电弧炉炼钢废钢预热规律数值模拟研究

为了充分利用电弧炉烟气余热预热废钢,以计算流体力学软件Fluent为平台,建立废钢预热过程三维非稳态随机分布局部模型,采用数值模拟方法探究了不同种类废钢预热温度分布规律。模拟结果表明：废钢预热温度随预热时间的增加明显升高,且废钢厚度显著影响预热温度,相同预热条件下,轻薄型废钢的平均温度在1 600 K左右,中型废钢在1 000 K左右,重型废钢在700 K左右;增大比表面积能够在一定程度上提高各类型废钢的预热温度,考虑到废钢在预热过程熔化对出钢质量的影响,底层废钢比表面积控制在1.5 m²/m³以下,重型废钢比表面积控制在0.25 m²/m³以上;高温烟气会优先通过空隙率大、通畅性好的区域,密集堆积的板状废钢会阻碍烟气流动,导致该区域预热温度降低。因此,在生产中可相对减少重型废钢的配料比例,多采用中型废钢。研究结果可为使用废钢预热技术的厂家提供预热分析数据,为改进电弧炉炼钢预热工艺、实现工业废钢的高效冶炼提供一定的理论依据。     

MgO和矿焦混装对烧结矿熔滴性能的影响

以不同质量分数的MgO烧结矿为原料,考察了MgO质量分数以及矿焦混装对熔化温度、熔化区间以及最大压差的影响,并对熔化温度的变化进行了理论分析.研究表明:当烧结矿中MgO质量分数由1.3%增加至2.0%时,熔化开始温度基本不变,熔化终了温度升高,熔化区间(t_○D-t_○S)由156℃增加到207℃,最大压差Δp_○max由10kPa增加到11kPa;当w(MgO)=2.0%,且烧结矿与矿焦混装时,熔化开始温度由1312℃增加到1324℃,熔化终了温度由1519℃降低到1480℃,熔化区间t_○D-t_○S由207℃降低到156℃,最大压差Δp_○max由11kPa降低到7kPa,故使用矿焦混装可改善高炉熔滴性能.     

铁水包顶底喷粉脱硫对比试验研究

通过狭缝式喷粉透气砖底喷吹和常规喷枪顶喷吹两种方式,将电石基粉喷入20 t铁水包中对含镍铁水进行脱硫对比试验.结果表明:在每吨铁脱硫粉剂消耗量为4 kg铁条件下,底喷粉工艺脱硫率为81%~90%,铁水温降为23~36℃;顶喷粉工艺脱硫率为59%~73%,铁水温降为45~70℃.顶、底喷粉处理时间无明显区别,底喷粉处理总时间始终比顶喷粉处理时间短约5 min.底喷吹脱硫工艺具有脱硫效率高、铁水温降小、处理周期短等优点.     

基于不同保温措施下的铁水包热状态模拟分析

在铁钢界面现有模式下的铁水运输过程中,由于铁水包运行周期及保温效果不够理想,导致在高炉接铁时铁包耐材温度低,热状态差,使得铁水在铁水包内的热量损失较大.减小铁水温降能有效防止铁水包结壳结瘤,降低离线烘烤频率,间接提高铁水包周转率;同时在转炉冶炼过程中,低温铁水将严重影响废钢的加入量和吹氧等操作.由此可见,铁水温度控制是钢铁企业节能降耗和高效有序生产的关键因素之一.为了减小铁水温降,本文建立了多种不同保温措施情况下的铁水包传热模型,通过fluent软件对各模型在不同空包时间情况下的温度场进行数值计算,分析不同保温措施及空包时间下热状态对铁水温降的影响规律.分析结果表明:无保温措施的情况下空包时间由5h缩短至3h能降低下一周期铁水温降2.2K·h-1;空包阶段最合理的保温措施为增设6 mm左右绝热层并加包盖,能提高工作层平均温度约155 K,在空包3～5 h内能减小铁水温降3.4～3.7 K·h-1.该结论为铁水包空包阶段采取合理保温措施及不同保温情况下空包运行时间控制提供了理论指导.     

