2200 m3高炉用喷洒ZBS添加剂焦炭的试验

针对韶钢的现场情况，选择合适的喷洒点向焦炭喷洒ZBS添加剂溶液，并在7号高炉(2200 m3)进行了工业性试验。试验结果表明，试验期间喷洒ZBS溶液的焦炭反应性（CRI）较未喷洒ZBS溶液的降低了8.3％，CSR提高了54％；与基准期相比，试验期间7号高炉的产量日增加1.4％，综合焦比降低3.47％。     

焦炭喷洒ZBS改质剂的改性机理及生产实践

 针对阳春新钢铁炼铁高炉所采购焦炭品种多、质量波动大,造成高炉炉况波动、成本偏高的问题,进行了焦炭提质增效的工业性试验研究。通过向焦炭立体喷洒ZBS焦炭改质剂,研究了ZBS改质剂与焦炭的相互作用行为,阐述了ZBS改性机理。研究发现,经过ZBS改性后的焦炭形成了碳的络合物和化合物,改变了碳的结构,提高了焦炭的石墨化度。经ZBS改质剂处理后,焦炭反应性(CRI)平均降低5.2%,反应后强度(CSR)平均提高7.83%。相较于基准期,高炉炉温波动小,硫含量合格, 生铁合格率达到100%。试验的1号高炉日产提高75 t,入炉焦比降低33.8 kg/t,综合燃料比降低11.63 kg/t。通过项目实施,达到了高炉稳产、增产、降低焦炭用量的目的,为高炉炼铁增产降耗提供了一种新方法。     

焦炭喷洒ZBS添加剂在高炉上的应用

将焦炭喷洒ZBS添加剂技术应用到高炉的生产实践表明,该技术使高炉保持长期稳定、顺行,增铁节焦作用明显.ZBS添加剂对环境无污染,对人体无害.喷洒ZBS后焦炭的反应性降低了8.45%,反应后强度提高了4.79%.使用ZBS添加剂以来高炉的日平均产量提高330.49 t,每吨铁水日平均入炉焦比降低25.91 kg,炉温波动幅度小,硫含量合格,生铁合格率100%.     

喷洒焦炭添加剂高炉工业性试验

针对昆明钢铁股份有限责任公司的现场情况,选择合适的喷洒点向焦炭喷洒焦炭添加剂溶液后,在6号高炉（2000m^3）进行工业性试验。试验结果表明：焦炭添加剂在试验期间,喷洒过焦炭添加剂溶液的焦炭反应性（CRI）较未喷洒焦炭添加剂溶液的CRI降低了3．13个百分点,CSR提高了4．72个百分点;与基准期相比,试验期间6号高炉的产量日平均提高66．69t,人炉焦比日平均降低5．21kg／t（铁）,炉温波动幅度小,w（[S]）合格,生铁合格率达到100％。     

Numerical simulation on novel blast furnace operation of combining coke oven gas injection with hot burden charging

A novel blast furnace operation of coke oven gas (COG) injection simultaneously with hot burden charging has been proposed to solve the problem of insufficient heat in the BF shaft zone under the condition of COG injection and make full use of the abundant sensible heat of high temperature burden. In this paper, the novel process has been simulated with a multifluid blast furnace model. The results show that, in comparison with the operation of COG injection only, under the operation of COG injection together with hot burden charging, the temperature in the upper zone of the shaft increases while that in lower zone decreases. Furthermore, the reduction of iron bearing material is improved in the top zone, and the cohesive zone tends to descend and narrow. The coke ratio, fuel ratio and CO₂ emissions of the operation of charging hot pellet and coke with the temperature of 800°C are decreased by 4.0, 4.7 and 5.3% respectively, while the hot metal productivity is increased by 7.14%. Therefore, COG injection combined with hot burden charging operation not only increases temperature in the upper part of the blast furnace but also decreases energy consumption per tonne hot metal.     

