2020年, 第55卷, 第8期　刊出日期：2020-08-15

  

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前言
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  前言

  白晨光, 吕学伟

  钢铁. 2020, 55(8): 1-1.

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综合论述
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  未来炼铁技术发展方向探讨以及宝钢探索实践

  朱仁良

  钢铁. 2020, 55(8): 2-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200212

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  准确把握未来炼铁技术发展方向,对钢铁企业实现转型升级和可持续发展具有重要意义。通过系统总结、对比分析当前中国钢铁行业和炼铁工艺面临的形势、国内外炼铁生产技术现状及进展、钢铁行业的一般发展规律,判断今后炼铁技术发展方向短期为厂城共融技术的研发与应用,中长期为低碳、低成本的工艺技术以及智慧制造装备技术的研发与应用。为此,宝钢炼铁厂已经开展了一些尝试与实践,并对未来发展进行了远景规划,以尽快探索出一整套自己独有的、有核心竞争力的未来炼铁工艺技术,助推宝钢炼铁成为行业内最好的炼铁企业。
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  首钢绿色低碳炼铁技术的发展与展望

  张福明

  钢铁. 2020, 55(8): 11-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20190481

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  进入新世纪以来,首钢进行了搬迁调整和结构优化。按照新一代可循环绿色低碳钢铁制造工程理念,在河北唐山地区相继建成了首钢股份和首钢京唐两个现代化钢铁制造基地。阐述了首钢炼铁技术绿色低碳发展理念,提出了发展途径和目标,总结了近年来首钢炼铁技术进步和创新实绩。重点论述了烧结料面喷吹蒸汽技术、复合球团制备技术、高比率球团矿高炉冶炼技术以及冶金烟气综合治理与深度净化技术的研究和应用效果。面向未来,结合首钢炼铁技术的发展现状以及绿色低碳发展目标,对首钢炼铁技术的发展趋势进行了探讨和展望。
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  球团矿化学成分控制现状及展望

  张淑会, 王宝勇, 兰臣臣, 刘小杰, 吕庆

  钢铁. 2020, 55(8): 19-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200196

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  综述了近年来国内外高炉球团矿使用比例的现状,分析了球团矿化学成分控制以及不同化学成分对球团矿冶金性能的影响。分析表明,多数国内钢铁企业球团矿TFe的质量分数较低,SiO₂质量分数较高且差异较大。不同企业球团矿Al₂O₃和FeO的质量分数不同。应控制球团矿中SiO₂、Al₂O₃和FeO的质量分数。随着CaO和MgO质量分数的提高,球团矿抗压强度均降低。适宜质量分数的CaO有利于改善球团矿的还原膨胀性能。随着MgO质量分数的提高,球团矿的还原膨胀性和软熔滴落性能均变好。高炉炉料结构采用低MgO烧结矿、酸性球团矿和镁质球团相结合,可以充分发挥球团矿的冶炼优势,实现球团矿入炉比例的提高。MgO和CaO在球团矿焙烧过程中的作用机理,以及如何控制镁质球团中的液相含量以提高球团矿的抗压强度等需要进一步深入研究。
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  炉渣黏度测量与计算模型的研究进展

  白晨光, 严志明, 庞正德, 蒋宇阳, 凌家伟, 吕学伟

  钢铁. 2020, 55(8): 27-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200181

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  炉渣黏度作为冶金工作者非常关心的一个物性参数,如何获得不同渣系的黏度对控制冶炼过程十分重要。从炉渣黏度的影响因素出发,阐述了炉渣黏度与化学组成、结构和温度的关系;总结了常用熔渣黏度测试方法以及在高温条件下黏度测量方面的进展,分析总结了各自的优缺点。由于黏度测量是一项非常耗时的工作,开发黏度计算模型对提升冶金流程效率具有重要意义。根据建模原理对常用的黏度模型分别进行了分类,探讨了各模型的适用性和局限性,并展望了建模和计算方法未来的发展趋势。
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  铁焦制备与高炉应用的研究进展

