双碳技术

• 氧气高炉不同喷吹机构下煤粉燃烧行为的数值模拟研究

  张立坤;彭星;王静松;左海滨;王广;薛庆国;佘雪峰;

  文章通过构建直吹管—喷枪—风口—回旋区的气粉流动燃烧三维数值模型，深入分析了三种不同风口喷吹机构(传统高炉TBF-T、氧气高炉OBF-T1和OBF-T2)下的煤粉燃烧行为。结果显示，相较于传统高炉TBF-T,OBF-T1和OBF-T2显著提高了回旋区的温度和高温区面积，煤粉燃尽率从58.2%分别提高到80.5%和76.9%。OBF-T1工况虽然提高了燃尽率，但可能引起风口内部较大的温度梯度，缩短风口使用寿命；而OBF-T2避免了高温区的产生，但氧气向回旋区下侧的扩散受阻。通过剖析煤粉与煤气在风口回旋区内的燃烧机理，为设计更长寿命和更高效的风口提供了理论依据。

  2025年02期 v.44 3-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 859K]
  

工艺节能

• 微波场中H₂还原磁铁矿行为研究

  万新宇;艾立群;洪陆阔;周美洁;佟帅;

  为了研究微波场和常规场下H_2还原磁铁矿行为，在1 173～1 373 K下进行了磁铁矿还原实验。对比研究了微波加热和常规加热条件下，磁铁矿还原效果，矿物形貌以及微观组织。实验结果表明，微波加热的金属化率和还原度均高于常规加热的。当还原温度为1 373 K,微波场60%H_2-Ar还原磁铁矿40 min时，金属化率达到92%;观察还原产物形貌，微波场可有效改善矿粉受热过程粘结现象；当还原温度为1 173～1 373 K,微波场条件下，H_2还原磁铁矿40 min,还原出的铁相均演化呈多孔蜂窝状结构。还原温度1 373 K,微波场下金属Fe相完全泡沫化，此现象为泡沫铁的制备提供新思路。

  2025年02期 v.44 9-13+32页 [查看摘要][在线阅读][下载 888K]
  

• SiO₂含量对镁质熔剂性球团回转窑结圈的影响

  黄绍翔;田铁磊;王子昂;张玉柱;龙跃;郭宗恒;刘连继;

  围绕镁质熔剂性球团矿回转窑结圈问题，以唐钢提供的矿粉为原料进行了焙烧实验，研究了SiO_2含量对球团粉末压块的抗压强度和软熔特性的影响，分析了不同SiO_2含量的球团粉末压块的微观矿相结构及元素组成，解析了SiO_2对球团回转窑结圈物的形成的影响。结果表明：随着压块中SiO_2含量不断增加，压块的抗压强度逐渐提高，压块的DT、ST均降低；同时赤铁矿粉末和熔剂产生的液相增多，促进赤铁矿在回转窑中扩散和连晶，从而加固了回转窑的结圈。

  2025年02期 v.44 14-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 969K]
  

• 水蒸气含量对M2Al高速钢高温加热氧化的研究

  王文卓;曾维冬;王婷;郭悦;戴方钦;丁翠娇;

  为探究炉内气氛中的H_2O对钢氧化的影响，在1 250℃的温度及不同水含量H_2O-N_2气氛下进行了M2Al高速钢的氧化实验。通过对氧化增重的测量得到了不同H_2O含量下的氧化动力学曲线，采用扫描电镜(SEM)等对氧化铁皮的形貌和结构进行了分析。结果表明：氧化动力学曲线服从抛物线规律，H_2O含量由12%增加到19.5%时，抛物线速率常数从2.66×10~(-6) g~2/(cm~4·s)逐渐增大到4.73×10~(-6) g~2/(cm~4·s)。氧化铁皮由致密的Fe_3O_4层和疏松的FeO层组成，前者内部存在少量纵向裂纹且沿裂纹方向弥散分布少量FeO,后者内部有大量孔洞且离基体越远孔洞越大，FeO层的孔洞随着H_2O含量的增加而增多。氧化气氛中H_2O解离出的氢融入氧化铁皮沿晶界向内扩散，并使得沿途的Fe_3O_4还原为FeO。

  2025年02期 v.44 20-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1000K]
  

• 高炉块矿热爆裂性的影响因素及反应机制

  赵鸿波;孙雨婷;王运国;高立华;张福;何志军;张军;

