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氢冶金基础研究和新工艺探索
被引量：
6
1
作者
周美洁
艾立群
+3 位作者
洪陆阔
孙彩娇
周玉青
孟凡峻
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023年第13期164-169,共6页
高炉炼铁和直接还原是目前最为主流的两大炼铁技术。高炉炼铁产能大,效率高,但其高焦比高能耗的现实与环境绿色发展的矛盾日益突出。煤基、气基直接还原或熔融还原技术的创新研发不断固化为效能的提高和成本的降低。但是,现有工艺下以...
高炉炼铁和直接还原是目前最为主流的两大炼铁技术。高炉炼铁产能大,效率高,但其高焦比高能耗的现实与环境绿色发展的矛盾日益突出。煤基、气基直接还原或熔融还原技术的创新研发不断固化为效能的提高和成本的降低。但是,现有工艺下以碳的高效利用为核心的技术正在不断接近降碳的潜能极限。为按期实现碳中和、碳达峰的目标,钢铁制造业积极开发探索铁矿石的替代还原技术。在炼铁过程中合理利用H_(2)对减少能源使用和CO_(2)排放的作用越来越显著。本文论述了氢气还原铁矿石的基础研究、氢冶金的技术优势、我国氢冶金技术成果和发展面临的问题,提出并验证了采用微波照射实现含铁矿石的富氢或纯氢冶炼得到铁粉的新思路。在以H_(2)/CO为还原剂的对比实验中,微波加热比常规加热方式还原效果好,微波下1100℃时CO还原金属铁的还原率只达到3.1%,同条件下,H_(2)还原金属铁的还原率可达78.6%。
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关键词
氢冶金
微波
二氧化碳排放
还原
铁粉
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职称材料
30·60目标下中国氢冶金发展现状及应用前景
被引量：
8
2
作者
佟帅
艾立群
+2 位作者
洪陆阔
周美洁
袁艺旁
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023年第23期113-120,共8页
钢铁是高消耗、高排放产业。随着国家提倡的碳达峰、碳中和的任务提上日程,高碳排放的钢铁行业发展低碳经济迫在眉睫,当前氢冶金技术受到高度重视,并且作为冶金领域发展的重要方向。本文主要综述了在碳达峰、碳中和大背景下国内外氢冶...
钢铁是高消耗、高排放产业。随着国家提倡的碳达峰、碳中和的任务提上日程,高碳排放的钢铁行业发展低碳经济迫在眉睫,当前氢冶金技术受到高度重视,并且作为冶金领域发展的重要方向。本文主要综述了在碳达峰、碳中和大背景下国内外氢冶金技术的发展现状以及在氢冶金背景下中国钢铁业的发展趋势;以冶金过程热力学和动力学理论研究为基础,对比分析了H_(2)(CO)还原铁氧化物的优缺点,明确H2的还原优势;同时探讨了当前氢冶金发展的技术瓶颈,并对未来氢冶金技术的发展进行展望,为氢冶金技术发展提供理论依据。
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关键词
碳达峰
碳中和
氢冶金
热力学
动力学
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职称材料
H2/H2O气氛下Fe-C合金气固反应脱碳机理
被引量：
6
3
作者
孙彩娇
艾立群
+3 位作者
洪陆阔
程荣
周美洁
侯耀斌
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第20期20112-20117,共6页
近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带...
近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带厚度方向上的碳浓度梯度。研究结果表明:随着脱碳反应的进行,薄带自表面至中心微观组织可分为三层,L 1层主要由铁素体组成;L 2层主要由奥氏体、渗碳体、石墨相和少量铁素体等混合构成;L 3层主要由渗碳体和石墨相组成。通过分析脱碳层(L 1+L 2)深度与脱碳时间的平方根关系,得到良好的线性关系,可用y=kt 0.5函数描述。薄带厚度方向上碳浓度梯度曲线可分为三个阶段,这与薄带的微观组织结构相对应。由碳浓度梯度曲线积分获得的数据与碳硫仪实测数据相吻合,证明了碳浓度梯度曲线的有效性。通过对脱碳层深度的研究计算得到脱碳反应的活化能为137.4 kJ·mol^-1。
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关键词
脱碳
气固反应
碳浓度梯度
微观组织
扩散
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职称材料
Ar-CO-CO_(2)气氛下铁碳合金薄带气固反应脱碳动力学研究
被引量：
1
4
作者
孙彩娇
艾立群
+4 位作者
洪陆阔
周美洁
侯耀斌
周玉青
孟凡峻
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第24期24142-24146,共5页
近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO...
