双碳技术

• 燃料粒度对烧结过程燃烧行为及料层温度影响的数值模拟

  李保良;张超民;丁小涛;张建良;刘征建;王耀祖;李震;李思达;

  文章基于计算流体动力学(CFD)技术，构建了烧结台车的二维稳态数学模型，旨在优化烧结过程中燃料的粒度组成。研究结果显示，减少细粒度(≤1 mm)燃料的质量分数，能显著改善烧结料床内部的燃烧环境，提升料床最高温度，降低残碳质量分数。同时，降低粒度>5 mm及≤1 mm燃料的质量分数，有效改善了CO二次氧化反应的动力学条件，使CO排放质量浓度下降，燃烧效率提升至94.5%。

  2025年06期 v.44 3-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]
  

• 喷吹CO₂对风口燃烧状态影响研究

  陈衍彪;郭豪;冯燕波;王得刚;左海滨;庞焯刚;

  喷吹CO_2实现碳自循环利用以降低碳排放是具有潜力的新型减碳技术。文章研究高炉喷吹CO_2对风口燃烧状态影响，结果表明，随着CO_2喷吹量增加，煤粉起始和结束燃烧温度均明显升高。煤粉燃烧过程分为吸热脱除挥发分和残炭燃烧放热两个阶段。C与CO_2气化反应吸热降低了风口区热量，进而抑制了煤粉脱挥发分过程，最终使得回旋区末端温度显著升高。CO_2喷吹量每增加1 Nm~3/t，理论燃烧温度降低约5.85 K，综合调整富氧率和燃料比以保持理论燃烧温度不变，富氧率相应增加约0.13个百分点，燃料比相应增加约1.2 kg/t。因实际冶炼过程富氧能力限制，以及燃料比增加导致经济成本提升的约束，通过外部加热提高CO_2喷吹温度是提高喷吹量的重要手段。

  2025年06期 v.44 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 826K]
  

• 无烟煤—城市生活垃圾共气化行为研究

  焦卫希;刘思贤;左晓剑;王广;王静松;薛庆国;

  文章围绕城市生活垃圾与无烟煤的混合气化特性展开研究，旨在明晰城市生活垃圾对煤粉气化行为的影响，探索将城市生活垃圾用于高炉喷吹的可行性。采用热重分析方法，首先分别研究了城市生活垃圾在氩气及CO_2气氛中的热解与气化过程，随后进一步分析了不同城市生活垃圾质量分数对煤粉气化行为的作用机制。结果表明，城市生活垃圾的热解主要分为纸张热解、塑料热解和碳酸盐分解三个阶段。随着城市生活垃圾质量分数的提高，气化反应的起始温度和反应完成温度降低，反应性显著提高，表明其对无烟煤气化过程具有促进作用。拉曼光谱结果显示，城市生活垃圾的加入降低了混合物的石墨化程度，有利于提高碳材料的反应活性。研究结果为高炉喷吹城市生活垃圾的应用提供了理论基础，有助于推动钢铁工业的绿色转型和低碳发展。

  2025年06期 v.44 14-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K]
  

工艺节能

• 喷吹高比例烟煤对高炉冶炼影响规律研究

  贾来辉;王玉会;张建良;徐润生;

  喷吹高比例烟煤可以充分利用资源，降低企业冶炼成本及碳排放。为探明喷吹高比例烟煤对高炉冶炼产生的影响，通过理论计算，分析了理论燃烧温度、炉腹煤气量、直接还原度、高炉区域碳素和热量分配等随着喷吹烟煤比例的变化规律。结果表明，烟煤比例每提高10个百分点，理论燃烧温度下降约6～7℃，直接还原度降低约0.012，炉腹煤气量增加约5 m~3。随着烟煤比例的提高，区域碳素都呈现减少的趋势。炉内的热量分配影响明显，热收入方面，碳素燃烧放热减少，碳元素和氢元素氧化放热增加，热风带入物理热减少，总体热收入呈下降趋势;热支出方面，脱硫耗热减少，煤分解热增加，铁氧化物分解耗热基本不变，总热支出基本不变，全炉热损失随着烟煤比例的提高呈下降趋势。

  2025年06期 v.44 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1177K]
  

• 焦炭—水蒸气反应动力学模型解析

  吴明鑫;蒋永强;铁维博;汪琦;黄浚宸;

