高炉低碳冶炼技术范文

导语：如何才能写好一篇高炉低碳冶炼技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：高炉；炼铁；高风温技术；

1.目前高炉炼铁技术展望

高炉炼铁是钢铁厂生产成本和经济效益控制的关键工艺单元，对整个钢铁厂物质流、能量流和信息流流程网络的高效动态运行具有决定性作用。当代高炉炼铁要实现“高效、低耗、优质、长寿、清洁”的总体发展要求，高效不是简单地提高产量和强化冶炼，更要注重其经济效益、环境效益和社会效益；长寿也不是简单地延长高炉寿命，还要重视其技术的先进性和可持续发展的生存能力。面对当前国内外激烈的市场竞争环境，在资源短缺、能源供给不足、环境制约的条件下，为保障高炉炼铁工艺的可持续发展，实现低碳冶炼和循环经济，要着力构建高效率、低消耗、低成本、低排放的高炉炼铁生产体系。

2.高风温技术

高风温是现代高炉炼铁的主要技术特征之一。提高风温是当前钢铁行业发展循环经济、实现低碳冶金、节能减排和可持续发展的关键共性技术，对于提高高炉综合技术水平、减少CO2排放、引领行业技术进步具有极其重要的意义。

2.1.高风温的意义和作用

高炉冶炼所需要的热量，一部分是燃料在炉缸燃烧所释放的燃烧热，另一部分是高温热风所带入的物理热。热风带入高炉的热量越多，所需要的燃料燃烧热就越少，亦即燃料消耗就越低。实践证实，在风温1000～1250℃的范围内，提高风温100℃可以降低焦比约10～15kg/t，由此可见，提高风温可以显著降低燃料消耗和生产成本。除此之外，提高风温还有助于提高风口前理论燃烧温度，使风口回旋区具有较高的温度，炉缸热量充沛，有利于提高煤粉燃烧率、增加喷煤量，还可以进一步降低焦比。因此，高风温是高炉实现大喷煤操作的关键技术，是高炉降低焦比、提高喷煤量、降低生产成本的重要技术途径，是高炉炼铁发展史上极其重要的技术进步。高风温技术是一项综合技术，涉及整个钢铁厂物质流、能量流流程网络的动态运行和结构优化，应当在整个钢铁厂流程网络的尺度上进行研究。高风温对于优化钢铁厂能源网络结构、降低生产成本和能源消耗、实现低品质能源的高效利用、减少CO2排放等都具有重大的现实意义和深远的历史意义。

2.2.获得高风温的关键技术

多年以来，中国高炉平均风温始终徘徊在1000～1080℃，2001-2010年的10年间，重点钢铁企业高炉平均风温由1081℃提高到1160℃，风温仅提高了79℃，可谓步履维艰，高炉风温是中国高炉和国外先进水平差距最大的技术指标。制约风温提高有许多因素，如何突破这些制约条件，达到1200℃以上的高风温乃是当今中国高炉炼铁的主要技术发展目标之一。在当前条件下，提高风温应着力解决利用低热值高炉煤气获得1250℃以上高风温的关键技术难题，通过技术创新实现热风炉高效率、低成本、低排放、长寿命的综合技术目标。

2.2.1.研究开发并应用燃烧高炉煤气获得高风温技术。高炉煤气是高炉冶炼过程中产生的二次能源，热风炉燃烧大约消耗高炉煤气发生量的40%～50%。随着高炉炼铁技术进步，大型高炉燃料比已降低到520kg/t以下，高炉煤气利用率提高到45%以上，煤气低发热值不足3000kj/m3。由于钢铁厂高热值的焦炉煤气和转炉煤气主要用于炼钢和轧钢等工序，高热值煤气供给不足，绝大部分热风炉只能燃烧低热值高炉煤气，在没有高热值煤气富化的条件下，导致热风炉理论燃烧温度和拱顶温度不高，进而难以实现1200℃高风温，这是当前制约中国高炉提高风温最重要的原因。面对能源供给短缺的现状，采用煤气、助燃空气高效双预热技术，不但可以回收热风炉烟气余热，减少热量耗散，还可以有效提高热风炉拱顶温度。在众多的预热技术中，要统筹考虑能量转换效率、技术可靠性以及设备使用寿命等因素，择优选用适宜可靠的煤气、助燃空气双预热技术。

2.2.2.选择合理的热风炉结构形式。高炉热风炉是典型的蓄热式加热炉，其工作原理不同于其他的冶金炉窑，是现代钢铁厂燃烧功率最大、能量消耗最高、热交换量最大的单体热工装置。尽管现有的内燃式、外燃式和顶燃式3种结构热风炉均有实现1250℃以上高风温的实绩，但不同结构的热风炉在燃烧工况适应性、气体流动及分布均匀性、能量利用有效性等方面仍存在差异。综合考虑热风炉高效长寿和工况适应性，现代高炉采用顶燃式或外燃式热风炉是适宜的选择。

2.2.3.采用高效格子砖。实践证实，缩小热风炉拱顶温度与风温的差值可以显著提高风温，其主要技术措施是强化蓄热室格子砖与气体之间的热交换。在保持格子砖活面积或格子砖质量不变的条件下，适当缩小格子砖孔径，可以增加格子砖加热面积、提高换热系数而增加热交换量。在热风炉燃烧期，高温烟气可以将更多的热量传递给格子砖，热量交换更加充分，使得烟气温度更低；在热风炉送风期，同样有利于鼓风与格子砖的热交换，使得热风温度更高，热风温降也更为平缓，在风温保持较高的状态下更加稳定。对于格子砖砖型的选择需要综合考虑择优确定，并不是格子砖孔数越多、孔径越小就越有利，要综合考虑蓄热室热效率、蓄热室有效利用率和格子砖使用寿命等各种因素的影响。

3.结语

高风温是综合技术，是降低燃料比、提高喷煤量的重要技术保障。在当前条件下，利用低热值高炉煤气实现1250℃以上高风温，是实现低品质能源高效利用和高效能源转换最优化的技术措施。要系统解决高风温的获得、高温热风的稳定输送和高效利用等关键技术问题，采用高效长寿热风炉及高效格子砖，优化热风炉操作，保障高温热风的稳定输送，延长热风炉寿命，使高温热风得到高效利用。

篇2

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篇3

【关键词】转炉炼钢；脱磷工艺；探讨

磷在钢中是以【Fe3P】或【Fe2P】形式存在，一般以【P】表示。磷含量高时，会使钢的朔性和韧性降低，即使钢的脆性增加，这种现象低温时更严重，通常把它称为“冷脆”。且这种影响常常随着氧，氮含量的增加而加剧。磷在连铸坯中的偏析仅次于硫，同时它在铁固溶体中扩散速度又很小。不容易均匀化，因而磷的偏析和难消除。由于炼铁过程为还原性气氛，脱磷能力较差。因此脱磷是炼钢过程的重要任务之一。在20世纪90年代中后期，为解决超低磷钢的生产难题，世界上各大钢厂都曾经进行过转炉铁水脱磷实验研究。

1、铁水预处理方法

1.1喷吹苏打粉处理

日本住友公司鹿岛厂开发的“住友碱精炼法”是成功用于工业生产的苏打精炼法。

工艺流程：从高炉流出的铁水先经脱硅处理，即将高炉铁水注入混铁车内，用氮气输送和喷吹烧结矿粉，喷入量为每吨铁水40公斤，最大供粉速度为每分钟400公斤，最大吹氧量为每分钟50立方米，脱硅量约为0.4%。脱硅处理后的铁水硅含量可降到0.1%以下。然后用真空吸渣器吸出脱硅渣，进行脱磷处理，以氮气为载气向铁水中喷入苏打粉，苏打粉用量为每吨18公斤，最大供粉量为每分钟250公斤，最大吹氧量为每分钟50立方米，处理后铁水中【P】≤0.001%，【S】≤0.003%，再用真空吸渣器吸出脱磷渣，并将其送到苏打回收车间，经水浸后可回收约80%的Na2O，最后将处理过的铁水倒入转炉冶炼。

1.2喷吹石灰系熔剂处理

由于石灰系熔剂具有成本低，对环境污染小的优点，因此受到重视，并不断对其深入研究，以使其满足精炼铁水的需要。

工艺流程：向高炉铁沟中加入铁磷进行脱硅处理，加入量为每吨铁水27公斤，处理后铁水含硅量由0.5%降到0.15%，氧的利用率为80%-90%。脱硅后的铁水流入混铁车中，并与混铁车内上一炉脱磷脱硫渣混合，待渣与铁分离后扒渣。然后，向混铁车内铁水中用氮气为载气体，流量为每分钟为3-5立方米，喷入石灰熔剂。处理后温度为13500C左右，处理时间25分钟。将处理后的铁水倒入转炉，在转炉内进一步脱磷，可使钢中【P】≤0.001%。

2、转炉冶炼过程中脱磷

2.1氧化脱磷

磷在钢液中能够无限溶解，。而它的氧化物P2O5在钢液的溶解度却很小，因此，要除去钢中的磷，可设法使磷氧化生成P2O5进入炉渣，并固定在渣中。炼钢过程中的脱磷反应在渣—钢界面和氧气顶吹转炉的乳浊液中，是被渣中FeO氧化，其反应为：

2【P】+5（FeO）= （P2O5）+5【Fe】

G0=-1495194+684.92T（J/mol）

生成的P2O5的密度较小，几乎不溶于钢液，所以一旦生成即上浮转入渣相。但由于冶炼初期渣中较多的碱性氧化物是FeO，因此进入炉渣的P2O5仅和FeO结合成磷酸铁盐。

其反应：

（P2O5）+3（FeO）=（3FeO·P2O5）

H0=-128030J/mol

根据生成焓H0判断，渣中（P2O5），（3FeO·P2O5）却不稳定，它们在炼钢过程中随着熔池温度的不断升高而逐渐分解，使磷又回到钢液之中。所以在炼钢温度下，以氧化铁为主的炉渣脱磷能力很低。为了使脱磷过程进行得比较彻底，防止已被氧化的磷大量返回钢液，目前大多工厂的做法是向熔池加入一定量的石灰，增加渣中强碱性氧化物CaO的含量，使五氧化二磷和氧化钙生成较稳定的磷酸钙，从而提高炉渣的脱磷能力。在生产中，随着石灰的变化，炉渣的碱度会逐渐升高，渣中的游离的CaO逐渐增加，此时将发生置换反应：

