钢铁工业含锌尘泥回转窑处置技术的应用进展

钢铁冶炼过程(炼铁、炼钢)会产生大量的含锌尘泥,该尘泥不宜直接返回炼铁工序,一般以厂内长期堆存或外委等方式进行处理。随着我国钢铁企业“固废不出厂”“循环经济”“绿色制造”等新理念的深入推进,在钢铁厂内部采用新型回转窑技术直接处置含锌尘泥成为大势所趋。本文介绍了传统回转窑处置含锌尘泥技术的工艺流程,从原料、生产过程和产品特点等方面分析其不足,提出采用原料造球、多喷孔分级进风等创新技术的新型回转窑处置技术,该技术明显提高了回转窑处置能力,缓解了回转窑结圈,已相继在永锋钢铁、八一钢铁、诚钰环保等钢铁企业和环保公司稳定运行,产生了良好的经济与社会效益。该技术在多固废协同处置、热渣干式冷却等方面具备应用前景。

铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土耐酸侵蚀性能研究

目的在混凝土中掺入铁尾矿、钢渣、锂渣,分析混凝土的耐酸侵蚀性能,实现铁尾矿、钢渣、锂渣高效资源化利用。方法将铁尾矿、钢渣、锂渣作为掺合料替代部分水泥,铁尾矿碎石和铁尾矿砂作为粗、细骨料制备混凝土;对制备的混凝土标准养护28 d后进行为期60 d的酸侵蚀试验;通过改变水胶比和水泥替代率分析其质量损失率、抗压强度损失率及侵蚀深度,利用MIP、SEM探究铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土耐酸侵蚀的机理。结果掺入铁尾矿、钢渣、锂渣可以降低混凝土的质量损失率、抗压强度损失率和侵蚀深度;其中掺量为30%时,质量损失率为0.12%、抗压强度损失率为-7.8%、侵蚀深度为0.6 mm,均达到最低值;混凝土的质量损失率、抗压强度损失率和侵蚀深度随着水胶比的增大而升高。结论铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土中铁尾矿、钢渣、锂渣发挥的填充作用和与水泥发生的二次水化反应使混凝土体系更加致密,很大程度上阻碍了酸的侵入;同时,二次水化消耗了易与酸反应的CH,生成了更稳定的C-S-H凝胶,表现出更好的耐酸侵蚀性能。

全自动煤炭采制样系统的设计研究

钢铁企业的入厂煤炭具有品种繁多、煤质差异大、检测项目多的特点,其质量检验重点关注如何在煤炭的采样、制样和化验环节避免样品污染和黏附。通过对破碎、缩分设备的优化,设计了一种全自动煤炭采制样系统。结果表明:该系统实现了在线粒度分析、全水分检测、一般分析试验煤样和存查煤样的封装标识,是目前钢铁企业煤炭采制样系统进料品种复杂、自动化程度较高的设计方案之一。

“双碳”背景下钢铁新产线选址的环境结合度评价——以中国宝武为例

为准确测度“双碳”(即碳达峰、碳中和的合称)背景下具体工业门类选址与环境体系的结合发展实效,通过研究钢铁新产线的选址取向及环境关切转变,提出新产线选址的环境结合度评价框架。通过数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)模型计算环境-经济效率,通过动态综合评价模型揭示时间序列上效率的变化特征,以构建一套钢铁新产线选址的环境结合度评价方法,进而对中国宝武钢铁集团部分生产基地开展实证分析。评价结果为上海宝山基地的环境结合度最高。研究表明:环境结合度是“双碳”背景下钢铁新产线向既有基地选址时主要的环境关切,而环境结合度的评价框架和评价方法可有效表征连续时间序列上既有基地与所在城市环境体系的互促共进态势,对大型钢企未来选址新产线具有一定指导作用。

简析钢铁材料的磁学性质

钢铁制品在日常生活中随处可见;钢铁材料具有磁性也是广为人知的生活常识。实用的钢铁材料种类繁多,磁性的强弱也有显著差别。本文旨在解析这个生活常识背后所涉及的物理知识。总体来看,钢铁材料主要是含有少量碳元素的铁碳合金,此外还可能包含少量其他合金元素。合金元素的含量及种类对钢铁材料磁性的影响很大。本文主要结合铁碳二元合金相图介绍了不同含碳量钢铁材料的组分,并据此对材料磁性的变化进行了定性分析。概括来说,铁磁性主要来自于材料中可能包含的三种组分:铁素体、渗碳体和马氏体,而奥氏体则仅具有顺磁性。其中马氏体是一种处于亚稳状态的非平衡相,无法标记在平衡相图中。本文也可以作为学习和应用相图的一个教学案例。

