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高炉炉缸用Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-SiC浇注料抗渣铁侵蚀机制研究

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钢铁研究学报 2024年第4期36卷 424-434页

作者：曹楗王翠张建良郑敬先焦克新杨晓婷北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京首钢股份有限公司北京100043

对2种浇注料在实验室和现场情况下进行熔渣和铁水侵蚀研究。采用扫描电镜-能谱分析等方法对浇注料的侵蚀部分进行表征,明晰其侵蚀机制,并为高炉炉缸浇注料的合理选用、优化等提供理论参考。结果表明:浇注料的抗铁水侵蚀性能较好,且浇注... 详细信息

对2种浇注料在实验室和现场情况下进行熔渣和铁水侵蚀研究。采用扫描电镜-能谱分析等方法对浇注料的侵蚀部分进行表征,明晰其侵蚀机制,并为高炉炉缸浇注料的合理选用、优化等提供理论参考。结果表明:浇注料的抗铁水侵蚀性能较好,且浇注料2的抗铁水侵蚀性能优于浇注料1;浇注料的抗熔渣侵蚀性能较差,浇注料1的抗熔渣性能远优于浇注料2。浇注料被铁水侵蚀是通过铁水的渗透、冲刷和硅化合物的反应形成的。浇注料被熔渣侵蚀是通过浇注料的溶解、熔渣的渗透和两者界面处发生的反应进行的。硅化合物会通过与铁液发生反应促进铁水侵蚀浇注料,氧化铝则对渣侵蚀浇注料的影响较大。在高炉运行过程中,浇注料1的使用价值超过浇注料2,更适合应用于铁口中心线下的炉缸侧壁处。

关键词：高炉浇注料侵蚀机制铁渣

高炉炉缸用AlO-SiO-SiC浇注料抗渣铁侵蚀机理研究

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钢铁研究学报 2024年

作者：曹楗王翠张建良郑敬先焦克新杨晓婷北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京首钢股份有限公司北京科技大学冶金与生态工程学院

对2种浇注料在实验室和现场情况下进行熔渣和铁水侵蚀研究。采用扫描电镜-能谱分析等方法对浇注料的侵蚀部分进行表征，明晰其侵蚀机制。并为高炉炉缸浇注料的合理选用、优化等提供理论参考。结果表明：浇注料的抗铁水侵蚀性能较好，且... 详细信息

对2种浇注料在实验室和现场情况下进行熔渣和铁水侵蚀研究。采用扫描电镜-能谱分析等方法对浇注料的侵蚀部分进行表征，明晰其侵蚀机制。并为高炉炉缸浇注料的合理选用、优化等提供理论参考。结果表明：浇注料的抗铁水侵蚀性能较好，且浇注料2的抗铁水侵蚀性能优于浇注料1；浇注料的抗熔渣侵蚀性能较差，浇注料1的抗熔渣性能远优于浇注料2。浇注料被铁水侵蚀是通过铁水的渗透、冲刷和硅化合物的反应形成的。浇注料被熔渣侵蚀是通过浇注料的溶解、熔渣的渗透和两者界面处发生的反应进行的。硅化合物会通过与铁液发生反应促进铁水侵蚀浇注料，氧化铝则对渣侵蚀浇注料的影响较大。在高炉运行过程中，浇注料1的使用价值超过浇注料2，更适合应用于铁口中心线下的炉缸侧壁处。

关键词：高炉浇注料侵蚀机制铁渣

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高炉炼铁炉料中硫的迁移规律

钢铁 2024年第4期59卷 34-41页

作者：华建明郑壮游洋吕学伟宝钢股份炼铁厂上海200941 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

钢铁行业的二氧化硫排放量占全国工业总排放量的13.9%,而高炉炼铁过程是钢铁生产中硫排放的重要环节。随着环保要求的日益严格,降低高炉煤气中硫化物的含量显得尤为重要。为了探明高炉冶炼过程炉料中硫化物的演变机理,采用化学分析和XP... 详细信息

