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中国冶金
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洪及鄙

月刊

1006-9356

zgyj1234@yahoo.com.cn

010-65276837

100711

北京东城区东四西大街46号

中国冶金/Journal China Metallurgy北大核心CSTPCDCSCD
查看更多>>本刊是中国金属学会主办的综合性期刊，是中国金属学会会刊，也是冶金行业唯一具有科技政策和技术导向性、多学科、多专业、实用性、国内外公开发行的科技期刊。
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    钒钛磁铁矿直接还原的研究与发展

    王新宇赵海泉齐渊洪王锋...
    1-8,51页
    查看更多>>摘要：钒钛磁铁矿是中国重要的特色资源,其高效清洁利用具有重要意义.由于钒钛磁铁矿结构复杂,铁钒钛等矿物紧密共生,导致其难冶炼、难利用.当前高炉-转炉工艺实现了铁和钒的利用,但钒资源回收利用率较低、环境污染较大、运行成本较高,且钛资源尚未获得利用.直接还原工艺可在提铁的同时富集钒、钛,被认为是实现铁钒钛综合利用的可行工艺.从还原机理、还原效率和还原结果等方面,分别对不同的固态还原剂和气态还原剂进行了对比,阐述了还原强化的效果与机理,介绍了还原-钠化-熔分耦合新工艺的探索和研究进展.基于低碳、节能、高效等理念,提出了将氢冶金技术应用于还原-钠化-熔分耦合工艺的设想,即氢还原-钠化-熔分耦合工艺,以及该工艺需要开展的研究内容.兼顾低碳、短流程、高效的氢还原-钠化-熔分耦合工艺发展前景可观.

    钒钛磁铁矿直接还原还原剂短流程氢还原

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    金属化炉料的高炉低碳冶炼研究现状

    蔡大为陈青月潘建朱德庆...
    9-20页
    查看更多>>摘要：高炉低碳冶炼是实现钢铁行业"碳达峰""碳中和"目标的关键,金属化炉料高炉冶炼可提高高炉产量、降低高炉焦比和高炉CO2排放,是推动高炉节能降耗的有效措施.综述了国内外金属化炉料高炉冶炼在理论研究和应用方面的现状,揭示了金属化炉料对高炉冶炼性能、热动力学、能耗和产量的影响,通过评估金属化炉料高炉冶炼对高炉生产成本与CO2排放的影响,对其进行经济性与生态性分析.高炉加入金属化炉料有利于降低吨铁成本,存在的限制因素有金属化炉料价格、天然气价格、炉料结构等,其具有较强的节能环保优势.最后分析了金属化炉料高炉冶炼未来的努力和发展方向.

    金属化炉料直接还原铁废钢高炉低碳冶炼碳排放

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    当前形势下烟气循环烧结工艺发展现状及展望

    陈富松袁亚强康宏毅庞焯刚...
    21-34页
    查看更多>>摘要：目前钢铁工业对节能减排的生产要求越发严格,减污降碳协同治理成为当前行业发展的新方向,尤其是烧结工序,存在固体燃耗高和各类污染物排放量大等问题.烟气循环烧结工艺同时具备降低固体燃耗和减少污染物排放等优点.为此,总结了烧结烟气中各污染物的生成机理、烟气循环烧结后的脱除机理以及进行循环的烟气中各组分变化对烧结生产的影响,从而对烟气循环烧结工艺的技术原理进行说明,为烟气循环烧结工艺的合理应用提供理论支持.同时,系统总结了国内外典型工艺的应用效果和存在的问题.结合烟气循环烧结工艺原理与烧结烟气中主要组分的排放规律,得出精细化选择性烟气循环工艺能实现高效节能减排的结论.最后,基于当前减污降碳需求进一步提升的形势,提出烟气循环烧结工艺未来进步的可行性方案,为该工艺在烧结生产中的普及应用和优化改进提供参考.

    铁矿石烧结减污降碳烟气循环发展现状

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    配加细磨烧结粉矿对带式焙烧机球团质量的影响

    智谦张福明韩志国张卫华...
    35-41,95页
    查看更多>>摘要：为充分发挥带式焙烧机原料适应性强的优势,同时降低球团生产成本,将粗颗粒的烧结粉矿经闭路磨矿工艺处理至一定粒度和水分后,与磁铁精矿配合使用作为球团生产原料,通过工业试验考察其对带式焙烧机球团生产线生球和成品球的影响.试验结果表明,在麦克粉比例小于30％时,可保证细磨矿粒度小于0.074 mm(200目)以下的比例大于90％,滤饼水分小于9％,能满足球团生产原料要求.生球落下次数和抗压强度随细磨矿配比增加而提高,配加细磨矿可减少球团膨润土使用量,提高球团铁品位.配加细磨烧结粉会降低成品球的抗压强度,但对还原度和低温还原粉化率无明显影响.综合来看,巴西卡粉、托克粉、麦克粉按4∶3∶3的比例混磨后过滤,得到的细磨矿以40％的比例添加到球团原料中,为理想的配矿方案,有助于降低球团生产成本.

