摘要:为探索利用高磷鲕状赤铁矿作为炼钢原料的新途径，在CH4-H2气氛下对高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁进行了实验研究，探讨了矿粉粒度对还原和碳化的影响。采用热重法、SEM-EDS和XRD分别对实验中试样还原失重过程、高磷鲕状赤铁矿矿相和碳化产物进行了分析。实验得到120~160目粒度矿粉的反应活化能最低，还原反应活化能为44.95 kJ/mol，碳化阶段表观活化能为9.71 kJ/mol。从反应速率的角度，利用高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁的最佳温度为1 023 K，矿粉的最佳粒度为120~160目，总体来讲，温度比矿粉粒度对高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁反应速率的影响大。

摘要:基于还原炉控温还原实验，通过分析CO和H2还原球团矿过程中的反应速率模型，提出两种气体混合后还原球团矿的反应动力学模型，得到还原过程中阻力和反应速率随温度及还原度的变化规律，得出结论：CO还原球团矿时，内扩散阻力所占比例随着温度及还原度增加而变大；H2还原球团矿时，内扩散属于速率控制环节；混合气还原球团矿时，反应速率随温度升高而增大，温度低于500 ℃时，CO浓度增加，反应速率降低，而温度超过500 ℃后，反应速率则随着CO浓度的增加而增大；混合气反应速率模型的计算值与实验结果一致。

摘要:为研究不同氧气高炉操作流程及操作参数对高炉内部过程产生的影响，预测氧气高炉流程各参数的变化规律，基于多流体理论、冶金传输原理、冶金反应动力学与热力学理论以及计算流体力学建立了普通高炉多流体模型，并在此基础上修改边界条件及内部相关参数，建立氧气高炉多流体数学模型。通过建立的模型分别对普通高炉和气化炉氧气高炉(GF-FOBF)流程中的氧气高炉进行了模拟计算，得到两种工艺流程下高炉内温度场、浓度场和速度场等典型参数的分布情况。通过对计算结果的对比，分析了氧气高炉操作条件下炉内状态的主要特征和相对于普通高炉发生的变化，发现氧气高炉内部速度场、温度场均发生变化，特别是气相组分的均匀分布问题明显。本模型可为氧气高炉流程试验及流程开发提供参考。

摘要:为解决在研究铁矿粉烧结液相流动性能时通常只考虑面积增长率这一终点信息，而没有考虑过程信息的缺陷以及采用多个指标来表征流动性能在使用上的不便，对影响流动性的因素进行了分析，结合量纲分析和白金汉定理推导出了能定量表征流动性强弱的流动性特征数(LD)，简化特征数方程后得到等效流动性特征数(Ld Θ)。试验采用了可视卧式高温炉，记录了铁矿粉烧结液相流动的整个过程信息，通过基础实验和对照实验确定液相流动的起点和终点之后，可以得到每一种矿粉相应的等效流动性特征数数值。测量5种铁矿粉在两种方法下的流动性指标，当只考虑面积增长率时的流动性强弱顺序为A>C≈D>B>E，新方法下为Ld ΘA>Ld ΘD>Ld ΘC≈Ld ΘE>Ld ΘB，两种方法下的指标相近，但是综合了各种重要信息的新指标能进一步区分出各个因素对流动性能的影响程度。

摘要:利用数学模型对高炉冶炼过程进行模拟是高炉炼铁新工艺研发的有效方法，网格生成技术是数值模拟过程中重要的前处理过程，是高炉模拟计算的先决条件。生成网格的质量对高炉模型模拟的精度、效率以及收敛性具有重要影响，因此，建立优质的网格对高炉数学模型的求解具有重要意义。文中提出了一种适用于高炉数学模型的适体坐标系(BFC)网格的生成方法，从求解区域的划分、椭圆型方程的转换、椭圆型方程的离散及BFC网格生成步骤等方面进行了研究，并把死料区的边界作为BFC网格计算的边界条件，使数学模型的求解过程得以简化。采用带有源项的泊松方程作为变换方程，网格的正交性和疏密程度便于控制。该网格生成算法原理简单、易于编程、网格生成效率高，生成的网格能够满足数学模型求解的要求。

