熔滴实验装置的开发及应用

本文介绍在熔滴实验装置上采用微机控制的情况,并讨论熔滴实验结果的鉴定指标;提出熔滴实验装置不仅可用于测定炼铁原料的高温性能,且可用来进行软熔层结构、微型高炉解剖试验、炉缸渣铁反应及耐火材料侵蚀等的研究。     

锌对高炉软熔带性能及滴落带锌收入量的影响

采用醋酸锌水溶液浸泡法制备了不同锌含量的综合炉料(65%烧结矿+21%球团矿+14%块矿),通过初渣形成实验及对滴落物的化学分析,研究了有害元素锌对高炉初成渣形成过程的影响。结果表明,铁矿石中锌含量增高会导致滴落温度升高,软熔温度区间加宽,透气阻力指数增大,压差波动频繁,并且当炉料加锌量超过一定限度时,滴落初渣中(Zn)含量明显增大。这意味着,高炉锌负荷增加将导致软熔带变厚、透气性恶化以及压差不稳定,并且可能会加剧锌对高炉下部的破坏作用。     

软测量技术在铁矿石表面温度检测中的应用

针对进行熔滴试验来分析铁矿石的高温性能中铁矿石表面温度很难直接获得的困难,提出了运用软测量技术实现在线检测铁矿石的表面温度,以取代原有的拉格朗日插值法进行表面温度离线估算。该方法采用L-M优化算法,通过建立神经网络软测量模型,并结合神经网络的离线学习,建立输入变量和目标变量的对应关系,实现试样试验中铁矿石表面温度的在线检测。仿真结果和对比实验比较结果均表明该方法是合理可行的。     

改善含MgO铁矿石软熔性能的研究

为了改善铁矿石的高温软熔性能,重点研究了在保证炉渣中MgO含量的同时,向高炉合理添加MgO的几种方法,提出了从风口喷吹含MgO煤粉的高炉炼铁新工艺的建议.试验结果表明,减少MgO含量,可降低烧结矿的软熔带温度区间.采用合理的炉料结构,如低MgO烧结矿配加菱镁石块工艺,高MgO烧结矿配加酸性球团矿工艺等均可改善烧结矿的高温软熔性能.实验室条件下,低MgO烧结矿配加菱镁石块工艺和高MgO烧结矿配加酸性球团矿工艺,分别可使炉料软熔带温度区间降低20~30℃和50~100℃.     

用X射线直接观察研究铁矿石的软化熔滴过程

利用X射线透视法观察了铁矿石在高温下的软熔行为,得到直观图象,与解剖高炉观察到的结果完全相同。过程可分为粘结、软熔和熔滴三个阶段。软熔收缩基本上可分为前期孔隙收缩和后期熔滴收缩两部分。收缩率在30～40％至70～80％时,其温度区间是料层透气性最差的区间。软熔试验装置系统的收缩误差大于膨胀误差。酸性脉石比碱性脉石易于熔滴。     

高性能的RC文氏电桥振荡电路研究

本文从理论上系统地分析如何提高RC电桥正弦振荡器的性能,并以所得的结论为依据设计了实用电路。实验证明其指标达到:室温下,连续工作4小时,频率漂移为△f/f≤3×10~(-5);频率的温度系数为△f/℃≤3×10~(-5)/C°幅度的稳定度为△U/U/℃=1×10~(-3)/℃;失真度小于0.1％。 文中提出稳定振荡幅度的新方法,以新的稳幅方法可以使得一个振荡器的主要指标(频率、幅度、失真),有可能同时获得良好的性能。     

MgO对烧结矿软熔性能的影响

为进一步提高烧结矿的质量,考察了不同MgO质量分数烧结矿的高温冶金性能,并研究了MgO对烧结矿软熔性能的影响机理.试验结果表明,随着MgO质量分数的增加,烧结矿的软化区间不大,但由于初渣中含MgO的高熔点物质增多,烧结矿熔化带和软熔带区间显著增加,尤其对低碱度烧结矿的影响更加明显.试验条件下,MgO质量分数由1.3%增加至3.0%时,低碱度烧结矿(R=1.36)的软熔带温度区间从217.2℃增加到325.5℃;碱度R为1.76时,烧结矿软熔带温度区间从310.5℃增加到389.3℃.因此,降低烧结矿中MgO质量分数,有利于改善烧结矿的高温冶金性能.     