近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO-CO_(2)中气固脱碳动力学随高温气固反应脱碳的机理。研究结果表明:碳向反应界面的扩散是脱碳反应中的限制环节,脱碳温度的升高和脱碳时间的延长均有利于脱碳;在相同条件下,铁碳合金薄带厚度越薄,脱碳速率越快;2 mm厚的铁碳合金薄带的脱碳速率常数与脱碳温度的关系可近似表示为:k=-0.144+1.183×10^(-4)T;在CO-CO_(2)气氛下,铁碳合金薄带脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能E_(a)=124.7 kJ/mol。
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关键词
铁碳合金
气固反应
脱碳
动力学
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职称材料
题名
氢冶金基础研究和新工艺探索
被引量：
6
1
作者
周美洁
艾立群
洪陆阔
孙彩娇
周玉青
孟凡峻
机构
华北理工大学冶金与能源学院
出处
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023年第13期164-169,共6页
基金
河北省自然科学基金(E2018209284,E2019209160,E2021209101)
河北省教育厅基础科技研究项目(JQN2020029)
河北省研究生创新项目(CXZZBS2020131)。
文摘
高炉炼铁和直接还原是目前最为主流的两大炼铁技术。高炉炼铁产能大,效率高,但其高焦比高能耗的现实与环境绿色发展的矛盾日益突出。煤基、气基直接还原或熔融还原技术的创新研发不断固化为效能的提高和成本的降低。但是,现有工艺下以碳的高效利用为核心的技术正在不断接近降碳的潜能极限。为按期实现碳中和、碳达峰的目标,钢铁制造业积极开发探索铁矿石的替代还原技术。在炼铁过程中合理利用H_(2)对减少能源使用和CO_(2)排放的作用越来越显著。本文论述了氢气还原铁矿石的基础研究、氢冶金的技术优势、我国氢冶金技术成果和发展面临的问题,提出并验证了采用微波照射实现含铁矿石的富氢或纯氢冶炼得到铁粉的新思路。在以H_(2)/CO为还原剂的对比实验中,微波加热比常规加热方式还原效果好,微波下1100℃时CO还原金属铁的还原率只达到3.1%,同条件下,H_(2)还原金属铁的还原率可达78.6%。
关键词
氢冶金
微波
二氧化碳排放
还原
铁粉
Keywords
hydrogen metallurgy
microwave
CO_(2) emission
reduction
iron powder
分类号
TF746 [冶金工程—钢铁冶金]
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职称材料
题名
30·60目标下中国氢冶金发展现状及应用前景
被引量：
8
2
作者
佟帅
艾立群
洪陆阔
周美洁
袁艺旁
机构
华北理工大学冶金与能源学院
出处
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023年第23期113-120,共8页
基金
河北省自然科学基金(E2021209101)
河北省高等学校科学研究重点项目(ZD2022125)。
文摘
钢铁是高消耗、高排放产业。随着国家提倡的碳达峰、碳中和的任务提上日程,高碳排放的钢铁行业发展低碳经济迫在眉睫,当前氢冶金技术受到高度重视,并且作为冶金领域发展的重要方向。本文主要综述了在碳达峰、碳中和大背景下国内外氢冶金技术的发展现状以及在氢冶金背景下中国钢铁业的发展趋势;以冶金过程热力学和动力学理论研究为基础,对比分析了H_(2)(CO)还原铁氧化物的优缺点,明确H2的还原优势;同时探讨了当前氢冶金发展的技术瓶颈,并对未来氢冶金技术的发展进行展望,为氢冶金技术发展提供理论依据。
关键词
碳达峰
碳中和
氢冶金
热力学
动力学
Keywords
carbon peak
carbon neutrality
hydrogen metallurgy
thermodynamics
kinetics
分类号
TF556 [冶金工程—钢铁冶金]
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职称材料
题名
H2/H2O气氛下Fe-C合金气固反应脱碳机理
被引量：
6
3
作者
孙彩娇
艾立群
洪陆阔
程荣
周美洁
侯耀斌
机构
华北理工大学冶金与能源学院