烧结机煤气消耗量预测模型的性能比较研究

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。

CPS-SPWM级联H桥激励的变压器铁耗快速计算方法

针对载波移相(CPS)正弦脉宽调制(SPWM)级联H桥激励的变压器,提出一种基于经典损耗分离模型的铁耗快速计算方法.首先,结合SPWM电压波形特征定义集总占空比,并推导其关于调制比的解析模型;其次,基于经典损耗分离模型和集总占空比,构建CPS-SPWM级联H桥的铁耗计算模型,该方法可以直接使用调制比、直流母线电压等参数对铁耗进行计算,从而避免传统方法中的谐波分析或者数值积分过程;再次,基于本文铁耗计算模型,提出了一种针对SPWM电压激励的有限元(FEM)仿真等效方法,最后,通过实验验证了本文计算方法的有效性.研究结果表明:等效仿真铁耗误差小于3.6%、仿真用时减少74.5%;最大铁耗计算误差为7.6%.

铁尾矿-钢纤维双掺混凝土制备及性能研究

铁尾矿长期堆积在尾矿库造成资源浪费和环境破坏,研究铁尾矿-钢纤维混凝土力学性能对开发利用铁尾矿具有重要意义。在混凝土中掺入铁尾矿和钢纤维,研究不同材料配比下混凝土的抗压强度变化。结果表明:铁尾矿掺量过低,生成的胶状聚合物较少,黏结作用较弱,铁尾矿掺量过高会导致混凝土含水量过高,均会降低混凝土抗压强度;钢纤维对混凝土抗压强度具有提升作用;氢氧化钠掺量与水胶比主要影响胶状聚合物的形成,分布均匀、充足的胶状聚合物可有效连接水泥基体和钢纤维,增强混凝土抗压强度;铁尾矿-钢纤维混凝土最优配比为铁尾矿掺量40%、45 mm长度钢纤维体积掺量2%、氢氧化钠掺量40%、水胶比0.2。

冷轧带钢渗氮铁锅开裂剥落原因分析及改进措施

在采用某公司生产的厚度为1 mm的XLQ01冷轧带钢制作铁锅的过程中,经渗氮处理后出现开裂问题,铁锅经碰撞后渗氮层易剥落。本研究采用扫描电子显微镜、直读光谱仪、金相显微镜等检测手段对渗氮铁锅样品的断口微观形貌、化学成分、金相组织及原材料的表面粗糙度、化学成分、金相组织、晶粒度进行分析,结果表明,渗氮铁锅开裂剥落的原因主要有以下两个方面:一方面,渗氮开裂样品中存在粗大的原始组织和穿晶分布的针状氮化物,破坏了基体的连续性,增加了表面层脆性及切口敏感性,在外力作用下导致开裂;另一方面,原材料表面粗糙度大,渗氮温度高,渗氮层疏松,在压应力作用下导致渗氮层开裂剥落。本研究针对渗氮铁锅开裂剥落的原因提出了相应的改进措施,有效避免了渗氮铁锅开裂剥落。

国内外钢铁工业水污染物排放标准对比及启示

钢铁工业是国民经济重要的基础产业,其用水量大,涉及的生产工艺流程长,排放的污染物种类也较多。为了加强钢铁工业的水污染物排放管理,美国、德国、欧盟等国家(地区)以及世界银行均针对钢铁工业制定了水污染物排放标准,各钢铁工业水污染物排放标准具有各自的特点。梳理了国内外钢铁工业水污染物排放标准,对各标准的适用范围、污染物项目以及排放限值、超标判定要求等主要技术内容进行了对比研究。最后,为了完善我国钢铁工业水污染物排放标准,提出了相关工作建议。

三元固废掺和料耦合机理分析和活化

为实现铁尾矿固废材料的再生利用,提高工业固废利用率,利用陶瓷粉和钢渣组成三元固废掺和料(铁尾矿-陶瓷粉-钢渣)并耦合活化。通过对铁尾矿进行不同时间的机械研磨,加入不同活化剂进行化学活化来提高铁尾矿的活性。采用差热-热重(DTA-TG)分析、扫描电镜(SEM)等方法研究三元掺和料的耦合活化和机械-化学活化机理。结果表明,适当增加铁尾矿研磨时间可以提升掺和料体系的活性指数,Na2SiO3活化剂对掺和料体系活性提升最显著。在三元掺和料体系中,铁尾矿、陶瓷粉主要起填充作用,而钢渣中活性CaO、硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)成分可以参与水化反应生成较多水化产物,从而提升后期强度,复掺时活性指数均满足普通型Ⅱ级掺和料使用标准,最高活性指数可达88.29%,具备制备三元复合掺和料的潜力。