摘要:颗粒粒径偏析分布是高炉炉顶布料过程中不可避免的现象，易造成炉喉处局部料层的空隙度降低和压差升高，影响煤气流的均匀分布，继而间接影响炉况的顺行。通过DEM离散单元法模拟研究二元混合颗粒的偏析分布规律，同时，提出一个偏析指数T，用以表征粒径偏析分布的相对程度。研究结果表明：同一T值图中，相邻区域颗粒的T值相差越大，则该区域颗粒的粒径偏析程度越大；不同T值图中，所有相邻T值之差的平均绝对值越大，则颗粒堆积整体粒径偏析程度越为严重。

摘要:在铁矿粉烧结过程中，初始液相流动行为是烧结矿固结效果的重要影响因素。采用微型烧结法，探讨了Al2O3含量对初始液相流动行为的影响，并通过对初始液相微观结构的解析，揭示了Al2O3含量对初始液相气孔分布和结构的影响规律。实验结果表明，初始液相的流动性指数随着Al2O3含量提高而降低。水淬试样的XRD实验结果结果证实，Al2O3含量的增加提高了复合铁酸钙的稳定性，降低了初始液相的流动能力。此外，初始液相流动性亦会对气孔性质产生影响。高Al2O3初始液相中气孔结构不规则程度提高，且小于50 μm气孔数目也随之增多。

摘要:针对竖炉生产中存在的煤气还原势化学能未能充分利用的问题，提出3种竖炉炉顶煤气循环新工艺(top gas recycling，TGR)。基于物料平衡和热平衡建立了竖炉的静态工艺模型，对其进行了数值求解模拟和分析。结果表明，对于提出的工艺TGR1、TGR2、TGR3，煤气需求量分别减少63.77%、57.13%、55.85%，显热需求也呈现出相同趋势；但对于循环竖炉工艺而言，循环煤气重整和升温需要额外耗能，从而系统总能耗分别上升了5.68%、7.27%、17.12%，其中，TGR1流程CO2排放量最低，较传统竖炉降低15.35%，TGR2、TGR3流程CO2排放量分别上升0.16%和3.15%。

摘要:为进一步探索COREX过程固体物料的运动状态，对COREX过程中涉及到的细小颗粒渗流行为进行了DEM模拟。考察不同颗粒直径比、阻尼系数及滑动摩擦系数对细小颗粒渗流行为的影响，特别是计算得到不同模拟参数下细小颗粒在填充床内的运动轨迹。模拟结果显示，渗流过程中细小颗粒的平均渗流速度为一定值。随着颗粒直径比的增加，颗粒竖直方向的渗流速度逐渐减小，停留时间与径向弥散逐渐变大。随着颗粒间阻尼系数的增加，颗粒渗流速度逐渐增加，停留时间逐渐减小，径向弥散逐渐变小。滑动摩擦系数对细小颗粒的渗流行为影响较小。从细小颗粒运动轨迹分析可知，颗粒直径比变大时，细小颗粒易在空隙中缓慢移动，易趋于静止床层中，导致颗粒沉积。随着颗粒间阻尼系数变小，颗粒运动轨迹向填充床边缘发展，偏离床层中心。

摘要:为了验证用CO2替代部分O2进行转炉氧化提钒的可行性，在实验室进行了CO2-O2混合喷吹提钒模拟实验。结果显示C的氧化量与C的氧化速率随CO2含量的增加而升高；V的氧化量随CO2含量的增加而降低，其中CO2含量为20%与纯O2对C、V的氧化量接近；纯O2喷吹时C的氧化量为34.56%，V的氧化量为96.85%；CO2含量为20%混合气体喷吹时C的氧化量为36.83%，V的氧化量为93.29%；以V的相对氧化量与C的相对氧化量的比值(ΔV/ΔC)来衡量提钒保碳能力，CO2含量为20%的最终ΔV/ΔC为5.96，CO2含量,40%、60%、80%的最终ΔV/ΔC均小于3.8；反应前期，V的氧化速率随CO2含量的增加而升高，反应后期V的氧化速率随CO2含量的增加而降低。

