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。

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。

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。

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.

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。

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.

陕西韩城芝川古代冶铁遗址初步考察

韩城芝川古代冶铁遗址位于陕西省渭南市韩城芝川镇芝西村,遗存面积超4000 m^(2),考古年代为西汉。科研团队对该遗址开展冶金考古田野调查并采集到炉渣、陶片等遗物,使用扫描电镜及能谱(SEM-EDS)、金(矿)相显微观察等手段对采集到的18个冶炼遗物进行成分分析和显微结构观察。结果表明,16个炉渣为硅钙铝系高钙低铁炉渣,基体主要为玻璃相、偶见铁橄榄石,其产品是生铁,应为生铁冶炼炉渣。1个炉渣为高铁渣,以浮氏体为主、间有铁橄榄石和极少量玻璃相;1个样品的块状金属为熟铁,很可能为生铁炒钢的遗物。该遗址主要是生铁冶炼遗址,同时进行炒钢冶金活动,是迄今发现陕西渭南地区最早的生铁炒钢遗址。

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。

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。

莱钢降低铁水温降关键技术研究与应用

为降低铁钢界面铁水温降,莱钢自2020年开始,通过开发“一罐到底”组织模式、铁水罐型统一、铁水运输选用汽车运输、配罐模式优化以及铁水罐加盖和高效脱硫工艺等,使莱钢运输效率明显提升,转炉入炉铁水温度持续提高,为进一步降低铁钢比、稳定转炉操作,提供了有利条件。通过各项技术研究与应用,莱钢铁水温降由230℃逐步降低到156℃,其中汽运铁水温降达到85℃,达到国内先进水平,为国内各大钢厂降低铁水温降提供了宝贵经验。

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。

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。

大型钢铁企业智慧物流管控平台的设计与应用

针对我国钢铁行业面临的物流运输效率低、物流系统智能化程度不高、物流调度管控及时性差等问题,在调研相关技术支撑与分析当前物流专业管理与信息系统现状的基础上,提出了构建统一运输资源管理体系,结合GIS、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,搭建全流程一体化物流调度平台的解决思路,并从系统平台架构设计、功能实现等方面,就某大型钢铁企业智慧物流管控平台建设实践进行了阐述。

某钢铁厂综合污水处理及回用系统优化

针对某钢铁厂现有污水处理厂处理后的回用水达不到内部循环使用标准的不足,提出污水回用的深度处理双膜技术,从理论探讨了其可行性,同时对于1000m3/h双膜法某钢铁厂污水处理及回用系统进行了初步的技术经济分析,项目方案在投产3.2年后即可收回成本,项目实现收益。本项目对于某钢铁厂区综合污水的处理方式进行了优化,以此降低新水的用量,对于该厂的工业循环用水的重新架构提出新的方案。

基于BP神经网络的钢铁工业建(构)筑物混凝土结构耐久性环境区划研究

由于高温、潮湿、腐蚀等各种不利生产环境的影响,工业建(构)筑物混凝土结构耐久性问题非常突出,大量在役工业建(构)筑物混凝土结构钢筋锈蚀、混凝土劣化严重,使其使用寿命远小于设计使用年限。以烧结、焦化、炼铁、炼钢及轧钢为代表的钢铁行业的五大主要生产工艺工序的主要混凝土建(构)筑物为研究对象,调研不同年代117个建(构)筑物的特点和耐久性损伤状况;选取不同地区的两个钢铁工业区A、B,通过对其各工序建(构)筑物混凝土结构耐久性状况调研,以及局部环境调查、检测和分析,确定了钢铁工业建(构)筑物混凝土结构耐久性环境划分的指标体系;基于BP神经网络算法对各工艺流程主要建(构)筑物混凝土结构耐久性环境进行区划,给出了以烧结室、焦化厂、高炉出铁场平台、炼钢厂为例的耐久性环境等级划分图,为钢铁工业建(构)筑物混凝土结构耐久性设计、评估及修复提供可靠依据。

铁钢界面铁水成分差异分析

成分是钢铁制造流程铁钢界面物质流运行的关键参数之一,目前钢铁企业普遍存在炼铁和炼钢工序测得的铁水成分存在差异的问题,并由此导致脱硫站脱硫剂消耗量大、处理周期长、生产成本高。针对首钢京唐铁钢界面“一包到底”技术应用过程中铁水成分存在差异的问题,结合实际生产数据,统计了铁水成分差异的现状,并从生产工艺、检测方法等方面分析了差异形成的原因。结果表明,高炉与脱硫站测得的铁水Si含量绝对偏差平均为0.06%,S含量绝对偏差平均为0.024%,炼铁测得的铁水成分对脱硫和炼钢的参考性有限;铁水包装入多个铁次的铁水、高炉出铁过程铁水取样方法不科学、铁水转运过程部分元素与空气发生氧化反应及个别铁水样品中夹杂有炉渣,是造成铁钢界面铁水成分差异的主要原因。指出,钢铁企业应通过优化高炉出铁操作制度、改进铁水取样方法、加强铁水包管理、加强取样探头质量管理和建设沿途铁水快速取样装置等措施,解决铁钢界面铁水成分差异问题。