加强国家重点实验室管理机制建设提高创新能力

以钢铁冶金新技术国家重点实验室为例,从科研方向、制度建设、管理运行、资源共享平台构建等几个方面探讨了实验室管理机制的建设,其中重点阐述了科研绩效考核管理办法,将科研贡献与绩效考核相结合,建立激励奖惩机制。国家重点实验室机制系统的完善能够为建立一支综合业务素质突出、具有创新性科研成果、在国际科技界有一定影响力的国家重点实验室科研队伍提供一些参考和思路。

高炉富氧鼓风技术发展现状简析

高炉富氧鼓风技术取得了明显进展,如新型氧煤枪、SIP等先进高比例富氧技术的推广应用,而面临的难题主要是,高比例富氧后,高炉呈现“上冷下热”和边沿气流发展等状况,影响高炉稳定顺行。2020年,新疆八钢开启氧气高炉冶炼实践,第一阶段实现35%高富氧冶炼目标,第二阶段试验将引入欧冶炉CO_(2)脱除后的煤气,打通煤气循环的工艺流程,实现50%的超高富氧技术突破。展望未来,高炉发展方向是富氧率、喷煤量不断提高,并逐渐步人高富氧大喷煤的背景中,最终走向全氧高炉冶炼。

超重力冶金:科学原理、实验方法、技术基础、应用设计

超重力显著增大两相间的重力差,可用于加速固-液、液-液、液-气高温黏稠混和体的相分离速度;超重力具有定向性,避免搅拌等技术产生的熔体湍流返混,可用于深度脱除金属液中细小夹杂物;超重力条件下固-液界面张力微不足道,可容易实现微孔渗流;超重力条件下进行结晶凝固,按结晶顺序实现固-液分离,可用于制备梯度材料;超重力加速固-液分离,可细化凝固组织晶粒,但对非共晶熔体也易产生宏观偏析.将超重力技术应用于冶金及材料生产过程中,有望解决高温冶金和材料制备的一些难题,如复杂矿冶金渣有价组分的分离提取、冶炼渣中金属液的分离回收、多金属的熔析结晶分离、复杂矿直接还原铁的渣-金分离;在高端金属材料方面,应用超重力技术,有望解决近零夹物金属材料的精炼除杂难题,提高梯度功能材料、金属-陶瓷复合材料、多孔金属材料、器件材料表面电沉积修饰的制造水平.此外,在材料科学研究方面,超重力凝固可作为一种材料基因组高通量制备方法.

钢铁冶金新技术专刊序言

我国钢铁工业支撑了国民经济的持续快速发展,也对世界经济发展作出了重要贡献.但同时,我国钢铁工业的发展承载着巨大的节能减排压力,面临着严重的铁矿资源短缺问题,存在着产品质量进一步提升和生产过程智能化、绿色化的迫切技术需求.解决这些制约我国钢铁工业可持续发展的问题,必须加强基础理论研究与创新技术研发,形成具有自有知识产权的新工艺、新技术.

低阶煤溶剂萃取技术研究进展

我国低阶煤资源十分丰富,占全国煤炭资源总预测储量的57.38%。低阶煤由于具有高灰、高水、黏结性差、热值低等特点,很难被直接用于炼焦及煤液化、气化中,从而造成了资源浪费。溶剂萃取工艺利用相似相溶原理对低阶煤的碳骨架结构溶胀提质制备改质煤,该煤种具有无灰、高结焦性和高热值的特点。本文介绍了不同溶剂类型如极性溶剂、非极性溶剂、混合溶剂以及生物质协同对煤粉的萃取效果,综述了不同反应条件如碱预处理、温度、初始压力、煤粉粒径、煤粉性能等对煤粉萃取率的影响机理。未来,应加强联合萃取剂法对低阶煤萃取机理的研究,通过正交试验筛选出更多适合低阶煤联合萃取的生物质,并综合考虑反应条件和煤粉性质对低阶煤萃取的影响。

铊在冶金过程中的迁移和富集

铊是一种典型的稀有分散元素,其毒性远高于Hg、Cd、Cu、Pb、As等元素。虽然铊在地壳中含量很低,但是经过冶金过程富集后,冶金副产物中的铊含量远高于地壳丰度。世界上铊的主要生产来源为锌、铅、铜的烟道粉尘,有色冶金部分以锌、铅、铜冶炼过程为例,黑色冶金就钢铁冶金各工序中铊元素含量、相关化学反应和富集走向进行综述。本文介绍铊在冶金过程的迁移行为和富集走向,为铊元素开路和固废资源化利用提供相关研究支撑,以实现绿色冶金的目标,并服务于国家生态文明战略。