  鲍继伟, 储满生, 柳政根, 韩冬, 曹来更, 郭俊

  钢铁. 2020, 55(8): 38-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200187

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  钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO₂减排。综述了国内外铁焦制备与应用的研究进展,主要包括铁焦的制备工艺和高炉应用。归纳了各种铁焦制备工艺的特点。同时提出并研究了矿煤压块-竖炉炭化-高炉应用的冷压型铁焦制备与应用新技术。重点进行了冷压型铁焦的制备及冶金性能优化、高炉应用冷压型铁焦等试验研究。冷压型铁焦制备适宜的工艺条件为,质量分数为30%铁矿粉、45%烟煤1、10%烟煤2、10%烟煤3、5%无烟煤、5%沥青类黏结剂B混合加热至60 ℃,并进行冷压成型;成型压块再经竖炉1 000 ℃炭化4 h;获得抗压强度3 977 N、I型转鼓强度77.7%、反应性69.7%、反应后强(固定气化溶损量20%)42%的优质铁焦。高炉综合炉料中添加质量分数20%~30%冷压型铁焦,综合炉料熔滴性能明显改善。以上研究为铁焦实现工业化生产与低碳高炉炼铁应用提供了参考。
原料与炼铁
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  K₂O对烧结矿强度影响的试验研究

  张鑫, 姜鑫, 王学斌, 李涛, 丁关根, 沈峰满

  钢铁. 2020, 55(8): 49-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200059

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  炼铁原燃料碱金属含量较高时,既会影响铁矿石质量,还会导致高炉透气性差、焦比升高,这是钢铁企业需要重点关注的问题之一。从碱金属化合物K₂O入手,经过配料制样、强度测验、扫描电镜等,分析其对赤铁矿强度和铁酸钙强度的影响。结果表明,K₂O质量分数由0增加至4%时,赤铁矿烧结后的抗压强度由5 000降低至2 863 N;铁酸钙的抗压强度由3 066降低至680 N。在此基础上,以烧结配料中添加除尘灰的方式,通过烧结杯试验来探究碱金属对烧结矿强度的影响规律。烧结杯试验结果表明,随着除尘灰配比的增加,烧结矿转鼓强度下降。除尘灰配比由0增加到3.23%,烧结矿碱金属w(K₂O+Na₂O)由0.15%增加到0.25%,烧结矿转鼓强度由81.07%降低到75.47%。研究结果可为改善烧结矿强度和合理控制高炉碱负荷提供理论指导和参考依据。
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  全活性石灰强化烧结技术在超厚料层中的应用

  张建良, 阚永海, 张士军, 刘征建, 牛乐乐, 王桂林

  钢铁. 2020, 55(8): 56-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200126

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  为了实现超厚料层烧结的高效稳定,从生石灰在烧结料层中发挥作用的理论分析出发,摒弃了部分传统烧结观念,提出了“全活性石灰强化烧结技术(FALIS)”。该技术以全生石灰熔剂结构为基础,以高效消化技术和提高料温技术为辅助,形成了一套完整的综合性烧结技术理念。FALIS在天钢联合特钢的两台230 m²烧结机上投入实践几年以来,实现了1 000 mm超厚料层烧结的长期高效和稳定,利用系数达到1.87 t/(m²·h),固体燃耗仅为41.85 kg/t,烧结矿质量指标也均达到优质水平。理论和实践都已证明了FALIS技术及其理念在超厚料层烧结领域的可行性和优越性,在环保限产形势严峻的当下,该技术值得被广泛地发展应用。
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  复合气体介质烧结的节能减排技术开发与应用

  范晓慧, 甘敏, 季志云, 周志安, 周浩宇

  钢铁. 2020, 55(8): 62-69.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200219

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  烧结烟气排放量大、污染物种类多,是钢铁工业节能减排的重点工序。阐述了气体介质变化对烧结的影响规律,介绍了多种基于复合气体介质烧结的减排新工艺和新技术。针对烧结烟气和热废气循环利用,开发了区域选择性烟气循环工艺,在不影响烧结指标前提下实现烟气减量和污染物减排;开发了环冷机热废气提质-循环烧结工艺,提高了余热利用效率,并减少了冷却废气无组织排放。揭示了多种类型的富氢燃气喷吹对烧结的影响规律,开发了富氢燃气梯级喷吹技术,改善了烧结料层的热量分布状态,降低了固体燃耗和污染物排放。探明了烧结料面喷吹水蒸气对烧结指标的影响,获得了水蒸气喷吹的适宜区间和喷吹方法,实现了CO的减排。提出了载能复合气体介质烧结协同减排技术路线,以燃气和蒸汽复合气体为例,探明了两类气体在烧结料面的适宜耦合喷吹方式,取得了更大程度的烧结提质、节能、减排效果。
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  含铝铁酸钙CFA的生成行为