热处理工艺对9315钢力学性能的影响

利用Baehr DIL805A高精度差分膨胀仪测出奥氏体膨胀曲线,研究了奥氏体化温度、时间和回火温度对9315钢力学性能的影响规律,从而确定9315钢的热处理工艺.结果表明:9315试验钢的奥氏体开始转变温度Ac1和终了温度Ac3,分别为700℃和800℃.随着奥氏体化温度升高,抗拉强度变化是先升高后降低,而冲击韧性与此相反.当奥氏体化温度为800～820℃,保温时间2 h,回火温度为200℃时,9315钢可以获得良好的综合力学性能.     

基于有限容量排队论的铁水包个数计算模型

将"一包到底"模式下的铁水包周转过程抽象为有系统容量限制的3个串联接近闭合的排队系统,即高炉出铁、铁水脱硫以及转炉兑铁排队系统。在此基础上,提出基于有限系统容量排队论的铁水包理论周转个数计算模型。应用该模型,对重钢新区铁水包理论周转个数进行计算,结果表明:铁水包周转到达统计平衡的时间为294min,理论周转个数为17个。研究表明,减少铁水包周转个数的关键在于优化系统容量值,实际生产中主要从改进高炉配罐制度、加强炼铁炼钢工序协调等方面采取措施,并应用模型计算相关参数为:铁水包周转时间为260min,理论周转个数为15个。     

转炉利用石灰石造渣炼钢的试验研究

基于对石灰石分解机理的分析,研究了炼钢过程中利用石灰石代替石灰进行造渣时炉内富余热量的变化,发现当采用全部石灰进行冶炼时,铁水加入比(质量分数)可达到86.1%左右,随着石灰石加入量的增加,废钢比降低,吨钢富余热量减少,石灰加入量降低.若全部采用石灰石进行造渣,铁水比最高可达到97.0%.在此基础上,利用60 t转炉研究了炼钢过程采用石灰石完全代替石灰进行造渣炼钢的冶金效果.实验发现：与采用石灰造渣炼钢相比,当采用石灰石进行造渣炼钢时,吹炼至4 min时的炉渣TFe质量分数为21.87%,碱度为1.22;随着吹炼时间增加,炉渣TFe含量降低,碱度上升至3.0以上.炼钢过程脱磷更加稳定且脱磷率提高了2.6%;平均终渣碱度为3.52,能满足冶炼的脱磷要求;渣量大幅度降低,从而降低了钢铁料消耗;吹炼时间略有延长,终点熔池温度基本保持不变.研究结果为调整炉料结构、降低生产成本提供了新的方法和思路.     

高磷铁水脱磷效率影响因素的研究

试验研究CaO-CaCl2-Fe2O3系脱磷熔剂组成、温度和处理时间对高磷铁水脱磷效率的影响.结果表明,温度为1 350 ℃时高磷铁水脱磷效果最佳;脱磷剂中当m(CaO)/m(Fe2O3)=1、时间为15 min时高磷铁水脱磷率ηP达到峰值;w(CaCl2)为20%左右、脱磷熔剂光学碱度Λ=0.7时,高磷铁水脱磷效果最好.所有炉次的高磷铁水脱磷反应在前5 min基本结束.     

从铜熔炼渣中回收铁的研究

模拟链篦机-回转窑工艺直接还原磁选回收铜渣尾矿中的铁,试验研究了碱度、预热温度、预热时间、还原温度、还原时间及煤矿比等因素对铁精矿质量的影响.结果表明:碱度为0.3,预热温度为1 000℃,预热时间为9 min,还原温度为1 200℃,还原时间为70 min,煤矿比为2:1,焙烧矿球磨时间为20 min(小于0.074 mm,占95%左右)以及磁场强度为0.08 T的条件下,铁品位及回收率均达到90%以上.     

析出强化与孪晶强化在Fe--24 Mn--3 Si--3 Al TWIP钢退火过程中的作用机制

对Fe-24Mn-3Si-3Al TWIP钢在不同退火工艺下进行力学性能测试,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)观察钢的微观组织形貌.结果表明:随着退火温度和保温时间的变化,TWIP钢的力学性能并不符合常规的单调上升或下降的规律,而在退火温度为800℃、保温10 min和退火温度为900℃、保温20 min时发生波动.退火温度为800℃、保温10min条件下,钢的主要强化机制为析出强化,析出相(Fe,Mn)23C6的增多导致屈服和抗拉强度升高;退火温度为900℃、保温20 min条件下,钢中的析出相并未有明显的变化,而二次孪晶的产生及孪晶相互交割成为抗拉强度增加的主导因素.     