摘要:为研究不同晶粒的碳酸钙矿石用于造渣的优劣性，对6种晶粒不同的碳酸钙矿石进行了X射线衍射、压汞、扫描电镜分析等试验，研究了它们的晶粒尺寸、碎裂程度、碎裂过程和煅烧后的比孔容、体积密度、孔隙率、平均孔径、活性度等因素，分析了矿石晶粒尺寸对其热裂性和煅烧所得石灰的微观结构参数、活性的影响。结果表明，矿石晶粒度越大，煅烧所得石灰越疏松多孔，活性越高，在急速受热时会发生爆裂，化渣速度更快。

摘要:对2CaO·SiO2(C2S)颗粒与C2S饱和的CaO-SiO2-FetO-P2O5渣在1 500 ℃下的反应进行了实验研究，采用SEM/EDS观测了C2S颗粒与熔渣界面之间不同位置各成分的含量变化，讨论了磷在C2S颗粒与熔渣界面间的传质行为。结果表明,在C2S颗粒与其周围熔渣形成的固液两相区内生成了n·2CaO·SiO2-3CaO·P2O5(nC2S-C3P)固溶体。随着反应时间的延长，nC2S-C3P固溶体层越来越厚，在指向C2S颗粒内部方向，nC2S-C3P固溶体层中的磷含量逐渐降低。了解磷在C2S与熔渣界面间的传质行为，有助于CaO-SiO2-FetO-P2O5中nC2S-C3P固溶体形成机理的研究。

摘要:为了研究石灰石替代石灰的比例(即石灰石替代比)及加入方式对脱磷效果的影响，通过调整石灰石加入量在真空感应炉内进行热态实验。实验结果表明：采用石灰石替代石灰进行造渣炼钢是切实可行的，而且石灰石加入方式对脱磷效果有显著影响；石灰石替代比为40%时脱磷效果最好，终点磷含量由初始的0.12%降低至0.012%，相比石灰石替代比为0%的原方案脱磷率提高24.17%；石灰石替代比为80%时出现严重的炉渣结壳现象，冶炼无法正常进行。石灰石脱磷较适宜方案有2种：一是强调降低生产成本，60%石灰石替代比进行冶炼；二是强调提高产品质量，40%石灰石替代比进行冶炼。

摘要:采用FE-SEM/EDS研究了转炉流程生产的GCr15轴承钢LF、RH精炼过程中夹杂物的演变规律，分析了其演变机理。结果表明：钢中复合夹杂物的演变规律可归纳为：Al2O3→MgO·Al2O3→(CaO-MgO-Al2O3-(CaS))复合氧化物夹杂和Al2O3→(Al2O3-MnS)→ (Al2O3-MnS-Ti(C,N))复合氧硫碳氮物夹杂2种方式。LF精炼过程脱硫作用明显，钢中的硫化物夹杂数量大幅减少。LF精炼初期钢中主要是MnS、Al2O3、TiN的单相夹杂物。LF精炼结束后钢中的夹杂物演变为Al2O3为核心外包氧化物及MnS、TiN、Ti(C, N)、CaS的复合夹杂物。精炼渣中的CaO和耐火材料中的MgO经还原后与钢中溶解氧反应导致LF精炼结束时D类夹杂物增加。RH及软吹处理进一步强化了去除钢中的硫化物，但D类及其与A、T类复合的夹杂物含量增加。在LF阶段，夹杂物尺寸主要集中在1~3 μm范围内，到RH阶段，夹杂物尺寸则主要集中分布在小于1 μm的粒度范围。最大夹杂物尺寸由10.79 μm降到5.68 μm，单位面积夹杂个数由372 个/mm 2降到258 个/mm 2。RH及软吹处理有效地降低了钢中大于3 μm的夹杂物。