碱度对烧结矿软熔性能的影响

通过对五个不同碱度烧结矿软熔性能的实验分析,可知酸性烧结矿的软熔性能好于自熔性烧结矿,比高碱度烧结矿差,可以和高碱度烧结矿搭配入炉。     

凌钢竖炉含MgO自熔性球团矿冶金性能的正交试验研究

本文阐述了凌钢竖炉含MgO自熔性球团矿冶金性能的正交试验,试验表明(1)自熔性球团矿与酸性球团矿比较,还原能性和软融滴落性能有了明显地改善,其它性能满足高炉冶炼要求。(2)自熔性球团矿中加入MgO可以改善其还原料化,高温还原和软融性能。凌钢竖炉生产碱度(CuO+MgO/SiO_2)1.2—1.5、MgO％=2.0～2.5的球团矿,焙烧温度为1225～1250℃, 配料:桓仁磁铁精矿≯20％,球团矿返矿10～15％。     

COREX熔化气化炉软熔区域的物理模拟

为了模拟COREX熔化气化炉软熔区域,建立了COREX熔化气化炉热态模型,设有热电偶和观察面板,可获得模型内部信息.在热态物理模拟实验中,考察了排料速度、石蜡与玉米体积比、风温和风量等操作参数对软熔区域的影响.实验结果表明,随着所选实验参数值的增加,风口回旋区发生塌料现象的可能性增加;当排料速度增加时,软熔区域位置降低,厚度减少;当石蜡与玉米体积比增加时,塌料前软熔区域位置升高,厚度增加,塌料后软熔区域位置降低,厚度增加;当风温增加时,塌料前软熔区域位置升高,厚度增加,塌料后软熔区域位置降低,厚度减少;当风量增加时,发生塌料前后软熔区域都位置升高,厚度增加.     

控制高炉软熔带的几个问题

70年代在高炉解剖调查中发现了软熔带,软熔带的型状参数(如高度、宽度、分布型状以及根部位置和厚度等)与高炉冶炼过程,高炉的操作炉型以及矿石的冶金性能有密切关系,本文就其相互关系进行了论述。我国在近年通过高炉活体调查、解剖调查及实验室研究,对软熔带的形成,分布型状,对冶炼过程及煤气流再分布等进行了较深入的研究,结果表明,软熔带的分布参数是高炉操作制度,矿石冶金性能和炉型的综合体现。因而控制软熔带就比单纯地控制高炉操作制度更能获得好的冶炼效果,并可在保证高炉顺行的基础上获得高产、优质及长寿。     