烧结过程一氧化碳减排机理及技术分析

随着钢铁行业环保形式的日益严峻和人们对环境质量要求的提高,烧结成为我国以长流程工艺为主的钢铁行业中污染物排放最多的工序,在迫切的环境治理面前,有着巨大的减排压力。在烧结其它污染物得到有效治理后,烧结烟气减排CO成为烧结烟气污染物治理的重点。在研究分析烧结烟气CO生成机理的基础上,结合国内外现有烧结减排CO技术,从烧结生产的源头调控、过程控制及末端治理3个方面进行了总结分析。结果表明,源头减排的核心要素是减少燃料配比,通过喷吹含氢介质气体、提高烧结料层厚度等措施降低固体燃料配比;过程控制需要以提升透气性为核心,寻求合理协同技术,提高燃料的燃烧程度,例如通过喷吹蒸汽、富氧燃烧、优化燃料粒度等措施提升CO向CO_(2)的转化率;末端治理则需要探索适用于烧结复杂烟气条件下的CO转化吸收技术,寻求抗水、抗S能力强且价格低廉的催化剂等。

气体同位素交换技术及其在冶金中的应用

气体同位素交换技术是研究气-固、气-液反应的有效工具。它利用气相质谱仪在线监测同位素交换反应过程中气体成分的变化,进而解析反应的动力学方程。气体同位素交换技术已经广泛应用于化学、生物、地质等领域的化学反应机理的研究。简要介绍气体同位素交换技术的原理,重点阐述其分类及动力学,并概述其在冶金领域中的研究进展。

冶金工程专业全流程知识体系教学模式构建

结合冶金工程专业学科特点,以大案例贯穿教学活动始终,在教学团队、教学内容和教学方法三方面进行探索。通过建立全流程知识体系教学模式解决“教学孤岛”问题,为传统专业在“新工科”背景下培养全能型人才提供参考。

我国冶金固废大宗利用技术的研究进展及趋势

我国钢渣、赤泥、铜渣和部分铁合金渣年排放量在千万吨甚至亿吨级,难以大量用于传统的水泥、混凝土或道路工程领域,是难利用的大宗冶金固废.本文分析了以上典型冶金固废大宗资源化利用的现状,指出了制约大宗资源化利用的瓶颈问题;进一步提出砂石骨料、陶瓷材料、人造石材在我国具有年亿吨级乃至百亿吨级的市场需求,适合作为冶金固废利用的大宗量出口,并综述了这一领域冶金渣低成本制备烧结陶粒、冶金渣制备陶瓷和烧结砖、熔渣调质制备骨料以及熔渣人造石材制备等方面研究取得的进展,包括在新建年10万吨基于带式焙烧机原理的固废陶粒生产线上进行了赤泥掺加质量分数50%~65%的烧结陶粒工业化生产试验;分别掺入质量分数40%~60%的赤泥,30%~50%的钢渣,50%~80%的铜渣,先后完成了陶瓷砖和烧结砖的工业化中试以及工业化生产实验;加入质量分数12.96%的砂子对熔融电炉渣进行调质并制备砂石骨料、基于“Petrurgic”工艺的利用熔渣制备石材技术也完成了工业化和中试试验.在此基础上提出了固废的大宗量利用、协同利用、节能减碳利用和与智能化结合的资源化利用是这一领域技术发展的主要趋势.

基于非铝脱氧工艺的高品质轴承钢关键冶金技术研究

我国高品质轴承钢生产技术已取得了长足进步,部分企业的轴承钢质量处于世界先进水平,但质量稳定性与世界领先水平仍存在一定差距.目前,国内外主要采用铝脱氧工艺生产轴承钢,通过铝脱氧和造高碱度渣快速降低钢液中氧含量,高品质轴承钢中全氧质量分数已经可以控制在5×10^(-6)以下,但仍存在大颗粒球状(Ds类)类夹杂物导致疲劳失效的难题,以及超低全氧和钛含量难以稳定控制、小方坯连铸水口堵塞等问题.针对上述问题,本研究提出了非铝脱氧工艺生产轴承钢,即在转炉出钢时加入硅锰合金预脱氧,钢包精炼炉(LF)向渣面加入硅质脱氧剂扩散脱氧,真空循环脱气精炼(RH)真空深脱氧,保证钢液全氧质量分数在8×10^(-6)左右.在保证钢液低铝低钛的同时,利用低碱度渣改变夹杂物类型,控制夹杂物塑性化,从而有效地解决钢液流动性问题.利用超声疲劳试验机对两种工艺轴承钢疲劳寿命进行测定,阐明了不同类型夹杂物对疲劳性能的影响,剖析了不同工艺轴承钢的疲劳断裂机理,研究了引起疲劳裂纹的夹杂物临界尺寸.

