基于硫平衡计算的低硫烧结原料控制标准

首先根据首钢京唐钢铁公司烧结生产数据进行系统的硫平衡计算,分析各种烧结原料对废气中SO₂排放量的影响权重,并在此基础上作合理假设,结合国家标准对于不同烧结机SO₂排放量的统一计量方法,推导出烧结原料硫含量与SO₂排放量判定指标的关系式,建立低硫烧结原料控制标准.首钢京唐钢铁公司烧结生产若要满足500mg·m-3的SO₂质量浓度限值,需要将混合料中硫的质量分数降至0.032%以下;若要满足 200 mg·m-3 的SO₂质量浓度限值,需要将混合料硫的质量分数降至0.013%以下,而这在当前的原料条件下是难以实现的.      

Al2O3对高炉渣物化性能和结构影响研究综述

 随着优质铁矿资源的消耗,钢铁企业可利用铁矿原料品位逐渐降低,高铝质铁矿原料的应用导致高炉渣中Al₂O₃质量分数增加,已影响到高炉的正常操作。着重阐明Al₂O₃对高炉渣物理化学性能和结构的影响,为高铝原料的高炉冶炼提供科学依据和理论指导。首先说明了Al₂O₃质量分数对高炉渣熔化性温度、黏度、密度、表面张力和脱硫能力的影响,讨论了铝硅酸盐炉渣的结构以及Al₂O₃在炉渣结构中扮演的角色,并结合结构信息分析了炉渣结构与物理化学性质之间的关系。探讨了目前针对高Al₂O₃质量分数渣系高炉冶炼的工艺和可能的基于铝硅酸盐基高炉渣的造渣制度。     

Fe2O3质量分数对脱磷钢渣中磷浸出分离的影响

为了实现脱磷钢渣中P2O5的选择性浸出,研究了不同Fe₂O₃质量分数的脱磷钢渣在不同pH值下的浸出行为.研究结果表明:提高渣中Fe₂O₃质量分数有利于促进P₂O₅在固溶体中的富集,并且能促进磷的浸出和抑制铁的浸出;脱磷钢渣中磷的浸出率远高于铁.随着pH值的降低,磷和铁的浸出率都升高;在pH=5时,高Fe₂O₃质量分数的脱磷钢渣中磷的浸出率达到85.8%,而铁的浸出率只有2.8%,实现了磷和铁的有效分离;酸浸后的残渣C中Fe₂O₃质量分数高达59.1%,而P质量分数仅为0.29%,且含有Ca和Mg等有益元素,可以作为炼铁原料或烧结配料再利用.     

活性炭烟气脱硫催化反应速率实验研究

针对活性炭烟气脱硫过程,以吸附质浓度沿床层分布曲线实验为基础,对活性炭脱除SO₂的催化反应速率的影响因素进行了探讨.研究发现SO₂质量浓度和CO₂体积分数对活性炭催化反应速率有显著影响.SO₂质量浓度对活性炭催化反应速率影响最大,随着SO₂质量浓度升高催化反应速率将显著增加,但高SO₂质量浓度下催化反应速率将不再增加;体积分数在15%以内的CO₂对催化反应速率呈线性抑制,使得活性炭催化反应速率降低约30%;烟气线速度在0.14～0.3 m·s-1之间变化时对催化反应速率的影响效果不大.      

响应面-满意度函数法优化烧结配矿

烧结配矿效果的好坏直接影响烧结矿的产质量和成本,甚至影响到高炉冶炼技术经济指标。为了探究原料成分配比与烧结矿质量多指标的综合关系,提出一种基于响应面-满意度函数法的烧结原料配矿优化方法。采用响应面法Box-Behnken设计(RSM-BBD),以氧化镁的质量分数w(MgO)、氧化铝的质量分数w(Al₂O₃)、碱度R(w(CaO)/w(SiO₂))为自变量,以低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量等质量指标为因变量,建立响应面回归模型,分别研究3个因素及其交互作用对赤铁矿型烧结矿低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量等质量指标的影响;在此基础上,再结合满意度多目标优化法,以低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量的整体满意度为目标,构建响应面Box-Behnken整体满意度函数模型(RSM-BBD-DFA)优化烧结配矿。试验结果表明,各因素对低温还原粉化指数、铁酸钙含量的影响显著程度大小为w(MgO)>R>w(Al₂O₃),对气孔率的影响显著程度大小为w(Al₂     