  胡长庆, 韩涛, 师学峰

  钢铁. 2020, 55(8): 70-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200233

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  含铝铁酸钙(CFA)是生成复合铁酸钙(SFCA)的一种重要前驱化合物,为了揭示CFA的生成路径和反应机理,采用压块-焙烧法并结合XRD和SEM-EDS等检测方法,研究不同烧结温度下CaO-Al₂O₃-Fe₂O₃三元系中的矿相生成和元素迁移规律。CFA生成行为研究结果表明,首先在低温条件下(＜750 ℃)生成铁酸二钙(C₂F),升温至800~950 ℃时C₂F与Fe₂O₃反应生成铁酸一钙(CF),然后在900~950 ℃的烧结温度区间内Al₂O₃与CaO反应生成铝酸半钙(CA₂),并在CF-CA₂-Fe₂O₃三元界面处开始生成CFA,最终对CA₂形成了具有针状结构的CFA产物包裹层。
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  MgO添加方式对镁质球团矿的影响

  李金莲, 宫作岩, 王亮, 韩子文, 王小强, 张小芳

  钢铁. 2020, 55(8): 75-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20190567

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  为了获得优质镁质球团矿,在添加0.7%新型复合黏结剂的条件下进行了MgO添加方式(菱镁石粉、轻烧镁粉)对造球过程、氧化焙烧及冶金性能影响的试验研究。结果表明,复合黏结剂改善了生球指标、提高了球团矿铁品位,球团矿中w(TFe+MgO)质量分数提高0.65%;当w(MgO)/w(SiO₂)为0.14～0.24时,球团矿添加菱镁石粉改善了生球落下强度、提高了球团矿还原性,MgO添加方式对抗压强度的影响很小,球团矿添加菱镁石粉、轻烧镁粉都降低了还原膨胀率,改善了低温还原粉化指标、熔滴性能。
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  焦炭基质的反应性与拉曼组织结构

  韩严杰, 张启锋, 钱晖, 曹银平, 杨俊和, 杨光智

  钢铁. 2020, 55(8): 81-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200015

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  焦炭的反应性会受到基质和孔结构的影响,选取10种焦炭制成粉末,对焦炭基质的反应性进行研究,发现焦炭基质的差异会对反应性能产生影响。对反应不同时间后的焦炭基质拉曼谱图进行拟合,将谱图分为5个峰,即D1、D2、D3、D4和G峰,发现D4与G峰的峰面积比值与反应性有较好的相关。D4与G峰的峰面积比值越大,对应时间内焦炭反应量越多,说明焦炭无规则组织越多,焦炭对应时间内的反应性能越好。光学组织测试发现,焦炭的光学组织结构与焦炭基质拉曼峰面积比值也存在较好的相关性。
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  兰炭和喷吹煤组成与结构特征对可磨性的影响

  施瑞盟, 张龙, 邹冲, 吴浩, 何江永, 高雅琪

  钢铁. 2020, 55(8): 86-92.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200012

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  低变质煤低温热解产物兰炭(半焦)用于高炉喷吹,可降低焦比,节约炼铁成本;但多数兰炭可磨性差,限制了其使用。以神木两种典型兰炭和两种喷吹煤为研究对象,分析比较了其破碎特征,采用XRF和XRD检测了兰炭和喷吹煤灰分中物相组成,采用SEM和氮气吸附法研究了兰炭和喷吹煤的破碎形貌和微观结构。结果表明,喷吹煤的可磨性高于兰炭,烟煤可磨性最优;钙、硅含量与可磨性之间存在协同和抑制作用,即钙含量越多,可磨性越高,且钙元素主要以CaO形式存在,硅的作用则相反;喷吹煤表面致密平整,而兰炭表面孔隙结构发达。在球磨过程中,喷吹煤以体积粉碎为主,而兰炭则以表面粉碎为主,粉碎方式不同是两者可磨性差异大的主要原因。
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  锌对焦炭冶金性能的影响