铁矿煤球团内生还原气生产DRI工艺及估算

在高炉热风炉中用高炉煤气、垃圾制燃气、低热值煤气加热循环还原气,或用红焦、热DRI(直接还原铁)等热量加热循环还原气至1100℃,输入还原竖炉加热铁矿煤球团,生产DRI,从炉顶气中回收硫和CO2,炉顶气净化后作为还原气循环使用.球团内煤干馏形成的半焦、焦炭起到了与高炉内焦炭不同的骨架作用.利用还原反应后气体余热来预热和干馏球团,利用铁精矿粉和煤粉的高比表面积,利用煤的干馏气化促进低温下碳的一次气化反应和直接还原反应,使DRI煤耗进一步降低.设炉顶气温度降到150℃,配煤218kg,高炉煤气消耗约947m3时,工艺能耗约333kg/t煤.比高炉工艺节能约52%,减排CO2约83%.比MIDREX节能约84kg标准煤.该工艺简称为DRI-NHQ.     

MHA黏结剂在钒钛磁铁矿氧化球团制备中的应用

应用已发明的MHA黏结剂替代膨润土制备钒钛磁铁矿氧化球团,获得质量优良的高炉冶炼原料。研究表明:当MHA用量为0.25%,在预热温度950℃,预热时间10 min,焙烧温度1 250℃,焙烧时间10 min的条件下,获得的预热球团抗压强度为522 N/个,焙烧球团抗压强度为3 702 N/个。与2.0%膨润土球团矿比较,MHA成品球团的抗压强度略低,而TFe品位明显提高1.11%。2种黏结剂球团矿的还原性能指标接近。MHA球团黏结剂在氧化球团矿生产中具有良好的应用前景。     

微波加热提高有机粘结剂铁矿球团的强度

对微波功率、加热时间、反应温度对预热球团强度的影响进行研究,并将微波加热与传统管炉加热进行对比.研究结果表明:有机粘结剂铁矿球团对微波具有良好的吸收性能,当微波功率为2.5kW,球团质量为0.4kg时,球团平均升温速率为76.1℃/min:微波加热能明显提高预热球团抗压强度;在微波功率为2.5 kW,加热时间为8 min,球团终点温度为830℃时,预热球团抗压强度为454 N/个;当加热时间为11 min,球团终点温度上升至1 000℃时,预热球团抗压强度为1 038 N/个;采用微波加热,预热球团内部矿物结构较均匀、紧密,细粒磁铁矿氧化成赤铁矿,并在大颗粒之间连接成片,球团强度明显提高.     

炼钢厂钢包热状态跟踪模型

针对炼钢厂炼钢至连铸全流程,建立了钢包热循环过程钢包热状态跟踪模型,并将包衬温度实测和数值模拟相结合,利用传热反问题修正模型,提高模型的准确度.利用钢包热状态跟踪模型分析了新砌钢包烘烤预热时间、空包时间、离线烘烤时间和包衬侵蚀等因素对钢水温度的影响规律.结果表明:新砌钢包烘烤预热时间从480min增加到780min,可使新包第一次热循环中钢水总温降减少15.6℃;空包时间为540min时,钢水温降比正常周转包增加14.6℃;空包时间越长,离线烘烤减少钢水温降的效果越明显;当空包时间为540min时,进行240min离线烘烤,可使钢水总温降减少11.0℃;包衬侵蚀可使钢水总温降最大增加9.3℃.     

溶胶凝胶和超临界干燥法制备纳米TiO_2粉体

以钛酸丁酯 (Ti(OR) 4 )为原料 ,采用溶胶凝胶法及超临界流体干燥技术制备了纳米TiO2 粉体。采用正交设计法研究了操作条件对反应的影响 ,筛选出了最佳工艺条件。TEM检测表明 ,优化条件下制得的二氧化钛粉体粒径为 11～ 12 .3nm ,且随热处理温度的升高粒径变化不大 ,但团聚加重。XRD结果表明 ,当热处理温度为 5 0 0℃时晶粒为锐钛型 ;当煅烧温度为 80 0℃时晶粒转化为金红石型。BET结果表明 ,二氧化钛气凝胶颗粒的比表面积可高达5 5 6m2 /g ;但随煅烧温度的升高 ,比表面积下降迅速 ;在 5 0 0℃时 ,比表面积只有 94 .6m2 /g。     