钢铁行业的二氧化硫排放量占全国工业总排放量的13.9%,而高炉炼铁过程是钢铁生产中硫排放的重要环节。随着环保要求的日益严格,降低高炉煤气中硫化物的含量显得尤为重要。为了探明高炉冶炼过程炉料中硫化物的演变机理,采用化学分析和XPS方法对高炉炉料中硫的赋存形态及含量进行表征,计算得到高炉硫负荷;并采用热力学平衡计算方法对高炉不同区域硫在渣-金-气三相的分配机制进行研究。结果表明,高炉原料中硫的最大来源为焦炭,占全部硫收入的72.3%,其次煤粉占19.7%,而含铁原料(烧结矿、球团矿和块矿)合计硫质量分数小于10%。焦炭和煤粉中的硫主要以砜类硫、亚砜类硫、噻吩类硫等有机硫和硫化物硫、硫酸盐硫等无机硫形式存在,且焦炭中硫含量高于煤粉。高炉块状带煤气中硫的来源主要是炉料中无机硫的热解、炉料与还原性气氛反应生成的气态H_(2)S和COS,以及软熔带以下区域反应产生的气态硫化物经过炉料吸收后剩余的COS。此外,高炉煤气中COS含量通常高于H_(2)S。高炉软熔带炉料具有良好的吸硫条件,硫主要存在于刚形成的初渣中。炉缸区域硫元素主要存在于炉渣中,其次为铁水,最后才是煤气。随着温度的升高,炉渣的脱硫能力提高,更多的硫从铁水向渣中转移。

关键词：高炉硫化物演变机理热力学计算硫平衡

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高炉低碳炼铁技术路径分析及发展建议

钢铁 2024年

作者：李海峰郭铖乾王新东张彩东郑艾军王小艾东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室东北大学冶金学院河钢集团有限公司河钢集团有限公司材料技术研究院河钢集团有限公司张宣科技

钢铁工业是能源消耗和碳排放的主要行业之一。在全球双碳背景下，人们对气候变化和环境保护意识的提高以及碳税政策的强化，深度加剧了钢铁行业的碳减排压力。综合考虑资产保值、技术成熟程度等因素，开发高炉工艺的低碳技术来减少碳排... 详细信息

钢铁工业是能源消耗和碳排放的主要行业之一。在全球双碳背景下，人们对气候变化和环境保护意识的提高以及碳税政策的强化，深度加剧了钢铁行业的碳减排压力。综合考虑资产保值、技术成熟程度等因素，开发高炉工艺的低碳技术来减少碳排放是最直接有效的技术措施。本文介绍了国内外主要的高炉低碳冶金的技术路线和发展方向，并对中国近年来的高炉低碳冶炼示范项目进行了总结。认为高炉富氢工艺是现阶段工艺技术改进的首选方向，但其碳减排的幅度有限，仅可实现减少CO2排放10%～30%，不能从根本上解决高炉碳排放高的问题。针对这一问题，提出了一种高炉源头生物质减碳-过程富氢降碳-末端CCUS固碳全过程低碳冶炼工艺，并对其各个路线的关键技术进行了深入分析，获得了3种工艺路线的降碳成本及减排潜力，认为全过程低碳冶金将是未来钢铁行业发展的重要方向，具有较高的技术可行性和减排效果。将推动钢铁行业向更加清洁、高效的方向发展，实现双碳目标的同时保持经济发展的持续性，并展望了中国高炉低碳路线的未来前景。

关键词：双碳高炉源头减碳过程降碳末端固碳

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高炉高比例球团矿冶炼关键工艺技术分析

钢铁 2024年第3期59卷 32-45页

作者：张福明徐文轩程相锋陈艳波首钢集团有限公司总工程师室北京100041 首钢集团有限公司技术研究院北京100043 首钢京唐钢铁联合有限公司技术中心河北唐山063210