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

所以，碱性氧化渣脱磷的总反应为：

2【P】+5（FeO）+4（CaO）=（4CaO·P2O5）+5【Fe】

转炉冶炼过程中低碳低磷铁水转炉去磷率达到90%以上。

2.1.1影响炉渣脱磷的主要因素：（1）炉渣成分的影响：炉渣成分对脱磷反应的影响主要反应在渣中的FeO含量和炉渣碱度上。渣中的FeO是脱磷的首要条件，如果渣中没有氧化铁或氧化铁含量很低，就不可能使磷氧化。但是，纯氧化铁炉渣只有很小的去磷效果，因为渣中（3FeO·P2O5）在高温下 不稳定，它会分解或被硅、锰还原，而渣中（4CaO·P2O5）在17100c的温度下比较稳定，即炼钢温度下它分解的可能性不大，所以CaO是脱磷的必要条件；（2）温度的影响：脱磷反应是强放热反应，升高温度会使其平衡常数的数值减小，去除效率下降。从热力学条件来看，降低温度有利于去P反应进行，但是应该辩证地看待温度的影响，尽管升高温度会使反应的平衡常数K值减少，然而与此同时较高的温度能使炉渣的粘度下降，加速石灰的成渣速度和渣中各组元的扩散速度，强化了磷从金属液向炉渣的转移。其影响可能超过Kp值得降低，温度过高时，Kp值的下降起主导作用，会使炉渣的去P效率下降。钢中的磷含量回升；（3）炉渣粘度的影响：炼钢熔池中的脱P反应主要是在炉渣与金属液两相的界面上进行的，所以反应速度与炉渣粘度有关。通常情况下，炉渣粘度越低，渣中反应物FeO向渣—钢界面的扩散转移速度就越快，渣中反应产物P2O5离开界面溶入炉渣的速度也就越快。因此，在脱P要求的高碱度条件下，应及时加入稀渣剂改善炉渣的流动性，以促进脱P反应的顺利进行；（4）渣量的影响：随着脱磷反应的进行，渣中P2O5的含量不断升高，炉渣脱P能力逐渐下降。在一定条件下，增大渣量必然会使渣中的P2O5含量降低，破坏磷在钢—渣间分配的平衡性，促进脱磷反应的继续进行，使钢中的磷含量进一步降低。所以炉内渣量的多少决定着钢液的脱磷程度。但渣量过大，会使钢液面上渣层过厚而减慢去磷速度，同时还压抑了钢液的沸腾，使气体及夹杂物的排除受到影响。

2.2回磷

2.2.1产生回磷的原因：冶炼终点一般被认为脱P 反应达到平衡，在出钢过程向钢包加入脱氧剂，将使使钢中的氧以及渣中（FeO）下降，脱氧产物（SiO2），（Al2O3）等进入炉渣，使炉渣碱度降低，从而打破了脱磷反应的平衡状态，有利于（P2O5）的分解和还原，磷又重新进入钢液。

2.2.2影响回磷的因素：（1）出钢过程中下渣是磷的主要原因。下渣量大，回磷严重；（2）出钢合金化或增碳操作不合理。如出钢后期补加硅铁，碳化硅，碳粉等；（3）吹氩时，使用氩气压力过高，造成钢液-炉渣翻腾，卷渣，也会增加回磷。

2.2.3防止回磷的措施：要防止钢水会磷，首先是挡好渣，减少出钢过程的下渣量。其次是严格出钢合金化操作，杜绝出钢后补加合金。再次出钢时向钢包内投入少量小块石灰以提高钢包内渣层的碱度，稠化炉渣，降低炉渣的反应能力，阻止钢渣接触时发生回磷反应。

篇4

关键字：高炉矿渣水泥混凝土立式辊磨

中图分类号：TF54文献标识码： A 文章编号：

前言

随着我国对环保的重视以及发展循环经济的提出，对高炉冶炼生铁中的副产品——粒化高炉矿渣的高效利用逐渐为人们所重视。高层建筑的出现，对高强度、高性能混凝土的需求日益增加。高强、早强、轻质、高流态性能混凝土材料的低成本开发愈显迫切。

粒化高炉矿渣(简称矿渣)是高炉冶炼生铁时排出的工业废渣。每生产一吨生铁，大约要排出300～1000kg的矿渣。矿渣出炉时经水淬疾冷，保留了微晶态高活性玻璃体结构，具有较高的物理化学活性和潜在的水硬性。由于矿渣的易磨性较差，与水泥熟料等混在一起细磨无法磨得很细，其性能不能充分得到发挥，水泥中矿渣粉的掺量及应用受到一定的限制。

粒化高炉矿渣经过细磨后的矿渣粉用作水泥混合料，在我国已有近半个世纪的历史。矿渣粉掺加到水泥中，掺量一般为25～50％。矿渣粉不仅能提高水泥强度，还能增加其水化密实度。为保证合成矿渣水泥的早期强度，应尽量降低矿渣粉细度，提高其比表面积，矿渣粉的比表面积应≥380 m2/kg。

同时，矿渣粉单独使用或作为混凝土掺合料，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。混凝土中掺入矿渣粉，可以降低混凝土的水化热及有害成分的含量，抑制混凝土绝热升温，减少热应力裂缝，为改善混凝土的性能创造了有利条件。

据大量研究证明，根据不同混凝土标号，用25％～50％矿渣粉取代等量水泥后，混凝土具有水化热低、耐热、防微缩、密实性好、抗侵蚀、与钢筋粘结力好、大幅度提高混凝土的后期强度、混凝土泵送性能好等优点，特别适合用于大坝工程、水下工程、道路工程、防腐工程、大型基础工程、高层建筑工程等。此外，混凝土中由于矿渣粉的掺入还可有效地降低碱骨料的反应，防止混凝土的微裂缝，延长建筑物的寿命。掺有矿渣粉的混凝土以独有的性能深得建筑业的欢迎。

矿渣细磨工艺与系统

传统矿渣的应用工艺

传统矿渣的应用工艺是把矿渣和水泥熟料、石膏及其它一些添加材料共同细磨制得水泥，这种工艺的缺点是：

（1）很难有足够的极性分子和氢氧根离子新形成水化产物难以形成过饱和溶液，使得矿渣胶凝性得不到发挥；

（2）矿渣易磨性较差，共同细磨使得矿渣平均粒径较大，水化时与极性分子和氢氧根离子接触机会减少，使得其水化性能受到影响。

新式矿渣细磨工艺与系统

直至立式辊磨等细磨节能设备的开发成功，才实现了将粒化高炉矿渣单独细磨至400m2/kg比表面积以上，这极大地提高了矿渣活性，既可掺入水泥生产高强度等级、大掺量的矿渣水泥，而并不过多地增加电耗，又可在制备混凝土时等量或超量替代水泥并改善混凝土的性能。

用立式辊磨将粒化高炉矿渣细磨为矿渣粉已被视为节能、改善环境和提高水泥及混凝土性能的最有效途径。

新式矿渣细磨工艺与系统是将矿渣单独细磨至比表面积≥400m2/kg，充分地将矿渣粉的活性激发出来。新式矿渣粉细磨工艺与系统的优点是：

（1）克服矿渣和水泥熟料混合细磨存在的矿渣难磨磨不细、熟料好磨过细磨的问题，有利于优化生产操作参数，降低生产成本；

（2）矿渣单独细磨，可以根据市场需要直接作为产品供混凝土生产掺用；也可以根据需要调整细度及掺量配制成水泥出售。

（3）单独细磨矿渣粉有利于矿渣活性系数的提高，不仅实现了一吨熟料生产三吨水泥的目标，而且解决了熟料供给紧张的问题；同时在保证水泥质量的前提下，降低了水泥生产成本。

立式辊磨技术优势

立式辊磨的工作原理

立式辊磨属于外加力型辊盘式磨机。电动机通过主减速机驱动磨盘旋转，磨盘的转动带动磨辊自转。高炉矿渣经喂料装置进入磨机喂料槽落到磨盘中心，在磨盘回转产生的离心力作用下，矿渣向磨盘边缘运动并通过磨辊下部及磨盘衬板上部之间的碾磨区被碾磨，碾过的物料越过磨盘边缘的挡料环，被从喷口环喷出的热风吹起，进入磨机上方的选粉机，选粉机将合格的细粉选出，粗粉沿返料斗再次回落到磨盘上碾磨。选粉机效率高，分离清晰。其特点是细度、比表面积靠调节转子转速实现。高比表面积要求高的转子转速。

立式辊磨的技术优势

在矿渣粉质量达到GB/T 18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求的前提下，与球磨系统相比，具有如下优势：

（1）节电50％以上；

（2）极大地降低耐磨材料的消耗；

（3）立磨工艺采用边烘干边细磨的技术，减少了烘干机的设备和土建投资，简化了工艺流程，降低了燃料消耗。

立式辊磨技术生产矿渣粉的特点

（1）工艺流程简单，自动化程度高，控制简单方便；

（2）具有明显的高效节能效应，符合环保政策；

（3）能生产不同比表面积的矿渣粉产品，满足市场不同的需求。

立式辊磨技术生产矿渣粉应重视的问题

（1）控制比表面积是矿渣粉生产中最直观的手段，并具有相当的指导意义；

（2）应充分研究控制矿渣粉的颗粒组成，并以此作为质量控制目标，确保矿渣粉活性的充分发挥；

（3）选择合适的颗粒测定仪，减少测试误差，以免误导生产；

（4）重视基准水泥化学成分和物理性能对矿渣微粉活性的影响，在标准制定中应考虑基准水泥成分的控制要求。

立式辊磨的性能与结构

立式辊磨集烘干、细磨、选粉为一体。细磨效率高，单位电耗低，烘干能力强。因而

非常适合矿渣水分高、难磨的要求，在国内立磨系统是今后的发展趋势。

上世纪70年代末，德国莱歇公司（Loesche）进行了立式辊磨机粉磨细度的试验，得出结论如下：

（1）立磨可以细磨出不同细度的水泥，其强度随比表面积的增加而增加，但增长率随比表面积增高而降低，超过450m2/kg以后，强度增加很小。（2）改变辊压、料床厚度、风速、选粉条件等参数可以获得稳定的操作和理想的指标。

