圖6所示的鋼板尺寸和偏差、圖7所示為鋼板化學成分和軋制工藝選項和圖8所示的坯料計劃。根據理論知識完成三項參數的設定后形成一個軋制程序表，然后可以進行軋制模擬，模擬完成后產生兩份報告，一份是顯示鋼板是否符合要求性能的實驗報告，另一份是顯示成本的生產報告。

三 應用

1新員工、在校大學生網絡學習。鞍鋼為了迎戰2007年度的第三屆虛擬煉鋼挑戰賽，由集團公司科技發展部負責，鞍鋼組織人事部和鞍鋼職工大學配合和支持，進行了歷時3個月的準備，共組織100多名職工進行了三個階段的培訓和網上實際演練。寶鋼為了讓員工了解鋼鐵大學豐富的資源并熟練應用此網站，開展了許多工作。如，承擔部分中文版的翻譯工作，把鋼鐵大學網站鏈接到寶鋼外網及寶鋼教育培訓中心外網上，分發鋼鐵大學網站手冊到各分廠。寶鋼日報還刊登過關于2006年鋼鐵大學網站鋼鐵生產競賽結果的新聞報道。

為了促進鋼鐵大學網站的使用和參加鋼鐵生產競賽，寶鋼針對生產車間工作不足三年的新員工召開培訓計劃，通過寶鋼教育培訓中心的講師對EAF和鋼鐵生產模擬的演示，輔導培訓者自己練習。另外還邀請鋼鐵工業專家做科學原理方面的技術演講，并舉辦小型的鋼鐵生產競賽。對鋼鐵生產的仿真模擬，使參加者認識到鋼鐵的生產是一個環環相扣的系統過程。不僅要考慮鋼鐵質量，原料和設備情況，還要考慮提高每個生產點的操作控制水平，只有這樣才能知道產量和消耗量的相互關系，模擬才能成功運行。

從2007年上旬開始，圍繞鋼鐵大學網站的應用，首鋼遷鋼公司做了大量研討、論證并作出了“運用鋼鐵大學培訓網站，開展網上模擬煉鋼（澆鋼）操作比賽，準備參加2008年網上挑戰賽，在虛擬的環境里與各國同行高手過招”的決定。經過充分準備，2008年年初在人資處的組織下，煉鋼分廠精煉和板坯兩個作業區各自成功地舉辦了第一次（作業區級）的模擬比賽，共有73名職工參賽，其中絕大多數是大學生。2008年挑戰賽為初次參賽的他們積累了經驗。正是由于企業高度重視，以上企業分別在第三、四、六屆挑戰賽取得了企業組冠軍。員工素質得到了提升，這無疑給我們中國鋼鐵公司的年輕員工帶來了良好的促進和激勵[2]。

英國伯明翰大學將鋼鐵大學網站的部分模塊植入教學課程中，涵蓋了大一至大三的本科教學。這些模塊既可作為提高學生學習效果能讓學生訪問的獨立資源，也可以作為嵌入的活動，在學生應用中，后者更容易評估。汽車門板角色扮演練習已被用于艾薩克·常博士在第一年本科課程的設計和專業技能。總體而言，使用模塊加入到大學課程用替代傳統的課本和講座的學習模式會讓學生探索不同的鋼材加工和材料的選擇。

2歷屆挑戰賽情況。煉鋼挑戰賽自2005年舉辦以來，到目前已舉辦7次，2012/2013年為第七屆，除了2009/2010年外，網站已列出6次挑戰賽情況。挑戰賽目標均為噸鋼成本最低。中國在前兩屆比賽中成績平平，自第三屆開始都有冠軍獲得，按先后分別是寶鋼、鞍鋼、首鋼遷鋼。學生沒有獲得過冠軍，也說明學生的實際能力有待大幅度提高。

1）比賽形式。前五屆比賽通過一輪在線比賽決出學生組和企業組冠軍，為激發各賽區選手的興趣，從第六屆開始，比賽形式發生較大變化。即比賽分兩輪進行，第一輪從5大地區中選出地區冠軍，第二輪把第一輪當中選出的地區冠軍集中在布魯塞爾國際鋼協總部，在鋼鐵企業的領導面前舉行總決賽。這種新的形式不僅為第二輪參賽選手提供全程免費的全球旅行，還使參賽選手獲得與全球鋼鐵業領導面對面的機會。