转底炉处理钢铁厂含锌尘泥工艺技术

为解决转底炉工艺工程化过程中遇到的问题,进一步优化工艺流程和技术参数,本文通过化学分析等手段明确含锌粉尘原料的理化性质,利用控制变量法分析球团成球性能和还原过程中金属化率的影响因素,通过分析二次粉尘的化学成分及物相组成推断换热系统中黏结物的形成机理,并对不同煤气作为燃料用于转底炉的能效进行对比分析。结果表明:当混合粉尘水分质量分数为12%、膨润土质量分数为5%时,采用强力混合机+对棍压球工艺生产可满足造球系统要求;在211~314℃条件下干燥脱水,生球的临界含水量为3.35%;当温度高于1 300℃时,球团的金属化率可达到85%以上,当碳氧比高于0.9时,球团的金属化率可达到70%以上;通过减少生球团中KCl质量分数可有效改善二次粉尘在换热系统中的黏结堵塞问题;在相同工艺条件下,使用高炉煤气、转炉煤气和发生炉煤气的能耗比焦炉煤气高约15%~20%。本文研究的基础数据可为转底炉工艺设计及应用提供借鉴和参考。

高拉速板坯连铸技术研究现状

常规板坯铸机浇注窄断面铸坯或生产品种钢时,浇注周期被迫延长,难以实现炉机匹配,严重制约了炼钢车间的生产能力,因此提高连铸机的生产率迫在眉睫,高拉速已成为现代连铸发展的重要方向。本文回顾了国内外高拉速板坯连铸技术发展历程,总结了高拉速连铸的技术特点,重点介绍了高效强冷结晶器、非正弦振动、钢液流动控制、高拉速结晶器保护渣、FC(flow control)结晶器、二冷精准控制等多项关键技术,用于解决高拉速板坯稳定生产的技术难题。高拉速的实现是一项集工艺、装备、生产操作与自动化控制于一体的综合性技术。

^(14)N-^(15)N同位素交换技术及其在冶金动力学研究中的应用

氮对钢材性能影响很大,研究氮的溶解动力学对于控制钢中的氮含量很有必要.新的^(14)N-^(15)N同位素交换技术通过气相质谱仪在线监测反应过程中气体组分变化,可以消除传统研究方法中液相传质的影响,准确测定氮在钢液和熔渣表面溶解的速率常数,深入分析反应的动力学机理.简要介绍了^(14)N-^(15)N同位素交换技术的原理、实验过程、已有的研究成果,讨论了存在的问题.

地质冶金学建模在刚果(金)SICOMINES难处理铜钴矿中的应用

SICOMINES铜钴矿位于刚果(金)科卢韦齐南西侧,是中部非洲加丹加铜矿带的典型矿床.由于矿床成因复杂,矿石中形成了十多种铜、钴矿物,尤其各种钴矿物选冶性质差异大,一直存在选冶工艺复杂,生产不稳定,回收率低的问题.为此,本文首次采用Datamine和Leapfrog软件构建了钴的冶金地质学模型,首先,收集历史勘查资料,建立矿区地层和矿化域模型,初步获得钴在空间的品位变化规律;其次,进行采样设计,采集代表钴在地层和矿体中品位分布规律的工艺矿物学样品;再次,采用工艺矿物学综合手段,获得各样品中矿物含量和钴赋存状态的定量数据,并采用单一域赋值法和距离幂次反比法等插值手段写入模型;然后,根据钴矿物选冶类型的空间分布规律划分了5个空间选冶域,分别为适于浮选域(TYPE1)、适于磁选域(TYPE2)、适于浮选-磁选联合分选域(TYPE3)、适于浸出域(TYPE4)和难以分选域(TYPE5),构建初步地质冶金学模型;最后,通过对5个选冶域中综合样分别进行选矿实验来验证模型.实验结果显示,采用矿山现行的浮选–磁选联合工艺流程,5个选冶域中钴的回收率和精矿品位差距明显,现有工艺流程只适用于空间域TYPE1、TYPE2和TYPE3,模型中选冶域的划分合理.根据模型中钴的赋存状态和有效钴品位进行配矿,可以起到稳定现行生产工艺,提高钴回收率的作用,同时,构建的地质冶金学模型为今后实现SICOMINES矿区钴的分采分选提供指导.