  文章旨在探究焦炭与水蒸气的溶损反应动力学机理，选取了VM、GM和RPM三种动力学模型，对工业用焦炭在1 173～1 373 K与水蒸气的溶损反应进行分析。实验测定了焦炭的溶损率，模型计算得到了反应速率常数和表观活化能，相同反应温度下三种反应速率常数呈现k_(VM)> k_(GM)> k_(RPM)。GM模型具有较高准确性，特别是在1 223～1 323 K区间内平均偏差低于2.00%，其在预测焦炭与水蒸气溶损反应中最可靠。最终确定焦炭与水蒸气溶损反应的表观活化能为154.03 k J/mol。实验结果为焦炭热性质评价和溶损劣化动力学机理研究提供了理论依据。

  2025年06期 v.44 26-29+36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1023K]
  

• 烧结工序能耗影响因素及其节能途径探讨

  罗刚刚;张琦;籍杨梅;王鑫鑫;

  为了深入分析影响烧结工序能耗的因素并挖掘其节能潜力，文章基于投入—产出法、热量平衡、机理与数据协同驱动方法，构建了烧结工序能耗计算模型。通过线性回归分析探讨了烧结工序中各关键参数对能耗的影响程度，从生产工艺优化、操作特性改进和节能技术应用三个角度，提出了针对烧结工序的精细化节能途径。在设定条件下，烧结工序能耗为47.14 kgce/t，各因素对工序能耗的影响程度排序依次为烧结矿碱度、配水量、热损失、漏风率、生石灰质量、烧结矿w(Fe O)、返矿外配比和烧结矿w(MgO)。此外，通过对节能技术清单的量化和对比分析表明，余热余能回收是该企业节能降耗的薄弱环节。

  2025年06期 v.44 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 870K]
  

• 还原度对镁质熔剂性球团软熔特性的影响

  王聪渊;李宝生;李旺;田铁磊;刘振浩;

  大比例球团冶炼是今后高炉炉料结构优化的方向。文章研究了镁质熔剂性球团的还原度对其软熔性能的影响，分析了不同还原度的镁质熔剂性球团矿相组成及显微结构变化规律，阐明了提高球团还原度可改善料柱透气性的原因。结果表明:随着还原度增加，镁质熔剂性球团的T_(10)先降低再升高，T_s和T_d逐渐升高，且熔化区间变窄;最大压差和特征值随着还原度增加逐渐降低，最大压差由14.8 k Pa降低至8.1 k Pa，特征值由560.0 k Pa·℃降低至287.3 k Pa·℃。另外随着还原时间延长，镁质熔剂性球团的孔隙度逐渐增大，金属铁质量分数逐渐增加，磁铁矿逐渐被还原为浮士体，矿相中的液相逐渐减少，浮士体中的Mg元素质量分数，由还原前的0.33%～0.74%增加到1.41%～1.43%，这也是导致T_s逐渐升高的原因。

  2025年06期 v.44 37-41+72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1312K]
  

热工理论

• 典型炼焦煤煤质特性及热解动力学研究

  张俊杰;贾来辉;徐涛;孙圳;李克江;张建良;

  研究采用工业分析、元素分析、灰成分分析、胶质层指数、粘结指数、奥亚膨胀度和基氏流动度等多种方法，全面评估了炼焦煤的煤质特性。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析，深入探讨了煤样的结构特性，并利用热重(TG)分析技术研究了煤样的热解行为，同时计算了热解动力学参数。研究结果表明，炼焦煤的塑性参数G值和Y值以及lg MF和b值之间存在显著的线性正相关关系。FTIR分析结果表明煤样的表观芳香度f_(a(FTIR))、脂肪氢与总氢比H_(al)/H与氢碳原子比H/C之间均呈现良好的线性相关性，证实了FTIR结合适当的数据分析能够有效地确定煤的芳香性和变质程度。热重分析的TG和DTG曲线表明煤样的主要失重区间集中在300～600℃。采用Flynn–Ozawa–Wall(FOW)和Kissinger–Akahira–Sunose(KAS)法计算得到的非等温表观活化能结果基本一致，且随着煤变质程度的增加，煤样热解所需的表观活化能也增加。这些发现为炼焦煤的热解特性评估和炼焦工艺的优化提供了重要的理论依据。

  2025年06期 v.44 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1280K]
  

• 富氧条件下钒钛磁铁矿球团氧化焙烧动力学研究

  熊涛;项心如;巨建涛;邢相栋;折媛;