2）歷屆賽事簡況。第一屆（2005）虛擬煉鋼大賽由于是首次比賽，共有28個國家的213名選手參賽，嘗試604次，人均5.6次，中國最好成績僅排85名。第二屆（2006）虛擬煉鋼大賽生產一種海洋平臺用的高強度鋼。22個不同國家的294名選手參賽，嘗試3961次，人均9.5次，較首屆有較大提高。中國寶鋼派出的4對選手進入前10名，最好成績為第二。兩個組別的冠軍均被韓國獲得，分別是浦項科技大學和浦項鋼鐵公司。第三屆（2007）虛擬煉鋼大賽采用二次精煉和連鑄模擬軟件模擬生產啤酒罐用鋼，2007年11月7日星期三中午12點（格林威治時間，GMT），可以從網站獲得新版的模擬軟件和比賽的鋼種。比賽持續24小時，共吸引了來自5大地區26個不同國家的439名參賽者。嘗試12，753次，人均29次，成功率38%。來自中國鞍鋼的3組選手殺入前10名，其中張文和趙鋼是鋼鐵行業的最好成績，總成績排名第5。而總成績排名第一的韓國POSTECH的Hyunsoo Kim， Sangmin Lee 和 Daehee Woo贏得學生組冠軍。第四屆（2008）挑戰賽比賽持續24小時，2008年11月5日星期三中午12：00（GMT）結束。大賽采用一個全新的中厚板模擬軋制軟件，由于比賽當天才仿真程序，使得比賽不太容易，成功率僅為9.2%。模擬中參賽者將綜合考慮成本及產品工藝要求，來完成用于制造風力發電機塔筒的中厚板訂單。競賽中，參賽者將得到一個風力發電機塔筒三個不同組成部分的訂單，并且按規定的尺寸和性能要求進行生產，同時力求整個過程成本最低。本次比賽的478個參賽隊分別來自5大地區26個不同國家或地區。嘗試16446次，人均34次。最后來自企業組寶鋼選手尹璐、葛華、陳岑獲得冠軍，而學生組則由圣太田高等礦業精英大學的Nabil Marouf， Raphael Chosson， Pierre Sallot獲得。此次大賽完成3份訂單前30名中，有11對是寶剛選手，5對鞍鋼選手，鞍鋼獲得第二的成績。第六屆（2011/2012）鋼鐵大學挑戰賽由兩輪高規格的比賽組成。第一輪比賽于2011年11月15日星期二中午12：00（GMT）開始舉行，在線持續24小時。挑戰賽的第一輪先使用高爐模擬生產出鐵水，再用轉爐模擬將鐵水煉成能用于生產管線鋼的鋼水。目標是生產出符合成分和溫度范圍且成本最低的鋼水。企業組及學生組的地區冠軍將來自以下地區：北美、拉美、歐洲-獨聯體、中東-印度-非洲及東亞-大洋洲。地區冠軍于2012年2月全程免費參加了位于布魯塞爾國際鋼協總部舉行的第二輪決賽。

此次競賽吸引了25個國家650人參與，嘗試34259次，人均52次。企業組最好成績由來自首鋼遷鋼的劉飛和于晨取得，學生組最好成績由來自拉美巴西Universidade Federal do Ceará大學的Helilton Morais Rego Lima Filho和Fernando Emerson Viana Sousa取得。武漢科技大學獲得第三名。

第七屆（2012/2013）網上煉鋼挑戰賽是一次高規格的比賽，第一輪地區冠軍賽于兩個單獨的比賽日在網上舉行。比賽日1：2012年11月13日周二中午12：00（GMT）開始舉行，持續24小時。比賽日2：2012年11月21日周三中午12：00（GMT）開始舉行，持續24小時。參賽者可選擇參加一個或兩個比賽日的比賽。比賽模擬僅可在這兩個比賽日進入，比賽結果將在第二個比賽日結束后評判。地區劃分為北美，拉美，歐洲-獨聯體，中東-印度-非洲及東亞-大洋州。企業組及學生組的地區冠軍將來自上述5個地區。第二輪總決賽將于2013年2月舉行。

第七屆比賽第一輪的任務是完成一份來自推土機械制造商的訂購合同。參賽者使用電爐模擬生產來自歐標（EN10025：2004）S355J2+N的鋼水用于制造各種機械部件，比如伸縮臂和抓斗等，這款鋼種既強硬又有韌性，方便加工和制造。目標是優化冶煉過程以便滿足規定范圍的重量， 化學成分， 時間和溫度要求以及最低可能噸鋼成本。本輪比賽吸引了來自5大地區37個不同國家1148名參賽選手。共有42622次模擬嘗試，人均37次嘗試。

四 結語。鋼鐵大學網站為廣大企業和科研院校提供了豐富的培訓和學習資料，已成為鋼鐵技術的權威網站，通過網上電子資源平臺還能解決目前高校和企業年輕員工在學習和培訓中面臨的成本和效果問題。尤其它推出的挑戰賽使得世界五大洲的大學、鋼鐵公司、原料供應商和顧客都可參與到國際鋼協的活動中，激勵了更多參賽者。值得我們鋼鐵行業和學界更多關注并自發利用該網站學習并推動鋼鐵行業創新。不失為一種年輕員工培訓和學生直接學習的全新理念。

參考文獻：

篇7

許建

（濟南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，山東 濟南 250101）

【摘要】分析了提高轉爐終點[C]含量工藝的主要優勢。通過采取相應措施，優化工藝操作，既保證了較好的脫磷效果，又降低了鋼鐵料消耗并提高了合金收得率。

關鍵詞 轉爐；終點[C]含量；脫磷；鋼鐵料消耗

Technology Practice on Improving the End Point [C] Content in 210t Converter

XU Jian

(Steelmaking Plant of Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan Shangdong 250101, China)

【Abstract】We analyzed the main advantage of improving end point[C] content in converter. By taking appropriate measures, optimizing process operation, not only ensure the good dephosphorization effect, but also reduces the consumption of steel material and improve the alloy yield.

【Key words】Converter; Endpoint carbon content; Dephosphorization; Steel material consumption

鋼中[C]含量是轉爐吹煉終點最重要的控制參數之一。轉爐終點[C]含量很大程度上影響著產量、鋼水質量、轉爐爐齡、鋼鐵料及合金消耗等轉爐各項主要經濟指標。為此，作為降本增效的重要部分，濟鋼210t轉爐煉鋼車間相應開展了提高轉爐終點[C]含量的工藝生產實踐。

1工藝主要優勢分析

1.1降低鋼鐵料消耗

鋼鐵料消耗是煉鋼企業最重要的成本指標，是衡量一個煉鋼廠競爭或贏利能力重要標志。而終點[C]含量又很大程度上影響著鋼鐵料消耗。

我們知道，終點[C]含量與渣中（FeO）存在著對應的關系。終點[C]含量越高，渣中（FeO）就越低；相反，終點[C]越低，渣中（FeO）就越高，則渣中帶走的鐵含量也就越高，越不利于鋼鐵料消耗的降低。

