铁焦制备与高炉应用的研究进展

 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。     

安钢原料冶金性能的研究

对安钢常用几种原料的冶金性能进行了分析,结果表明,孔隙率发达的高碱度烧结矿的还原度最高,其次是印度块矿和海南块矿,澳矿和南非块矿的还原度最低,但澳矿和南非块矿的低温还原粉化指数最低,高碱度烧结矿和澳矿及南非块矿的软化开始温度、矿石熔滴温度较高,但其矿石软化温度区间、矿石软熔温度区间均比加拿大球团和海南块矿要宽,澳矿和南非块矿的最大压差最小,综合炉料具有较好的冶金性能.     

高炉综合炉料的冶金性能研究

对马钢２５００ｍ＾３高炉所用的７种铁矿物，进行了单种郑州和冶金性能试验，不同比例的烧结矿笔球团矿、一种或二咱烧结矿和块矿搭配的综合炉料的熔滴试验。根据试验结果的分析，结合２５０ｍ＾３高炉生产状况，提出四种炉料结构的模式，并探讨了综合炉料性能试验的一些问题。     

南钢新2号高炉炉料冶金性能的研究

针对南钢新铁厂2号高炉冶炼过程中经常出现的问题,结合生产实践,对该高炉现有炉料的冶金性能进行试验检测分析,研究南钢现有炉料冶金性能的不足,并分析原因,找出可行的解决办法.同时,为南钢新铁厂2号高炉炉料结构的优化提供可靠的理论依据.     

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行了解析。结果表明,炭化温度的升高可以提高铁焦的抗压强度和反应性。当温度为900～1 000℃时,铁焦的抗压强度和反应性较优。炭化时间的延长可以使铁焦的抗压强度提高,反应性降低。当炭化时间为3～4 h时,铁焦抗压强度和反应性较优。升温速度越快,铁焦的机械强度越低。适宜的升温速度为:Ⅰ段(室温至550℃)小于7℃/min,Ⅱ段(550℃至1 000℃)小于5℃/min。为防止铁焦冶金性能因碳气化溶损反应而劣化,在CO和CO₂混合炭化气氛中,CO₂与CO体积比(V(CO₂)/V(CO))应控制在0.11以下。在优化的炭化工艺条件下,制备的铁焦抗压强度大于3 500 N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。     

烧结矿低温还原粉化影响因素研究进展

烧结矿入炉后,会在高炉上部发生低温还原粉化现象,严重时会影响高炉料柱透气性,破坏高炉顺行.为了改善烧结矿的这一性能,揭示烧结矿粉化机制,归纳了化学成分、添加物、微观结构、外部还原气氛和烧结工艺等对烧结矿低温还原粉化的影响,分析了改善烧结矿低温还原粉化性能的方法,为粉化机制研究、烧结配矿提供参考.     

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。     

蒙古铁矿块矿直接入炉基础冶金性能

摘要：高炉装料制度是复杂高炉炼铁中调节炉况运行状态的重要上部调剂手段,炉料在布料矩阵操作参数下在炉喉处所形成的空间分布是影响炉内煤气流分布和高炉炉况波动的重要因素之一。合理的调控与优化高炉装料所产生的料面形状,给出布料矩阵优化计算的理论依据,是保证高炉稳定顺行,提高资源利用率和减少污染物排放的有效途径。结合无钟炉顶的设备结构与布料工艺,针对期望料层厚度分布研究布料矩阵的优化计算方法,进行完善与改进;同时以期望料面输出形状为设定目标,建立了期望料面输出形状优化模型并通过遗传算法实现对布料矩阵的优化计算。最后,通过工业过程的实测数据对PSO优化方法和遗传算法优化方法进行对比验证,结果表明,使用基于遗传算法的优化模型能够有效地制定布料矩阵,符合期望目标。     

温度对含V和Ti生铁高温氧化性能的影响

摘要：为研究温度对含V、Ti生铁高温氧化性能的影响规律,采用静态不连续增重法绘制了氧化动力学曲线,并结合SEM-EDS和XRD检测手段,分析了含V、Ti生铁的高温氧化机制。结果表明,含V、Ti生铁的氧化增重与时间呈线性关系,900℃后氧化速率会迅速上升;高温下生成的氧化层为双层结构,表层主要氧化物为Fe2O3,外氧化层为连续的Fe2O3和TiO2的混合氧化物,内氧化层主要由V2O3组成;Ti在氧化层中扩散速率较快,随着氧化层变厚,TiO2逐渐从片层状氧化物中富集成团状。当氧化温度高于900℃后,TiO2能够破坏表层氧化物的连续性,导致含V、Ti生铁氧化层疏松脱落。     

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。     

铁矿粉对铁焦炭化过程体积演变的影响

摘要：为了研究铁矿粉对铁焦炭化过程中体积膨胀 收缩机制的影响,采用高温热台显微镜、Image pro plus软件、扫描电镜、XRD等先进的表征手段解析了不同铁矿粉及其添加量对铁焦成焦过程的宏观体积、微观结构和矿物组成的影响。研究结果表明,随着铁矿粉添加量的增加,铁焦炭化过程中的体积收缩量逐渐减小。相同铁矿粉添加量时,铁矿粉种类对铁焦炭化过程中的体积演变影响较小。炭化过程中铁焦内含铁矿物由Fe2O3逐渐还原为金属Fe,但不同铁矿物还原后在铁焦内的分布规律有所差异。     

焦炭热性能对高炉操作影响的研究进展

通过调研国内外焦炭热性能对高炉操作影响的研究进展,发现日本炼铁界对焦炭反应性关注度较高,且观点较一致:在确保焦炭冷、热态强度的前提下,较高反应性的焦炭有利于抑制风口部位焦炭的粉化和改善高炉炉内矿石还原速度,利于低成本冶炼;国内对焦炭反应性对高炉操作影响机理方面的探讨较日本少,观点与日本不同,认为焦炭具有较低的反应性和高强度利于高炉操作。建议更为全面深入研究热性能对高炉操作的影响,并在生产实践中进行探索,以求在领域内达成共识。     

新型耐高温磨损钢板组织性能与高温磨损行为研究

随着低合金耐磨钢应用领域逐渐增加,对其中高温条件下的耐磨性能提出了要求.通过成分设计、控制轧制和离线热处理工艺制备了一种Mo、V合金化新型低合金高温耐磨钢.初步探索了其在300～500℃温度范围的高温磨损行为和组织演变,并与同硬度级别的商用常规耐磨钢NM450进行了对比分析.结果 表明:通过添加Mo和V等元素可以抑制位...