（3）立磨系统的投资较球磨系统的略高，但单位电耗和磨耗远小于球磨系统。

日本川崎(KHI)公司上世纪80年代初开发了针对水泥和矿渣的立磨。从立磨形状、挡料圈设置和选粉技术等方面进行了大量的试验，以寻求可自由调节产品粒度、操作平稳和提高粉磨效率。得出的结论是立磨可以获得与球磨系统同样质量的产品，甚至更好；操作稳定、振动小、效率高，较球磨机节电35%-40%。

德国莱歇公司（Loesche）LM立式辊磨的技术性能与结构

（1）莱歇公司开创了独特的对辊联合粉磨工艺，随粉磨能力的大小，磨辊可用“1+1”、“2+2”、“3+3”不同配置。以“2+2”配置为例，将原来4个规格相同的磨辊改成两大两小，交错排列。一个为辅辊(S辊)起准备料床作用，即使物料脱气、凝集；另一个为主辊(M辊)起细磨作用。M辊位于S辊之后。辅辊为宽辊小直径，按纯滚动作用设计，即在磨辊全宽范围内与磨盘无速度差、无剪切力。对于硬质脆性物料粉磨时，仅需要压应力，故M辊设计成窄辊大直径，施以高压，较小的速度差、剪切力，以防止粉磨后的物料被压成块。

（2）设有导风叶片的LSKS高效笼式选粉机。

日本川崎(KHI)公司CK立式辊磨的技术性能与结构

（1）采用单辊自备料床的方法，采用不对称球型磨辊。辊宽方向的内侧R01大于外侧的R02，内侧的辊盘间隙较大，而且愈向内愈大，有利于形成料楔。此处为压缩粉磨区，速度差很小。外侧的辊盘间隙较小，而且是恒间隙，设计成较大的速度差，形成磨擦粉磨区，有利于细颗粒的产生。物料在盘上移动的过程中，在压缩区形成稳定的料床，在摩擦区料层恒定，运行平稳。

（2）挡料环上部设有向磨内凸出的部分，突出的距离可调。目的是缩小与辊子的间隙，增加料流流动阻力，以强制形成稳定的粉磨层。

结论

立式辊磨技术的开发成功，实现了将粒化高炉矿渣单独细磨至400m2/kg比表面积以上，极大地提高了矿渣活性，既可掺入水泥生产高强度等级、大掺量的矿渣水泥，而并不过多地增加电耗，又可在制备混凝土时等量或超量替代水泥并改善混凝土的性能，而且顺应了国家环保、发展循环经济的大趋势，随着建筑行业的不断发展，立式辊磨技术也必将得到进一步的发展。

参考文献

王仲春，曾荣. 水泥粉磨工艺技术及进展.北京：中国建材工业出版社，2008

篇5

关键词：低成本；精炼；外加电场；夹杂物

0.前言

当前全球钢铁行业产能过剩、钢材市场竞争残酷。钢铁产品正面临着被新型材料如铝、塑料、玻璃等替代的巨大压力和挑战。我国正处于钢铁工业结构的调整和优化的关键时期，随着经济危机的深化，各行各业对钢材产品的性价比提出了更严格的要求，现存冶炼工艺存在排放量大、高能耗、高成本的问题。因此要想在日趋激烈的钢材市场竞争中立于不败之地，钢铁企业必须尽快掌握钢材的低成本生产技术，做到节能减排、高效经济。本文结合一些研究成果对低成本冶炼新工艺及技术进行介绍，为降低冶炼成本提供思路。

1 二氧化碳用于低成本冶炼

1.1 二氧化碳作为炼钢过程的反应介质

二氧化碳在高温下具有弱氧化性，因此可以部分代替氧气作为炼钢过程中脱碳的反应介质。由于存在CO2 +C=2CO这个反应，直接气化脱碳所需的氧气用量降低，进而减少因局部氧气过剩而引起铁被氧化，从而造成铁损。朱荣课题组 对转炉炼钢过程烟尘的形成机制进行详细研究后发现：氧气射流直接与高温铁液接触，能够产生2500℃以上的高温火点区，该区域温度最高可达到3000℃，而金属铁的沸点为2750℃因此金属铁将会部分被氧化、挥发（这也是细粉尘形成的主要因素），形成高温烟尘随烟气排放。文献[4]中工业实验证明了：同常规冶炼比较，底吹模式渣中铁及其氧化物数目大幅度减少，减少量平均达1/3。所以减少炼钢过程中氧气的用量，可以减少铁损、增加产能，利于降低冶炼成本是有利的。

1.2 二氧化碳作为炼钢过程搅拌气体

冶炼过程中向钢液中吹人CO2气体，会发生CO2+C=2CO的反应，气体分子体积变为反应前的二倍，可以强化熔池搅拌作用。日本在底吹炼钢方面进行了大量的研究，证明了底吹加大了对熔池的搅拌力度，有利于夹杂物和气体的去除。2009年朱荣等进行的底吹工业试验，试验结果表明：转炉底吹是完全可行的。在保持C含量基本不变的情况下，同常规冶炼相比，底吹CO2模式P含量从0.030%降至0.023% ，降幅高达23%。T.Bruce等人也报道了用CO2替代Ar对钢液进行搅拌，并在60t和200t钢包中进行了CO2喷吹搅拌的工业试验得到了底吹CO2对钢液基本没有不良影响的结论。因此，二氧化碳可以替代Ar等成本高的气体，作为炼钢过程搅拌气体。

1.3 二氧化碳冷却喷嘴和炼钢熔池

我们曾应用热分析技术对碳的二氧化碳气化反应进行了研究，研究表明：1）二氧化碳与碳的反应分为一步和多步反应，多步反应时的限制反应步骤为脱附反应过程。2）无论是一步还是多步反应，碳与二氧化碳气化均为吸热反应。佐野正道 曾得到界面化学反应不足以成为脱碳的限制性环节，因此限制性环节是气体与碳的吸附和脱附。CO2+C=2CO反应不仅增大了搅拌气流的体积，同时增加了碳与二氧化碳吸附、脱附的接触概率和接触面积。从而促进了反应的进行，消除/削弱了限制性环节的作用。

碳的二氧化碳气化为吸热反应，对炉底喷嘴有良好的冷却效果。将CO2掺入氧气射流中进行CO2一O2混合喷吹，利用CO2作为氧化剂参与熔池反应，可降低熔池温度，减少金属铁的氧化蒸发。通过研究发现：随着射流中CO2比例的提高，烟尘的产生量逐步减少，当二氧化碳比例达到某一定值时，烟尘基本不再产生。

2 外加电场用于低成本冶炼

研究通过控制钢液中的分电压，使其达到或高于夹杂物的分解电压从而使夹杂物分解形成的气体在阳极逸出，电解出的金属在阴极富集、析出。在外加直流电场来处理钢液时，降低钢中的[s]、[0]的同时还可以减少了钢中夹杂的数量，实现夹杂物的形态的人为控制。在外加电场为交流或脉冲电场时，钢中的夹杂物受到“攻击”，进而使粒径较大的颗粒夹杂物被“击碎”或“蚕食”变为较小的颗粒。同时随着电流的变化钢液产生的涡流促使夹杂上浮从而被去除。钢液涡流的自身搅拌作用减少了搅拌气体的用量、降低了对耐火材料的冲刷，同时提高了钢液洁净度、降低了冶炼成本。该技术在冶金温度下应用，夹杂物离子在液态钢液中迅速迁移、传输，可大大缩短冶炼处理时间。

综上该外加电场技术可以达到快速有效去除钢中夹杂及其形态控制的目的，实现少渣或无渣冶炼，减轻耐材的渣料侵蚀及搅拌气体冲刷，提高钢液洁净度降低冶炼成本。

3 高效低成本冶炼平台的建立

我国大型钢铁企业的传统生产工艺为：铁水脱硫预处理一LD―LF―RH―CC。由于传统炼钢工艺流程长，生产流程中存在着炼钢回硫、低碳脱磷、铝脱氧与夹杂物控制及强还原精炼四个基本问题，是造成钢材质量不稳定、能耗高、成本高和CO2排放量大的主要原因。因此解决基本问题便可以节能减排，增产降耗。

解决这四个基本问题的措施如下：

1）如果在铁水预脱磷过程中，采用低氧位脱磷工艺，适当提高炉渣碱度和降低渣中TFe含量，提高硫在渣钢间的分配比，可以抑制转炉炼钢回硫。

2）采用铁水预脱磷处理工艺，可以提高脱磷效率；通过采用低FeO渣脱磷工艺，能够降低铁耗，也能抑制脱磷预处理过程中半钢增硫；严格控制铁水硅含量，减少渣量。通过以上方法就能够控制低碳脱磷。

3）减少铝加入量，提高铝脱氧的收得率；尽可能采用真空碳脱氧工艺，减少Al2O3脱氧产物对钢水的污染；改变Al2O3上浮机制，缩短弱搅时间；优化钙处理工艺。

4）改进强还原精炼的措施主要是提高转炉终点碳含量，降低钢水氧化性，采用真空脱碳脱氧工艺降低加铝前钢水氧含量。

由上述的传统工艺存在的问题的解决措施可见，传统钢铁流程中存在着重复还原和氧化、升温和降温、增碳和脱碳等复杂过程。综合上述问题后提出的新的工艺流程。

4 结论

现今钢铁行业正处于低迷的时期，生产高附加值的钢种，并降低其冶炼成本势在必行。本文介绍了几种低成本高效的生产途径，归纳如下：

（1）应用二氧化碳替换氧气作为炼钢过程反应介质；使用二氧化碳替代价格较高的氩气作为炼钢过程搅拌气体和保护气体。以上应用在获得高效的同时也起到冷却喷嘴和炼钢熔池的作用，从另一角度节约了生产成本。

（2）应用外加电场去除钢中夹杂及控制夹杂物的形态，该技术不但能起到LF般利用温度梯度去除夹杂的作用，同时对钢液中的夹杂物还存在电解和电场力学作用，因此更有利于夹杂物的快速去除及形态控制。

（3）传统的冶炼工艺存在重复冶炼、重复能耗等问题。应用新的工艺流程，可以有效的、较大限度的避免重复问题及降低生产成本。

参考文献

[1]庞建明，郭培民，赵沛. 钒钛磁铁矿的低温还原冶炼新技术[J]. 钢铁钒钛，2012，02：30-33.