全氧条件下高炉高温热化学反应与能质传递协同原理

高炉作为目前主要的炼铁工艺,经过上百年的发展,其碳耗已接近该工艺的理论最低值,很难再有大的突破。氧气高炉作为一种新型炼铁工艺,其可行性以及在节碳减排方面的突出优势已经在理论上和试验性高炉上得到了证实。该工艺由于采用全氧鼓风代替传统的热风操作,同时将炉顶煤气脱除CO2后循环回高炉,使得炉内煤气中的CO和H2含量大幅增加,从而导致炉内炉料的冶金性能也发生了变化。为了推进氧气高炉工艺的工业化应用,对氧气高炉炼铁工艺进行了系统的研究。该研究建立了一种氧气高炉综合数学模型,对不同氧气高炉工艺流程进行模拟计算,并采用多种评价指标对氧气高炉炼铁工艺进行综合评价,确定适宜的氧气高炉工艺流程,为研究开发氧气高炉炼铁工艺提供理论基础。以氧气高炉数学模型为基础,在不同气氛下分别进行烧结矿、球团矿和块矿的低温还原粉化实验,分析氧气高炉气氛下含铁炉料的低温还原粉化特性。利用高温还原熔滴实验装置,进行不同操作条件下(传统高炉和氧气高炉)含铁炉料的高温软熔特性实验研究,讨论氧气高炉气氛与传统高炉气氛下炉料软熔特性的差异,初步探索氧气高炉软熔带的形成及分布规律。采用程序还原及软熔实验装置,通过设定升温制度及分段改变煤气成分来模拟烧结矿、球团矿及其混合矿在氧气高炉与传统高炉中的还原及软熔行为,对炉料在氧气高炉工艺条件下的还原及软熔性质演变规律作出分析判断。以氧气高炉数学模型为基础,采用自制的单颗粒还原实验装置对球团矿在H2、CO以及两者的混合气氛中的还原行为及其交互作用进行了研究;采用颗粒模型与三界面未反应核模型相结合的方法对球团矿在CO/CO2/H2/H2O/N2混合气氛下的还原行为进行数值模拟研究;用单颗粒焦炭溶损实验装置,分别对H2O、CO2以及两者的混合气氛中的焦炭的溶损行为及其交互作用进行了研究。通过利用仿真模拟系统建立了氧气高炉的数学模型对氧气高炉的内部运行状况进行了深入研究,分别采用粘性流方法和离散元方法对炉料下降运动进行数值模拟研究;建立了高炉风口回旋区的二维数学模型,对氧气高炉中气体的流动、煤粉颗粒的运动、气体的传热(气体间的传热和气体与颗粒间的传热等)、颗粒的传热(颗粒之间的传热及与气体间的传热等)、燃烧(煤粉和焦炭的燃烧)等过程进行了深入研究;通过建立一维和二维的气固换热与反应动力模型,对氧气高炉内部的温度分布、压力分布以及不同相之间的换热情况进行了深入了解。     

矿焦混装对软熔带透气性影响的研究

用熔滴实验装置研究了矿、焦层装及混装时矿石软熔层的透气性,发现混装时软熔层的透气性获得大幅度改善。获得改善的原因在于混装时软溶层的结构发生了质的变化。     

高炉钒钛球团矿炉料结构试验

针对水钢现有原料条件,通过对单一矿石冶金性能的测试,研究了水钢烧结矿搭配钒钛球团矿的合理性;在烧结矿配比不变的条件下,用进口块矿对钒钛球团矿配比的加入进行调节,研究了炉料结构的还原性,低温还原粉化性和荷重软化及高温熔滴性能的变化规律。试验结果表明,水钢烧结矿还原度(RI)达到了90.68%,钒钛球团矿的加入有利于综合炉料低温还原粉化性能RDI和软熔性能的改善,其中当钒钛球团配入量为20%时,炉料结构软化开始温度为1147℃,软化区间156℃,滴落温度1349℃,最大压差2223Pa,透气性良好,为最佳炉料组成。     