基于重整煤气喷吹-氧气高炉的富氧燃烧碳捕集方案

碳捕集利用与封存(简称CCUS)技术是钢铁行业实现碳中和目标的可行选择,但是我国钢铁生产以高炉-转炉长流程生产为主,产生碳排放的工序众多且碳浓度较低,目前仍缺少经济高效的碳捕集方案。在此背景下,通过引入气化炉用于重整炉顶煤气,改进现有炉顶煤气循环-氧气高炉工艺的炉顶煤气循环方式,耦合富氧燃烧碳捕集技术,提出一种基于重整煤气喷吹-氧气高炉的富氧燃烧碳捕集方案,并利用Aspen Plus建模计算和碳流分析评估了该方案的节能减排潜力。结果表明:富氧燃烧碳捕集技术与氧气高炉低碳冶炼工艺有着良好的承接性与耦合性,两者耦合能够降低钢铁行业碳捕集的难度;富氧燃烧单位CO_(2)的捕集能耗为2623.91 kJ/kg,比现有的醇胺法的碳捕集能耗低51.4%,比变压吸附法的碳捕集能耗低26.2%;生产每吨钢材可通过富氧燃烧捕集到1.5 t CO_(2),有望实现钢铁生产过程的CO_(2)净零排放。总的来说,该方案能够在高炉低碳冶炼的基础上进行低成本、大规模的碳捕集,是钢铁行业绿色低碳转型的可行方案。

钢铁标准再发力 助力行业稳增长

本文围绕《钢铁行业稳增长工作方案》中标准化重点要求,从系统布局技术标准体系、服务产业链协同发展、推动实施高质量标准引领行动、制定钢铁产品质量分级标准、提升钢铁企业标准化水平等方面,持续发挥钢铁标准基础性、引领性作用,切实服务行业稳增长。

钢铁行业大气污染治理科技发展分析与展望

钢铁行业是我国工业领域重要的大气污染排放源之一,钢铁行业的大气污染治理是降低重点行业污染排放、打好污染防治攻坚战的重中之重。近年来,我国在钢铁行业大气污染治理方面取得了显著成果。总结了我国“十一五”以来钢铁行业污染防治科技工作的部署,并梳理分析了钢铁行业大气污染治理技术发展的阶段。基于末端治理、源头减排和过程控制、全过程耦合控制三个方面技术发展现状,剖析了当前我国钢铁行业在多污染物协同深度减排和实现超低排放面临的形势和问题。最后,面向“十四五”时期,聚焦碳达峰碳中和目标,提出了相关建议,旨在深化大气污染防治科技工作,为建设“美丽中国”和实现“双碳”目标提供关键科技支撑。在未来的发展中,我们有理由相信,在全社会的共同努力下,钢铁行业将迎来更加清洁、高效和可持续的发展。

欧盟碳边境调节机制对产品出口成本影响评估

碳边境调节机制(CBAM)带来的产品出口成本影响存在较高的不确定性.通过剖析CBAM条例规则,对CBAM关键要素的核算范围与规则进行研判,提出了评估CBAM出口成本影响的方法学框架,并以粗钢产品为例开展了实证研究.结果表明,在CBAM的系统边界与排放核算范围内,我国1t转炉粗钢的嵌入排放为1.73tCO_(2)eq,我国向欧盟出口粗钢产品的增量成本为37.26欧元/t.基于评估结果并统筹考虑我国与欧盟的气候政策体系差异,提出了包括隐性碳价谈判、降低产品碳排放强度、调整出口结构在内的多项应对CBAM的政策建议.

工业数字孪生数据建模在钢铁行业中的应用研究

目的工业数字孪生技术在钢铁行业的应用展现了其显著的潜力,成为工厂数字转型的核心技术之一,尤其在数据建模方面。本文梳理工业数字孪生中数据建模技术在钢铁行业中的应用。方法通过梳理相关文献,重点分析四种数据建模方法,即基于知识的方法、基于机理的方法、基于传统机器学习的方法和基于深度学习的方法,详细介绍这些方法的优势、局限性和具体应用案例。探索了这些方法在数字物理实体融合的工业数字孪生系统构建中的潜力,以及未来模型的可扩展性设计,特别是针对大模型技术的应用。结论通过这一综述,梳理钢铁行业现有工业数字孪生数据建模技术,为钢铁行业的数字化转型提供有价值的见解,并为未来的研究和实践提供方向。

工艺参数对球墨铸铁和低碳钢激光焊接的影响

为了提高球墨铸铁和低碳钢焊接接头力学性能,解决容易开裂的问题,采用激光焊接的方法对球墨铸铁和低碳钢进行焊接,研究了工艺参数对其焊接接头的组织和性能影响。结果表明,随着激光功率逐渐增加或焊接速率的逐渐变缓,试验件抗拉强度呈现出先增大后减小的变化趋势;当焊接功率为4250 W和焊接速率为2.4 m/min时,试样件焊接接头的强度处于极值400 MPa;在球墨铸铁侧热影响区内形成3种壳体结构(双壳结构、单壳结构和无核结构);焊缝区组织主要由树枝晶组织、少量的马氏体和莱氏体组织构成;焊缝区存在微裂纹,通过添加镍基材料可获得无裂纹焊缝,并提升抗拉强度约40 MPa,达到母材的95%。该研究对后续球墨铸铁与低碳钢高功率激光焊接工艺优化是有帮助的。