[2]陈晓霞. 钢铁冶炼新技术与耐火材料[J]. 武钢技术，2005，06：6-11+39.

[3]刘洋，宗男夫. 环保型低成本冶炼新技术[J]. 辽宁科技学院学报，2013，01：1-3.

[4]杨利群. 钨湿法冶炼新工艺技术的应用[J]. 稀有金属与硬质合金，2006，02：52-54.

篇6

【关键词】钢铁大学，虚拟炼钢，仿真，培训

一引言。目前，在世界钢铁行业激烈竞争，新技术、新产品竞相问世的背景下，钢铁企业需要花费大量的时间和财力培训理论知识和实践经验不足的新员工。高校需要对钢铁相关专业学生进行实训又苦于无顶岗实习机会，因此精通现场经验成为高校大学生的软肋。降低钢铁企业的培训成本、提高实际效果、解决钢铁行业人才培养和再教育资源和高校学生实训问题成为行业可持续发展亟待解决的焦点问题。

世界钢铁协会与其会员共同创立的钢铁大学网站（）就是为了满足上述要求应运而生的一个可以免费使用，能赢得奖励的网上资源平台[1]，它提供了研究和应用在钢的生产和使用过程中所用原理的机会，高校教师、学生、钢铁行业员工及其培训对象可以用来进行自动或者直接的学习达到将理论与实践相结合。世界钢铁协会希望钢铁大学网站能激发学生们对钢的价值和奇妙性的认识、钢对世界可持续性带来的机会、钢铁行业的培训和职业所带来的机会。目前国外有韩国浦项、塔塔等知名公司，国内有宝钢、鞍钢、首钢等众多大企业和部分高校加入到资源的利用中来，本文通过对该网站的介绍试图引起更多中小企业和高校关注这种培训新理念，并很好的利用此资源。

二钢铁大学网站平台

钢铁大学网站内容涵盖从钢铁生产、产品、钢的应用和回收等各个方面，它通过一系列灵活的、涉及炼钢生产的游戏般的模拟研究和应用在钢的生产和使用过程中所用基本的科学知识、冶金和工程原理、热力学和动力学原理等。该网站现提供包括中文简体和繁体两种文字在内的8种译文版本可供不同需要的人群选择。相邻部分的有关主题提供了链接。

1网站特征靓点

虚拟钢厂是该网站的特征之一，使用者可以控制它的各种工艺和测试活动，目前，网站可以提供的模拟活动有虚拟钢厂、碱性氧气炼钢、电炉、二次精炼、连铸、抗拉强度测试、硬度测试 、夏比冲击韧性测试、厚钢板的取样和测试、设计和生产高强度钢。

该网站的特征之二是它的电子学习模块（e-learning），此部分也是网站极具价值的核心部分，它可分为4大模块：钢铁应用，炼钢过程（钢的加工），钢铁冶金和可持续性，在4大模块下面又细分为一系列小模块如表1。

该网站的特征之三是挑战赛，为了推广该网站，自2005年开始，每年11月钢铁大学网站都会举行一次虚拟炼钢大赛。个人或团队均可参赛，参赛者在持续的24小时内可以不计次数地进行尝试，利用该网站一个或多个虚拟的工艺生产一种特别为该比赛准备的新钢种，目标是以总成本最低生产所需的钢种。它吸引了世界各地的选手参加，参赛人数有逐年增加的趋势，如图1所示。

2炼钢过程仿真模块

1）高炉（BF）模拟。高炉是现代炼铁生产的主要途径，主要目的是为转炉炼钢提供质量合格的铁水原料。高炉使用铁矿石为含铁原料、焦炭和粉煤为还原剂、石灰或石灰石为造渣剂。本模拟的目标是通过选择合适的原材料（矿石、燃料、造渣剂）、并为这些原料设定合适的装入比例，生产统计数据和装料速度，优化高炉生产铁水的过程以获得目标铁水。然后进行质量平衡、热平衡和其它工艺指标的评价使铁水成本最低。

模拟可以生产铸造生铁和炼钢生铁等两种不同类型的生铁，共提供4个界面用于输入与高炉生产条件相关的数据：1）原材料成分，2）生产设定，3）装料比例，4）生产环境参数。当所有的设定都完成后鱼雷车被激活，点击它会弹出仿真结果屏幕。主模拟屏幕如图2所示。

2）转炉（BOS）模拟。转炉炼钢是将铁水炼成钢水的炼钢过程，通过向熔池供养发生氧化反应降低熔池中的碳含量，并进行脱硫、脱磷操作。此模拟目的是通过操作，向熔池供氧和加入必要的辅助料来处理铁水，在规定的时间内将成分和温度合格的钢水倒入钢包内。图3画面显示所模拟的车间设置。

在模拟开始，动画显示起先加入炉内的废钢和熔剂如石灰和白云石（依据用户选择而定）。固体料加入完毕，将铁水罐中的铁水兑入转炉内冶炼，冶炼完毕将钢水出至钢包中，随着总结画面的出现，表示模拟结束。该模拟设置了大学生水平和钢厂技术人员水平两种，目标钢种分为：普通建筑用钢、TiNb超低碳钢、管线钢、工程用钢等4种。模拟之前要做好计划，首先是完成热平衡和物料平衡的计算以决定铁水、废钢、铁矿石、渣料的用量和铁水脱碳到目标碳含量及升温到出钢温度所需的总氧量。

3）电炉（EAF）模拟。模拟电炉冶炼的目的是通过选择和熔化废钢及原料，在规定的时间内，使钢液达到所选择钢种

的目标成分及温度。目标钢种同转炉完全一样。EAF 模拟包括三个可视阶段，在前两个阶段，为模拟冶炼的钢种选择原材料，第三个和最后模拟阶段，熔化原材料并向目标成分冶炼钢液。模拟开始选择废钢非常关键，有10种废钢可选如图4。

4）二次精炼模拟。本模拟将从转炉开始管理一包钢水，并且要在一定的时间内以合适的成份，温度和一定的夹杂物含量（纯净度）运送到合适的铸机。要求以最小的成本来完成这个模拟。

有四种不同的钢种以供选择，每个钢种都需要不同的冶炼工艺。除普通建筑用钢、TiNb超低碳（ULC） 汽车面板用钢、管线钢、热处理中碳CrMo工程用钢外，还可以自己定义钢种。为了冶炼出目标钢种，你必须以加入合金和精炼渣，搅拌，真空脱气和再加热为基础做出一系列决定。加入的先后顺序，时间和多少以及搅拌，脱气和加热的操作决定能否最终完成这个模拟。在模拟的最后，用户将得到钢水成份、温度、夹杂物含量水平以及到达连铸的时间是否在指定的范围之内，并且得到总成本。

5）连铸模拟

本模拟的目标是成功地连续浇铸3包钢水，但必须满足特定的表面质量、内部质量和夹杂物的标准。使用3种不同类型的连铸机（板坯、大方坯和小方坯连铸机）可生产4种不同的钢种。

首要的是选择好目标拉速，使浇铸的产品能满足所有的质量标准。其次，结晶器振动参数的设置对于获得良好表面质量的产品至关重要。最后，钢液温度和第2包、第3包钢液的到达时间也需要相应作好计划。

模拟分大学生和钢铁行业的技术人员水平两个级别，钢种仍然是前述4类，但模式分单机模式和联机模式。单机模式可以选择用户的水平、钢种和所有的浇铸参数，包括钢包计划和温度。初始的模拟参数（例如成份、钢包质量、夹杂物含量等）采用默认设置。联机模式所有参数均从二次精炼模式调入用户的水平、钢种、钢包钢水的温度、成份、质量和夹杂物含量的参数。

6）热轧模拟。型钢轧制模拟：本模拟将一块大方坯轧制成工字钢。为实现此轧制过程，操作者需从加热炉内取出钢坯并将其运送到粗轧机。然后操作界面自动转换到粗轧机（如图5所示），操作者可根据屏幕显现的轧制程序表移动并翻转钢坯进行轧制。轧制结束后，界面将自动回到原生产线界面视图，操作者应将轧件经过切头剪后运送到REF （粗轧-轧边-终轧） 机架，并完成最后成品轧制过程。操作者应在规定的时间内完成工字钢的生产过程。

中厚板模拟：本模拟任务是完成3份钢板订单的生产，模拟前首先通过控制面板建立各种要求的详细内容。3个订单项的每项内容（塔锥、过渡段和水下圆柱部分）需要单独建立，点击选项按钮选择任何一处，然后用上部的标签设置和改变各项参数，它们是图6所示的钢板尺寸和偏差、图7所示为钢板化学成分和轧制工艺选项和图8所示的坯料计划。根据理论知识完成三项参数的设定后形成一个轧制程序表，然后可以进行轧制模拟，模拟完成后产生两份报告，一份是显示钢板是否符合要求性能的实验报告，另一份是显示成本的生产报告。

三 应用

1新员工、在校大学生网络学习。鞍钢为了迎战2007年度的第三届虚拟炼钢挑战赛，由集团公司科技发展部负责，鞍钢组织人事部和鞍钢职工大学配合和支持，进行了历时3个月的准备，共组织100多名职工进行了三个阶段的培训和网上实际演练。宝钢为了让员工了解钢铁大学丰富的资源并熟练应用此网站，开展了许多工作。如，承担部分中文版的翻译工作，把钢铁大学网站链接到宝钢外网及宝钢教育培训中心外网上，分发钢铁大学网站手册到各分厂。宝钢日报还刊登过关于2006年钢铁大学网站钢铁生产竞赛结果的新闻报道。