焦炭添加剂对南钢焦炭质量的影响研究

通过对南钢冷态焦炭、凉焦台焦炭、热态焦炭喷洒焦炭添加剂溶液,测试其热态性能变化规律;在20 kg小焦炉上进行4种配煤方案的炼焦试验,研究焦炭添加剂对改善焦炭质量所起的作用.在此基础上,提出喷洒焦炭添加剂溶液的最佳生产工艺和技术参数,在焦化厂进行焦炭喷洒焦炭添加剂溶液试验,在炼铁厂3号高炉同步进行应用试验.试验表明:焦炭添加剂能改善焦炭的热态性能指标,高炉使用喷洒焦炭添加剂溶液后的焦炭,炉况顺行,增铁、节焦效果明显,经济效益显著.     

COREX用焦在铁水中的渗碳特性

 钢铁工业是支撑国民经济发展的基础产业,同时也属于资源和能源密集型行业,随着国家严格的环保政策的逐渐实施,其面临的资源和环保要求日益增加。传统高炉炼铁生产工艺由于存在能耗高、污染物排放多的弊端,发展受到了限制,因此非高炉炼铁工艺的研究和应用日益受到钢铁行业的重视。系统研究了COREX熔融还原非高炉炼铁工艺使用的顶装焦、捣固焦和气煤焦在铁水中渗碳特性,并分析了3种不同样品在铁水中的渗碳动力学行为。研究结果表明,高温铁水与碳原子接触时发生渗碳反应的吉布斯自由能远小于Fe₃C生成反应的吉布斯自由能,焦炭与高温铁水接触被消耗的过程以渗碳反应为主。顶装焦、捣固焦和气煤焦3种焦炭样品与高温液态铁水接触后迅速发生渗碳反应,铁水中碳含量快速增加,但铁水中碳含量增加的幅度随着铁水中碳含量的升高而快速降低,在渗碳反应时间超过120 min后铁水中的碳含量基本保持恒定。3种焦炭在铁水中的渗碳速率由高到低分别为气煤焦、顶装焦和捣固焦,铁水温度对渗碳过程具有明显的影响,随着温度的升高,渗碳速率和最终铁水中的碳含量增加。动力学分析表明,捣固焦在铁水中的渗碳活化能最高,顶装焦次之,气煤焦最小。     

高炉生产使用喷洒CaCl2溶液的烧结矿的试验研究

韶钢高炉使用喷洒CaCl2 溶液的烧结矿的工业试验结果表明 ,烧结矿喷洒CaCl2 溶液后对降低高炉上部炉料的低温还原粉化 ,改善料柱透气性 ,促进炉况顺行起到了较大作用 .喷洒CaCl2 溶液浓度 3%、液量 1%时效果较好 ,高炉可增产 3.2 %降低焦比 1.5% .     

铁渣熔体穿行焦炭床的渗碳机理

摘要：高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖并延长高炉寿命。利用光学数码显微镜观察统计分析高炉凝铁层生产样品，探究不同焦炭体积占比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析（XRF）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析凝铁层的组成，并观察其微观形貌。利用瞬态平面热源法（TPS）测定凝铁层的导热系数，进一步分析其组成与导热系数之间的关系。结果表明,凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成，凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21～97.38W/(m·K)，导热系数（λ）与其组成的焦炭面积比（Sc=22%～48%）之间的线性关系为：λ=-257.47Sc +157.65。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54～53.95W/(m·K)，该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数（2～4W/m·K），随着焦炭粒度的增加，凝铁层的导热系数先增加后减小。凝铁层中导热系数（λ）与焦炭体积分数Vc（Vc=39%～50%）的线性关系为：λ=-80.50Vc +78.56。研究结果进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数，为高炉长寿的研究指明了方向。     