高炉采用高比例球团矿冶炼,可以显著提高熟料率和入炉品位,降低高炉渣量和燃料消耗,同时还可以大幅度降低炼铁工序CO_(2)排放,是实现高炉炼铁绿色低碳的重要技术途径。研究了高炉采用高比例球团矿、炉料结构发生较大变化的条件下,炉料... 详细信息

高炉采用高比例球团矿冶炼,可以显著提高熟料率和入炉品位,降低高炉渣量和燃料消耗,同时还可以大幅度降低炼铁工序CO_(2)排放,是实现高炉炼铁绿色低碳的重要技术途径。研究了高炉采用高比例球团矿、炉料结构发生较大变化的条件下,炉料分布及运动行为的变化及其规律,通过炉料运动过程的离散元仿真模拟计算,分析得出球团矿比例提高时,炉料分布和下降运动的特征。根据球团矿还原过程的反应特性,解析了球团矿还原过程中发生还原膨胀的机理及控制机制。从理论上计算并讨论了球团矿入炉比例提高以后,高炉透气性的变化及其规律。为适应高比例球团矿冶炼工艺条件,设计优化了高炉内型参数,以适应高比例球团矿冶炼的工艺特性。试验测定并研究了不同球团矿入炉比例条件下,炉料综合的软化、熔滴等物性参数的变化及其规律。采用高碱度烧结矿、碱性球团矿、酸性球团矿、块矿四元炉料结构时,综合炉料的高温软熔性能参数得到优化,软熔带区域的阻力损失下降,为高炉冶炼稳定顺行创造了有利条件。结合特大型高炉生产实践,研究开发了适用于高比例球团矿冶炼的关键工艺技术。采用炉料精准分布控制技术、富氧喷煤、提高顶压等综合技术措施,使首钢京唐高炉在球团矿入炉比例达到55%条件下,获得了显著的高效低碳生产运行实绩。

关键词：高炉炼铁球团矿冶炼低碳软熔带炉料分布

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高炉智能优化系统综述与展望

中国冶金 2024年第3期34卷 13-24,36页

作者：刘然高子扬李宏扬刘小杰吕庆陈树军华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学钢铁碳中和学院河北唐山063210 河钢集团承德钒钛有限公司河北承德067000

钢铁行业是国民经济的重要基础产业,是推进中国式现代化的重要支撑,也是实现“碳达峰”“碳中和”目标的重要领域和责任主体。钢铁行业未来的发展方向是绿色化、低碳化、智能化、高质化,随着大数据时代的到来,钢铁行业生产的智能化转型... 详细信息

钢铁行业是国民经济的重要基础产业,是推进中国式现代化的重要支撑,也是实现“碳达峰”“碳中和”目标的重要领域和责任主体。钢铁行业未来的发展方向是绿色化、低碳化、智能化、高质化,随着大数据时代的到来,钢铁行业生产的智能化转型迫在眉睫。高炉作为现代主流冶金工艺中的关键设备,其能否稳定运行和产生良好的生产效益关系到整个钢铁企业的经济效益。传统高炉冶炼存在能耗和污染高、自动化程度不高等问题,国内针对高炉智能优化系统已经有了越来越多的研究和应用,但是仍有改进的空间。首先,从配矿、布料、喷煤、铁水质量预测4个生产状态出发,分析了众多智能优化系统的应用及存在的问题;其次,指出了现阶段高炉智能优化系统整体在数据质量、算法选择、系统集成等方面存在的问题;最后,探讨了高炉智能优化系统的应用前景,并针对上述问题总结了高炉智能优化系统的改进与发展方向。

关键词：钢铁高炉智能化转型系统优化人工智能

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高炉富氧鼓风技术发展现状简析

炼铁 2024年第1期43卷 6-11页

作者：徐润生赵鹏张建良叶涟北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

高炉富氧鼓风技术取得了明显进展,如新型氧煤枪、SIP等先进高比例富氧技术的推广应用,而面临的难题主要是,高比例富氧后,高炉呈现“上冷下热”和边沿气流发展等状况,影响高炉稳定顺行。2020年,新疆八钢开启氧气高炉冶炼实践,第一阶段实... 详细信息