为了促进钢铁大学网站的使用和参加钢铁生产竞赛，宝钢针对生产车间工作不足三年的新员工召开培训计划，通过宝钢教育培训中心的讲师对EAF和钢铁生产模拟的演示，辅导培训者自己练习。另外还邀请钢铁工业专家做科学原理方面的技术演讲，并举办小型的钢铁生产竞赛。对钢铁生产的仿真模拟，使参加者认识到钢铁的生产是一个环环相扣的系统过程。不仅要考虑钢铁质量，原料和设备情况，还要考虑提高每个生产点的操作控制水平，只有这样才能知道产量和消耗量的相互关系，模拟才能成功运行。

从2007年上旬开始，围绕钢铁大学网站的应用，首钢迁钢公司做了大量研讨、论证并作出了“运用钢铁大学培训网站，开展网上模拟炼钢（浇钢）操作比赛，准备参加2008年网上挑战赛，在虚拟的环境里与各国同行高手过招”的决定。经过充分准备，2008年年初在人资处的组织下，炼钢分厂精炼和板坯两个作业区各自成功地举办了第一次（作业区级）的模拟比赛，共有73名职工参赛，其中绝大多数是大学生。2008年挑战赛为初次参赛的他们积累了经验。正是由于企业高度重视，以上企业分别在第三、四、六届挑战赛取得了企业组冠军。员工素质得到了提升，这无疑给我们中国钢铁公司的年轻员工带来了良好的促进和激励[2]。

英国伯明翰大学将钢铁大学网站的部分模块植入教学课程中，涵盖了大一至大三的本科教学。这些模块既可作为提高学生学习效果能让学生访问的独立资源，也可以作为嵌入的活动，在学生应用中，后者更容易评估。汽车门板角色扮演练习已被用于艾萨克·常博士在第一年本科课程的设计和专业技能。总体而言，使用模块加入到大学课程用替代传统的课本和讲座的学习模式会让学生探索不同的钢材加工和材料的选择。

2历届挑战赛情况。炼钢挑战赛自2005年举办以来，到目前已举办7次，2012/2013年为第七届，除了2009/2010年外，网站已列出6次挑战赛情况。挑战赛目标均为吨钢成本最低。中国在前两届比赛中成绩平平，自第三届开始都有冠军获得，按先后分别是宝钢、鞍钢、首钢迁钢。学生没有获得过冠军，也说明学生的实际能力有待大幅度提高。

1）比赛形式。前五届比赛通过一轮在线比赛决出学生组和企业组冠军，为激发各赛区选手的兴趣，从第六届开始，比赛形式发生较大变化。即比赛分两轮进行，第一轮从5大地区中选出地区冠军，第二轮把第一轮当中选出的地区冠军集中在布鲁塞尔国际钢协总部，在钢铁企业的领导面前举行总决赛。这种新的形式不仅为第二轮参赛选手提供全程免费的全球旅行，还使参赛选手获得与全球钢铁业领导面对面的机会。

2）历届赛事简况。第一届（2005）虚拟炼钢大赛由于是首次比赛，共有28个国家的213名选手参赛，尝试604次，人均5.6次，中国最好成绩仅排85名。第二届（2006）虚拟炼钢大赛生产一种海洋平台用的高强度钢。22个不同国家的294名选手参赛，尝试3961次，人均9.5次，较首届有较大提高。中国宝钢派出的4对选手进入前10名，最好成绩为第二。两个组别的冠军均被韩国获得，分别是浦项科技大学和浦项钢铁公司。第三届（2007）虚拟炼钢大赛采用二次精炼和连铸模拟软件模拟生产啤酒罐用钢，2007年11月7日星期三中午12点（格林威治时间，GMT），可以从网站获得新版的模拟软件和比赛的钢种。比赛持续24小时，共吸引了来自5大地区26个不同国家的439名参赛者。尝试12，753次，人均29次，成功率38%。来自中国鞍钢的3组选手杀入前10名，其中张文和赵钢是钢铁行业的最好成绩，总成绩排名第5。而总成绩排名第一的韩国POSTECH的Hyunsoo Kim， Sangmin Lee 和 Daehee Woo赢得学生组冠军。第四届（2008）挑战赛比赛持续24小时，2008年11月5日星期三中午12：00（GMT）结束。大赛采用一个全新的中厚板模拟轧制软件，由于比赛当天才仿真程序，使得比赛不太容易，成功率仅为9.2%。模拟中参赛者将综合考虑成本及产品工艺要求，来完成用于制造风力发电机塔筒的中厚板订单。竞赛中，参赛者将得到一个风力发电机塔筒三个不同组成部分的订单，并且按规定的尺寸和性能要求进行生产，同时力求整个过程成本最低。本次比赛的478个参赛队分别来自5大地区26个不同国家或地区。尝试16446次，人均34次。最后来自企业组宝钢选手尹璐、葛华、陈岑获得冠军，而学生组则由圣太田高等矿业精英大学的Nabil Marouf， Raphael Chosson， Pierre Sallot获得。此次大赛完成3份订单前30名中，有11对是宝刚选手，5对鞍钢选手，鞍钢获得第二的成绩。第六届（2011/2012）钢铁大学挑战赛由两轮高规格的比赛组成。第一轮比赛于2011年11月15日星期二中午12：00（GMT）开始举行，在线持续24小时。挑战赛的第一轮先使用高炉模拟生产出铁水，再用转炉模拟将铁水炼成能用于生产管线钢的钢水。目标是生产出符合成分和温度范围且成本最低的钢水。企业组及学生组的地区冠军将来自以下地区：北美、拉美、欧洲-独联体、中东-印度-非洲及东亚-大洋洲。地区冠军于2012年2月全程免费参加了位于布鲁塞尔国际钢协总部举行的第二轮决赛。

此次竞赛吸引了25个国家650人参与，尝试34259次，人均52次。企业组最好成绩由来自首钢迁钢的刘飞和于晨取得，学生组最好成绩由来自拉美巴西Universidade Federal do Ceará大学的Helilton Morais Rego Lima Filho和Fernando Emerson Viana Sousa取得。武汉科技大学获得第三名。

第七届（2012/2013）网上炼钢挑战赛是一次高规格的比赛，第一轮地区冠军赛于两个单独的比赛日在网上举行。比赛日1：2012年11月13日周二中午12：00（GMT）开始举行，持续24小时。比赛日2：2012年11月21日周三中午12：00（GMT）开始举行，持续24小时。参赛者可选择参加一个或两个比赛日的比赛。比赛模拟仅可在这两个比赛日进入，比赛结果将在第二个比赛日结束后评判。地区划分为北美，拉美，欧洲-独联体，中东-印度-非洲及东亚-大洋州。企业组及学生组的地区冠军将来自上述5个地区。第二轮总决赛将于2013年2月举行。

第七届比赛第一轮的任务是完成一份来自推土机械制造商的订购合同。参赛者使用电炉模拟生产来自欧标（EN10025：2004）S355J2+N的钢水用于制造各种机械部件，比如伸缩臂和抓斗等，这款钢种既强硬又有韧性，方便加工和制造。目标是优化冶炼过程以便满足规定范围的重量， 化学成分， 时间和温度要求以及最低可能吨钢成本。本轮比赛吸引了来自5大地区37个不同国家1148名参赛选手。共有42622次模拟尝试，人均37次尝试。

四 结语。钢铁大学网站为广大企业和科研院校提供了丰富的培训和学习资料，已成为钢铁技术的权威网站，通过网上电子资源平台还能解决目前高校和企业年轻员工在学习和培训中面临的成本和效果问题。尤其它推出的挑战赛使得世界五大洲的大学、钢铁公司、原料供应商和顾客都可参与到国际钢协的活动中，激励了更多参赛者。值得我们钢铁行业和学界更多关注并自发利用该网站学习并推动钢铁行业创新。不失为一种年轻员工培训和学生直接学习的全新理念。

参考文献：

篇7

许建

（济南钢铁股份有限公司炼钢厂，山东 济南 250101）

【摘要】分析了提高转炉终点[C]含量工艺的主要优势。通过采取相应措施，优化工艺操作，既保证了较好的脱磷效果，又降低了钢铁料消耗并提高了合金收得率。

关键词 转炉；终点[C]含量；脱磷；钢铁料消耗

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

钢中[C]含量是转炉吹炼终点最重要的控制参数之一。转炉终点[C]含量很大程度上影响着产量、钢水质量、转炉炉龄、钢铁料及合金消耗等转炉各项主要经济指标。为此，作为降本增效的重要部分，济钢210t转炉炼钢车间相应开展了提高转炉终点[C]含量的工艺生产实践。

1工艺主要优势分析

1.1降低钢铁料消耗

钢铁料消耗是炼钢企业最重要的成本指标，是衡量一个炼钢厂竞争或赢利能力重要标志。而终点[C]含量又很大程度上影响着钢铁料消耗。

我们知道，终点[C]含量与渣中（FeO）存在着对应的关系。终点[C]含量越高，渣中（FeO）就越低；相反，终点[C]越低，渣中（FeO）就越高，则渣中带走的铁含量也就越高，越不利于钢铁料消耗的降低。

氧气顶吹转炉吹炼过程的脱碳速度VC随着温度的升高而逐渐加快，达到最大VC后又随着刚水中碳的减少而逐渐下降。当碳减少至一定小的含量（约0.07%～0.10%）时，VC已经很小了，此时供入的氧气主要不是用来氧化碳而是氧化钢水中的铁元素。如果由于某种原因需要继续供氧，此后的吹炼称之为后吹[1]。可见，后吹增加了铁损，减少了出钢量，并降低了钢水质量。

当[C]含量低于0.06%时，渣中（FeO）会急聚增加，严重后吹及点吹炉次的（FeO）含量会高达40%以上，而当[C]含量在0.06～0.08%时，渣中（FeO）则急剧降至25%以下的较低水平，随着[C]含量的继续升高，（FeO）的降低趋势则趋于平缓。因此，为了使终点[C]对钢铁料消耗的影响不至于太明显，应该使终点[C]含量大于0.06%。

我们可以简单计算一下：若渣中（FeO）增加10%，则1t炉渣则多带走铁含量为：1000×10%×56/72=77.8kg，

一般转炉终渣含量占总装入量的0.10～0.15%，经计算，钢铁料消耗升高6～8kg/t，随渣量的增加而增加。显然，若拉后吹或点吹严重的话，钢铁料消耗必会大幅增加。