氧氣頂吹轉爐吹煉過程的脫碳速度VC隨著溫度的升高而逐漸加快，達到最大VC后又隨著剛水中碳的減少而逐漸下降。當碳減少至一定小的含量（約0.07%～0.10%）時，VC已經很小了，此時供入的氧氣主要不是用來氧化碳而是氧化鋼水中的鐵元素。如果由于某種原因需要繼續供氧，此后的吹煉稱之為后吹[1]。可見，后吹增加了鐵損，減少了出鋼量，并降低了鋼水質量。

當[C]含量低于0.06%時，渣中（FeO）會急聚增加，嚴重后吹及點吹爐次的（FeO）含量會高達40%以上，而當[C]含量在0.06～0.08%時，渣中（FeO）則急劇降至25%以下的較低水平，隨著[C]含量的繼續升高，（FeO）的降低趨勢則趨于平緩。因此，為了使終點[C]對鋼鐵料消耗的影響不至于太明顯，應該使終點[C]含量大于0.06%。

我們可以簡單計算一下：若渣中（FeO）增加10%，則1t爐渣則多帶走鐵含量為：1000×10%×56/72=77.8kg，

一般轉爐終渣含量占總裝入量的0.10～0.15%，經計算，鋼鐵料消耗升高6～8kg/t，隨渣量的增加而增加。顯然，若拉后吹或點吹嚴重的話，鋼鐵料消耗必會大幅增加。

由此可見，提高轉爐終點[C]有利于降低鋼鐵料消耗，在允許的條件下，我們應盡可能的提高終點[C]含量，杜絕拉后吹及點吹。

1.2降低合金消耗

我們知道，終點[C]含量越高，熔池[O]就越低，反之，熔池[O]則越高。因此終點[C]是合金工配加合金首先要考慮的因素。不同的終點[C]含量對合金收得率有著不同的影響，但若[C]含量保持在0.07%以上，不僅脫氧合金如鋁塊消耗大大降低，硅、錳元素收得率也能分別穩定在90%及95%以上的水平。而一旦后吹或點吹嚴重，因[O]的分布明顯加大，使元素吸收率明顯下降且波動大，配料計算就難以把握，不利于成分的控制與穩定性。回收率若降低，噸鋼成本則升高。因此，后吹或點吹嚴重的情況嚴重制約著生產成本的降低。

此外，轉爐終點[Mn]和終點[C]也有著一定關系，一般終點[C]含量越高，終點余[Mn]含量就越高，相應地合金化過程中加入的錳鐵量就越少。由此可見提高終點[C]含量工藝對合金料消耗的降低是顯而易見的。

1.3利于維護爐襯，提高爐齡

渣中（FeO）含量顯著影響著爐襯壽命，渣中（FeO）含量越高，對爐襯的侵蝕就越嚴重。也就是說，終點[C]含量越低，對爐襯侵蝕越嚴重。

渣中（FeO）是濺渣護爐最重要的技術參數，對濺渣效果起著至關重要的作用。若終渣（FeO）含量較高，特別是有嚴重后吹及點吹情況的，濺渣效果往往較差，對維護爐襯非常不利。而采用終點高[C]含量工藝時，由于終點熔池[C]高，終渣中(FeO)含量較低，可明顯改善終渣狀況，提高濺渣護爐效果，降低濺渣調料劑及補爐材料消耗，補爐次數減少。許多鋼廠例子證明良好的濺渣護爐可使轉爐爐齡提高到10000爐以上，甚至15000爐。因此提高轉爐終點[C]含量，是維護爐襯提高爐齡的主要任務。

1.4提高鋼水質量

終點[C]含量越低，則渣中及鋼水中殘存的氧含量越高，在鋼水脫氧后，氧化夾雜物也就越多，殘存在鋼水中的數量也較多。嚴重的后吹及點吹使鋼脫氧后產生大量的一次夾雜物使鋼的可澆性變差。而終點[C]含量高的鋼水，在這方面的情況則大為減少甚至消失。因此，終點[C]含量低，不僅增加消耗，加重精煉負擔，還嚴重影響鋼水內在的質量。

2工藝存在的主要問題

2.1不利于鋼水的脫磷

根據脫磷反應的熱力學條件可知，鋼中[C]低，鋼及渣中氧化性高，渣中（FeO）升高有利于脫磷。大量實踐證明，轉爐終點[C]含量越高，回磷傾向越大，轉爐終點[C]含量越低，回磷傾向越小。這也就是為什么在冶煉低磷鋼使終點[C]含量普遍控制偏低的原因。因此，如何保證在轉爐終點[C]含量較高的前提下，最大限度的去除[P]是所有鋼鐵企業普遍存在難點。

2.2終點判斷易失誤

如果一昧的片面追求高碳出鋼，控制不當反而會出現終點高碳高磷現象，這就必然采取點吹操作，不僅增加冶煉周期，還嚴重侵蝕了爐襯，增加了鋼水中夾雜物，增加了鋼鐵料消耗及合金消耗，這對降成本顯然起到了相反的作用，得不償失。

3工藝優化

3.1吹煉前期高效脫磷

根據脫磷反應熱力學條件可知，前期熔池溫度低，渣中（FeO） 含量高，[C]—[O]反應緩慢，是高碳出鋼工藝最有效的去磷時期。在此時期，一定要做到“早化渣，化好渣，盡快形成具有一定堿度和良好流動性的堿性渣”，以保證最大限度的脫磷。

為確保前期去磷效果，前期熔池溫度不能過高，而為了促進石灰的熔化，獲得較好的渣流動性，熔池溫度又不能過低。因而操作中應注意，為避免前期升溫過快，Si、Mn氧化期過后應提高槍位，同時降低供氧流量，以便延長脫磷期保證去磷效果[2]。