  针对澳矿、PB块矿、墨西哥块矿和南非块矿的热爆裂性的差异问题，文章研究了不同块矿的热爆裂性的影响因素与作用机制。研究结果显示：块矿的热爆裂性随着温度的升高而变差，其中南非块矿热爆裂性最优，几乎无爆裂发生；其次为墨西哥块矿，热爆裂指数不超过4%;热爆裂性较差的为PB块矿，800℃的热爆裂指数为16.66%;澳矿的爆裂性最差，800℃的热爆裂指数为20.29%。引起块矿热爆裂现象的主要因素为块矿中结晶水的分解，相较于墨西哥块矿与南非块矿，澳矿与PB块矿含有大量的结晶水，因此其热爆裂现象更剧烈。澳矿中分布均匀的内部孔洞，低于600℃时缓解热爆裂，高于600℃时促进热爆裂，同时脉石结构分布更均匀的南非块矿的热爆裂性更好。

  2025年02期 v.44 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
  

热工理论

• 结焦时间对焦炭产量及热态性能的影响研究

  黄先佑;邱淑兴;王建明;徐廷万;胡鹏;魏志芳;张生富;

  文章通过改变结焦时间制备不同的捣固焦炭和顶装焦炭，研究了结焦时间对焦炭产量及热态性能的影响。结果表明：随着结焦时间的延长，焦炭产量降低，且顶装焦炭产量较捣固焦炭降幅更大。延长结焦时间，还使得捣固焦炭的比表面积增大，光学组织指数减小，从而导致焦炭反应性升高，反应后强度降低；而顶装焦炭的光学组织指数随结焦时间的延长，先上升后下降，导致焦炭的反应后强度先增大后减小，反应性先减小后增大。实际生产中，结焦时间需按照其与焦炭产量和热态性能的关系进行选择。

  2025年02期 v.44 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 868K]
  

• 两种推焦串序下焦炉耦合模拟研究

  吴佳辉;楼国锋;温治;刘训良;豆瑞锋;苏福永;

  推焦串序操作会对焦炉燃烧室和炭化室产生一定的影响，文章建立了焦炉多室耦合数学模型，利用燃烧室两侧炭化室固定时间差的方式进行了推焦串序过程的研究。结果表明，推焦串序对燃烧室产生明显的影响，会使燃烧室出口温度和NO浓度出现W曲线的变化趋势，其中2-1推焦串序过程呈现对称型W曲线，5-2推焦串序过程呈现不对称型W曲线。在整个结焦周期内，5-2推焦串序具有较低的NO和较小的直行温度波动，能够更好地满足6 m焦炉的低NO排放和温度控制。

  2025年02期 v.44 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 948K]
  

• 混合模式对天然气低负荷燃烧特性影响的实验研究

  张海洋;刘子睿;涂垚杰;杨涛;

  在实验室规模燃烧台架上开展了天然气燃烧器低负荷稳燃及污染物排放特性实验，系统考察了4种燃料和空气混合模式下的天然气旋流火焰结构、稳燃极限范围及NO、CO排放浓度。结果表明，随着负荷的下降，天然气旋流火焰尺寸逐渐减小，全预混燃烧火焰体积最小，非预混火焰锋面上出现褶皱；全预混火焰易发生回火导致稳燃极限范围最窄，非预混燃烧稳燃极限范围最宽，但CO生成量、排放量最高。综合考虑稳燃和排放性能，推荐采用部分预混燃烧作为天然气燃烧器低负荷调峰的运行方式。

  2025年02期 v.44 44-48+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 995K]
  

• 基于钢包内壁损蚀边界反演的钢包温度预测

  廖晨;李国军;魏琳扬;

  钢包的内衬直接暴露在钢水中很容易受到腐蚀，带来潜在的安全隐患。为了降低这种风险，文章提出了基于钢包内壁损蚀边界反演的钢包温度预测模型。通过建立钢包的传热数学模型，利用导热反问题技术，并结合粒子群优化算法，以易于获得的钢包包壳外壁测量温度作为输入量，对钢包内壁未知的损蚀边界进行反演。基于边界反演结果，可以进一步对钢包温度进行预测。数值模拟实验结果表明，该模型能够较为准确地对钢包内壁的损蚀边界形状进行反演，并准确预测钢包温度变化。对钢包运转工艺对反演及预测的影响进行了讨论，运转流程由装钢和烘烤保温交替变为连续装钢时，钢包内壁边界反演和温度预测的精度会进一步提高。