沼气提纯过程中二乙醇胺溶液吸收二氧化碳的影响因素

采用交互作用正交试验设计,系统研究了进液流量、进气流量、CO₂体积分数、进液温度及其交互作用对填料塔中二乙醇胺溶液吸收CO₂的转化率η和气相总体积传质系数K_Ga_e的影响.经过直观分析和方差分析,评价了各参数对η和K_Ga_e影响的显著程度.实验发现进液流率、进气流率、CO₂体积分数、进液温度,以及CO₂体积分数与进气流率、进液温度与进液流率、进液温度与进气流率的交互作用对η影响显著;进液流率、进气流率、CO₂体积分数、进液温度、CO₂体积分数与进气流率的交互作用以及进液温度与进气流率的交互作用对K_Ga_e影响显著;进气流率增加,η降低而K_Ga_e增加;进液流率增加,η和K_Ga_e均增加;进气CO₂体积分数增加,η和K_Ga_e均降低;进液温度升高,η和K_Ga_e均呈先增加后减小趋势.      

CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

K2O和Na2O对高Al2O3炉渣组元活度和MgO含量的影响

 随着高品位铁矿石消耗的加快,资源逐渐趋于贫化,钢铁企业可利用的铁矿石原料逐渐向中低品位原料转变,尤其是高铝铁矿,这类原料的使用无疑会增加高炉渣中Al₂O₃质量分数,影响高炉现有的操作制度。Al₂O₃质量分数为15%～17%的高炉渣,由于Al₂O₃含量高而使高炉渣的冶金性能变差,为了保证高炉渣的冶金性能,必须在其中添加8%左右的MgO。然而,Al₂O₃含量相似的浦项钢铁的高炉渣,其MgO质量分数仅为4%左右,高炉实现了高效、稳定、顺行。因此,从高炉CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO四元渣系的物理化学机理出发,研究了K₂O、Na₂O对高炉渣四元渣系CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度的影响;研究了“渣-气”平衡条件下渣中碱金属氧化物和气体中碱金属的关系;计算了K₂O、Na₂O和MgO对黏度的影响。结果显示,在考虑高炉渣CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度、碱金属在渣-气间的分布和炉渣黏度的情况下,当碱金属氧化物K₂O和Na₂O存在时,可以适当减小MgO含量,并可以保证高炉渣各组元活度及炉渣黏度基本不变。这不仅有助于减少高炉原料中添加含镁熔剂、提高原料品位、高效排碱、降低碱危害、减少碳排放、延长高炉寿命及降低成本,还能促进钢铁企业实现节能减排的目标。     

热压烧结原位合成Coss/Co3Mo2Si复合材料

为优化过渡金属硅化物的中低温脆性, 以金属粉末为原料通过热压烧结制备了Co₃Mo₂Si增强、Co基固溶体(Co_ss)增韧Co_ss/Co₃Mo₂Si复合材料, 并对其微观组织结构及力学性能进行了研究。结果表明: Co_ss/Co₃Mo₂Si复合材料主要由Co₃Mo₂Si三元金属硅化物相和Co_ss相组成, 两相均匀分布; Co₃Mo₂Si三元金属硅化物相质量分数增加材料的硬度升高, 但抗弯强度降低, Co_ss相质量分数增加材料的相对密度和抗弯强度均升高; 抗弯强度的最大值可由单一Co₃Mo₂Si相的335.7MPa提高到Co_ss/Co₃Mo₂Si复相的756.2MPa。     

CO2顶吹比例对转炉终点控制的影响

结合CO₂的高温反应特性,针对性地制定了CO₂冶炼工艺,并对转炉顶吹CO₂比例对终点磷、氮和碳氧浓度积的影响进行了工业试验研究。结果表明:随着转炉冶炼前中期CO₂顶吹比例由4.84%逐渐提高到9.68%,转炉终点磷的质量分数先下降后基本不变,氮的质量分数逐渐下降,碳氧浓度积与渣中TFe变化趋势基本相同,均为先降低后增加,对于不同指标最佳顶吹CO₂比例不同。试验转炉终点磷、氮的质量分数、碳氧浓度积与渣中TFe均下降,下降比例最高分别为20.4%、34.3%、12.92%和8.89%。      

烧结用生石灰所含杂质对其消化性能的影响

采用恒温量热法,针对实验室煅烧的各种生石灰试样,研究其所含SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质对消化性能的影响规律,并选用烧结现场使用的五种生石灰对研究结果进行验证.研究发现:生石灰的消化放热量与其CaO含量呈正相关关系,并随SiO₂、Al₂O₃和MgO含量的增加而下降;SiO₂、Al₂O₃和MgO杂质对生石灰消化速率有重要影响,当SiO₂质量分数增加至1%水平时,生石灰消化速率的降幅较大,之后则缓慢降低;少量的Al₂O₃对生石灰消化速率影响较小,但当Al₂O₃质量分数超过2%时生石灰消化速率急剧下降;随着MgO含量的增加,生石灰消化速率显著降低.      