3.2中期采用高槍位低氧流量操作

高槍位低氧流量操作，降低了對鋼液的供氧強度，能夠在一定程度上抑制碳氧反應的快速進行，這樣既可以抑制快速脫[C]升溫，又可以增加渣中FeO含量，促進化渣，強化脫磷，同時保證了終點[C]。

3.3控制合適的爐渣(FeO)

(FeO)含量過高或過低都會影響熔池去磷效果。因為(FeO)含量過低時，爐渣流動性和氧化性差，去磷能力降低；而(FeO)含量過高時，會導致爐渣中(CaO)活度顯著降低，這樣反而會降低熔池去磷能力。有資料[3]表明，爐渣(FeO)含量控制在12%~16%附近脫磷效果最佳。可見，過高（FeO)對脫磷無用，且會降低終點[C]含量，在保證脫磷合適的前提下，控制爐渣(FeO)越低越好。

3.4合理的造渣制度

在高[Si]、高[Mn]條件下，易化渣且渣量大，[P]在終點[C]含量較高的情況下也很容易脫到較低水平，這是提高終點[C]含量的絕佳機會。若在低[Si]、低[Mn]鐵水條件下，提倡推進留渣操作，很容易達到低磷、高碳出鋼的目的。另外采用雙渣法操作也有利于脫磷，有利于提高終點[C]含量，但雙渣法需要倒前期渣，會帶走大量金屬，增加鋼鐵料消耗。

3.5降低出鋼溫度，快速出鋼

在高[C]出鋼工藝下，為保證去磷效果，過程溫度控制偏低對脫磷有利。在轉爐停爐間隔及出鋼時間短，鋼包烘烤良好，正常周轉包等有利出鋼條件和滿足后續工序要求的條件下，出鋼溫度控制的越低越好。210煉鋼車間經過大量實踐證明過程溫度控制在1580～1600℃，[C]控制在0.40～0.60%，終點溫度控制在1640～1660℃，容易進行高C低磷操作。210煉鋼車間經過工藝優化后，終點[C]有效控制在了0.08～0.10%，同時平均磷也控制在了0.016%左右。

3.6合理控制終點[C]含量

根據冶煉鋼種采取合理的操作工藝，控制合適的終點[C]含量。終點[C]含量的多少主要取決于所冶煉鋼種[C]、[P]的成份以及所配加增碳合金量的多少。我車間根據大量實踐經驗，總結如下：

冶煉PD23系列、PD17系列等類似鋼種時，因成品[P]的上限為0.030%，[C]的上限為0.20～0.022%，因而是提高終點[C]含量工藝的理想選擇。考慮到合金增碳影響，終點[C]控制在0.10～0.14%；

冶煉[P]上限為0.025%，[C]上限為0.18～0.20%的鋼種時，終點[C]控制在0.08～0.12%；

冶煉[P]上限為0.020%，[C]上限為0.18～0.20%的鋼種時，終點[C]控制在0.08～0.10%；

冶煉[P]上限為0.015%，[C]上限為0.18%的鋼種時，終點[C]控制在0.07～0.09%；

冶煉[P]上限為0.015%，[C]上限為0.10%的鋼種時，終點[C]控制在0.05～0.08%，合金使用低碳合金或金屬錳或兩者按一定比例結合的配加方式，具體情況視終點[C]、[P]以及合金資源及成本而定。

3.7建立一次拉[C]命中率競賽

在上述優化工藝的基礎上，建立一次拉[C]命中率競賽，獎勵與考核制度并行，激勵煉鋼人員的工作熱情與積極性，并能有效提高工人的冶煉水平。

4工藝實踐效果

統計210煉鋼車間工藝優化前后各200爐實際數據平均值對比，如表1。

表1工藝優化前后實際數據平均值

從表1工藝優化前后數據對比可知新工藝的效果是顯而易見的。

210煉鋼車間通過優化工藝及勞動競賽，終點[C]由原先0.06～0.09%提高到0.08～0.12%，平均余[Mn]增加約0.03%，終點氧含量由平均423ppm降到平均340ppm，噸鋼鋁消耗降低約0.1kg/t，平均終點[P]控制在了0.016%以下。鋼鐵料消耗由1064.5/kg降到1058.1/kg，一次終點合格率由原先82.6%提高到92.3%。硅、錳合金收得率分別由原來的87.3%、95.5%提高到92.5%、97.8%。

另外，終渣粘度大大改觀，濺渣料消耗減少，濺渣效果較好，濺渣時間縮短約1～2分鐘，噸鋼氮氣節約750～1500Nm3。爐襯質量保持良好，補爐料消耗降低，液位長期穩定在9800～10000mm，利于操作的穩定。

5結論

（1）采取有效的措施，保證了去磷保碳，終點[C]有原先0.06～0.09%提高到0.08～0.12%，平均終點[P]控制在了0.016%以下。

（2）平均余[Mn]增加約0.03%,終點氧含量由平均423ppm降到平均340ppm，鋼鐵料消耗由1064.5/kg降到1058.1/kg。

（3）有利于維護爐襯，節約了濺渣料和補爐料，有利于凈化鋼水。

參考文獻

［1］馮捷,賈燕.轉爐煉鋼實訓[M].北京:冶金工業出版社,2004.

［2］王金平,吳健鵬,李小明,等.河南冶金,2006(9):52-57.

