双碳技术

• 焦炭气孔的非均匀劣化特征及其评价方法研究

  翁石林;刘起航;李尚晋;杨泽邦;袁文浓;

  作为多孔固体，焦炭从表面到内部呈现出典型的非均匀劣化特征，对高炉内焦炭层的空隙度有十分重要的影响。文中从多孔焦炭溶损过程的传质反应基本原理出发，分析了焦炭气孔非均匀演化的特征，并在前期研究基础上进一步完善了焦炭基质反应速率k_v和气孔扩散系数D_(eff)的测定分析方法，给出更加准确易测的参数■来表征焦炭气孔的非均匀劣化特性，为完善焦炭质量评价体系提供帮助。结果表明：焦炭内部存在从纳米级到毫米级大小差异极大的气孔，有很强的非均匀性，不同孔径的气孔遵守不同的扩散规律和方程，应分别考虑计算，进而综合评估焦炭的孔扩散特性。随着失碳反应的进展，焦炭中的孔隙逐渐膨胀或合并为中孔和大孔，气孔扩散系数逐渐增大，劣化的瞬时非均匀性减小。焦炭■越小，劣化后的粒度均匀性更好，对高炉透气透液性越有利。

  2024年04期 v.43 3-8+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 901K]
  

• 120t顶吹CO₂-O₂转炉氧枪二次燃烧射流运动模式研究

  程钰;刘西峰;刘福海;冯超;李大亮;宁志国;林瑞民;李俊旗;

  文章运用Fulent软件，对基于120 t转炉设计超音速氧枪和二次燃烧氧枪(5孔交错式和8孔均布式)进行模拟计算，对比分析掺混10%CO_2后三种氧枪的射流速度分布特点和对熔池搅拌能力的影响。模拟结果表明：在L>0.57 m处，8孔均布式氧枪的主氧射流速度略小于超音速氧枪的；在L<1.05 m处，由于副孔单孔流量较大，5孔交错式氧枪的主氧射流速度最大；在1.05 m<L<1.8 m处，5孔交错式氧枪的主氧射流速度最小。研究三种氧枪的搅拌强度发现1.45 m处为最佳枪位，在该枪位下，冲击面积大小排序为8孔均布式氧枪>超音速氧枪>5孔交错式氧枪，冲击深度大小排序为8孔均布式氧枪>5孔交错式氧枪>超音速氧枪，8孔均布式氧枪的冲击深度和冲击面积均最大，对熔池冲击能力最强。

  2024年04期 v.43 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 775K]
  

工艺节能

• 链箅机—回转窑—环冷机球团系统热经济性分析

  郭婷宇;沈晓旭;韩依璇;冯亮花;孙玉英;霍兆义;

  以降低球团生产系统能耗为目标，进一步了解球团生产过程中能流及火用流的变化和损失情况，对链箅机—回转窑—环冷机氧化焙烧球团系统进行了热平衡及火用平衡计算分析。系统热收入和火用收入主要项为燃料化学能和球团氧化。热量消耗主要用于排出废热和外表面散热。传热、燃烧不可逆火用损失和系统机体散热火用损失为火用支出主要部分。针对系统废热余热资源未完全利用情况，提出环冷废气余热循环利用和回转窑表面散热回收等建议，经计算优化后，对于废气余热循环，利用环冷二段与三段废气余热使热效率提高至85.29%、火用效率提高至33.40%;回收集热器余热使热效率提高至86.53%、火用效率提高至33.93%。研究结果为球团生产提供建议，并结合实际寻找适合该系统的余热利用方案，为节能优化提供参考。

  2024年04期 v.43 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
  

热工理论

• 不同条件下焦炭的高温反应行为及热态性能评价

  王宏涛;王寅;方书霖;王平;龙红明;

  针对某钢铁企业四种捣固焦，研究了不同条件下焦炭高温气化反应行为，从不同角度评价焦炭热态性能。结果表明，在国标条件下，四种焦炭的CRI和CSR分别在21%～31%和54%～68%范围内。随着焦炭反应性的升高，气化溶损反应开始温度和激烈温度均降低，且两者分别在887～948℃和1 315～1 423℃范围内。随着溶损率的增加，焦炭C和D的固定溶损率反应后强度均降低，且前者大于后者，但两者差值明显低于国标条件下的差值。高炉实际运行结果显示，在其他条件不变的情况下，使用焦炭C和D时高炉技术经济指标相差不大。采用高温下固定溶损率反应后强度和平均反应速率评价焦炭的热态性能更符合炉内情况，推荐的检测条件为温度1 200～1 400℃、固定溶损率为20%～30%。

  2024年04期 v.43 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 921K]
  

• 三钢铁矿石高温基础特性评价与研究

  戴玉山;周文波;黄建强;刘征建;李思达;

  为保证烧结高效稳定生产，针对三钢常用的八种铁矿粉的高温基础性能进行了相关研究。研究结果表明，矿种和铁氧化物赋存形态的不同均会影响到矿粉的高温基础性能，A_1矿粉内部褐铁矿含量较高，高温反应性较好，最低同化温度较低；磁铁矿粉的最低同化温度都达到了1 300℃以上，液相生成能力和流动能力都较好，尤其B_1液相流动性指数达到了5.59,各铁矿粉之间存在烧结互补特性。研究铁矿石的高温基础特性为优化烧结配矿提供了技术依据，基于检测结果，确定了矿粉配比为外购富矿粉∶国内精矿粉=8∶2,后续可根据性价比对配比进行微调。

  2024年04期 v.43 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K]
  

炉窑热工

• 高炉鼓风条件对回旋区形态影响的数值模拟研究

  刘蕾;李忠峰;赵振龙;张志伟;孙兆楠;卓雨霆;