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第20期20112-20117,共6页
基金
河北省自然科学基金(E2019209160,E2018209284)。
文摘
近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带厚度方向上的碳浓度梯度。研究结果表明:随着脱碳反应的进行,薄带自表面至中心微观组织可分为三层,L 1层主要由铁素体组成;L 2层主要由奥氏体、渗碳体、石墨相和少量铁素体等混合构成;L 3层主要由渗碳体和石墨相组成。通过分析脱碳层(L 1+L 2)深度与脱碳时间的平方根关系,得到良好的线性关系,可用y=kt 0.5函数描述。薄带厚度方向上碳浓度梯度曲线可分为三个阶段,这与薄带的微观组织结构相对应。由碳浓度梯度曲线积分获得的数据与碳硫仪实测数据相吻合,证明了碳浓度梯度曲线的有效性。通过对脱碳层深度的研究计算得到脱碳反应的活化能为137.4 kJ·mol^-1。
关键词
脱碳
气固反应
碳浓度梯度
微观组织
扩散
Keywords
decarburization
gas-solid reaction
carbon concentration gradient
microstructure
diffusion
分类号
TF746 [冶金工程—钢铁冶金]
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职称材料
题名
Ar-CO-CO_(2)气氛下铁碳合金薄带气固反应脱碳动力学研究
被引量：
1
4
作者
孙彩娇
艾立群
洪陆阔
周美洁
侯耀斌
周玉青
孟凡峻
机构
华北理工大学冶金与能源学院
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第24期24142-24146,共5页
基金
河北省自然科学基金(E2018209284
E2019209160)
+1 种基金
河北省教育厅科技基础研究项目(JQN2019007)
河北省研究生创新项目(CXZZBS2020131)。
文摘
近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO-CO_(2)中气固脱碳动力学随高温气固反应脱碳的机理。研究结果表明:碳向反应界面的扩散是脱碳反应中的限制环节,脱碳温度的升高和脱碳时间的延长均有利于脱碳;在相同条件下,铁碳合金薄带厚度越薄,脱碳速率越快;2 mm厚的铁碳合金薄带的脱碳速率常数与脱碳温度的关系可近似表示为:k=-0.144+1.183×10^(-4)T;在CO-CO_(2)气氛下,铁碳合金薄带脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能E_(a)=124.7 kJ/mol。
关键词
铁碳合金
气固反应
脱碳
动力学
Keywords
Fe-C alloy sheets
gas-solid reaction
decarbonization
kinetics
分类号
TF746 [冶金工程—钢铁冶金]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
氢冶金基础研究和新工艺探索
周美洁
艾立群
洪陆阔
孙彩娇
周玉青
孟凡峻
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023
6
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职称材料
2
30·60目标下中国氢冶金发展现状及应用前景
佟帅
艾立群
洪陆阔
周美洁
袁艺旁
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023
8
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职称材料
3
H2/H2O气氛下Fe-C合金气固反应脱碳机理
孙彩娇
艾立群
洪陆阔
程荣
周美洁
侯耀斌
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
6
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职称材料
4
Ar-CO-CO_(2)气氛下铁碳合金薄带气固反应脱碳动力学研究
孙彩娇
艾立群
洪陆阔
周美洁
侯耀斌
周玉青
孟凡峻
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
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