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烧结余热回收发电关键技术

烧结余热发电技术是钢铁工业提高能源利用效率,实现可持续发展的重要途径之一.针对烧结余热资源品质较低、波动大等特点,提出并分析了余热回收与烟气处理、热源参数预测、余热回收工艺与废气温度调节、废气循环与烧结矿冷却制度优化、余热锅炉与发电系统选型优化等关键技术,认为:烧结余热回收应以冷却机废气余热回收为主,并重点保证系统稳定运行,提高余热回收效率,其中,热源参数预测技术是基础,热风循环技术是有效手段,余热锅炉和发电系统热力参数优化、参数匹配和动态特性优化是核心.

关键词: 烧结 , 余热回收 , 关键技术 , 工艺优化

Mo-MoSi2功能梯度材料的三点弯曲行为

张颖异 , 李运刚 , 师学峰 , 齐渊洪 , 邹宗树

材料热处理学报

采用渗硅工艺制备了Mo-MoSi2功能梯度材料,并利用扫描电镜、X射线衍射以及弯曲强度试验观察并分析Mo-MoSi2功能梯度材料的微观结构和断裂行为.结果表明,梯度材料由表及里的结构变化形式为表层MoSi2晶粒(尺寸为6.8 μm)+少量Si→MoSi2柱状晶粒(长度为15 μm)→过渡层(2μm)→Mo基体.该Mo-MoSi2功能梯度材料具有组织致密,MoSi2晶粒细小,梯度层与Mo基体界面结合良好等特点.Mo-MoSi2梯度材料具有良好的弯曲性能,弯曲强度为1025 MPa,断裂挠度为1.87 mm,弹性模量为26.6 GPa.在保证Mo基体强度的同时,MoSi2功能梯度涂层显著提高了Mo基体塑性性能.Mo-MoSi2梯度材料的弯曲断裂形式主要为沿晶断裂和穿晶断裂两种形式.过渡层和MoSi2涂层形成是Mo-MoSi2功能梯度材料断裂韧性提高的主要原因.

关键词: 渗硅 , Mo-MoSi2 , 功能梯度材料 , 微观结构 , 弯曲强度

焦炉煤气自重整成分变化规律热力学计算

师学峰 , 高建军 , 张颖异 , 徐洪军 , 齐渊洪

钢铁研究 doi:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20140240

基于焦炉煤气的CH4-H2-H2 O-CO-CO2-O2体系,通过热力学平衡模拟计算,对焦炉煤气自重整过程中成分变化规律的影响因素进行了研究与分析.研究结果表明:高温、高CH4含量及低体系压力有利于焦炉煤气自重整.在原始炉气成分中CH4的体积分数为26.4％,氧气加入量为13％,重整温度为900℃和系统压力为0.2 MPa的情况下对焦炉煤气进行自重整,则还原气平衡态组分中H2的体积分数可由57.4％提高到约72.6％;CO的体积分数可由8.6％提高到约24.0％.

关键词: 热力学计算 , 焦炉煤气 , 自重整

高炉冶炼预还原炉料能耗分析

高建军 , 张颖异 , 齐渊洪 , 许海川 , 师学峰

钢铁

通过建立高炉冶炼预还原炉料数学模型，计算了原料铁品位、预还原炉料金属化率和铁的存在形态对高炉冶炼能耗的影响，比较了高炉冶炼预还原炉料和传统高炉的能耗。计算结果表明：针对不同铁品位原料，有一个适合高炉冶炼的炉料最佳金属化率，使高炉冶炼焦比最低；预还原炉料中的铁以硅酸铁形式存在时，主要进行直接还原，冶炼焦比较高；与传统高炉相比，高炉冶炼预还原炉料，可以大幅度降低焦比，但燃料比升高。

关键词: 预还原炉料 , 金属化率 , 铁品位 , 高炉 , 焦比

基于铝土矿配碳球团还原熔分过程的渣相组成

张颖异 , 师学峰 , 齐渊洪 , 邹宗树 , 郭玉华

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140073

试验采用煤基直接还原熔分技术和热力学分析手段，对高铁铝土矿含碳球团在还原熔分过程中的渣相组成机理进行了研究。试验结果表明，渣系碱度对粒铁的收得率和粒铁尺寸以及渣系组成有重要影响。当碱度为1.00、2.00、3.85时，粒铁收得率分别为91.55%、44.53%和88.48%，粒铁尺寸分别为15.50、7.00和8.54 mm；熔分渣的相组成（质量分数）分别为55%A-34%CA6-6%C2AS-4%Fe、64%A-35%C2AS-2%Fe、24%C2S-62%C12A7-7%C2AS-4%C3AS3-3%Fe；当渣系碱度为3.85时，还原熔分渣系的组成主要为C2S和C12A7，两者质量分数约为85%；只有当混合物处在C2S到C12A7的渣线上或者渣线附近时（即R=3.85时），冷却析晶的平衡相中才会出现C2S和C12A7。