球团矿化学成分控制现状及展望

 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。     

钒钛磁铁矿带式焙烧机球团质量提升工艺研究及实践

攀钢西昌带式焙烧机生产线是国内第一条钒钛矿带式焙烧机球团生产线,投产后成品球平均抗压强度偏低,单个成品球团矿平均抗压强度≥1 950 N。本文从原料结构、造球工序、带式焙烧机工艺操作等方面分析原因,采取的优化措施包括：控制原料中TiO₂质量分数≤12%、V₂O₅质量分数≤1%、Al₂O₃质量分数<2.0%、MgO质量分数<1.8%,精矿粒度-200目占比75%～80%,碱度应控制0.6倍左右,膨润土配比应适当降低至1.2%～1.4%,生球粒度10～12.5 mm占比≥60%;重力除尘灰配比>1.5%,或者烧结机头除尘灰配比>1.5%;焙烧机工艺操作制度为鼓干段温度300～330℃、抽干段温度370～390℃、预热温度梯度500℃→1 200℃、焙烧段温度1 230～1 240℃、大烟罩内氧质量分数17.3%～18.0%。工艺优化后,单个球团平均抗压强度约2 348 N,达到了考核指标;排放烟气中烟尘含量2.54 mg/Nm³、SO<...     

宽厚板低成本洁净钢生产工艺

 为了进一步提高钢板洁净度,降低生产成本,通过理论计算和工业试验对宽厚板LF-VD精炼双联低成本洁净钢生产工艺进行了研究。VD精炼过程中,精炼渣中SiO₂与钢中铝反应,使渣中SiO₂质量分数降低、Al₂O₃质量分数升高。通过优化转炉和精炼脱氧合金化制度,降低VD前精炼渣中SiO₂质量分数和钢中铝质量分数,减弱了VD过程渣钢反应。VD过程铝损降低29%。不仅炼钢过程综合吨钢铝耗降低0.68 kg,而且钢板洁净度显著提升。全氧和氮质量分数都分别降低0.000 6%,钢板中大于2 μm夹杂物数量密度降低74%,大于5 μm夹杂物数量密度降低81%。     

Y2O3–CeO2双相弥散强化对Mo合金晶粒度及拉伸性能的影响

采用纳米喷雾掺杂技术和粉末冶金方法制备了含不同质量分数氧化钇（Y₂O₃）和氧化铈（CeO₂）的Mo–Y–Ce合金,分析了Y₂O₃和CeO₂双相弥散强化对Mo合金晶粒度和室温力学性能的影响。结果表明,Y₂O₃可抑制个别晶粒异常长大,并具有沉淀强化效果。Mo–Y合金丝的力学性能与Y₂O₃掺杂量密切相关,当Y₂O₃质量分数为0.60%时,?1.8-mm Mo–Y合金丝抗拉强度为1050 MPa,屈服强度为923 MPa;CeO₂因与Mo基体具有半共格关系而具有较好的韧化效果,当CeO₂质量分数为0.06%～0.08%时,Mo–Y–Ce合金烧结态晶粒尺寸达10 μm以下,?1.8-mm Mo–Y–Ce合金丝抗拉强度为1130 MPa,屈服强度为1018 MPa,延伸率达到28.5%。?0.18-mm Mo–Y–Ce合金丝抗拉强度达2510 MPa。实验优化出Mo–Y–Ce双相弥散强化Mo合金的最优成分为Mo–0.6Y₂O₃–(0.06~0.08)CeO₂。     

新型自润滑模具材料的制备和高温性能研究

以铁镍基合金为基体, 添加硬质相Cr₂O₃及固体润滑剂CaF₂, 利用粉末冶金工艺制备了高温自润滑热锻模具材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及显微硬度计, 研究了烧结工艺对铁镍基自润滑材料力学性能的影响, 分析了Cr₂O₃和CaF₂对铁镍基自润滑材料烧结性能的影响, 并得到了最佳烧结工艺。结果表明: 当烧结工艺为1320℃、保温2 h时, 制备得到的铁镍基自润滑材料力学性能优越; 硬质相Cr₂O₃质量分数从0增加到30%, 试样相对密度下降4.0%, 硬度从HV 227.3增加到HV 342.8;固体润滑剂CaF₂质量分数从0增加到10%, 试样相对密度和硬度均下降; 通过600℃摩擦磨损实验发现, 随CaF₂质量分数的增加, 试样摩擦系数和磨损率先降低后升高; 当添加质量分数20% Cr₂O₃和8% CaF₂时, 自润滑模具材料的综合性能最佳。     