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關鍵詞: 我國 鐵合金 成本核算

一、相關內容簡介

（一）鐵合金簡介

鐵合金，英文名ferroalloy。是以鐵與基體金屬與一種或多種元素組成的金融熔煉、金屬處理等工藝中添加的合金，常用于鋼鐵冶煉中。但是現在鋼鐵行業中將所有用于煉鋼的中間合金，無論其是否含有鐵都統稱為“鐵合金”。

鐵合金的冶煉是從1860年開始的，開始時是用坩堝煉制的最低品位的鐵合金，后來發鋼鐵行業的發展有了高爐煉鐵、電弧爐煉制鐵合金等鍋爐形式，也有了現在的電爐煉制低碳鐵的形式。電爐煉鐵是當前應用比較廣泛的方式之一，主要為在電爐中氧化含硅合金的脫硅精煉法，我們最常用的煉鋼脫氧劑就是硅錳。

（二）成本核算簡介

成本核算，主要是指對生產經營管理費用的發生和產品成本的形成所進行的核算。成本核算的過程大致分為三步，第一步是完整的記錄與成本核算對象有關的各種消耗費用；第二步，將這些費用中所產生的生產資料消耗和價值的轉移以及期間的成本費用都計算準確，即將研究對象的各種數據信息都進行科學的加工和分析。第三部，也是最重要的一步，科學的確定研究對象在觀察時間段內所產生的成本和各種費用消耗是否符合經濟發展效益，是否有利于企業的發展，進而根據成本核算結果對各項工作作出調整。

二、在我國鐵合金產業中成本核算的重要性

要想提升我國鐵合金產業在國際上的競爭力，加強其成本核算能力是勢在必行的，而現階段我國的鐵合金行業應用最多的就是電爐硅錳，也就是要加強對電爐硅錳的成本核算。成本核算工作在各行各業中都是非常重要的工作，它能幫助企業合理盈利，提升企業的市場競爭力，改善企業的經營管理等。

（一） 提升企業的競爭力

提升市場競爭力，是現今企業生存和發展的首要因素。而在保證產品質量的前提下，實現該項目的利潤最大化，只能通過對企業進行成本核算和控制。在成本核算工作中，對成本消耗的各種數據進行歸納總結，然后通過科學的方法進行分析，找出哪些成本消耗是不必要或者消耗過多的。根據這一方向，在鐵合金的生產過程中找出消耗原因，加強該流程的管理，減少不必要的成本消耗，使得企業資金得到優化配置，將節省出來的資金用于引進新設備、新工藝，吸納新型人才上面，從而提升企業的市場競爭力。

（二）幫助企業領導者做出科學的決策

成本核算是成本管理中的重要組成部分，而成本管理又是企業管理中最基礎、最重要的環節，因此企業的領導者要想做出正確的決策就必須了解成本核算的內容、結果和意義。通過成本核算，企業領導者可以檢查、監管原始預算和成本的實行情況，從中了解到企業的成本水平以及對成本的管理工作如何，作為接下來做決策的參考。領導者可以從成本核算結果了解企業中哪一個環節存在不足，工作水平有待提高，以及成本消耗中從哪一方面著手降低成本而不影響產品生產的正常運作等等，最終改善企業的經營管理，使得企業有更好的發展。

三、我國鐵合金產業中成本核算的現狀及問題

由于鋼鐵、鐵合金等行業的特殊性，他們的成本消耗同時受到材料、質量、施工工藝、生產設備等因素的影響，所以成本包含范圍較廣，也就給企業平時的成本核算工作帶來了很大的難度，導致我國現階段鐵合金產業中成本核算的不成熟。本文主要以鐵合金中電爐硅錳的形式做舉例說明。

（一）我國鐵合金產業中成本核算研究方法尚停留在傳統方法階段

我國的現代鋼鐵產業起步比發達國家晚，同時鋼鐵行業中的成本核算方法也較發達國家落后。我國現階段鐵合金產業中成本核算方法主要是計劃成本法、目前成本法和標準成本法，而國外已經將比較先進的ABC法全面推廣了。鐵合金產業中成本覆蓋面廣、成本信息龐大，而傳統的成本核算方法不能全面分析各項成本信息，也增加了成本核算工作者的工作壓力和工作強度，不符合利用最大化的標準。另外傳統的核算方法不能量化各種成本消耗對產品的影響，無法為后來的調整工作做出指導。

（二）我國鐵合金當前成本信息的搜集工作不到位

在我們的觀念中，鐵合金行業本就是一個高消耗的產業，成本消耗量大是很正常的，工作人員對成本的各種消耗記錄工作不是很在意，導致成本核算工作原始數據的丟失。再者，鐵合金制造業從用料、制作加工到后來的銷售分配上市一個非常龐大的工作流程，在這一過程中成本信息的收集常常不能保證其準確性和及時性。如在購進硅錳材料時，我國大多采用計劃價格，也就是根據以往購進經驗，提前劃價，在期末結賬時再根據實際采購價格和計劃價格做差異比對，這種方法往往容易為人所利用，忽視了原材料瞬間變化的價格等等，導致記錄的成本信息不準確。

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《工程材料》是高校土木工程專業的一門重要的專業課，它不僅是一門應用技術，同時又是建筑施工等課程的基礎，該課程中涉及到的材料的組成及性能等內容需要學生具備一定的化學知識方能學好，因此在開設該課程前，一般都需要學生具備基礎化學知識，結合《工程材料》教學內容，主要總結了小高職基礎教育階段需要前修的化學知識模塊。

