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数字化高炉炼铁技术研发与应用研究进展
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作者 储满生 王国栋 +1 位作者 唐珏 石泉 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期113-130,共18页
在数字信息时代的推动下,高炉数字化转型拉开序幕.钢铁企业(简称钢企)应用智能闭环控制、数字孪生和AI预测模型,构建智慧操炉、炉况评价与质量优化等智能系统.数字化高炉研究成果主要集中在变量预测、状态诊断、炉况优化,这些领域由传... 在数字信息时代的推动下,高炉数字化转型拉开序幕.钢铁企业(简称钢企)应用智能闭环控制、数字孪生和AI预测模型,构建智慧操炉、炉况评价与质量优化等智能系统.数字化高炉研究成果主要集中在变量预测、状态诊断、炉况优化,这些领域由传统方式分别向复杂优化建模、多维综合评价和多目标协同优化方向发展.但目前预测模型需强化在线自更新与数据机理融合,评价体系需注重多维度精细化诊断,炉况优化需以低风险、低成本、多目标耦合为核心突破单指标局限.以高炉现场需求为出发点,开发高炉信息物理系统,将数据、机理和经验合理匹配调用,形成数据治理-规则挖掘-智能预测-综合评价-多目标优化-决策反馈一体化技术是数字化高炉炼铁的未来发展重点之一. 展开更多
关键词 高炉 数字化技术 智能预测 状态诊断 炉况优化
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中国钢铁工业生态化的实现路径 被引量：3
2
作者 董磊 王健 张琦 《冶金能源》 北大核心 2025年第1期3-8,21,共7页
文章研究了“双碳”背景下钢铁工业生态化现状,分析了国内外低碳冶金技术路线,并提出了包含6个一级指标、30个二级指标的钢铁工业生态化指标体系。文章围绕全流程减碳减排、装备升级与工艺优化、产品研发三个方面,凝练了中国钢铁工业生... 文章研究了“双碳”背景下钢铁工业生态化现状,分析了国内外低碳冶金技术路线,并提出了包含6个一级指标、30个二级指标的钢铁工业生态化指标体系。文章围绕全流程减碳减排、装备升级与工艺优化、产品研发三个方面,凝练了中国钢铁工业生态化的实现路径。 展开更多
关键词 钢铁工业 生态化 路径 绿色发展 减碳
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电炉熔炼氢基直接还原铁的实验
3
作者 李梦港 储满生 +1 位作者 唐珏 刘倬良 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第2期122-130,共9页
通过模拟电炉冶炼氢基直接还原铁和废钢,考察了熔炼温度、熔炼时间、直接还原铁(direct reduced iron,DRI)配比和炉渣碱度对熔炼效果的影响.结果表明:当熔炼温度从1550℃升至1700℃时,铁收得率η(Fe)呈上升趋势,钢中w(TFe)先升高后降低,... 通过模拟电炉冶炼氢基直接还原铁和废钢,考察了熔炼温度、熔炼时间、直接还原铁(direct reduced iron,DRI)配比和炉渣碱度对熔炼效果的影响.结果表明:当熔炼温度从1550℃升至1700℃时,铁收得率η(Fe)呈上升趋势,钢中w(TFe)先升高后降低,w[P]逐渐升高,而w[S]逐渐降低;当熔炼时间由3 min增至30 min时,η(Fe)略微下降,w(TFe)无明显变化,w[P]先升高后趋缓,w[S]逐渐降低;当DRI配比从10%增至40%时,η(Fe)和w(TFe)均呈缓慢上升趋势,w[P]逐渐降低,w[S]逐渐升高;当炉渣碱度从1.75增至2.75时,η(Fe)缓慢降低,w(TFe)先略微升高后降低,w[P]和w[S]均呈降低趋势;综合考虑可得最适宜条件为熔炼温度1600~1650℃、熔炼时间5~15 min、DRI配比30%、炉渣碱度2.5,此时可获得优质的钢水,其铁收得率η(Fe)超过94%,w(TFe)不低于99.8%,w[P]和w[S]均不超过0.018%.本研究结果可为电炉冶炼氢基直接还原铁提供参考与借鉴. 展开更多
关键词 氢基直接还原铁 电炉 短流程 熔炼 铁收得率
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基于DFT的氢基竖炉内H_(2)和CO在Fe_(2)O_(3)(0001)表面反应的机理
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作者 唐珏 储满生 +1 位作者 刘西财 刘杰 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期139-147,共9页