MoS2和石墨对青铜基含油轴承摩擦性能的影响

通过改变MoS₂（质量分数1.0%~2.0%）和石墨（质量分数0~1.0%）的成分比例,在一定滑动线速度下,测量青铜基含油轴承承受压强的极限值,研究MoS₂和石墨含量对青铜基含油轴承的力学性能和摩擦性能的影响。结果表明:在不加入石墨的情况下,随着MoS₂含量的增加,含油轴承的负荷×线速度（pv）极限值降低,其中青铜-1MoS₂（MoS₂质量分数1.0%）含油轴承极限pv值最高,达到2.940 MPa·m·s-1;在同时加入石墨和MoS₂的情况下,随着石墨含量的增加,含油轴承的摩擦因数降低,其中青铜-1MoS₂/-1石墨（MoS₂质量分数1.0%,石墨质量分数1.0%）含油轴承摩擦因数最低,为0.038;石墨能够改善含油轴承的摩擦性能,但是会大幅度降低其力学性能。     

Al粉添加量对汽车用热压注成形Al2O3粉末组织和性能的影响

选择Al粉作为Al₂O₃粉末材料的改性剂, 采用热压注工艺制备汽车用Al₂O₃粉末材料试样, 研究不同Al粉添加量(质量分数)对Al₂O₃粉末材料组织结构和力学性能的影响。结果表明: Al₂O₃粉末热压注试样最大收缩率出现在长度方向, 最小收缩率出现于高度方向。随着Al粉质量分数的增加, Al₂O₃粉末热压注试样收缩率表现出先减小, 后稳定增加, 最后再减小的变化规律, 弯曲强度和体积密度降低, 气孔率显著升高, 试样挠度增高, 浇注得到更大孔径的结构, 同时试样中大尺寸孔径数量也显著增多。随着Al粉质量分数的增加, 试样中Al₂O₃衍射峰不断上升, 玻璃相的变化不大。加入质量分数8%的Al粉后, 试样断口区域生成了明显的颗粒结构, 说明试样主要发生沿晶断裂。     

CaCO3微粉对锆酸钙性能的影响

以Ca（OH）₂和m-ZrO₂为原料,按物质的量1:1进行配料,添加不同质量分数的CaCO₃微粉,混料均匀后压样,经1600℃保温3 h后制备得到锆酸钙（CaZrO₃）。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X'Pert plus图象处理软件分析CaCO₃微粉对锆酸钙材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明:当没有添加CaCO₃微粉时,试样烧结前后线收缩率为8.23%,体积密度为3.40 g·cm-3,显气孔率为14.5%,CaZrO₃晶粒尺寸为4.08μm;当加入质量分数为8% CaCO₃微粉时,试样烧结前后线收缩率为14.89%,制备锆酸钙体积密度为4.02 g·cm-3,显气孔率为8.6%,CaZrO3晶粒尺寸为5.45μm;由此可见,添加少量CaCO₃微粉有利于锆酸钙烧结致密性和晶粒长大。     

Fe2O3添加剂对锆酸钙陶瓷烧结性能的影响

以分析纯Ca(OH)₂和m-ZrO₂为原料, 按物质的量1:1进行配料, 添加不同质量分数Fe₂O₃粉末作为添加剂, 经充分混合后压制成?20 mm×20 mm圆柱试样, 再经1600℃保温3 h煅烧制备得到锆酸钙陶瓷试样(CaZrO₃)。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜分析Fe₂O₃粉末添加剂对CaZrO₃陶瓷材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明:当没有添加Fe₂O₃粉末时, 试样烧结前后线变化率为12.72%, 体积密度为3.92g·cm-3, 显气孔率为14.9%, CaZrO₃晶粒尺寸为4.22μm; 当加入质量分数0.75%Fe₂O₃粉末时, 试样烧结前后线变化率为17.20%, 体积密度为4.68 g·cm-3, 显气孔率为6.8%, CaZrO₃晶粒尺寸为5.21μm。