氢冶金炼钢技术的研究现状与展望

姜周华1.2，杨策1，朱红春1，陆泓彬1 （1.东北大学冶金学院；2.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室）

摘要：提出了“氢气炼钢”代替“氧气炼钢”的观点，对“氢气炼钢”的研究现状进行了总结和评价。氢冶金炼钢在节能降耗和改善产品质量方面具有独特优势。一方面“氢”具有高效熔炼作用，能够有效降低炼钢能耗。等离子体态的“氢”具有高温、高热导率的优势，可作为高效热源实现炉料熔化与钢液加热，在电弧炉、转炉以及中间包等炼钢设备中得到初步应用。喷吹气态“氢”能够加速成分和温度均匀，且氢气泡运动能粘附和加快其他非金属夹杂物上浮；同时与钢液中的氧等反应释放大量热量，改善了熔池反应的热力学与动力学条件。此外，“氢”通过营造还原性气氛，抑制氧化，降低Cr、Mn等合金元素的损耗。另一方面，“氢”具有无污染精炼的作用，能够显著提高钢液洁净度。基于“氢”的高活性和高还原性，“氢”能够有效去除钢中O、C、N、S和P等杂质元素，尤其是等离子态“氢”，可直接与杂质元素反应生成H,O、CH4、NH、H,S和PH，等极易挥发去除的气体产物，避免非金属夹杂物形成，实现“零夹杂物”的高效高洁净度炼钢。因而，发展以“氢”代“碳”的氢冶金新一代绿色近零碳“零夹杂物”无污染钢铁冶金流程，将加速钢铁工业绿色高质量可持续发展，助力中国实施“双碳”与“制造强国战略。

关键词：氢冶金；炼钢；氢等离子体；熔炼；精炼；绿色低碳