氢基竖炉工艺可显著减少CO_(2)排放,是钢铁工业绿色低碳发展的有效途径.本研究基于密度泛函理论(DFT),深入研究了氢基竖炉冶炼过程中H_(2)和CO与Fe_(2)O_(3)的反应机理.结果表明:H_(2)分子最稳定吸附构型的吸附能为-1.65 eV,CO分子为-2.... 氢基竖炉工艺可显著减少CO_(2)排放,是钢铁工业绿色低碳发展的有效途径.本研究基于密度泛函理论(DFT),深入研究了氢基竖炉冶炼过程中H_(2)和CO与Fe_(2)O_(3)的反应机理.结果表明:H_(2)分子最稳定吸附构型的吸附能为-1.65 eV,CO分子为-2.10 eV,CO分子吸附占优.H_(2)分子反应时的能垒为0.64 eV,CO分子为1.40 eV,H_(2)分子与Fe_(2)O_(3)反应在动力学上占优.升高温度虽然不利于气体分子的吸附,但有利于还原反应的进行,因此升高温度可以弥补H_(2)分子吸附及反应在热力学上的劣势.对于富氢或纯氢竖炉,可以提高操作压力,同时适当提高还原温度以加快反应速率,但应确保吸附效率. 展开更多
关键词 氢基竖炉 密度泛函理论(DFT) Fe_(2)O_(3) 反应机理 吸附能 能垒
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含氢冷却气对热态氧化球团冷却过程的影响
5
作者 储满生 董俊龙 +2 位作者 李峰 唐珏 田宏宇 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第5期476-486,共11页
在“双碳”背景下,高温氧化球团的余热回收成为钢铁生产的一个节能潜力点.采用氢气将热态氧化球团冷却,可提高球团的金属化率,降低后续冶炼工序的能量需求.本文中采用数值模拟方法,分析了冷却气流量及其氢气占比对球团冷却行为、金属化... 在“双碳”背景下,高温氧化球团的余热回收成为钢铁生产的一个节能潜力点.采用氢气将热态氧化球团冷却,可提高球团的金属化率,降低后续冶炼工序的能量需求.本文中采用数值模拟方法,分析了冷却气流量及其氢气占比对球团冷却行为、金属化率、能量利用率及气体利用率的影响,同时还利用热态实验探索了冷却气对预还原球团冶金性能的影响.结果表明:适宜的冷却气流量可提升预还原球团的金属化率、能量利用效率和冷却气的利用率,过量的冷却气会导致降温过快,从而减少化学反应吸热,使金属化率下降;随着冷却气中氢气占比的增大,金属化率升高,但能量利用效率和冷却气利用率均降低;当采用纯氢冷却、气流量(标准状况下冷却1 t氧化球团)为800 m^(3)/t时,炉内气流分布均匀,冷却效果最优,预还原球团的金属化率、[火用]效率、冷却气利用率分别为31.5%,23.48%和26.4%;纯氢条件下冷却得到的预还原球团金属化率、抗压强度、转鼓指数分别为34.77%,1902 N/个和98.21%,其抗压强度和转鼓指数均满足后续生产需求. 展开更多
关键词 氧化球团 氢气冷却 数值模拟 金属化率
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二元碱度和镁铝比对低硼高铝渣冶金性能的影响
6
作者 梁子明 柳政根 +1 位作者 储满生 李淑宝 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2024年第5期456-464,共9页
以国内某钢铁企业现场高炉渣为研究对象,系统研究了w(CaO)/w(SiO_(2))(即二元碱度R_(2))和w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))(即镁铝比M/A)对低硼高铝渣黏度η、熔化性温度T_(Br)、黏流活化能E_(η)的影响.结果表明:当R_(2)从1.10增至1.30时,η先... 以国内某钢铁企业现场高炉渣为研究对象,系统研究了w(CaO)/w(SiO_(2))(即二元碱度R_(2))和w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))(即镁铝比M/A)对低硼高铝渣黏度η、熔化性温度T_(Br)、黏流活化能E_(η)的影响.结果表明:当R_(2)从1.10增至1.30时,η先显著降低,之后趋于平缓,当R_(2)为1.25时,炉渣的高温(1773K)黏度η_(1)最低,为0.227 Pa·s,在此期间,炉渣中的硅铝酸盐网络结构发生解聚,T_(Br)和液相线温度均呈现升高趋势,高熔点基础物相黄长石的衍射峰强度增大,E_(η)先显著升高,再缓慢降低;当M/A从0.40增至0.65时,η先显著降低,之后趋于平缓,当M/A为0.55时,渣系的冶金性能趋于稳定,η_(1)为0.226 Pa·s,在此期间,炉渣中的硅铝酸盐网络结构发生解聚,T_(Br)和液相线温度总体均呈现降低趋势,高熔点基础物相黄长石相的衍射峰强度减小,E_(η)先缓慢降低,再显著升高.综合考虑,当R_(2)为1.25,M/A为0.55时,低硼高铝渣的η_(1),T_(Br)和E_(η)均较低,此时炉渣具有良好的冶金性能. 展开更多
关键词 低硼高铝渣 二元碱度 镁铝比 黏度
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