  为促进钒钛磁铁矿(VTM)在球团上的应用，通过热重实验和XRD检测，并借助Coats-Redfern动力学分析方法，研究了富氧条件下VTM球团的氧化动力学行为。结果表明，VTM球团在焙烧过程中经历了Fe_3O_4→Fe_2O_3,Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→Fe Ti O_3/Fe_2Ti O_5以及Fe Ti O_3→Fe_9Ti O_(15)的物相转变。球团的氧化过程分为三个阶段，分别受化学反应(400～600℃)、相边界反应(600～840℃)和扩散反应(840～1 050℃)控制。其中第一阶段的氧化行为受氧气体积分数影响最大，氧气体积分数从20%增至40%,VTM球团的表观活化能由97.11 k J/mol降低到60.97 k J/mol，改善了氧化反应的动力学条件，继续提高氧气体积分数至50%不利于球团的氧化。后两个阶段氧气体积分数增加对球团氧化的影响与第一阶段相同，但影响效果减弱。

  2025年06期 v.44 49-54+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1187K]
  

• 高炉入炉焦/风口焦结构演变规律

  王紫微;罗果萍;曹麟翔;孙权;白晓光;刘曙光;刘景权;

  以包钢7号高炉的入炉焦和不同粒径风口焦为研究对象，采用XRD、Raman、N_2吸附法、SEM-EDS等设备对焦炭进行分析，探明焦炭在高炉内降解因素及结构演变规律。结果表明，与入炉焦相比，风口焦的碳结构有序度和石墨化程度提高，随着粒径的减小，石墨化程度、比表面积和孔容均增加;而气孔率降低，表面形貌复杂，存在串孔、扩孔、孔结构坍塌等现象。风口焦中碱金属钾、钠形成的钾霞石、钠霞石破坏焦炭组织，形成的裂纹使焦炭强度降低，霞石结晶程度和碳基体致密程度随粒径的减小而加大。

  2025年06期 v.44 55-60+66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1226K]
  

炉窑热工

• 加热炉冷热装工艺对钢坯温度的影响

  张炎;宋宝玉;孙守斌;马光宇;齐凤升;徐健祥;

  通过建立加热炉数学模型，研究在不同装炉温度条件下，不同长度钢坯的加热情况。结果表明，热装利于降低能耗、提高钢坯温度均匀性。长度3.96 m的钢坯，热装在炉时间4.1 h、出炉温度为1 485 K，相较于冷装，煤气消耗量减少21%。长度2.74 m的钢坯，热装在炉时间3.6 h、出炉温度为1 504 K，相较于冷装，煤气消耗量减少19.6%。模拟结果为现场加热炉设定自动烧钢模型中的热装钢坯在炉时间提供数据支撑。

  2025年06期 v.44 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1187K]
  

测控技术

• 基于RF-SSA-BP神经网络的LF终点温度预测

  邹仕宝;张炯明;尹延斌;甄新刚;吴星星;

  对钢包精炼炉(以下缩写为LF)终点温度进行精确预测，有助于降低能源消耗，提高冶炼效率。为提高LF终点温度预测的准确性，先使用孤立森林算法检测并剔除数据集中的异常值，再使用随机森林算法分析各影响因素与终点温度的相关性，最后建立基于麻雀搜索算法优化的BP神经网络模型。基于国内某钢厂LF生产车间实际生产数据对模型进行验证，并与其他模型进行对比。结果表明，文章提出的模型预测的终点温度精度在±5℃内的炉次占比达到了92%，优于其他方法，可以为LF实际生产温度控制提供参考。

  2025年06期 v.44 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K]
  

• 基于IHAOAVOA-ELM的LF终点温度控制模型

  肖卓越;柴琳;刘雅迪;

  LF精炼炉的终点温度对铸造产品质量影响较大，保证其终点温度的准确至关重要。针对LF终点温度控制问题，提出了基于IHAOAVOA-ELM的LF炉终点温度控制模型。首先根据AO算法强大的探索能力和AVOA算法优秀的开发能力，结合佳点集和FDB策略建立了混合改进天鹰—非洲秃鹫算法优化极限学习机预测模型(IHAOAVOA-ELM);然后在预测模型的基础上使用IHAOAVOA算法对影响终点温度的主控变量进行参数优化，通过寻找最优解确定当前炉次达到目标温度需要的主控变量值，从而实现对终点温度的控制。实际算例结果表明，IHAOAVOA-ELM预测模型在七个对比模型中预测精度最高，预测结果更加稳定，预测误差在±10℃的炉次比例为95.21%; 10组测试炉次的控制偏差也在合理范围内，达到了控制预期，为LF精炼带来具有实际意义的帮助。

  2025年06期 v.44 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1405K]
  
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