氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟

炉顶煤气循环-氧气鼓风高炉炼铁新技术的工艺特点决定了煤粉在其回旋区内的燃烧条件与传统高炉相比将发生很大变化.本文建立了氧气高炉直吹管—风口—回旋区下部煤粉流动和燃烧的数学模型,研究了入口布置方式、氧含量、循环煤气温度以及H₂O和CO₂含量对煤粉燃烧的影响.模拟结果表明:三种引入方式中,假想的循环煤气和氧气混合进入方式明显优于循环煤气和氧气单独进入方式.当氧的体积分数由80%增加到90%,相应的煤粉燃尽率由87.525%提高到93.402%.循环煤气温度对煤粉燃尽率的影响并不显著.循环煤气中H₂O和CO₂的体积分数提高5%,风口轴线上气体的最高温度分别降低124 K和113 K.     

氧气高炉循环煤气加热过程中的析碳行为

以氧气高炉循环煤气加热工艺为背景,在实验室条件下研究了CO和H₂体积分数较高的煤气加热时的析碳行为。实验结果表明,温度和CO₂体积分数是影响析碳反应的重要因素。在300-700℃范围内,当温度低于500℃时,析碳反应速度随温度的升高而增加;当高于此温度时,反应速度随温度的升高而下降。析碳反应包括CO分解析碳反应以及CO和H₂的混合析碳反应。对比热力学理论与实验现象分析了析碳过程中以上两个反应可能起到的作用。采用扫描电镜,从微观结构上观察了500~700℃时加热过程中析出碳的形态并研究了析碳行为。另外,随着CO₂体积分数的增加,析碳反应速率逐渐降低。在500℃和600℃时,CO₂体积分数的增加对析碳行为有较大抑制作用,尤其在500℃时这种抑制作用更加明显。     

氧气高炉炉身喷吹煤气在炉内的分布

通过二维冷态物理模型对氧气高炉炉身喷吹煤气在炉内分布进行了实验研究,分别研究了炉身煤气总量、辅助风口直径以及炉身喷吹煤气量与炉身煤气总量之比对炉身喷吹煤气在炉内分布的影响.结果表明,炉身喷吹煤气量与炉身煤气总量之比对炉身喷吹煤气在炉身分布起决定性作用,而炉身煤气总量和辅助风口直径的影响较小.同时,在炉身煤气上升过程中涡流扩散效应的影响也较小.通过对根据实验数据绘制的炉身等浓度分布图进行研究发现,炉身煤气分布主要分为两个不同的区域,一个是炉身喷吹煤气主流区,另一个是从高炉下部产生的上升煤气主流区.在炉身等浓度分布图的基础上通过回归分析的方法推导出炉身喷吹水平喷吹煤气的渗透公式.此外,辅助风口被安装在炉身下部有利于铁矿石在炉身的间接还原.     

镁芯包芯线处理钢水夹杂物变性实验

采用特殊结构的镁芯包芯线对钢水进行处理,处理过程比采用普通结构含镁包芯线平稳,镁可以有效地加入钢水中,并获得比较稳定的收得率.经过镁处理后,钢中夹杂物类型、形态和尺寸明显变化.大尺寸的Al₂O₃夹杂转变为细小的MgO·Al₂O₃,同时使钢中Al₂O₃·MnS夹杂以细小的Al₂O₃·MnS·MgS的形式存在.     

电流改变定向凝固单相合金枝晶间距机理

基于M-S理论的基本思路建立了电流作用下的凝固界面形态稳定性动力学微分方程式,并讨论了电流强度对稳定性及凝固过程达到稳定状态时所对应的扰动频率的影响.在此基础上讨论了电流改变定向凝固单相合金枝晶间距的机理.     

回旋区内喷吹煤粉燃烧行为的数值模拟

建立了直吹管-风口-回旋区下部区域内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型,基于实际高炉工艺参数,借助商业软件通过数值模拟的方法研究了煤粉粒度、鼓风含氧量和鼓风温度对煤粉燃尽率的影响. 结果表明,煤粉粒径由120 mm降低到70 mm,燃尽率提高35.928%;鼓风含氧量由21%增加到30%,燃尽率上升16.542%;而鼓风温度由1423 K增加到1498 K,燃尽率仅提高8.897%. 脱挥发分过程和氧气供应是决定燃尽率高低的两大因素. 此外,在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时,模拟区域应同时包含直吹管、风口和回旋区.     

关于21世纪冶金工程专业人才培养方案的探索与实践

北京科技大学冶金学院已经按照教育部1998年颁布的高等学校本科专业目标，在原钢铁冶金和冶金物理化学两个专业的基础上，调整合并为冶金工程专业。冶金工程专业包括三个专业方向：钢铁冶、有色金属冶金和冶金物理化学。为了冶金工程学科的全面发展，我们在制定本科生99级培养计划时把有色金属冶金纳入其中，并且增加了有色金属冶金硕士和博士学位授权点，这样冶金工程专业学科就有了全部的学位授予权，势必增加学生在冶金工程三个专业方向课程上学习的积极性。     

工业纯锌电脉冲孕育处理参数优化

以工业纯锌为原料采用正交实验方法进行电脉冲孕育处理的实验研究.通过不同处理时间、脉冲频率及脉冲电压等参数条件下试样的冷却曲线和凝固组织来研究3个工艺参数对电脉冲孕育处理效果影响程度,以此确定最佳处理参数组合.结果表明,不同因素对电脉冲孕育处理效果的影响强弱顺序为频率>电压>处理时间,本实验条件下的最佳处理参数组合为时间90 s,频率4.5 Hz,电压500 V经过电脉冲孕育处理凝固组织柱状晶的长度和宽度都变细小,等轴晶个数明显增多.     

钢铁厂典型粉尘的基本物性与利用途径分析

对钢铁生产流程中产生的几种典型粉尘采用化学分析,激光粒度仪,偏光显微镜,扫描电镜和XRD等手段进行了分析,结果表明,粉尘含铁量高,粒度细且含有多种杂质元素;高炉干灰碳含量为34.00%,锌含量为16.60%且以铁酸锌形式弥散分布;烧结三电场除尘灰钾含量为15.88%且以氯化钾形式存在.对比了烧结、球团、直接还原和炼钢处理粉尘的优缺点,着重分析转底炉直接还原处理粉尘的优势,并在实验室条件下模拟转底炉直接还原工艺,在1250℃下还原15min时,得到金属化率大于75%,脱锌率大于95%,脱钾、钠率大于80%和残碳量低于0.2%的金属化球团.     

高磷铁矿含磷矿物与脉石相碳热还原机理

针对高磷铁矿矿物组成特点,对氟磷灰石与高磷铁矿中脉石相的反应进行了研究,阐明了高磷铁矿在直接还原过程中含磷矿物的碳热还原机理.研究发现：在不配加石墨的情况下,氟磷灰石与脉石之间相互独立,没有发生反应;在配加石墨的情况下,氟磷灰石发生不同程度的还原,脉石中 SiO2脱磷能力最强.当 SiO2、Al2 O3和 Fe2 O3同时加入氟磷灰石后,氟磷灰石碳热还原速率加快,并且在脉石相中形成了 CaAl2 Si2 O8.