  2025年02期 v.44 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1317K]
  

炉窑热工

• 高炉内钠蒸气对焦炭结构和性能的影响

  张非;马方清;徐涛;孔亚东;周峰;李克江;张建良;

  在高炉炼铁全流程中，碱金属对焦炭结构和性能的影响始终是关注的重点。文中研究了高炉下部高温区域中钠蒸气对焦炭结构的破坏及焦炭气固溶损反应的影响。吸附钠蒸气后的焦炭未产生粉化现象，但气孔数量增加，同时伴有内部裂纹的产生，焦炭机械强度降低。焦炭吸附钠蒸气后，反应性明显提高，反应后强度逐渐降低，表明钠促进了焦炭与CO_2的气固溶损反应。此外，非等温热重实验结果显示，在升温过程中，随着钠/焦炭的增加，失重率升高。

  2025年02期 v.44 55-59+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 897K]
  

测控技术

• 基于PSO-MLP的RH精炼终点温度预报模型开发与应用

  施树蓉;韩啸;胡倩倩;何志军;辛宇;

  建立RH精炼终点钢液温度预报模型，有效控制RH终点钢液温度，有利于降低钢铁生产成本，提高钢铁生产的质量和效率。采集某钢厂RH精炼实际生产数据，对生产数据进行预处理，利用递归特征消除法选择对RH钢液温度影响度高的生产工艺关键参数作为特征集，利用BO和PSO算法优化MLP模型提高了钢水终点温度预测精度和鲁棒性。研究结果表明，基于PSO-MLP的RH精炼终点钢液预测模型的平均误差和均方根误差分别为1.14和1.67,误差绝对值≤3℃的命中率为94%;模型现场应用过程中误差绝对值≤3℃的命中率≥96.86%。该模型的应用为RH生产过程中的钢液温度控制提供准确可靠的支撑，有助于优化工艺参数，提高产品质量，降低生产成本。

  2025年02期 v.44 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K]
  

• 基于残氧—模糊神经网络的加热炉燃烧系统的应用

  滕克勇;

  为了实现燃烧精确控制，降低氧化烧损，文章设计了基于残氧—模糊神经控制的燃烧系统，主要包括多点的自动化残氧监测、炉温数学控制模型和模糊逻辑技术。将该系统应用于工程实践中，氧化烧损率由1.011%降低至0.896%,吨钢单耗由94.4 m~3/t降至91.715 m~3/t,综合节能率2.84%;同时加热炉的整体温度进一步靠近标准温度，钢坯加热温度均匀性更好。

  2025年02期 v.44 66-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 820K]
  

• 烧结在线漏风监测及高效补漏技术在本钢的应用

  林宇;刘庆涛;孟庆林;庞清海;何志军;鲍磊;

  为了快速、准确地定位到烧结系统中具体的漏风部位，辽宁科技大学开发了在线漏风率监测系统，通过对本钢1号烧结机进行实时监测，确定漏风部位并制定高效补漏方案，经过对烧结系统漏风点的高效修补，实现了烧结机本体漏风率降低4个百分点，系统漏风率降低2个百分点，烧结矿产量提高1.74%,同时烧结矿质量也得到了提高。

  2025年02期 v.44 71-74+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 707K]
  

• 基于PSO-DE-XGBoost的小方坯缺陷预测模型

  田炎霖;闫文青;高峰;顾进广;

  针对某厂的小方坯缺陷分类数据，文章提出了一种基于粒子群优化(PSO)、差分进化(DE)和极限梯度提升(XGBoost)算法的小方坯缺陷预测模型。首先通过过采样、随机采样和特征工程三种数据增强的方法对不平衡数据集进行预处理，随后采用PSO和DE方法优化XGBoost算法的超参数，并验证模型性能。实验结果表明，经过特征工程增强的数据集训练的模型性能最优，对于中心缩孔等级、内部裂纹等级、表面缺陷等级和形状缺陷等级的预测准确率分别达到79.07%、80.6%、97.5%和72.7%。该研究方法不仅为小方坯缺陷预测提供了一种新的思路，同时也为铸坯的制造过程质量控制提供了参考。

  2025年02期 v.44 75-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 727K]
  
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