高炉富氧鼓风技术取得了明显进展,如新型氧煤枪、SIP等先进高比例富氧技术的推广应用,而面临的难题主要是,高比例富氧后,高炉呈现“上冷下热”和边沿气流发展等状况,影响高炉稳定顺行。2020年,新疆八钢开启氧气高炉冶炼实践,第一阶段实现35%高富氧冶炼目标,第二阶段试验将引入欧冶炉CO_(2)脱除后的煤气,打通煤气循环的工艺流程,实现50%的超高富氧技术突破。展望未来,高炉发展方向是富氧率、喷煤量不断提高,并逐渐步人高富氧大喷煤的背景中,最终走向全氧高炉冶炼。

关键词：高炉富氧鼓风富氧率氧煤枪序列脉冲喷吹技术

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高炉富氢热储备区矿焦匹配关系模拟研究

炼铁 2024年第3期43卷 60-65页

作者：谢师威王德全余雪峰刘燕军邓勇薛庆国北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 德龙钢铁有限公司河北邢台054009 河北省热轧板带钢技术创新中心河北邢台054009 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

通过建立高炉热储备区CO、H_(2)混合气体还原FeO矿球未反应核模型,探究煤气利用率与温度的关系,进而得到不同H_(2)含量时,矿球还原性与焦炭反应性的匹配关系。结果表明:①还原性气体全为CO时,对于单一种矿球来说,随着热储备区温度的降低... 详细信息

通过建立高炉热储备区CO、H_(2)混合气体还原FeO矿球未反应核模型,探究煤气利用率与温度的关系,进而得到不同H_(2)含量时,矿球还原性与焦炭反应性的匹配关系。结果表明:①还原性气体全为CO时,对于单一种矿球来说,随着热储备区温度的降低,煤气利用率受动力学和热力学共同作用,呈现升高后降低的趋势,有一个煤气利用率最大值;②富氢时,对同一种矿球来说,随着H_(2)含量的增加,在温度为950~1000℃时,煤气利用率整体升高,煤气利用率最大值对应的温度也升高;③矿球还原性越高,匹配的焦炭反应性越高,H_(2)含量增加1%,焦炭反应性指数需降低0.42%。

关键词：高炉富氢热储备区矿石还原性焦炭反应性

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高炉喷吹煤粉预热工艺技术进展及应用

炼铁 2024年第3期43卷 6-10,16页

作者：王保张建良徐润生张宗旺李飞吕国明尹玉北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 山西建龙实业有限公司山西西运城043801

煤粉预热可提高高炉喷吹煤粉的初始温度,加强煤粉在风口前的气化热解过程,降低喷煤对风口区域热风的冷却效应,进而提高煤粉燃烧率,为高煤比创造条件。对现有几种煤粉预热工艺,如高炉废烟气对流预热、电磁感应预热、立式筒仓管板预热和... 详细信息

煤粉预热可提高高炉喷吹煤粉的初始温度,加强煤粉在风口前的气化热解过程,降低喷煤对风口区域热风的冷却效应,进而提高煤粉燃烧率,为高煤比创造条件。对现有几种煤粉预热工艺,如高炉废烟气对流预热、电磁感应预热、立式筒仓管板预热和流化床预热技术特点依次进行了分析。高炉废烟气对流预热工艺,充分利用高炉煤气和热风炉废烟气余热,既能提高煤粉初始温度,又能减少能源浪费。攀钢钒高炉和舞钢高炉预热煤粉工业试验结果表明,提高煤比和降低焦比的效果良好,应用前景广阔。

关键词：高炉煤粉预热煤粉温度煤粉燃烧率煤比