铁粉矿在HIsarna工艺中预还原行为的研究

通过高温实验与理论分析研究了铁粉矿颗粒在高温下的热分解和熔化行为,以及熔化后气体与熔融粉矿液滴之间的还原动力学.当温度高于FeO熔点且产物层中有FeO生成时,铁粉矿颗粒会出现熔化现象.还原反应前210 ms伴随着剧烈的热分解反应,主要是Fe_2O_3分解成Fe_3O_4.熔化后的铁粉矿颗粒产物层是液态的FeO,颗粒中心是未反应的固态Fe_3O_4,还原反应发生在颗粒表面.Fe~(3+)在产物层中的扩散是还原反应的限制性环节,通过计算得到气体与熔融铁粉矿颗粒还原反应的表观活化能约为141 kJ/mol.     

COREX CGD预还原竖炉内煤气停留时间分布的数值模拟

文章利用数值模拟方法研究了COREX预还原竖炉内煤气停留时间分布(RTD)特性,分析了CGD (central gas distribution)装置对炉内煤气RTD分布特性的影响,并对不同熔炼率下炉内煤气RTD规律进行了研究。模拟结果表明,安装CGD后,增加了竖炉底部中心供气,提高了煤气平均停留时间。此外,CGD的安装降低了炉内平均停留时间的无量纲方差,且有效减少了炉内死区体积分数,有利于炉内气固相间的还原反应及传质、传热。随着熔炼率增加,炉内煤气平均停留时间缩短,死区体积分数减小。     

单流板坯中间包挡坝结构优化的数值模拟

以某钢厂单流板坯中间包为基础,采用数值模拟的方法对中间包挡坝结构优化前后钢液流场及夹杂物去除效果进行了研究。结果表明,挡坝优化后部分钢液通过斜上导流孔流出,减弱了钢水沿挡坝向上流动对液面产生的冲击,也避免了其沿包底直接流出形成的短路流。30°导流孔条件下中间包钢液平均停留时间最长,死区最小,流动状态最合理。当导流孔角度进一步增加,钢液流出导流孔后快速汇入挡坝后方的大环流导致停留时间减少。30°导流孔结构的夹杂物去除率相比于原结构提高约11%。当导流孔角度进一步增大,夹杂物去除率下降,但都略优于原始挡坝结构。新导流孔结构工业应用后,各类夹杂物评级结果均显著提高。     

赤铁矿粉在H2气氛中闪速还原过程的数值模拟

为了考察赤铁矿粉在不同反应条件下的闪速还原行为，基于欧拉-拉格朗日方法建立了描述赤铁矿粉在氢气气氛中闪速还原过程的数学模型。通过数值计算获得了反应器内气粒两相的温度分布、速度分布以及颗粒运动轨迹，并对赤铁矿粉在反应器中的闪速还原过程进行了分析，考察了炉温、氢气体积分数、粒度等操作条件对闪速还原行为的影响。结果表明，当炉温不高于1 550 K时，赤铁矿粉在运动过程中经历了升温、热分解和气-固还原反应；当炉温高于1 550 K时，赤铁矿粉还会发生气-液还原反应且该反应区域随着炉温和氢气体积分数的升高而增大。当氢气体积分数为40%时，炉温每升高150 K,粒度为53～64μm的赤铁矿粉在0.5 m反应区内的最终还原度提高约40个百分点。模型的建立为闪速还原炼铁技术的开发提供了理论指导。     

COREX CGD竖炉内煤气流分布的数值模拟

为研究COREX CGD预还原竖炉内煤气流分布特点,本文建立三维数学模型对CGD竖炉内气流速度分布、压差分布及煤气反窜进行了数值模拟研究.结果表明,CGD装置的安装减小了竖炉底部的煤气流动滞止区,有利于气固相间的传热传质.此外,CGD装置的安装还可降低炉内压差,抑制煤气反窜.对比1#C-3000竖炉,CGD竖炉压差由35066 Pa降至32532 Pa,煤气反窜比例由17. 39%降至15. 64%.