关键词: 直接还原 , 高铁铝土矿 , C2S-C12A7体系 , 粒铁 , 渣相组成

高磷鲕状赤铁矿煤基直接还原实验

徐洪军 , 师学峰 , 张颖异 , 万新宇 , 曹晓恩

钢铁研究学报 doi:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20140294

采用XRD和SEM对高磷鲕状赤铁矿矿物的组成及矿相结构进行了研究分析,根据分析结果提出采用煤基直接还原-磁选工艺处理高磷鲕状赤铁矿,并对影响该工艺的因素进行了详细的实验研究与分析.结果表明:最佳工艺条件为还原温度1 250℃、还原时间30 min、碳氧比1.8及碱度0.8,在此工艺条件下,可以得到产率为47.68％、铁品位为86.51％、铁回收率为92.94％、磷的质量分数为0.18％和金属化率为92.56％的磁选精矿以及磷回收率为92.88％的尾矿.

关键词: 高磷鲕状赤铁矿 , 直接还原 , 精矿指标

转底炉用蓄热式烧嘴的模拟

赵凯 , 宫晓然 , 胡长庆 , 师学峰 , 齐渊洪

材料与冶金学报 doi:10.14186/j.cnki.1671-6620.2015.02.009

运用Fluent软件对转底炉加热设备(蓄热式烧嘴)进行模拟,确定仿真计算所需的最佳网格精度,并分析空气-燃料比(以下简称空燃比)对燃烧温度和燃烧生成组分摩尔分数的影响.结果表明:当网格精度Interval=1.5,燃烧温度为2220K(1 947℃)时,较为接近丙烷理论燃烧温度,此时网格数为23 724个,完全达到仿真要求;当空燃比处于18～38时,丙烷能充分燃烧,燃烧温度可稳定保持在2 110 K(1 837℃)以上;当空燃比低于18或者高于38时,燃烧温度降至2080K(1 807℃)左右;当空燃比发生变化时,烧嘴内各组分的摩尔分数会发生变化,O2的摩尔分数所占量小,N2的摩尔分数较高,CO2的摩尔分数最高约0.1,并且当空燃比为15时,CO产生的总量相对高.

关键词: 模拟 , 转底炉 , 蓄热式烧嘴 , 空燃比

低品位褐铁矿的磁化焙烧

师学峰 , 张颖异 , 徐洪军 , 周和敏 , 齐渊洪

钢铁研究学报 doi:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20140177

针对河北宣化某难选褐铁矿石,采用SEM和XRD对原矿物性结构及成分进行了分析,并运用磁化焙烧-磁选工艺进行了实验研究并对磁化焙烧-磁选工艺参数进行了优化.物相分析结果表明,该褐铁矿与脉石矿物的镶嵌关系较为复杂,SiO2含量高,运用常规的选矿方法难以分选提纯.实验结果表明,磁化焙烧-磁选工艺可以较好地完成该铁矿石的提纯.对该褐铁矿原矿在焙烧温度为950℃,焙烧时间为15 min,配煤量为5％,焙烧矿粒度为150 μm和磁场强度为60mT的条件下,可以得到精矿产率为43.68％,铁精矿品位为53.98％,铁回收率83.91％,wsio2为13.9％的良好指标.

关键词: 褐铁矿 , 磁化焙烧-磁选 , 提纯

镁质熔剂性球团孔结构特性

田铁磊 , 师学峰 , 蔡爽 , 张彦辉 , 邢宏伟 , 李杰

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160092

为了研究镁质熔剂性球团的孔特征，采用压汞法测量研究了碱度对镁质熔剂性球团孔结构的影响规律，利用多重分形理论分析了镁质熔剂性球团孔径分布的均匀性，并阐述了液相量和孔径与抗压强度之间的关系。结果表明，随着碱度的提高，镁质熔剂性球团的临界孔径先降低后增加，最可几孔径、平均孔径逐渐增大，孔径分布也越来越均匀，且主要以大孔为主；镁质熔剂性球团适宜的液相量有利于抗压强度的提高，可以弥补孔隙变大导致抗压强度降低的影响。

关键词: 碱度 , 镁质熔剂性球团 , 孔径 , 液相量 , 抗压强度

含碳球团竖炉直接还原工艺流场仿真模拟

王重君 , 师学峰 , 郭玉峰

中国冶金 doi:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20140131

针对含碳球团气基竖炉冶炼工艺的特点,采用CFD(计算流体力学)软件构建了含碳球团竖炉直接还原工艺的仿真模型.对影响竖炉内流场分布的可能的因素进行了模拟分析,得出了最优参数.研究结果表明,采用上下布置的双风口的工艺方式最为有利于还原气体在竖炉内的顺行,此时气体流速达到9 m/s,便于热量的传递,同时又避免了球团受热不均的情况.

关键词: CFD , 模拟仿真 , 竖炉 , 直接还原 , 流场

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