钢铁冶金尘泥返烧结利用的理论分析与试验研究

针对5种不同种类的钢铁冶金尘泥,对其返烧结利用进行理论分析和实验研究。根据其成分组成,理论计算了不同种类尘泥的最大添加量,分析了不同添加量对烧结矿理论熔点的影响。利用生产原料选择分别添加1%的尘泥进行烧结杯实验,对烧结样品的成分和冶金性能进行分析测试,结果表明:添加1%冶金尘泥对烧结矿的化学组成影响很小,其全铁含量、FeO含量、CaO、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、MgO、有害元素P、S含量等均满足烧结矿质量要求;烧结矿的烧损率、成品率、利用系数、烧结速度、负压均没有明显变化;烧结矿转鼓指数均大于68%,低温还原粉化指数均大于75.3%,还原度指数均大于81%,满足烧结矿要求。

高品质钢冶金前沿技术专刊序言

钢铁是国民经济建设重要的基础材料.作为世界上最大的钢铁生产国,我国的钢铁工业为中国及世界经济的快速发展作出了重要贡献.但是在全球绿色低碳发展的时代主旋律下,钢铁工业的发展面临巨大的压力:包括如何破解中国钢铁工业面临的低碳发展的路径、如何进一步提升产品质量以满足各行业对钢铁材料的需求、如何进一步提升钢铁生产过程的智能化和绿色化的水平,等等.解决这些制约我国钢铁工业可持续发展的问题,必须加强基础理论研究与创新技术研发,为钢铁行业的发展提供技术支撑!

高品质取向硅钢关键生产技术研究进展

取向硅钢是一种广泛应用于电气设备制造行业的铁硅二元合金,需要具备低铁损、高磁感应强度、低磁时效、良好冲片性能和高表面质量等特殊性质。它的工艺流程和生产设备复杂,化学成分控制严格,根据生产方式和使用性能主要分为普通取向硅钢(CGO)和高磁感取向硅钢(HiB)。本文从取向硅钢的产品要求入手,介绍了日本川崎制铁、新日铁和我国宝武、首钢等国内外企业生产最新进展,探讨了该类型钢材的工艺流程和质量控制要点,并着重介绍了取向硅钢的关键生产技术,最后论述了薄板坯连铸连轧、异步轧制、细化磁畴、无传统抑制剂生产、双取向硅钢和磁场退火等6种生产取向硅钢的新工艺,展望了取向硅钢的发展趋势。

钢铁产业尘泥资源化回收利用现状与进展

我国每年产生大量的钢铁冶金尘泥,冶金尘泥中除含有较高的Fe、C、Zn、Pb等元素外,还富集了In、Sn等高附加值的稀散金属元素,是宝贵的有价资源。处理冶金尘泥不仅要避免环境污染问题,还要兼顾资源回收利用。采用单一的处理工艺,无法实现冶金尘泥全量资源化回收利用,故寻求一种新的处理工艺势在必行。文中分析了钢铁冶金尘泥的化学成分,阐述了传统钢铁冶金尘泥处理工艺的技术原理及应用现状,对不同处理工艺利用的尘泥特性与工艺优势进行比较,采用火法—湿法联合回收工艺,实现了冶金尘泥的无害化处理与资源高效回收利用。

冶金粉尘铟碳热还原热力学分析及铟元素迁移路径

对冶金粉尘铟碳热还原过程进行了热力学分析,结果表明:碳热还原过程中In_(2)O_(3)被还原为In、In_(2)O、InO,且还原难度逐渐增加,In_(2)O_(3)转变为In的开始温度为1 016 K,分别在1 242、1 324 K时生成In_(2)O和InO,且In_(2)O_(3)碳热还原开始温度与总压呈负相关。In_(2)O_(3)不会被CO还原为In_(2)O和InO,只有在1 407 K时被还原为单质In,当温度超过770 K时,In_(2)O和InO不稳定,会发生歧化反应。对In元素的迁移路径进行分析,结果表明,含In冶金粉尘中的In经碳热还原反应后几乎全部挥发进入气相,经除尘系统除尘后富集在二次粉尘中,二次粉尘中In主要以In_(2)O_(3)形态存在。通过化学分析表明,从铁矿石到高炉瓦斯灰,In含量增加了50倍左右,从高炉瓦斯灰到回转窑产二次粉尘,In含量增加了5倍左右,验证了In在高炉→回转窑→湿法处理的工艺流程中不断迁移富集。