  陈柏文, 王炜, 陈汝刚, 王子宏, 王鑫杰, 陈绪亨

  钢铁. 2020, 55(8): 93-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200200

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  为了探究锌对焦炭冶金性能的影响规律和机理,对焦炭进行了不同锌质量分数下的吸附,并依据国标开展了焦炭反应性及反应后强度检测试验。结果表明,锌对焦炭的气化反应有正向催化作用,同时会导致反应后强度下降。通过光学显微镜、X射线衍射及BET比表面积检测,分析了负载锌后焦炭的微观形貌、微晶结构和气孔演变规律,发现锌会侵蚀焦炭基质,具有扩孔作用。最后运用第一性原理计算对锌的催化机理进行了解释。
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  高炉内H₂体积分数对焦炭气化反应的影响

  兰臣臣, 刘然, 张淑会, 吕庆

  钢铁. 2020, 55(8): 100-106.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200173

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  为了明确高炉富氢冶炼条件下焦炭的气化行为,利用高温模拟试验研究了高炉内φ(H₂)对焦炭气化反应和孔隙结构的影响,得到了不同φ(H₂)下矿石的还原与焦炭气化反应的关系、焦炭气化最严重的温度区间及焦炭微观孔隙结构的变化。研究结果表明,矿石的还原度和焦炭的失重率在升温过程中都逐渐增加。随着φ(H₂)的增加,焦炭的气化率增加幅度最大的温度区间逐渐向低温区移动,主要由于随着φ(H₂)的增加,矿石的还原反应逐渐趋向于在低温区进行,使得其在高温区产生的可供焦炭气化反应的CO₂和H₂O的总量降低;φ(H₂)由5%增加至10%时,焦炭的气化率增加幅度最大;随着φ(H₂)的增加,焦炭的平均壁厚逐渐降低,孔隙率、比表面积及总孔容都逐渐增加;焦炭大孔所占比例逐渐增加,焦炭气孔壁的薄壁结构所占比例逐渐增加。
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  高炉喷吹用煤内摩擦角影响因素

  黄椿朝, 宁晓钧, 王广伟, 张建良, 彭政富, 毕传光

  钢铁. 2020, 55(8): 107-114.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20190564

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  为了研究高炉喷吹煤粉的流动性,使用直剪仪测量了神华烟煤、百善无烟煤、兰炭和焦炭的内摩擦角,并进一步引入颗粒形状参数和维氏硬度对内摩擦角的变化规律进行了定量分析。结果表明,内摩擦角数值与A/C的值(边界矩形长宽比与颗粒凹凸度之比)呈正相关,两变量线性拟合后各煤种相关系数分别为0.913 2、0.996 0、0.809 4和0.998 2,A/C值可以较好地表征内摩擦角变化趋势;煤的维氏硬度对颗粒间咬合摩擦影响较大,硬度值为32.2时测得的样品内摩擦角最大,煤质硬度的变化可以较好地解释不同煤种内摩擦角的大小差异。
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  高炉喷吹煤粉混加冶金油泥的燃烧性能

  王昱, 邹冲, 李建云, 刘智伟, 赵俊学, 王伟安

  钢铁. 2020, 55(8): 115-122.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200182

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  将冶金油泥与煤粉混合用于高炉喷吹可实现油泥资源化利用,提高煤粉燃烧效率。通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征,探究油泥有机组分和无机组分对高炉喷吹煤粉燃烧过程的影响。多种检测手段系统考察了油泥的理化性质,并通过TG-MS研究了高炉喷吹煤粉添加污泥后的燃烧特性与气体释放特征。结果表明,油泥组成主要为润滑油等有机物和以Fe₂O₃为主要成分的无机物,其粒度主要集中在0.7~3 μm,孔隙发达且多为介孔。添加油泥可以降低煤粉的着火温度和最大燃烧速率对应的温度,从而改善反应性,同时提高燃烧过程的放热量,使燃料燃烧更加充分,但当油泥添加量过大时,对煤粉燃烧热量影响较低。动力学研究发现,油泥的添加会降低煤粉燃烧反应的活化能,从而使煤粉燃烧更易进行。
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  废塑料水热炭高炉喷吹基础性能分析

  宁晓钧, 滕海鹏, 王广伟, 张建良, 张楠, 王川

  钢铁. 2020, 55(8): 123-129.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200073