不同处理工艺下钢渣的铁相赋存状态及其对磁选粉收得率和尾渣胶凝活性的影响

钢渣中含有的金属铁及其氧化物是一种高附加值的可再生资源,同时钢渣又可以作为矿物掺合料用在建材行业中。钢渣经不同冷却处理工艺,物相发生演变,从而影响钢渣中铁的回收及尾渣的胶凝活性。为了提高钢渣中铁资源的回收和尾渣的有效利用,文中针对热泼、辊压破碎-有压热闷和辊压破碎-热泼3种不同处理工艺下的钢渣,利用岩相分析、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜-能量色散谱仪(SEM-EDS)、化学物相选择溶解等手段对不同处理工艺下钢渣的铁相分布及富集状态进行研究,并测定其磁选粉收得率和铁品位,以及尾渣的胶凝活性。结果表明:热泼工艺下钢渣中金属铁更易富集沉积,铁相主要以FeO均匀分布在RO相和铁酸盐相中,相中Fe占比较少,磁选粉收得率较高,但铁品位较差,分别为32.22%和33.43%;辊压破碎-有压热闷渣中未见明显金属铁粒,但含铁相中Fe占比较多,磁选粉收得率低,但铁品位较高,分别为28.37%和37.12%;辊压破碎-热泼渣中,铁相主要以Fe2O3形式存在于铁酸钙相和硅酸盐相,相中Fe占比较多,且含有磁性铁Fe3O4,磁选粉收得率高,铁品位也高,分别为37.60%和39.69%。辊压破碎-有压热闷渣中C2S含量相对更多且发育较好,胶凝活性高,7d及28d活性指数分别为78%和92%;辊压破碎-热泼渣的7d活性指数较低,为66%,但28d活性指数增长到92%;热泼渣的胶凝活性居中。

临汾市人为源一次PM_(2.5)排放特征及钢铁、焦化等重点行业管控对策

基于现场调研、市直部门数据获取以及统计年鉴获取活动水平数据建立了2020年临汾市1 km×1 km人为源一次PM_(2.5)排放清单,研究该市一次PM_(2.5)排放结构、空间分布及不确定性.通过与卫星遥感数据、中国多尺度排放清单模型(MEIC)和中国高分辨率碳与大气污染物排放数据库(CHRED 3.0A)研究结果对比分析,阐述该排放清单的可靠性和全面性.结果表明,临汾市PM_(2.5)的人为源一次排放总量约为26375.7 t,其中,道路扬尘源、钢铁和焦化排放占比最大,分别为33.5%、16.1%和10.1%;各区县排放构成差异化明显,其中侯马市工艺过程源占比约90%,吉县化石燃料固定燃烧源占比约70%,蒲县生物质燃烧源占比约15%,大宁县扬尘源约93%,翼城县移动源约13%;临汾市钢铁和焦化行业共排放PM_(2.5) 6916.9 t,占总排放量的26.2%,曲沃县和襄汾县占比最大,分别为69.1%和20.81%,其中钢铁行业污染物排放主要来自烧结工艺,焦化行业主要来自焦炉烟囱;临汾市PM_(2.5)排放集中在临汾盆地内7个区县,且排放强度要远高于两侧山区地形的区县,西部区县的排放强度低于临汾东部区县,其中曲沃县、侯马市及襄汾县一次PM_(2.5)排放量位居前3;各类排放源不确定性结果处于-27.1%~34.5%之间.排放总量上,本文PM_(2.5)排放量与MEIC和CHRED 3.0A差别不大(MEIC:30905 t;CHRED 3.0A:19604.3 t;本研究:26375.7 t);空间分布上,与遥感反演浓度具有较高一致性,高值均集中于临汾盆地.作为临汾一次PM_(2.5)排放的重要来源,钢铁、焦化行业应进一步加强有组织和无组织排放监控,从源头和末端对污染物的排放进行精细化管控.

热镀锌铁合金双相钢表面白条缺陷分析

分析了热镀锌铁合金双相钢两种白条缺陷的微观形貌及其特征,并对相关工艺进行了讨论。结果表明:两种白条缺陷都源自于镀锌前的基板表面缺陷,一种源自热轧辊系铁皮,其微观以Mo、V、Cr、Ni等热轧辊系元素为特征;另一种推测源自铸坯微裂纹,其微观特征主要为二次氧化物。