由此可见，提高转炉终点[C]有利于降低钢铁料消耗，在允许的条件下，我们应尽可能的提高终点[C]含量，杜绝拉后吹及点吹。

1.2降低合金消耗

我们知道，终点[C]含量越高，熔池[O]就越低，反之，熔池[O]则越高。因此终点[C]是合金工配加合金首先要考虑的因素。不同的终点[C]含量对合金收得率有着不同的影响，但若[C]含量保持在0.07%以上，不仅脱氧合金如铝块消耗大大降低，硅、锰元素收得率也能分别稳定在90%及95%以上的水平。而一旦后吹或点吹严重，因[O]的分布明显加大，使元素吸收率明显下降且波动大，配料计算就难以把握，不利于成分的控制与稳定性。回收率若降低，吨钢成本则升高。因此，后吹或点吹严重的情况严重制约着生产成本的降低。

此外，转炉终点[Mn]和终点[C]也有着一定关系，一般终点[C]含量越高，终点余[Mn]含量就越高，相应地合金化过程中加入的锰铁量就越少。由此可见提高终点[C]含量工艺对合金料消耗的降低是显而易见的。

1.3利于维护炉衬，提高炉龄

渣中（FeO）含量显著影响着炉衬寿命，渣中（FeO）含量越高，对炉衬的侵蚀就越严重。也就是说，终点[C]含量越低，对炉衬侵蚀越严重。

渣中（FeO）是溅渣护炉最重要的技术参数，对溅渣效果起着至关重要的作用。若终渣（FeO）含量较高，特别是有严重后吹及点吹情况的，溅渣效果往往较差，对维护炉衬非常不利。而采用终点高[C]含量工艺时，由于终点熔池[C]高，终渣中(FeO)含量较低，可明显改善终渣状况，提高溅渣护炉效果，降低溅渣调料剂及补炉材料消耗，补炉次数减少。许多钢厂例子证明良好的溅渣护炉可使转炉炉龄提高到10000炉以上，甚至15000炉。因此提高转炉终点[C]含量，是维护炉衬提高炉龄的主要任务。

1.4提高钢水质量

终点[C]含量越低，则渣中及钢水中残存的氧含量越高，在钢水脱氧后，氧化夹杂物也就越多，残存在钢水中的数量也较多。严重的后吹及点吹使钢脱氧后产生大量的一次夹杂物使钢的可浇性变差。而终点[C]含量高的钢水，在这方面的情况则大为减少甚至消失。因此，终点[C]含量低，不仅增加消耗，加重精炼负担，还严重影响钢水内在的质量。

2工艺存在的主要问题

2.1不利于钢水的脱磷

根据脱磷反应的热力学条件可知，钢中[C]低，钢及渣中氧化性高，渣中（FeO）升高有利于脱磷。大量实践证明，转炉终点[C]含量越高，回磷倾向越大，转炉终点[C]含量越低，回磷倾向越小。这也就是为什么在冶炼低磷钢使终点[C]含量普遍控制偏低的原因。因此，如何保证在转炉终点[C]含量较高的前提下，最大限度的去除[P]是所有钢铁企业普遍存在难点。

2.2终点判断易失误

如果一昧的片面追求高碳出钢，控制不当反而会出现终点高碳高磷现象，这就必然采取点吹操作，不仅增加冶炼周期，还严重侵蚀了炉衬，增加了钢水中夹杂物，增加了钢铁料消耗及合金消耗，这对降成本显然起到了相反的作用，得不偿失。

3工艺优化

3.1吹炼前期高效脱磷

根据脱磷反应热力学条件可知，前期熔池温度低，渣中（FeO） 含量高，[C]—[O]反应缓慢，是高碳出钢工艺最有效的去磷时期。在此时期，一定要做到“早化渣，化好渣，尽快形成具有一定碱度和良好流动性的碱性渣”，以保证最大限度的脱磷。

为确保前期去磷效果，前期熔池温度不能过高，而为了促进石灰的熔化，获得较好的渣流动性，熔池温度又不能过低。因而操作中应注意，为避免前期升温过快，Si、Mn氧化期过后应提高枪位，同时降低供氧流量，以便延长脱磷期保证去磷效果[2]。

3.2中期采用高枪位低氧流量操作

高枪位低氧流量操作，降低了对钢液的供氧强度，能够在一定程度上抑制碳氧反应的快速进行，这样既可以抑制快速脱[C]升温，又可以增加渣中FeO含量，促进化渣，强化脱磷，同时保证了终点[C]。

3.3控制合适的炉渣(FeO)

(FeO)含量过高或过低都会影响熔池去磷效果。因为(FeO)含量过低时，炉渣流动性和氧化性差，去磷能力降低；而(FeO)含量过高时，会导致炉渣中(CaO)活度显著降低，这样反而会降低熔池去磷能力。有资料[3]表明，炉渣(FeO)含量控制在12%~16%附近脱磷效果最佳。可见，过高（FeO)对脱磷无用，且会降低终点[C]含量，在保证脱磷合适的前提下，控制炉渣(FeO)越低越好。

3.4合理的造渣制度

在高[Si]、高[Mn]条件下，易化渣且渣量大，[P]在终点[C]含量较高的情况下也很容易脱到较低水平，这是提高终点[C]含量的绝佳机会。若在低[Si]、低[Mn]铁水条件下，提倡推进留渣操作，很容易达到低磷、高碳出钢的目的。另外采用双渣法操作也有利于脱磷，有利于提高终点[C]含量，但双渣法需要倒前期渣，会带走大量金属，增加钢铁料消耗。

3.5降低出钢温度，快速出钢

在高[C]出钢工艺下，为保证去磷效果，过程温度控制偏低对脱磷有利。在转炉停炉间隔及出钢时间短，钢包烘烤良好，正常周转包等有利出钢条件和满足后续工序要求的条件下，出钢温度控制的越低越好。210炼钢车间经过大量实践证明过程温度控制在1580～1600℃，[C]控制在0.40～0.60%，终点温度控制在1640～1660℃，容易进行高C低磷操作。210炼钢车间经过工艺优化后，终点[C]有效控制在了0.08～0.10%，同时平均磷也控制在了0.016%左右。

3.6合理控制终点[C]含量

根据冶炼钢种采取合理的操作工艺，控制合适的终点[C]含量。终点[C]含量的多少主要取决于所冶炼钢种[C]、[P]的成份以及所配加增碳合金量的多少。我车间根据大量实践经验，总结如下：

冶炼PD23系列、PD17系列等类似钢种时，因成品[P]的上限为0.030%，[C]的上限为0.20～0.022%，因而是提高终点[C]含量工艺的理想选择。考虑到合金增碳影响，终点[C]控制在0.10～0.14%；

冶炼[P]上限为0.025%，[C]上限为0.18～0.20%的钢种时，终点[C]控制在0.08～0.12%；

冶炼[P]上限为0.020%，[C]上限为0.18～0.20%的钢种时，终点[C]控制在0.08～0.10%；

冶炼[P]上限为0.015%，[C]上限为0.18%的钢种时，终点[C]控制在0.07～0.09%；

冶炼[P]上限为0.015%，[C]上限为0.10%的钢种时，终点[C]控制在0.05～0.08%，合金使用低碳合金或金属锰或两者按一定比例结合的配加方式，具体情况视终点[C]、[P]以及合金资源及成本而定。

3.7建立一次拉[C]命中率竞赛

在上述优化工艺的基础上，建立一次拉[C]命中率竞赛，奖励与考核制度并行，激励炼钢人员的工作热情与积极性，并能有效提高工人的冶炼水平。

4工艺实践效果

统计210炼钢车间工艺优化前后各200炉实际数据平均值对比，如表1。

表1工艺优化前后实际数据平均值

从表1工艺优化前后数据对比可知新工艺的效果是显而易见的。

210炼钢车间通过优化工艺及劳动竞赛，终点[C]由原先0.06～0.09%提高到0.08～0.12%，平均余[Mn]增加约0.03%，终点氧含量由平均423ppm降到平均340ppm，吨钢铝消耗降低约0.1kg/t，平均终点[P]控制在了0.016%以下。钢铁料消耗由1064.5/kg降到1058.1/kg，一次终点合格率由原先82.6%提高到92.3%。硅、锰合金收得率分别由原来的87.3%、95.5%提高到92.5%、97.8%。

另外，终渣粘度大大改观，溅渣料消耗减少，溅渣效果较好，溅渣时间缩短约1～2分钟，吨钢氮气节约750～1500Nm3。炉衬质量保持良好，补炉料消耗降低，液位长期稳定在9800～10000mm，利于操作的稳定。

5结论

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

（2）平均余[Mn]增加约0.03%,终点氧含量由平均423ppm降到平均340ppm，钢铁料消耗由1064.5/kg降到1058.1/kg。

（3）有利于维护炉衬，节约了溅渣料和补炉料，有利于净化钢水。

参考文献

［1］冯捷,贾燕.转炉炼钢实训[M].北京:冶金工业出版社,2004.

［2］王金平,吴健鹏,李小明,等.河南冶金,2006(9):52-57.