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  为了减轻废塑料对环境的污染,同时降低炼铁生产化石燃料的消耗,利用亚临界水热法处理废塑料。分析得到的固体产物(水热炭)的着火点、爆炸性、燃烧性和反应性,从而探究废塑料水热炭应用于高炉喷吹的可行性。研究结果表明,以塑料软管(PVC)为原料制备的水热炭HTC-1的工业分析结果近似于烟煤,和无烟煤(YJ)混合后能有效地改善其燃烧性能和反应性能。用饮料瓶(PET)制备的水热炭HTC-2固定碳质量分数低(3.33%),挥发分质量分数高达96.67%,所以在保证安全喷吹的前提下需要严格控制添加量。
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  高炉内锌的赋存形式及对烧结矿性能的影响

  朱斌, 周进东, 赵龚池, 吕小东, 潘祎

  钢铁. 2020, 55(8): 130-139.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20190566

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  锌作为有害元素,在高炉内循环富集给生产带来了一系列不利影响,但锌在高炉中的赋存形式未有定论。为此,设计了一种新的试验方法,模拟研究了高炉上部锌的赋存形式及对烧结矿还原和粉化的影响。试验结果表明,温度为493~905 ℃时,锌先以液态形式富集黏附在烧结矿上,然后被煤气氧化成ZnO,最终以致密的壳黏附在烧结矿表面,从而阻碍了还原反应;温度小于493 ℃时,锌主要以金属锌和氧化锌的混合物富集,对烧结矿的还原有促进作用;温度小于905 ℃,烧结矿上富集的锌能降低烧结矿的强度,促进烧结矿的粉化。
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  无钟高炉料层内孔隙的分布

  魏涵, 李萌, 丁伟天, 聂浩, 于要伟

  钢铁. 2020, 55(8): 140-144.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200118

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  高炉装料系统是调节炉料在炉内原始分布的唯一手段,料层的孔隙率分布会对煤气流分布产生重要影响。以某高炉1/10布料模型为研究对象,首先测量了炉料物性参数,然后采用离散元法对散料堆孔隙率分布、布料矩阵和料线高度对料层径向孔隙率分布的影响进行了研究。结果表明,实验室测量获得烧结矿、焦炭和球团矿物性参数和文献中引用的数据相差较大;料堆孔隙分布和颗粒形状有密切关系;布料矩阵通过影响颗粒数目来影响孔隙率分布,布料圈数增加,孔隙率下降,布料角度变化较大时才会影响料层孔隙率的径向分布曲线;随着料线高度增加,料层底部径向孔隙率的值会增大。没有数据显示料堆粒度偏析和孔隙分布有必然关系。
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  熔融还原炼铁最新技术及工艺路线选择探讨

  王敏, 任荣霞, 董洪旺, 张广杰, 刘思远

  钢铁. 2020, 55(8): 145-150.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20190550

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  熔融还原炼铁工艺是非高炉炼铁的重要工艺,也是未来炼铁工艺的重要研发方向,目前投入商业化生产的熔融还原炼铁工艺主要有COREX、FINEX、HIsmelt工艺。为了更及时地了解熔融还原炼铁工艺的最新技术动态,有针对性地选择熔融还原炼铁工艺路线,根据近年来对上述3种主要熔融还原炼铁工艺的技术追踪和研究,阐述了中国在引进、消化COREX工艺过程中,在原燃料优化、解决预还原竖炉黏结问题以及工艺控制系统优化取得的技术进步。介绍了韩国浦项公司FINEX工艺在预还原流化床大型化、降低流化床系统高度、能源高效利用等方面的最新技术成果。并对中国引进HIsmelt熔融还原炼铁工艺后,对HIsmelt工艺未来的技术发展方向提出建议和展望。最后,从原燃料条件、炼铁-炼钢工艺路线、产品质量等方面,对如何选择熔融还原炼铁工艺路线提出建议。
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  转杯粒化工艺高温熔渣换热数值模拟

  方维扬, 王宏, 朱恂, 丁玉栋, 廖强

  钢铁. 2020, 55(8): 151-159.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200167