關鍵詞：

工程材料；高職；化學；教學內容

哈爾濱鐵道職業技術學院是一所以高鐵、隧道、橋梁、建筑為主打專業的國家骨干高職院校，同時也是中國中鐵集團下屬唯一一所高職院校。我校每年為國家高速鐵路建設、城市軌道交通建設、土木工程檢測、道路橋梁建設等方面輸送大量的優秀人才。作為一個歷史悠久的老牌土木工程類院校，我校在大一第二學期開設了《工程材料》這門課程。由于近些年高考不斷改革，高中化學知識刪減了很多，又由于高考適齡生源的減少，以及一些二本院校招生門檻的降低，使得我校招生學生的素質降低，此外，作為三年制高職教學的補充，五年制高職的學生沒有經過高中系統的學習，化學知識更是為零，學生的化學基礎知識不能夠滿足《工程材料》這門課程的學習，因此，需要在講授這門課程之前，前修一部分化學基礎知識，現結合我校的實際情況，前修基礎課程并沒有充足的課時，也不能像高中化學教學那樣，重視基礎，精講運算，因此我們針對學生后學專業課學習的內容，總結出三個必須掌握的化學知識模塊，即金屬元素及其化合物、硅酸鹽工業基礎、有機物及新型高分子材料，便于學生學習掌握，為后續《工程材料》課程的學習打下堅實的理論基礎。

1金屬元素及其化合物

《工程材料》主要講述建筑材料的性能和使用條件，現階段建筑工程中常用的金屬材料又可分為黑色金屬，例如鋼、鐵、及其合金等，還有有色金屬包括銅、鋁及其合金。從事土木工程建設的技術人員必須了解和掌握這些材料有關的知識，土木工程材料是一切土木工程的物質基礎，材料決定了建筑的形式和施工方法，因此我們的學生要想學好這部分知識，就必須先要掌握金屬元素及其化學物有關的基礎化學知識。金屬及其化合物知識點較多，由于學時有限，我們只能選取與專業課聯系比較緊密的內容重點講解。例如：鋁、鐵、銅三種金屬及其化合物的性質是重點講解的內容。鋁元素存在的形式主要是鋁土礦，鐵元素能夠以游離態的隕鐵和化合態的鐵礦石存在；鋁粉可以制成銀粉（白色涂料）；鐵（鉻、錳）為黑金屬，其余的都為有色金屬；金屬鋁既能和強酸反應，又能和強堿反應；金屬化合物與酸和堿的反應；常用的金屬冶煉方法及原理，例如，電解法冶煉鋁，熱還原法冶煉鐵，濕法冶煉銅等；其中最主要的還是工業煉鋼、煉鐵的原理。工業煉鐵的主要原料是石灰石、鐵礦石、焦炭，在煉鐵高爐中發生三個化學反應這樣可以得到生鐵，生鐵可以作為煉鋼的原料，把生鐵冶煉成鋼的過程，就是除去大部分硫、磷等有害雜質，并且適當地降低生鐵里的含碳量，調整鋼里合金元素含量到規定范圍之內。煉鋼時常用的氧化劑是空氣、氧氣或氧化鐵，主要化學方程式：大量鐵變成氧化亞鐵，調整硅、錳的含量，同時降低碳量，除去FeO，因它會使鋼具有熱脆性。

2硅及硅酸鹽工業基礎

建筑工程中把能夠將散粒狀材料（如砂子、石子等）和塊狀材料（各種磚或者砌塊）粘結成為具有一定強度的整體材料，成為膠凝材料。膠凝材料根據化學成分可分為無機膠凝材料和有機膠凝材料，其中無機膠凝材料又可分為氣硬性膠凝材料，例如石灰、石膏、水玻璃等，而水硬性膠凝材料主要為各類水泥。作為土木工程專業的學生，在學習這部分知識時要作為重點內容。因此我們在講述這部分知識點時，首先要求學生要對這幾種材料的化學成分、反應方程式有一定的了解，并且知道它們之間的聯系。主要講述的內容包括硅的性質及應用；二氧化硅的性質及用途，硅酸鹽工業主要包括玻璃、水泥和陶瓷，這三種產品都是建筑工程中常用的材料，尤其是水泥，因此，學生要掌握這幾種產品的制備原料、設備、反應原理、主要成分、特性、種類及用途。以水泥為例，其制備原料為石灰石、粘土和石膏（適量），設備為水泥回轉窯，具有水硬性，水中空氣中都可以硬化，是不可逆過程。

3有機物及高分子材料

隨著國民經濟的發展，對材料的需求越來越多，對材料的性能要求也越來越高，新型高分子復合材料越來越受到人們的重視。有機物知識點繁多，需要學生掌握的知識點主要包括：烷、烯、炔烴及笨和笨的同系物基本組成及化學性質；烴的衍生物的重要類別和各類衍生物的重要化學性質，包括鹵代烴、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯，硝基化合物等等；重要的有機反應及類型，包括：取代反應、加成反應、氧化反應、還原反應、消去反應、水解反應、熱裂化反應，聚合反應、中和反應；高分子材料是由可稱為單體的原料小分子通過聚合反應而合成的，包括碳鏈高聚物、雜鏈高聚物、元素高聚物，四類主要高聚物反應包括：加聚成碳鏈、縮聚成酯鏈、縮聚成肽鏈、酚醛（或酮）縮聚。傳統高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，塑料、合成纖維和合成橡膠已經成為國民經濟建設與人民日常生活所必不可少的重要材料。而新型高分子材料的性能更優越，應用更廣泛，既具備了傳統高分子材料機械性能，且在一定領域有特殊用途的若干種新型材料，例如有高分子分離膜、仿生的高分子材料、醫用的高分子材料、液晶高分子材料、導電塑料等等。兩者在化學結構和物質劃分上，是基本一致的，只是合成難度上、實際用途上、出現時間上有差異。從事建筑工程的技術人員都必須了解和掌握土木工程材料的有關技術知識。土木工程材料是一切土木工程的物質基礎，材料決定了建筑形式和施工方法。因此要學好這部分知識非常重要。知識的積累和學習是一個漫長的過程，不能一蹴而就，要循序漸進，要想學好專業課，就必須要先學好基礎課。

作者：張巍 單位：哈爾濱鐵道職業技術學院基礎教育學院

參考文獻

[1]馬蘭,劉景景.基于工程教育認證的材料專業《大學化學》課程建設思考[J].教育現代化,2016(6):35-37.