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关键词: 我国 铁合金 成本核算

一、相关内容简介

（一）铁合金简介

铁合金，英文名ferroalloy。是以铁与基体金属与一种或多种元素组成的金融熔炼、金属处理等工艺中添加的合金，常用于钢铁冶炼中。但是现在钢铁行业中将所有用于炼钢的中间合金，无论其是否含有铁都统称为“铁合金”。

铁合金的冶炼是从1860年开始的，开始时是用坩埚炼制的最低品位的铁合金，后来发钢铁行业的发展有了高炉炼铁、电弧炉炼制铁合金等锅炉形式，也有了现在的电炉炼制低碳铁的形式。电炉炼铁是当前应用比较广泛的方式之一，主要为在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法，我们最常用的炼钢脱氧剂就是硅锰。

（二）成本核算简介

成本核算，主要是指对生产经营管理费用的发生和产品成本的形成所进行的核算。成本核算的过程大致分为三步，第一步是完整的记录与成本核算对象有关的各种消耗费用；第二步，将这些费用中所产生的生产资料消耗和价值的转移以及期间的成本费用都计算准确，即将研究对象的各种数据信息都进行科学的加工和分析。第三部，也是最重要的一步，科学的确定研究对象在观察时间段内所产生的成本和各种费用消耗是否符合经济发展效益，是否有利于企业的发展，进而根据成本核算结果对各项工作作出调整。

二、在我国铁合金产业中成本核算的重要性

要想提升我国铁合金产业在国际上的竞争力，加强其成本核算能力是势在必行的，而现阶段我国的铁合金行业应用最多的就是电炉硅锰，也就是要加强对电炉硅锰的成本核算。成本核算工作在各行各业中都是非常重要的工作，它能帮助企业合理盈利，提升企业的市场竞争力，改善企业的经营管理等。

（一） 提升企业的竞争力

提升市场竞争力，是现今企业生存和发展的首要因素。而在保证产品质量的前提下，实现该项目的利润最大化，只能通过对企业进行成本核算和控制。在成本核算工作中，对成本消耗的各种数据进行归纳总结，然后通过科学的方法进行分析，找出哪些成本消耗是不必要或者消耗过多的。根据这一方向，在铁合金的生产过程中找出消耗原因，加强该流程的管理，减少不必要的成本消耗，使得企业资金得到优化配置，将节省出来的资金用于引进新设备、新工艺，吸纳新型人才上面，从而提升企业的市场竞争力。

（二）帮助企业领导者做出科学的决策

成本核算是成本管理中的重要组成部分，而成本管理又是企业管理中最基础、最重要的环节，因此企业的领导者要想做出正确的决策就必须了解成本核算的内容、结果和意义。通过成本核算，企业领导者可以检查、监管原始预算和成本的实行情况，从中了解到企业的成本水平以及对成本的管理工作如何，作为接下来做决策的参考。领导者可以从成本核算结果了解企业中哪一个环节存在不足，工作水平有待提高，以及成本消耗中从哪一方面着手降低成本而不影响产品生产的正常运作等等，最终改善企业的经营管理，使得企业有更好的发展。

三、我国铁合金产业中成本核算的现状及问题

由于钢铁、铁合金等行业的特殊性，他们的成本消耗同时受到材料、质量、施工工艺、生产设备等因素的影响，所以成本包含范围较广，也就给企业平时的成本核算工作带来了很大的难度，导致我国现阶段铁合金产业中成本核算的不成熟。本文主要以铁合金中电炉硅锰的形式做举例说明。

（一）我国铁合金产业中成本核算研究方法尚停留在传统方法阶段

我国的现代钢铁产业起步比发达国家晚，同时钢铁行业中的成本核算方法也较发达国家落后。我国现阶段铁合金产业中成本核算方法主要是计划成本法、目前成本法和标准成本法，而国外已经将比较先进的ABC法全面推广了。铁合金产业中成本覆盖面广、成本信息庞大，而传统的成本核算方法不能全面分析各项成本信息，也增加了成本核算工作者的工作压力和工作强度，不符合利用最大化的标准。另外传统的核算方法不能量化各种成本消耗对产品的影响，无法为后来的调整工作做出指导。

（二）我国铁合金当前成本信息的搜集工作不到位

在我们的观念中，铁合金行业本就是一个高消耗的产业，成本消耗量大是很正常的，工作人员对成本的各种消耗记录工作不是很在意，导致成本核算工作原始数据的丢失。再者，铁合金制造业从用料、制作加工到后来的销售分配上市一个非常庞大的工作流程，在这一过程中成本信息的收集常常不能保证其准确性和及时性。如在购进硅锰材料时，我国大多采用计划价格，也就是根据以往购进经验，提前划价，在期末结账时再根据实际采购价格和计划价格做差异比对，这种方法往往容易为人所利用，忽视了原材料瞬间变化的价格等等，导致记录的成本信息不准确。

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《工程材料》是高校土木工程专业的一门重要的专业课，它不仅是一门应用技术，同时又是建筑施工等课程的基础，该课程中涉及到的材料的组成及性能等内容需要学生具备一定的化学知识方能学好，因此在开设该课程前，一般都需要学生具备基础化学知识，结合《工程材料》教学内容，主要总结了小高职基础教育阶段需要前修的化学知识模块。

关键词：

工程材料；高职；化学；教学内容

哈尔滨铁道职业技术学院是一所以高铁、隧道、桥梁、建筑为主打专业的国家骨干高职院校，同时也是中国中铁集团下属唯一一所高职院校。我校每年为国家高速铁路建设、城市轨道交通建设、土木工程检测、道路桥梁建设等方面输送大量的优秀人才。作为一个历史悠久的老牌土木工程类院校，我校在大一第二学期开设了《工程材料》这门课程。由于近些年高考不断改革，高中化学知识删减了很多，又由于高考适龄生源的减少，以及一些二本院校招生门槛的降低，使得我校招生学生的素质降低，此外，作为三年制高职教学的补充，五年制高职的学生没有经过高中系统的学习，化学知识更是为零，学生的化学基础知识不能够满足《工程材料》这门课程的学习，因此，需要在讲授这门课程之前，前修一部分化学基础知识，现结合我校的实际情况，前修基础课程并没有充足的课时，也不能像高中化学教学那样，重视基础，精讲运算，因此我们针对学生后学专业课学习的内容，总结出三个必须掌握的化学知识模块，即金属元素及其化合物、硅酸盐工业基础、有机物及新型高分子材料，便于学生学习掌握，为后续《工程材料》课程的学习打下坚实的理论基础。

1金属元素及其化合物

《工程材料》主要讲述建筑材料的性能和使用条件，现阶段建筑工程中常用的金属材料又可分为黑色金属，例如钢、铁、及其合金等，还有有色金属包括铜、铝及其合金。从事土木工程建设的技术人员必须了解和掌握这些材料有关的知识，土木工程材料是一切土木工程的物质基础，材料决定了建筑的形式和施工方法，因此我们的学生要想学好这部分知识，就必须先要掌握金属元素及其化学物有关的基础化学知识。金属及其化合物知识点较多，由于学时有限，我们只能选取与专业课联系比较紧密的内容重点讲解。例如：铝、铁、铜三种金属及其化合物的性质是重点讲解的内容。铝元素存在的形式主要是铝土矿，铁元素能够以游离态的陨铁和化合态的铁矿石存在；铝粉可以制成银粉（白色涂料）；铁（铬、锰）为黑金属，其余的都为有色金属；金属铝既能和强酸反应，又能和强碱反应；金属化合物与酸和碱的反应；常用的金属冶炼方法及原理，例如，电解法冶炼铝，热还原法冶炼铁，湿法冶炼铜等；其中最主要的还是工业炼钢、炼铁的原理。工业炼铁的主要原料是石灰石、铁矿石、焦炭，在炼铁高炉中发生三个化学反应这样可以得到生铁，生铁可以作为炼钢的原料，把生铁冶炼成钢的过程，就是除去大部分硫、磷等有害杂质，并且适当地降低生铁里的含碳量，调整钢里合金元素含量到规定范围之内。炼钢时常用的氧化剂是空气、氧气或氧化铁，主要化学方程式：大量铁变成氧化亚铁，调整硅、锰的含量，同时降低碳量，除去FeO，因它会使钢具有热脆性。

2硅及硅酸盐工业基础

建筑工程中把能够将散粒状材料（如砂子、石子等）和块状材料（各种砖或者砌块）粘结成为具有一定强度的整体材料，成为胶凝材料。胶凝材料根据化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料，其中无机胶凝材料又可分为气硬性胶凝材料，例如石灰、石膏、水玻璃等，而水硬性胶凝材料主要为各类水泥。作为土木工程专业的学生，在学习这部分知识时要作为重点内容。因此我们在讲述这部分知识点时，首先要求学生要对这几种材料的化学成分、反应方程式有一定的了解，并且知道它们之间的联系。主要讲述的内容包括硅的性质及应用；二氧化硅的性质及用途，硅酸盐工业主要包括玻璃、水泥和陶瓷，这三种产品都是建筑工程中常用的材料，尤其是水泥，因此，学生要掌握这几种产品的制备原料、设备、反应原理、主要成分、特性、种类及用途。以水泥为例，其制备原料为石灰石、粘土和石膏（适量），设备为水泥回转窑，具有水硬性，水中空气中都可以硬化，是不可逆过程。

3有机物及高分子材料

随着国民经济的发展，对材料的需求越来越多，对材料的性能要求也越来越高，新型高分子复合材料越来越受到人们的重视。有机物知识点繁多，需要学生掌握的知识点主要包括：烷、烯、炔烃及笨和笨的同系物基本组成及化学性质；烃的衍生物的重要类别和各类衍生物的重要化学性质，包括卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯，硝基化合物等等；重要的有机反应及类型，包括：取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应、消去反应、水解反应、热裂化反应，聚合反应、中和反应；高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的，包括碳链高聚物、杂链高聚物、元素高聚物，四类主要高聚物反应包括：加聚成碳链、缩聚成酯链、缩聚成肽链、酚醛（或酮）缩聚。传统高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与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优越，应用更广泛，既具备了传统高分子材料机械性能，且在一定领域有特殊用途的若干种新型材料，例如有高分子分离膜、仿生的高分子材料、医用的高分子材料、液晶高分子材料、导电塑料等等。两者在化学结构和物质划分上，是基本一致的，只是合成难度上、实际用途上、出现时间上有差异。从事建筑工程的技术人员都必须了解和掌握土木工程材料的有关技术知识。土木工程材料是一切土木工程的物质基础，材料决定了建筑形式和施工方法。因此要学好这部分知识非常重要。知识的积累和学习是一个漫长的过程，不能一蹴而就，要循序渐进，要想学好专业课，就必须要先学好基础课。

作者：张巍 单位：哈尔滨铁道职业技术学院基础教育学院

参考文献

[1]马兰,刘景景.基于工程教育认证的材料专业《大学化学》课程建设思考[J].教育现代化,2016(6):35-37.

[2]刘荣梅.基于化学基础知识背景的金属材料工程专业物理化学课程教学研究[J].宿州学院学报,2013(10):96-97.

[3]唐灵生.《硅和硅酸盐工业》导学[J].数理化学习(高中版),2003,(11):48-52.

[4]李培泰.讲授中专化学基础知识几法[J].中等林业教育,1999,(3):38-39.