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  转杯粒化器是高温熔渣离心粒化余热回收系统中最关键的部件,它与高温熔渣接触后的换热和温度分布直接影响到转杯的安全运行。由于熔渣温度超过1 500 ℃,现有的试验测温手段受到了很大限制,因此,从数值模拟出发,研究高温熔渣在转杯上流动换热特性以及凝固渣壳的形成规律,结果表明,渣壳厚度与转速呈负相关,转杯表面热流密度以及对应的壁面温度均与渣壳厚度呈负相关,转杯边缘的渣壳厚度最薄,同时温升速率及温度在转杯内部最高。通过在转杯表面设置耐火材料能显著降低转杯不锈钢内部温度,从而起到对不锈钢本体热防护的作用。
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  基于大数据技术的炉缸侵蚀模型

  张伟阳, 郝良元, 钟文达, 邓勇, 程相文, 吕庆

  钢铁. 2020, 55(8): 160-168.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200162

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  针对高炉炉缸侵蚀的问题,介绍了高炉炉缸智能技术研究进展,分析了实现炉缸内衬可视化的技术。基于炉缸侵蚀模型的比较及大数据预测模型的发展,提出了融合大数据技术的炉缸侵蚀模型技术思想。模型基于决策树和遗传算法优化的BP神经网络,将铁水成分及温度、冷却参数、操作参数作为输入参数,采用融合大数据技术的方法,构建了炉缸侵蚀预测模型。大数据技术为钢铁行业的发展提供了新思路,进一步推动了高炉智能化炼铁。
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  基于图像处理的高炉炉缸死铁层中焦粒信息分析

  梁栋, 刘元意, 王学斌, 张毅, 石红燕

  钢铁. 2020, 55(8): 169-174.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200027

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  高炉铁口水平线下(死铁层区)死料堆的位置、大小、孔隙度、更新速度等直接决定铁水及炉渣在炉缸内的流动方式,同时影响炉缸传热、耐材的侵蚀、铁水及渣的排出速度等。使用图像处理技术对莱钢1 880 m³高炉浸入死铁层中死料柱下部形状、孔隙度、焦粒尺寸、形貌分布等关键信息进行了提取。通过分析计算得到死料柱下部焦层二维孔隙度为56.73%。该区域焦粒平均粒度为15.3 mm,缩减了约70%。通过形貌分析发现炉缸死铁层中焦炭更接近椭球状,该现象说明自炉顶装入后焦炭各方向消耗速度不一致,具有明显的取向性。该高炉内渣铁通过炉缸该区域死料柱焦粒过程中,水平方向与竖直方向冲刷程度较深。有助于对高炉炉缸“黑箱”进行信息解析,进一步加深操作者对于高炉冶炼过程中死料柱下部及炉缸工作状态的认知。
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  炉缸炭砖侵蚀过程及基于AHP的界面反应调控

  邓勇, 刘然, 刘小杰, 李澳淼, 李涛

  钢铁. 2020, 55(8): 175-180.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200188

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  为了延缓炉缸炭砖侵蚀,基于炉缸破损调查试样分析和试验结果,研究了炉缸炭砖侵蚀过程,提出了基于层次分析理论(analytic hierarchy process,AHP)的界面反应综合调控技术。结果表明,炭砖侵蚀经历3个过程:铁水润湿炭砖、铁水渗透炭砖和铁水溶解炭砖。非稳态下铁水对炭砖的润湿作用使界面迅速由气-固界面转变为液-固界面;铁水渗透在炭砖微晶结构的作用下呈现出树枝状特征,且渗透面积越大、渗透延展度越高,炭砖脆化现象就越明显;在铁水碳欠饱和度的作用下,脆化的炭砖易溶解进入铁水中,导致炭砖被侵蚀。基于AHP的界面反应综合调控技术可帮助高炉操作者明确调控方向和调控重点措施,应从铁水成分调控和炭砖性能调控的几个关键技术采取措施以延长炉缸寿命。
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  超高TiO₂高炉渣黏度及熔化性温度

  庞正德, 吕学伟, 严志明, 白晨光, 谢洪恩, 潘成

  钢铁. 2020, 55(8): 181-186.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200201