高炉炉缸凝铁层的组成分析与导热系数测定

摘要：高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将保护高炉炭砖并延长高炉寿命。利用光学数码显微镜观察统计分析高炉凝铁层生产样品，探究不同焦炭体积占比对凝铁层导热系数的影响。利用元素分析（XRF）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜(SEM-EDS)等手段分析凝铁层的组成，并观察其微观形貌。利用瞬态平面热源法（TPS）测定凝铁层的导热系数，进一步分析其组成与导热系数之间的关系。结果表明,凝铁层由铁、充满铁水的焦炭、石墨碳、少量渣相组成，凝铁层内部没有气隙。凝铁层生产样品的导热系数测定范围为27.21～97.38W/(m·K)，导热系数（λ）与其组成的焦炭面积比（Sc=22%～48%）之间的线性关系为：λ=-257.47Sc +157.65。模拟实验凝铁层的导热系数范围为30.54～53.95W/(m·K)，该值远大于目前数学模型中采用的凝铁层导热系数（2～4W/m·K），随着焦炭粒度的增加，凝铁层的导热系数先增加后减小。凝铁层中导热系数（λ）与焦炭体积分数Vc（Vc=39%～50%）的线性关系为：λ=-80.50Vc +78.56。研究结果进一步明确了凝铁层的物相组成及其导热系数，为高炉长寿的研究指明了方向。     

氯化钙对高炉综合炉料高温同化过程的影响

通过模拟高炉内炉料气-固反应的试验装置进行了氯化钙对高炉综合炉料高温同化过程的影响试验。对试验后的矿石和焦炭进行分拣、拍照,分别测定铁矿石和焦炭的质量,并采用扫描电子显微镜测试技术分析试样中的微观结构。研究结果表明,在高温区(1 000℃),随着温度的升高,铁矿石发生软化熔融。氯化钙对铁矿石失重率的影响不大,其失重率和变化规律与未经氯化钙处理的铁矿石相当。高温区,随着温度的升高,经氯化钙处理的焦炭的失重率提高。1 000℃时,焦炭的失重率约为8.3%,1 500℃时,焦炭的失重率约为24.4%。随着反应温度升高,焦炭气孔率降低,强度变差。     

石灰基铁水预脱硫剂最佳配方和用量的试验研究

根据铁水预脱硫反应的热力学函数和脱硫反应速率,分析了有利于铁水预脱硫的条件。用10kg中频感应炉及无级变速螺旋搅拌器进行了石灰基铁水预脱硫试验,通过正交试验,得出使用成分为44%石灰、3%焦炭、22%电石、18%萤石、13%工业碱和用量为10 kg/t的脱硫剂对铁水进行预脱硫,可使硫含量降至0.010%0.013%,脱硫率达86.25%。     

改善安钢焦炭热性能工业性试验研究

在安阳钢铁集团有限责任公司焦化厂,模拟熄焦过程和焦炭转运过程,采用平面和立体喷洒方式向焦炭喷洒ZBS(焦炭改性剂)溶液。通过系列实验,探讨了ZBS与焦炭的作用机理,重点研究了其对焦炭反应性、反应后强度的影响。安钢现场试验结果表明：焦炭经ZBS溶液处理后,焦炭反应性(CRI)降低了5．50～7．85个百分点;焦炭反应后强度(CSR)提高了6．8～8．63个百分点;试验结果对指导安钢生产具有重要意义。     

高炉炉缸铁水流场数值模拟

铁水环流是造成炉缸＂蒜头状＂侵蚀的主要原因,而导致铁水环流行程主要是由于炉缸内的死料柱引起的。为此,以流体力学有关理论为基础,建立了炉缸炉底三维流体数学模型,应用FLUENT软件,研究了高炉炉缸中不同死料柱位置、状态及出铁口尺寸对炉缸内铁水流动的影响。结果表明：死料柱有较小的浮起时造成炉底铁水流量较大对炉底产生较强的侵蚀。当中心死料柱尺寸大时自由铁水区的铁水流速较快,反之较慢。当出铁口直径增大时,铁水的质量流量增大,炉缸底部的铁水环流明显增大。     