  针对高炉回旋区难以实验观测，研发了二维欧拉—颗粒多相流动模型，对高炉回旋区形成进行了数值模拟，研究了鼓风速度、鼓风角度对回旋区尺寸和形状的具体影响。研究结果表明，当鼓风速度从150 m/s增至250 m/s时，回旋区气相体积分数及尺寸显著增加，深度和高度分别从0.75 m和1.24 m扩展至1.4 m和2.36 m。另外，鼓风角度的调整在回旋区的水平和深度方向同样起到了关键作用，当鼓风角度从0°调整至-30°时，回旋区高度保持在2 m左右，深度从1.52 m降至1.13 m,特别是较小鼓风角度有利于增加回旋区深度。研究结果为高炉鼓风操作参数优化提供了科学依据，对于提升高炉运行效率和生产能力具有重要的指导价值。

  2024年04期 v.43 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 798K]
  

耐火材料

• 直流电场下保护渣对氧化锆—碳耐火材料的侵蚀

  陈文;张海明;刘宝奎;杨鑫;何志军;

  采用旋转搅拌法，在外加直流电场作用下进行了结晶器保护渣与水口渣线氧化锆—碳耐火材料的侵蚀试验，并研究直流电压(0、5、10 V)对保护渣与水口渣线材料界面行为的影响。结果表明，随着外加电压的增大，保护渣在水口耐火材料表面的附着量逐渐增加，保护渣的附着厚度在0、5、10 V时分别为2、3、7 mm。微观结构表明保护渣与水口材料界面存在的电场可以显著改变固—液两相间的润湿性，从而为熔渣向水口扩散、传质和渗透行为提供良好的动力学条件，且大电压下(10 V)的电场作用会加剧保护渣对材料的侵蚀。

  2024年04期 v.43 38-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 782K]
  

生产实践

• 提高烧结矿产量生产实践

  刘燕霞;韩立浩;张志旺;陈敏;董中奇;

  通过改善某企业360 m~2烧结机焦粉和返矿粒级、优化除尘灰配加方式、合理配矿、系统改进布料装置、实施低负压点火技术改造、加强烧结机系统漏风治理、加大主抽风机能力、提高冷却系统和成品系统的处理能力、提升设备和工艺技术水平、建立上下工序制约机制，烧结料层厚度由750 mm逐步提高至900 mm。烧结矿生产实现了厚料低碳低温烧结，内返配比由18%降低至13%以下，成品率提高4.2个百分点，烧结矿产量由12 141 t/d提高至12 893 t/d,烧结入炉比由78%提高至84%,为铁前降本增效取得可观的经济效益。

  2024年04期 v.43 43-47+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 756K]
  

测控技术

• 基于差分进化算法的热轧板坯工艺参数优化

  王昊;包向军;周剑波;汪晶;张超;

  针对热轧生产过程中工艺参数优化问题，提出了一种差分进化算法。首先，构建随机森林回归模型预测质量特征；然后，基于随机森林回归模型的工艺参数重要性排序结果选择待优化的工艺参数；最后，利用差分进化算法优化工艺参数并使用最优结果替换待优化的工艺参数。文章提出以缺陷相对发生率平均降低值和平均降低率作为评价指标，对比研究优化前后的结果，与其他优化算法相比，差分进化算法达到了最优性能。应用分析表明，所提算法进行工艺参数优化后，单位板坯中的缺陷个数均少于25,算法执行平均用时为8.57 s,具有良好的可操作性与应用推广价值。

  2024年04期 v.43 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 765K]
  

• 烧结机煤气消耗量预测模型的性能比较研究

  李涛;王盛民;刘刚;王桂伟;

  针对钢铁企业烧结机煤气消耗量预测精度较低的问题，研究建立差分自回归移动平均模型(ARIMA)、长短期记忆网络模型(LSTM)和极端梯度提升模型(XGBoost),用于预测烧结机的高炉煤气消耗量，利用钢铁联合企业的实际数据对比验证了预测模型性能。结果表明，XGBoost模型的预测精度高于ARIMA模型和LSTM模型。XGBoost模型的MAPE为3.45%,RMSE为703.53 m~3/min,R~2为99.91%,鲁棒性和泛化能力较强。此外，为了强化预测模型与烧结机不同运行状态间的联系，对烧结机不同运行状态的煤气消耗量进行预测。LSTM模型在烧结机正常生产状态表现出最好的预测效果，XGBoost模型则在烧结机减产和增产状态预测效果最佳。

  2024年04期 v.43 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 827K]
  

环境保护

• Mn₂O₃/AC微波处理烧结烟气协同脱硫脱硝研究

  王健雄;石焱;胡长庆;孟令一;郝克;

  利用浸渍法制备了孔隙结构丰富、Mn_2O_3负载良好的活性炭(Mn_2O_3/AC),通过微波脱硫脱硝实验探究了Mn_2O_3/AC在不同温度、氧气含量和水含量条件下对烧结烟气微波脱硫脱硝的影响。实验结果表明，在180～420℃区间内，脱硫脱硝率随着温度的升高而增高，420℃时脱硫率为98.2%,脱硝率为80.25%,高温下Mn_2O_3/AC能够维持较高水平的脱硫性能；烧结烟气中的氧和水对脱硫脱硝有一定的促进作用，但含湿量过大对脱硫不利。Mn_2O_3/AC能够满足烧结烟气复杂成分微波脱硫脱硝要求，在O_2和H_2O(g)共存条件下脱硫脱硝率可维持在95%以上。Mn_2O_3/AC微波脱硫脱硝时不仅生成单质S和N_2,还生成了硫酸盐与硝酸盐等副产物，进而降低了负载活性炭的性能。

  2024年04期 v.43 59-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 814K]
  
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