    烧结粉矿磨矿带式焙烧机球团配矿

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    转炉钢渣碳热还原的热力学模拟分析

    张博康罗果萍郝帅柴轶凡...
    42-51页
    查看更多>>摘要：为研究转炉钢渣碳热还原平衡产物的物相种类和含量随还原温度、碱度及配碳量(即焦渣比)的变化规律,使用FactSage7.1热力学软件计算并进行分析.研究表明,在焦渣比一定的情况下,随着还原温度的升高,平衡物相组成中残C含量呈现下降趋势,Fe3C和P2气体含量则呈现升高趋势,表明高温有利于铁氧化物和磷灰石的还原,特别是有利于气化脱磷;随着还原温度的升高,平衡物相组成中Fe3P/Fe2P含量减少,Mn2P和P2(g)含量增多,表明还原温度对含磷物相的稳定顺序有较大影响,温度升高其稳定性增强的顺序为Fe3P→Fe2P→Mn2P→P2(g),高温有利于气化脱磷.在焦渣比和还原温度一定时,随着混合料碱度的升高,平衡物相组成中Fe3C含量均呈现升高趋势,表明提高碱度有利于铁氧化物的还原;随着混合料碱度的升高,平衡物相组成中硅酸盐液相含量呈现降低趋势,碱度为1.8时所生成的液相量最多;混合料碱度在1.8到2.2之间时,有利于α-C2S的生成及产物的自粉化,碱度为2.0时α-C2S含量最多.焦渣比的变化对转炉钢渣碳热还原平衡产物的物相种类和含量影响不大.热力学计算表明,利于钢渣微粉化的温度范围为1 450～1 500 ℃,碱度范围为1.8～2.2,焦渣比范围为10:90～15∶85,该条件范围利于α-C2S的生成且钢渣粉化效果最好.

    转炉钢渣碳热还原热力学计算平衡产物物相组成

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    Si对高碳铬轴承钢晶界碳化物的影响

    徐太旭何志军杨鑫韩啸...
    52-60页
    查看更多>>摘要：为探究Si含量的变化对高碳铬轴承钢连铸坯截面不同位置晶界碳化物的影响,采用激光共聚焦显微镜模拟连铸坯截面相应位置的冷却速率(20.0、2.0、0.2 ℃/s),并以此冷却速率分别处理不同Si含量的高碳铬轴承钢.通过扫描电镜和X射线衍射仪检测并分析晶界碳化物析出量和尺寸分布.结果表明,Si质量分数的增加(0.29％～1.48％)导致C、Mo和Mn元素在晶界处的偏析程度降低,进而抑制了晶界碳化物的析出.同时,Si会增加晶界碳化物M23C6的吉布斯自由能,导致碳化物的析出延后,缩短了晶界碳化物的生长时间,由此可知,Si含量增加也存在细化晶界碳化物的效果.另外,在较低的冷却速率(0.2～2.0 ℃/s)下,Si含量对晶界碳化物的析出和尺寸变化影响显著.因此,可以推断出高碳铬轴承钢连铸坯芯部和糊状区(冷却速率较低)晶界碳化物的生长受Si含量的影响更加明显,适当提高Si质量分数(不大于0.71％)有助于晶界碳化物析出量的降低和尺寸的减小.本研究可为高品质轴承钢碳化物的精细调控进一步提供助力.

    高碳铬轴承钢晶界碳化物Si含量冷却速率微观偏析

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    铸坯头尾温差模拟及直接轧制棒材力学性能分析

    吕明薛魁习晓峰郭红民...
    61-68页
    查看更多>>摘要：直接轧制工艺中常存在铸坯头尾温差大的问题,控制铸坯温度的均匀性有利于减小棒材性能波动,对棒材生产具有重要意义.利用数值模拟研究了铸坯切断后不同部位的温度场变化,发现3 m/min拉速下,铸坯切断后头尾表面温差约为85 ℃,且其随运输时间增加而减小,但运输时间过长会导致铸坯温度无法满足轧制要求.针对铸坯头尾温差大的问题,提出了在连铸切割机后增设阶段冷却装置,同样利用数值模拟研究了增设阶段冷却装置对铸坯温度场的影响.结果表明,增设阶段冷却装置可有效减小连铸坯头尾温差,水流密度与铸坯长度基本呈抛物线关系,出冷却装置时的连铸坯头尾温差降低至约35 ℃,粗轧机入口处铸坯中部的芯表温差减小约9 ℃,尾部的芯表温差增大约19 ℃,阶段冷却装置对芯表温差的影响基本消除.根据计算结果对阶段冷却装置的关键工艺参数进行设计,利用某企业生产线进行阶段应用试验,对棒材屈服强度和抗拉强度等力学性能进行研究,发现屈服强度和抗拉强度的波动范围为30 MPa,棒材性能均匀性得到有效控制,同时棒材屈服强度远高于415 MPa的要求,为减少炼钢过程的合金消耗提供了有利条件.研究结果为阶段冷却装置实际应用提供参考和依据,同时为钢铁企业控制铸坯头尾温差和棒材性能均匀性提供了新思路.