攀钢高炉配加澳大利亚块矿试验研究

介绍了攀钢高炉配加澳大利亚块矿工业试验情况,分析了使用该矿后高炉的冶炼特点及对高炉生产指标的影响,同时研究了澳大利亚块矿的冶金性能以及配加该矿后钛渣的性能变化。试验表明,高炉配加澳大利亚块矿后,产量增加,焦比降低,铁水质量改善。     

Steady heat transfer in melt-irrigated blast-furnace zone

The steady heat transfer in the irrigated zone of the blast furnace is considered, taking account of the filtration of hot metal and slag through the coke bed. In this zone, the fluxes of coke, hot metal, and slag are heated simultaneously and exchange heat with one another, by both convection and radiation. Convection ensures heat treatment between the gas and all the batch materials and also between the slag and coke, since the slag running through the coke partially covers its surface. Radiant heat transfer develops among the coke, hot metal, and slag. It is more intense at higher temperatures. The heat transfer among the coke, hot metal, and slag in the irrigated zone of the blast furnace has a considerable influence on the temperature field in this zone. To calculate the heat transfer at the shoulder and hearth, information is required regarding the distribution of the thermal effects of direct reduction of iron, silicon, and manganese over the height of the irrigated zone and the proportion of the coke surface covered by slag.     

基于图像处理的高炉炉缸死铁层中焦粒信息分析

 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。     

焦炭床内铁水渗碳行为

摘要：高炉冶炼过程中铁水最终渗碳量接近饱和，相比而言，闪速炉中没有固体炉料的压迫作用，无法发生像高炉炉缸内死料柱根部与铁水之间的渗碳反应，最终渗碳量难以预料。为此，以电解铁和化学纯石墨为原料，利用管式电阻炉升温到1855K熔化铁块，以高纯Ar作为保护气体研究焦炭床内铁水渗碳行为，并对铁水渗碳行为进行数值模拟，为闪速炼铁工业化打下基础。实验结果表明，终铁C含量随焦炭粒度增大和渗碳床高度降低而减小，且铁水初始C含量对终铁C含量具有较大影响。对于不同条件下铁水渗碳反应中C元素的迁移规律，基于VB编程技术进行了数值模拟，模拟结果与高温实验结果较吻合，相对误差在3%以内。渗流速度控制因子始终控制在05左右，即铁水在焦炭床中的平均速度为初始滴落速度的一半左右。     

高炉焦炭在铁水中溶解行为研究现状及展望

 在当前及未来大型高炉高冶炼强度的条件下,加快焦炭在铁水中的溶解速率、提高高炉炉缸铁水的碳饱和度是削弱碳不饱和铁水对炉缸炉衬侵蚀、保证炉缸正常工作及延长高炉寿命的重要措施,同时可以为下游的炼钢工序提供部分热量来源。首先对国内外焦炭在铁水中溶解的试验和模拟研究方法进行了概括,然后对焦炭自身结构性能、焦炭中矿物质、铁水的物理性质等影响焦炭溶解速率的因素进行了详细分析。结果表明,碳结构的有序度和铁水温度的升高有利于焦炭的溶解,而焦炭中矿物质及铁水中硫、磷等元素的存在会抑制铁水的进一步渗碳。研究结果为高炉操作者理解焦炭在铁水中的溶解行为提供借鉴,指导钢铁工业的节能减排。     

捣固焦炭内在质量及等反应后强度指标

 为了研究捣固焦炭对大高炉的适应性,在1050～1200℃使用焦炭连续热反应装置对A类顶装焦、B类捣固焦、C类捣固焦3类焦炭进行等温等反应的溶损反应。当焦炭的失重率分别达到30%,35%,40%时,停止反应,通过I型转鼓检测焦炭的反应后强度。结果表明：捣固处理在一定程度上可以改善焦炭的热态性质;在1100～1150℃时焦炭强度破坏程度最严重;等反应后强度与国家标准CSR存在差异性。