MgO对含钛烧结矿矿相结构及软熔滴落性能的影响

为了深入探究MgO对烧结矿矿物组成及冶金性能的影响,采用扫描电子显微镜和荷重软化熔滴设备研究了MgO对含钛烧结矿矿相结构与软熔滴落性能影响.实验结果表明,随着烧结料中MgO质量分数从2.04％增加到3.96％,烧结过程液相生成量逐渐减少,烧结矿中的赤铁矿和铁酸钙等含量都有不同程度的降低,赤铁矿质量分数从13.57％降低到9.99％,铁酸钙的质量分数由38.7％降低到30.17％,磁铁矿、硅酸盐和烧结矿中的孔洞逐步增加.因此,增加烧结矿中MgO会降低烧结矿中液相生成量,不利于烧结矿转鼓强度和还原性的提高.高碱度含钛烧结矿中的镁主要分布于烧结矿中复合铁酸钙相中,进一步提高烧结矿中镁的质量分数,烧结矿的磁铁矿相比例将增加,有一部分镁固溶于磁铁矿中;在高镁烧结矿中,也会形成一定量的橄榄石,其中固溶有少量镁、钛等元素.随着烧结矿中MgO质量分数的增加,开始软化温度逐渐升高,试样软化开始温度均在1120℃以上,软化温度区间△tA随着MgO含量的升高而逐渐变宽.     

现代高炉合理使用天然块矿的基础研究

由于对天然块矿的冶金性能认识不够全面和深入,影响了现代高炉使用块矿技术的发展.通过分析和实验,考察了世界主要产地的块矿的各种冶金性能.结果表明:天然块矿除自身软熔特性较差外,其他冶金性能均能满足现代高炉冶炼的要求;在高炉高温区块矿会与烧结矿发生交互反应,能够明显改善块矿自身的软熔特性,且可利用这一交互反应性优化块矿搭配模式.     

利用图像处理界定熔化气化炉软熔区域边界

建立了二维COREX熔化气化炉物理模型.利用石蜡模拟DRI,玉米粒子模拟焦炭和块煤,通过高速摄像仪对炉内软熔区域变化进行记录,根据实验前后炉内物料颜色的变化,提出一种图像处理方法.利用该方法可以得到炉内软熔区域边界,从而得到其位置及厚度.对本实验条件下软熔区域的变化过程进行了分析,所提方法可在进一步研究中分析操作条件变化对炉内软熔区域的影响.     

热处理对TC4合金应力松弛行为的影响

通过应力松弛实验，研究了不同热处理状态对软合金应力松弛行为的影响。结果表明，退火状态的软合金较固熔时效态的试样应力难于松弛，但这种差异随温度的升高而减小。由实验得出的塑性应变速率与应力关系曲线均呈现两段直线，说明在应力松弛变形中存在槛应力，固熔时效态试样应力值要小于退火态。     

文昌鱼碱性磷酸酶的热力学特征初步研究

从厦门文昌鱼中,获得提纯200倍的经聚丙稀酰胺凝胶电泳鉴定为均一的碱性磷酸酶。从热力学及热失活动力学角度初步探索了改变酶的结构对酶活力的影响。实验结果初步表明:在pH10.1时酶作用于对硝基苯磷酸钠的K_m值随反应温度的增高(25、30、35℃)而相应的增大(分别为5.81×10~(-4),8.09×10~(-4)及9.30×10~(-4)M)。其一级反应速度常数k_p分别为1.88×10~(-4),2.25×10~(-4)及2.31×10~(-4)秒~(-1)。天然第一态与变性第二态酶催化反应的活化能Ea分别为10.09 kcal/mole及4.51 kcal/mole,△H_1为24.09 kcal/mole及△s_1为74.44e.u.。在pH10.1时,酶促反应呈现一个严格的转化温度(32-35℃)。据活力计算,自然酶变性酶的二态可逆变性反应的热力学参数△S之值,认为酶局部变性,酶分子开始部分伸展,可能涉及三个氢键被破坏,但未涉及酶的总体结构。     

高炉软熔带的生成及气体力学特性的研究

通过模型试验,测定在不同条件下料层内主气流线的变化,来探讨下部调剂手段与软熔带形状的关系。与此同时,用因次分析法和模型试验,推导并确定软熔带气体阻力系数梯度(§/H)与焦炭夹层的层数(n),厚度(h)、宽度(L)和焦炭空隙度(e)之间的函数关系,即§/H=KL~(0.188)·n~(-0.46)·h~(-0.63)·ε~(-3.74),并论述了§/H式的物理意义及实际意义。