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  提高高炉炉料中钒钛磁铁矿的配比(大于80%,甚至达到100%)对于实现攀西地区钒钛磁铁矿资源的深度开发与综合利用意义重大。针对高配比钒钛矿带来超高TiO₂高炉渣的情况,提出了“以镁代钙”的新造渣理念。系统地研究了w(TiO₂)和w(MgO)/ w(CaO) 对CaO-SiO₂-TiO₂-MgO-Al₂O₃渣系黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明,惰性气氛下,随着w(TiO₂)从20%增加到34%,炉渣黏度逐渐减小;随着w(MgO)/ w(CaO) 从0.32增加到0.65,炉渣黏度略有增大。炉渣熔化性温度随着w(TiO₂)增加先升高后降低。“以镁代钙” w(MgO)/ w(CaO) 在0.32～0.65范围内增加时,熔化性温度呈先明显降低后略有升高的趋势, w(MgO)/ w(CaO)在0.57附近时,(w(MgO)为12%)炉渣熔化性温度达到最低点,降低幅度约为50 ℃。“以镁代钙”使得炉渣液相区从钙钛矿析出区域附近逐渐移至钙钛矿相与镁铝尖晶石相之间宽阔的区域。采用“以镁代钙” w(MgO)/ w(CaO) 造渣理念对降低超高TiO₂高炉渣熔化性温度具有可行性。
环保与能源
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  高湿高腐蚀球团烟气袋式除尘试验

  刘立, 姚群, 陈志炜, 许汉渝, 钱亦琛, 马晓辉

  钢铁. 2020, 55(8): 187-192.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200101

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  为了打通高湿高腐蚀性球团烟气袋式除尘工艺路线,开展了为期两年的球团烟气袋式除尘热态试验系统研究。为国内首次针对球团烟气袋式除尘开展的专项系统研究,试验系统工况烟气量为10 000 m³/h,研制了4种新型滤料用于试验,并开展了结露腐蚀特征分析。试验结果表明,所采用的“顶部垂直进风袋式除尘器”适用于高湿高腐蚀球团烟气净化,颗粒物排放质量浓度小于10 mg/m³,达到超低排放要求,设备阻力为700~1 000 Pa;滤料分析结果表明,有两种滤料的强度和透气性等性能可满足使用要求;结露腐蚀分析结果表明,在高湿高SO₂浓度烟气条件下,设备腐蚀主要最终产物不仅含有γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄、δ-FeOOH和γ-FeOOH,还包含白色粉末状物质X。为今后实施球团烟气袋式除尘工程化奠定了技术基础。
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  关于高炉炉缸长寿的关键问题解析

  焦克新, 张建良, 刘征建, 杨天钧

  钢铁. 2020, 55(8): 193-198.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200203

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  高炉长寿化是大型高炉发展的必然趋势,实现高炉长寿的关键在于弄清高炉侵蚀的根本原因。从高炉炉缸侵蚀机理、高炉炉缸象脚型侵蚀原因、高炉炉缸圆周方向侵蚀不均匀性、高炉冷却强度与冷却效率以及高炉炉缸维护技术等5个方面探讨了高炉长寿存在的共性问题,指出高炉炉缸炭砖损毁的本质是碳不饱和铁水对炭砖的溶蚀。具体结果表明,首先,高炉炉缸象脚型侵蚀最严重部位位于高炉炉缸死料柱的根部位置;其次,阐明了直接导致高炉存在不均匀侵蚀的主要原因在于冷却系统的冷却水量和送风系统的风量在高炉周向方向分配不均匀;然后,阐明了冷却系统的作用本质是降低耐火材料热面温度,并提出了高炉冷却强度指数及高炉冷却效率指数;最后,分析了采用无钛矿护炉和钛矿护炉两种模式的高炉炉缸维护技术。
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  转底炉工艺处理含铁尘泥关键技术

  毛瑞, 王飞, 金海, 茅沈栋

  钢铁. 2020, 55(8): 199-205.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200032

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  转底炉是当前用于处理钢铁厂含铁锌尘泥工艺的典型代表,能有效利用尘泥中的铁、碳和氧化锌等物质,生产金属化球团,同时产生副产物氧化锌粉,具有较好的处理效果和经济效益,是未来钢铁企业含铁尘泥处理技术发展的趋势之一。基于转底炉处理含铁尘泥工艺,对转底炉工艺涉及的诸多关键技术进行分析和讨论,结合转底炉生产实践和实验室研究成果,在转底炉原料选择、成型技术、优化配矿、渣系优化以及锌的控制等方面提出建议,以期为转底炉处理含铁尘泥工艺的改进和创新提供参考。