[2]劉榮梅.基于化學基礎知識背景的金屬材料工程專業物理化學課程教學研究[J].宿州學院學報,2013(10):96-97.

[3]唐靈生.《硅和硅酸鹽工業》導學[J].數理化學習(高中版),2003,(11):48-52.

[4]李培泰.講授中專化學基礎知識幾法[J].中等林業教育,1999,(3):38-39.

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對于現代工業來說不存在“無用的廢料”，廢氣、廢渣、廢液、廢能的綜合利用程度體現著一個國家工業的成熟度。綜合利用不僅能夠回收本企業產生的廢料、余熱，還能夠消化其他企業或者民用領域產生的廢棄物。建材生產當中產生的很多廢料可以回收后作為原料重新進入生產流程，如鋼鐵企業從原料單元到軋線，每個工序都有含鐵塵泥產生，含鐵塵泥經過必要的均質化和除雜工藝處理后，進入燒結廠循環利用［8］。在水泥生產中可以處理工業廢渣和生活垃圾。生產水泥的主要原料石灰石在加熱分解過程中消耗大量熱能，同時排放CO2。而許多工業廢渣如碳化爐渣、礦渣、鋼渣等都是經過高溫處理過的，不會像石灰石那樣進行加熱分解放出CO2。利用工業的廢渣來代替石灰石，減少石灰石在原料中的比重，既減少了熟化熱耗，又減少了CO2排放。摻粒化高爐礦渣粉可提高混凝土的密實性及耐久性、改善混凝土拌合物的工作性［9］。利用水泥窯處理城市生活垃圾，既能減少環境污染，又可以利用垃圾的熱量節省燃料，還可以利用垃圾燃燒后的灰渣替代原料，有效節省礦物原料［10］。在鋼鐵生產中可以回收煤氣、煙氣、余熱，處理城市廢棄物。綜合利用的技術有:爐頂煤氣綜合利用技術、焦爐處理城市廢塑料、燒結煙氣綜合利用技術、轉爐煤氣綜合利用技術等。玻璃、陶瓷、磚瓦等建材都有使用窯爐加熱的工藝。除了加強保溫外，余熱利用對于節約能源、降低碳排放有很好的效果。

建材的節約使用

由于建材是高碳、高耗能產品，浪費建材就等于直接增加了碳排放。節約建材不僅應包括在工程建設當中節省建筑材料，還應包括合理高效地利用建筑及其他基礎設施、合理延長其使用壽命、開發高性能建材等內容。

1高性能建材和新型建材的開發和推廣

加強高性能建材的研發和推廣，以高性能材料代替普通材料，實現“以質代量”，減少建材總的消耗量。以鋼筋為例，世界主要工業發達國家在鋼筋混凝土結構中已淘汰了低強度的鋼筋，多采用高強度(400，500MPa)鋼筋。我國高強度(400MPa)鋼筋用量占總鋼筋用量的30%～40%，中低強度鋼筋用量占總鋼筋用量的60%～70%。每1000tHRB335鋼筋用HRB400鋼筋代替約可節省鋼材140t。而我國的年建筑用鋼量早已超過1億t［11］。新型節能建材的意義不僅節約建材，更在于建筑的節能。例如空心砌塊代替黏土實心磚，既節省了材料，又降低了建筑承重，還能夠提高圍護結構的保溫、隔音效果。應該加強高性能建材的科研開發、標準制訂工作，鼓勵新型節能低碳建材的使用，并且對生產新型建材的企業進行政策扶持。

2延長建筑物(構筑物)的使用壽命

我國正處于城市化進程加快的階段，房地產市場火爆，許多建筑不到使用壽命就被拆除。這背后原因復雜，既有價值規律的作用，又有管理、規劃的原因，也有建設質量等其他方面的原因。其中追求經濟效益和提升城市形象、功能是造成目前國內城市建筑“短命”的主要原因［12］。因此規劃、設計要提高前瞻性，使新規劃區、新建建筑能夠適應未來發展，從而延長建筑物的技術壽命。還要注意對城市老、舊建筑的保護和利用，賦予古建筑、舊建筑新的含義和功能，讓其自身能夠創造價值。延長建筑的使用壽命、減少“短命”建筑，既有低碳的意義，又能夠保存城市的歷史風貌，具有保存建筑文化的意義。

3優化設計

優化設計是以數學中的最優化理論為基礎，以計算機為手段，根據設計設定的性能目標，建立目標函數，在滿足給定的各種約束條件下，求出最優的設計方案。利用計算機手段進行優化設計在我國建設領域還沒有得到普遍應用，只是應用在一些大型工程中。目前我國設計市場的一個突出問題是迫于甲方對于工期的要求，設計周期被壓縮得很短，優化設計工作被忽略掉了。而通過優化設計，可以在允許的范圍內，使所設計的產品結構更合理、性能更好、質量更高、更加節約建材。

4提高建筑利用率

伴隨我國經濟收入的增加，也興起了一股建筑的奢華之風，許多建筑超出“適合人居”這一功能越來越遠。從低碳的角度，我們提倡建筑的簡約實用，人均建筑面積適用即可，從而提高建筑的利用效率。對于辦公建筑，應與人員編制掛鉤，防止盲目提高標準;對于公共服務建筑，應制定相應標準，防止求大求洋;對于居住建筑，可以考慮對占有住房面積超過一定標準的征收碳排放稅。

建設低碳建筑

建筑的低碳包括建設期的低碳、使用期的低碳和報廢回收期的低碳。使用期中采暖、制冷、照明以及其他設備能耗占到建筑總能耗的80%～90%，其余10%～20%為建筑的材料能耗、建設能耗以及拆除階段的能耗，減少使用期的碳排放意義重大［13］。