篇10

对于现代工业来说不存在“无用的废料”，废气、废渣、废液、废能的综合利用程度体现着一个国家工业的成熟度。综合利用不仅能够回收本企业产生的废料、余热，还能够消化其他企业或者民用领域产生的废弃物。建材生产当中产生的很多废料可以回收后作为原料重新进入生产流程，如钢铁企业从原料单元到轧线，每个工序都有含铁尘泥产生，含铁尘泥经过必要的均质化和除杂工艺处理后，进入烧结厂循环利用［8］。在水泥生产中可以处理工业废渣和生活垃圾。生产水泥的主要原料石灰石在加热分解过程中消耗大量热能，同时排放CO2。而许多工业废渣如碳化炉渣、矿渣、钢渣等都是经过高温处理过的，不会像石灰石那样进行加热分解放出CO2。利用工业的废渣来代替石灰石，减少石灰石在原料中的比重，既减少了熟化热耗，又减少了CO2排放。掺粒化高炉矿渣粉可提高混凝土的密实性及耐久性、改善混凝土拌合物的工作性［9］。利用水泥窑处理城市生活垃圾，既能减少环境污染，又可以利用垃圾的热量节省燃料，还可以利用垃圾燃烧后的灰渣替代原料，有效节省矿物原料［10］。在钢铁生产中可以回收煤气、烟气、余热，处理城市废弃物。综合利用的技术有:炉顶煤气综合利用技术、焦炉处理城市废塑料、烧结烟气综合利用技术、转炉煤气综合利用技术等。玻璃、陶瓷、砖瓦等建材都有使用窑炉加热的工艺。除了加强保温外，余热利用对于节约能源、降低碳排放有很好的效果。

建材的节约使用

由于建材是高碳、高耗能产品，浪费建材就等于直接增加了碳排放。节约建材不仅应包括在工程建设当中节省建筑材料，还应包括合理高效地利用建筑及其他基础设施、合理延长其使用寿命、开发高性能建材等内容。

1高性能建材和新型建材的开发和推广

加强高性能建材的研发和推广，以高性能材料代替普通材料，实现“以质代量”，减少建材总的消耗量。以钢筋为例，世界主要工业发达国家在钢筋混凝土结构中已淘汰了低强度的钢筋，多采用高强度(400，500MPa)钢筋。我国高强度(400MPa)钢筋用量占总钢筋用量的30%～40%，中低强度钢筋用量占总钢筋用量的60%～70%。每1000tHRB335钢筋用HRB400钢筋代替约可节省钢材140t。而我国的年建筑用钢量早已超过1亿t［11］。新型节能建材的意义不仅节约建材，更在于建筑的节能。例如空心砌块代替黏土实心砖，既节省了材料，又降低了建筑承重，还能够提高围护结构的保温、隔音效果。应该加强高性能建材的科研开发、标准制订工作，鼓励新型节能低碳建材的使用，并且对生产新型建材的企业进行政策扶持。

2延长建筑物(构筑物)的使用寿命

我国正处于城市化进程加快的阶段，房地产市场火爆，许多建筑不到使用寿命就被拆除。这背后原因复杂，既有价值规律的作用，又有管理、规划的原因，也有建设质量等其他方面的原因。其中追求经济效益和提升城市形象、功能是造成目前国内城市建筑“短命”的主要原因［12］。因此规划、设计要提高前瞻性，使新规划区、新建建筑能够适应未来发展，从而延长建筑物的技术寿命。还要注意对城市老、旧建筑的保护和利用，赋予古建筑、旧建筑新的含义和功能，让其自身能够创造价值。延长建筑的使用寿命、减少“短命”建筑，既有低碳的意义，又能够保存城市的历史风貌，具有保存建筑文化的意义。

3优化设计

优化设计是以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计设定的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，求出最优的设计方案。利用计算机手段进行优化设计在我国建设领域还没有得到普遍应用，只是应用在一些大型工程中。目前我国设计市场的一个突出问题是迫于甲方对于工期的要求，设计周期被压缩得很短，优化设计工作被忽略掉了。而通过优化设计，可以在允许的范围内，使所设计的产品结构更合理、性能更好、质量更高、更加节约建材。

4提高建筑利用率

伴随我国经济收入的增加，也兴起了一股建筑的奢华之风，许多建筑超出“适合人居”这一功能越来越远。从低碳的角度，我们提倡建筑的简约实用，人均建筑面积适用即可，从而提高建筑的利用效率。对于办公建筑，应与人员编制挂钩，防止盲目提高标准;对于公共服务建筑，应制定相应标准，防止求大求洋;对于居住建筑，可以考虑对占有住房面积超过一定标准的征收碳排放税。

建设低碳建筑

建筑的低碳包括建设期的低碳、使用期的低碳和报废回收期的低碳。使用期中采暖、制冷、照明以及其他设备能耗占到建筑总能耗的80%～90%，其余10%～20%为建筑的材料能耗、建设能耗以及拆除阶段的能耗，减少使用期的碳排放意义重大［13］。

1充分利用自然能

因地制宜设计出适合当地特点的建筑，充分利用自然能，减少动力设备的使用。冬季的采暖和夏季的制冷耗费能源最多，这样建筑护结构的保温就显得格外重要。严寒和寒冷地区的建筑要做到充分争取阳光照射并且避免冷风的侵袭。夏热冬冷地区和夏热冬暖地区要注意夏季的遮阳和通风。尽量争取自然采光，减少人工照明的使用量。充分利用太阳能制热水和利用太阳能发电。

2降低设备损耗

为了提供一个良好的室内环境和更完善的功能，现代建筑使用了大量的专用设备。这些设备包括采暖、通风、制冷、给排水、电气、运输等方面的设备。这些设备的使用造成了大量的碳排放。降低设备损耗的措施包括提高锅炉的热效率，提高热交换器的效率，根据冷负荷自动调整冷冻机的制冷量，用高效光源(如LED灯)代替低效光源(如白炽灯)，使用热泵技术来利用低品位热能等。

3既有建筑的低碳改造

我国有数量巨大的既有建筑，这些建筑能耗高、碳排放大。对既有建筑进行改造要比新建建筑复杂得多。在改造时，要考虑建筑的现状，技术上要复杂一些，施工也较麻烦。对于住宅建筑，最大的难点不是技术问题，而是资金问题。改造一栋住宅楼，要面对众多的业主，达成一致比较困难。比较切合实际的做法是政府在这方面加强投入。从社会效益的角度考虑，政府出资改造也是有必要的。在已经改造的建筑中多数是政府出资或者政府出大部分的资金。

4建筑领域清洁发展机制的应用

清洁发展机制(CDM)设定的初衷是能够使发达国家以较小的代价获得核证减排量(简称CER)，而与之合作的发展中国家获得发展急需的资金和技术。但是由于市场对利益的追逐，使得经济效益好但生态社会效益差的项目受追捧，比如回收CH4、分解NO2和HFC-23的项目大受欢迎。而建筑项目因为单个项目减排量小、核证减排量(CER)认定困难、基准线确定困难等原因而难以开展［14］。但是由于建筑领域温室气体减排潜力巨大，市场广阔，在当前还是应该加强CDM在建筑领域应用的研究，开发适用于建筑领域的方法学，进行规划方案下清洁发展机制(简称PCDM)项目的尝试，培养该领域内专业技术人才，完善相关规章制度，进行建筑类CDM项目试点开发。

实现低碳交通

由于我国汽车保有量的迅速增加，城市交通拥堵现象日趋严重，同时也伴随着大量的尾气污染、噪音污染和温室气体排放。2000—2009年全国私有汽车拥有量见图1。

1通过城市的合理规划减少交通负荷

由于我国人多地少，业已形成了集约型城市，新的城市规划仍然应以集约型城市为目标。合理的规划不仅可方便市民的生活，还可通过减少出行距离，减轻道路负担，同时也有了利于人们采用步行和自行车出行这样的绿色交通方式。这方面的方法有建设功能齐全的小型化居住街区、建设兼有办公和居住的混合功能街区、根据出行强度布置企事业单位等［16］。

2限制小汽车的使用

小汽车不仅动态占用道路面积大、道路通过率低，是城市交通拥堵的主要原因，而且在各种出行方式中人均能耗最大、人均碳排放最大的一种。限制小汽车的使用是建设城市低碳交通，解决城市交通问题的根本途径。这几年我国小汽车年消售量迅速上升，已经超过美国成为全球最大的汽车消费市场。政府应当及早制定政策，否则城市交通将迅速恶化并伴随大量的温室气体排放。

3构建便捷的城市公共交通网

限制小汽车要和建设便捷公共交通结合起来，使人们能够享受便捷的现代化交通。完善现代化的交通网络包括发展地铁、轻轨等轨道交通，完善城市公交车网络，改善换乘和不同交通方式之间的衔接，降低公共交通使用费用等方面。

4鼓励绿色交通方式

步行和自行车出行本身是不产生碳排放的绿色交通方式。但是这些年来随着城市道路的变迁，机动车道占据了城市道路中更多的空间，压缩了非机动车和人行道的空间，绿色出行的环境越来越差。我们应该给步行和自行车出行以新的定位，鼓励这种健康环保的出行方式，保证步行、自行车出行的道路空间，建立完整路网。在混行道上确立行人优先和自行车优先原则。

建筑垃圾的回收利用

在建筑的报废回收期和新建建筑的施工过程中会产生大量的建筑垃圾，将建筑垃圾回收处理后再重新利用既能保护天然资源，又能降低建筑垃圾对环境的影响。建筑垃圾包括砂石、砖瓦、混凝土块、木料、玻璃、陶瓷、塑料、金属等。经过分拣，不同的材料可以分别回收处理，如废木料经加工再利用或用于制造中密度纤维板、废金属送钢铁厂或有色金属冶炼厂回炼。而废弃砖、瓦、混凝土经破碎、筛分、分级、清洗后作为再生骨料，可以用于建筑物地基回填、道路垫层、混凝土结构工程，以及制作砌块等建材产品［17］。但是目前我国的建筑垃圾除经过简单分拣就可以直接回收利用的以外大多是以堆放或填埋的方式进行处理，回收利用率很低。究其原因主要是由于我国资源税一直偏低，再生材料制成的产品价格高于用天然原料制成的产品，回收利用的企业无利可图。建筑垃圾资源化仍需政策的引导。