溶胶凝胶和超临界干燥法制备纳米TiO2粉体

以钛酸丁酯（Ti(OR)4)为原料,采用溶胶凝胶法及超临界流体干燥技术制备了纳米TiO2粉体。采用正交设计法研究了操作条件反应的影响,筛选出了最佳工艺条件。TEM检测表明,优化条件下制得的二氧化钛粉体粒径为11－12．3nm,且随热处理温度的升高粒径变化不大,但团聚加重。XRD结果表明,当热处理温度为500℃时晶粒为锐钛型;当煅烧温度为800℃时晶粒转化为金红石型。BET结果表明,二氧化钛气凝胶颗粒的比表面积可高达556m^2/g;但随煅烧温度的升高,比表面积下降迅速;在500℃时,比表面积只有94．6m^2/g。     

高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团

采用高压辊磨技术预处理镜铁矿,对强化其球团工艺及机理进行了研究.扫描电镜观测证实,通过优化高压辊磨闭路流程的循环负荷,巴西镜铁矿的表面形状及比表面积得到改善,成球性得到明显提高.以70%镜铁矿配加30%磁铁矿为原料,采用71%高压辊磨产品返回方式处理后,在添加2.4%的膨润土、造球时间15 min及造球水分8%的条件下,生球各指标与同配比未经高压辊磨处理的相比均有大幅度提高,其0.5 m落下强度达到4.5次,单球抗压强度10.25 N,爆裂温度455℃;生球在预热温度1 050℃、预热时间10 min,焙烧温度1 280℃、焙烧时间12 min的条件下焙烧,成品球单球抗压强度达到2 690.88 N,满足球团生产的要求.     

水厂反冲洗铁锰泥颗粒吸附剂的制备及其除As(Ⅲ)效果

为探索以除铁除锰水厂反冲洗铁锰泥为主要原料制备除砷颗粒吸附剂(granular adsorbents for arsenic removal,GAAR)的最佳工艺和除砷效果,通过正交试验优化制备工艺,利用扫描电镜与能谱分析(SEM-EDS),X线衍射(XRD)和比表面积分析技术(BET)对GAAR进行表征并考察其对As(Ⅲ)的吸附效果。研究结果表明:预热温度为180℃、预热时间为20 min、焙烧温度为350℃、焙烧时间为120 min为制备GAAR的最优条件;焙烧温度是影响除砷效果的主要因素,高温促使铁氧化物向赤铁矿转变并加剧孔道合并从而降低该温度下制得颗粒吸附剂的吸附能力;GAAR表面粗糙,内部物相成分为水铁矿和部分赤铁矿、石英,比表面积为43.8 m2/g,是典型的介孔材料;GAAR对砷的吸附过程符合准二级动力学,等温吸附符合Freundlich方程,GAAR对As(Ⅲ)的最大吸附量为4.77 mg/g。     

不同活化因素对秸秆活性炭孔结构的影响

以K_2CO_3为活化剂,辣椒秸秆为原料制备活性炭,研究活化温度、活化时间、浸渍比和浸渍时间等影响因子对活性炭孔结构的影响.以比表面积、总孔容及碘吸附值为表征指标,对活性炭孔结构进行分析.结果表明,在给定的取值范围内,随着影响因子值的增加,比表面积和碘吸附值都呈现先升高后降低的趋势.在800℃活化温度、120min活化时间、2∶1浸渍比、24h浸渍时间的最佳条件下,制备的活性炭比表面积和碘吸附值的最大值分别达到1 753.983m~2/g,1 754mg/g,总孔容为0.893cm~3/g,平均孔径2nm,微孔率达84%.     

铁水包顶吹工艺水模实验研究

为了使铁水快速脱氧、脱硫,快速提高合金收得率,改善顶吹工艺的热力学和动力学条件,本文以钢厂150 t铁水包为原型,通过建立尺寸比例为1:4的几何模型,采用正交实验法研究顶吹吹气位置、吹气量和吹气高度对铁水包内铁水混匀的影响规律。实验得出,影响铁水混匀时间的主次因素顺序为:顶吹吹气孔与铁水包中心距离顶吹吹气孔距离铁水面高度吹气量;当顶吹吹气孔距离铁水面高度为200 mm、顶吹吹气孔距离铁水包中心0.7r、吹气量600 L/min(标准状况)时铁水的混匀时间最短。