1充分利用自然能

因地制宜設計出適合當地特點的建筑，充分利用自然能，減少動力設備的使用。冬季的采暖和夏季的制冷耗費能源最多，這樣建筑護結構的保溫就顯得格外重要。嚴寒和寒冷地區的建筑要做到充分爭取陽光照射并且避免冷風的侵襲。夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區要注意夏季的遮陽和通風。盡量爭取自然采光，減少人工照明的使用量。充分利用太陽能制熱水和利用太陽能發電。

2降低設備損耗

為了提供一個良好的室內環境和更完善的功能，現代建筑使用了大量的專用設備。這些設備包括采暖、通風、制冷、給排水、電氣、運輸等方面的設備。這些設備的使用造成了大量的碳排放。降低設備損耗的措施包括提高鍋爐的熱效率，提高熱交換器的效率，根據冷負荷自動調整冷凍機的制冷量，用高效光源(如LED燈)代替低效光源(如白熾燈)，使用熱泵技術來利用低品位熱能等。

3既有建筑的低碳改造

我國有數量巨大的既有建筑，這些建筑能耗高、碳排放大。對既有建筑進行改造要比新建建筑復雜得多。在改造時，要考慮建筑的現狀，技術上要復雜一些，施工也較麻煩。對于住宅建筑，最大的難點不是技術問題，而是資金問題。改造一棟住宅樓，要面對眾多的業主，達成一致比較困難。比較切合實際的做法是政府在這方面加強投入。從社會效益的角度考慮，政府出資改造也是有必要的。在已經改造的建筑中多數是政府出資或者政府出大部分的資金。

4建筑領域清潔發展機制的應用

清潔發展機制(CDM)設定的初衷是能夠使發達國家以較小的代價獲得核證減排量(簡稱CER)，而與之合作的發展中國家獲得發展急需的資金和技術。但是由于市場對利益的追逐，使得經濟效益好但生態社會效益差的項目受追捧，比如回收CH4、分解NO2和HFC-23的項目大受歡迎。而建筑項目因為單個項目減排量小、核證減排量(CER)認定困難、基準線確定困難等原因而難以開展［14］。但是由于建筑領域溫室氣體減排潛力巨大，市場廣闊，在當前還是應該加強CDM在建筑領域應用的研究，開發適用于建筑領域的方法學，進行規劃方案下清潔發展機制(簡稱PCDM)項目的嘗試，培養該領域內專業技術人才，完善相關規章制度，進行建筑類CDM項目試點開發。

實現低碳交通

由于我國汽車保有量的迅速增加，城市交通擁堵現象日趨嚴重，同時也伴隨著大量的尾氣污染、噪音污染和溫室氣體排放。2000—2009年全國私有汽車擁有量見圖1。

1通過城市的合理規劃減少交通負荷

由于我國人多地少，業已形成了集約型城市，新的城市規劃仍然應以集約型城市為目標。合理的規劃不僅可方便市民的生活，還可通過減少出行距離，減輕道路負擔，同時也有了利于人們采用步行和自行車出行這樣的綠色交通方式。這方面的方法有建設功能齊全的小型化居住街區、建設兼有辦公和居住的混合功能街區、根據出行強度布置企事業單位等［16］。

2限制小汽車的使用

小汽車不僅動態占用道路面積大、道路通過率低，是城市交通擁堵的主要原因，而且在各種出行方式中人均能耗最大、人均碳排放最大的一種。限制小汽車的使用是建設城市低碳交通，解決城市交通問題的根本途徑。這幾年我國小汽車年消售量迅速上升，已經超過美國成為全球最大的汽車消費市場。政府應當及早制定政策，否則城市交通將迅速惡化并伴隨大量的溫室氣體排放。

3構建便捷的城市公共交通網

限制小汽車要和建設便捷公共交通結合起來，使人們能夠享受便捷的現代化交通。完善現代化的交通網絡包括發展地鐵、輕軌等軌道交通，完善城市公交車網絡，改善換乘和不同交通方式之間的銜接，降低公共交通使用費用等方面。

4鼓勵綠色交通方式

步行和自行車出行本身是不產生碳排放的綠色交通方式。但是這些年來隨著城市道路的變遷，機動車道占據了城市道路中更多的空間，壓縮了非機動車和人行道的空間，綠色出行的環境越來越差。我們應該給步行和自行車出行以新的定位，鼓勵這種健康環保的出行方式，保證步行、自行車出行的道路空間，建立完整路網。在混行道上確立行人優先和自行車優先原則。

建筑垃圾的回收利用

在建筑的報廢回收期和新建建筑的施工過程中會產生大量的建筑垃圾，將建筑垃圾回收處理后再重新利用既能保護天然資源，又能降低建筑垃圾對環境的影響。建筑垃圾包括砂石、磚瓦、混凝土塊、木料、玻璃、陶瓷、塑料、金屬等。經過分揀，不同的材料可以分別回收處理，如廢木料經加工再利用或用于制造中密度纖維板、廢金屬送鋼鐵廠或有色金屬冶煉廠回煉。而廢棄磚、瓦、混凝土經破碎、篩分、分級、清洗后作為再生骨料，可以用于建筑物地基回填、道路墊層、混凝土結構工程，以及制作砌塊等建材產品［17］。但是目前我國的建筑垃圾除經過簡單分揀就可以直接回收利用的以外大多是以堆放或填埋的方式進行處理，回收利用率很低。究其原因主要是由于我國資源稅一直偏低，再生材料制成的產品價格高于用天然原料制成的產品，回收利用的企業無利可圖。建筑垃圾資源化仍需政策的引導。