    方坯连铸直接轧制数值模拟头尾温差力学性能

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    钢中非金属夹杂物性质第一性原理计算

    琚立颖谷少鹏谭敏李涛...
    69-82页
    查看更多>>摘要：采用第一性原理研究了钢中非金属夹杂物的晶体结构性能、电子性能和力学性能,从微观角度评价了非金属夹杂物的结构稳定性,揭示了非金属夹杂物对钢材力学性能的影响规律.结果表明,所分析夹杂物中,TiN的结合能绝对值最大、结构最稳定,其次为SiO2和Al2O3;MnS、Cu2O、CuO和FeO的结合能绝对值较低,原子间化学键较弱,结构相对不稳定.能带结构分析表明,Al2 O3、CaO、MgO、SiO2、AlN、MgAl2 O4、Ca2 SiO4、CaAl4 O7属于绝缘材料,Cu2O、CaS、MnS属于半导体材料,FeO、CuO、FeS、TiN属于导体材料.弹性性能计算结果表明,TiN的弹性模量和硬度值最大,分别为517.70 GPa和31.77 GPa,表明TiN夹杂物刚性大,抵抗变形或破坏的能力较强,属脆性夹杂物;Cu2O的弹性模量和硬度值最小,分别为25.06 GPa和0.24 GPa,属塑性夹杂物;复合非金属夹杂物CaAl4O7弹性模量和硬度值分别为124.58 GPa和5.52 GPa,塑性变形能力相对较差,属半塑性夹杂物.G/B(体积模量与剪切模量的比值)和泊松比结果表明,SiO2的G/B值偏离0.57最多,泊松比最小,为0.02,夹杂物脆性严重.Cu2O的泊松比最大为0.46,结合其弹性模量与硬度值可知,其弹性性能较好.研究结果为钢中非金属夹杂物的合理控制提供了理论依据和数据支撑.

    非金属夹杂物晶体结构性能电子性能力学性能第一性原理

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    基于理论分析和智能算法的高炉炉缸活性预测模型

    刘小杰温梁亦欣张玉洁李欣...
    83-95页
    查看更多>>摘要：延长高炉使用寿命、保证高炉炉况稳定顺行和降低高炉能源消耗已经成为现代高炉生产发展的主要方向,为实现这些目标,提高高炉炉缸活性被认为是至关重要的措施之一.炉缸活性可以揭示高炉内部的化学反应和热力学条件,有助于深入了解高炉冶炼过程的基本机理,合理评价炉缸活性对指导高炉生产有着重要意义.为此,首先从高炉生产现场采集的工艺数据出发,经过预处理和计算,得到高炉炉缸活跃性指数;然后,为了进一步提高预测准确性,采用特征选择方法以及冗余性分析,从众多参数中选取最具影响力的作为输入参数;最后,采用贝叶斯优化的XGBoost模型对高炉炉缸活性进行回归预测,同时对比了默认超参数的XGBoost模型与随机森林模型的回归效果.结果表明,贝叶斯优化的XGBoost模型在预测炉缸活性方面表现出卓越的性能,具有很好的泛化性和非线性拟合能力,取得了较好的预测效果.该研究结果为高炉生产提供了有力的决策依据,可以帮助优化操作参数、提高冶炼效率和降低能源消耗.

    高炉炉缸活性特征选择XGBoost模型贝叶斯优化

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    攀钢1 750m3高炉冶炼钒钛矿指标优化技术应用

    黄云储满生闫瑞军
    96-107页
    查看更多>>摘要：炼铁技术发展到目前,高炉炼铁仍然是能效利用最高的工艺之一.高炉炉况稳定对铁水的产量及质量具有重要影响.钒钛磁铁矿资源开发与综合利用是国家的重大战略.攀钢攻克了用普通高炉冶炼钒钛磁铁矿这一技术难题,建设了攀西钒钛磁铁矿资源综合利用开发基地,逐步实现了对钒钛磁铁矿资源中铁、钒、钛元素的规模化利用.攀西地区原燃料特点为炼焦煤资源短缺,矿石有害元素含量高.由于影响高炉稳定顺行的因素繁多,高炉冶炼过程炉况波动时有发生,如何确保高炉的稳定顺行和低碳冶炼是有效利用攀西钒钛资源的重要前提.结合攀西地区资源特点和西昌钢钒1 750 m3高炉炉型生产实践,从送风制度、造渣制度、热制度、装料制度入手,通过理论分析、对比实际生产数据、与相近原燃料或炉型参数的高炉对标等方法,阐明了 1 750 m3高炉冶炼钒钛矿保持炉况长期稳定的合理操作制度和特殊炉况快速恢复的技术路径及实施效果.研究结果可为钒钛磁铁矿资源高炉高效冶炼提供理论和生产实际指导.

    高炉钒钛磁铁矿合理操作制度炉况稳定技术路径生产实践

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