摘要:根据熔渣结构的分子离子共存理论，建立了SiO2-Al2O3-CaO-MgO-FeO-MnO六元渣系的活度计算模型。计算得到了LF精炼渣中FeO的活度值，并分析了炉渣成分Al2O3、FeO以及碱度w(CaO)/w(SiO2)对FeO活度的影响，为帘线钢精炼变渣过程中控制回硫提供指导。

摘要:电渣重熔能提高钢锭的质量，从而满足特种行业的需要，其过程伴随着复杂的物理现象，存在着磁流体流动、传热和传质以及电化学等多方面的影响。通过耦合电磁以及流动和温度方程对电渣重熔过程的三维瞬态进行了数学模拟，研究了熔化速率对重熔过程的影响。结果表明：电流密度、焦耳热和电磁力都随着熔化速率的增大而增大，当熔化速率由14.4 kg/h增加到27.0kg/h，电流密度、焦耳热和电磁力最大值的增大比例超过100%。随着熔化速率的增大，温度最大值有小幅的增加，而且速度最大值的增大幅度接近50%；金属熔池深度则由27 mm增大到38 mm，不利于保证铸坯的质量。

摘要:建立了稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素微观偏析的耦合热力学模型，并通过工业试验与高温模拟实验验证了模型的准确性。利用该模型，依次考察了铈添加量，初始氧含量，初始硫含量对253MA耐热钢凝固过程中夹杂物析出行为的影响作用规律。在本模型条件下，随着铈添加量的增加，钢中的SiO2与MnS消失，且凝固过程中开始析出CeN；随着初始氧含量的增加，钢中开始析出Ce2O3，SiO2及MnS，其中SiO2与MnS在凝固过程中析出；随着初始硫含量的增加，钢中的Ce2O3消失，钢中开始析出Ce3S4与MnS，在凝固过程中析出的Ce3S4逐渐在液相线温度以上析出。研究工作对于稀土耐热钢连铸水口结瘤问题的解决具有理论指导意义。

摘要:以某钢厂四流中间包为研究对象，根据相似原理建立了1∶3的物理模型。模型研究了不同结构的挡墙、导流孔和湍流抑制器对中间包内流动特性的影响。实验结果表明，“Y”型挡墙和梯形湍流抑制器(方案F)组合的控流装置能获得相对较优的实验结果。采用方案F的控流装置后，总体的死区比例从原型的23.69%降为8.02%，钢液能得到更为充分的混匀；各流平均停留时间的标准差从原型方案的23.56降低到7.34，各流一致性也得到了明显的改善。

摘要:基于流场和温度场的计算，对断面为1 780 mm×225 mm的板坯结晶器进行数值模拟，考虑3种不同水口条件下，钢液流动对凝固壳的冲刷，计算出凝固壳厚度的三维分布特征，并与二维切片法的计算结果进行了对比。结果表明：有水口时结晶器角部位置凝固壳最大值为约45 mm，宽面和窄面中心凝固厚度壳最大值为24 mm，分别比无水口条件下凝固壳薄1~2 mm；钢液的扩散会使凝固壳在距离结晶器角部300 mm和顶部400 mm的位置形成约深度2.5 mm的凹陷；同时钢液会冲刷整个结晶器窄面的凝固壳，在窄面中心最严重；对比不同的水口，凸底水口冲刷最大，凹底最小。

摘要:针对新型无氟保护渣CaO-B2O3-SiO2-TiO2四元渣系，采用分子动力学模拟的方法，对该保护渣系的微观结构进行了模拟计算，分析了CaO-B2O3-SiO2-TiO2渣系的配位结构，并考察了TiO2含量对保护渣配位结构的影响规律。研究表明：该渣系中硼的配位结构只存在三配位的三角体和四配位的四面体，而Ti与O之间主要以六配位的八面体结构形式存在；随着TiO2含量的增加，保护渣微观结构中Si、B、Ti的配位形式将发生明显变化，分别向四配位结构、三配位结构及五配位结构转化。

摘要:通过对山西某铝厂赤泥的基础特性分析，提出用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱模拟实验。热力学分析表明利用石灰窑尾气脱碱是可行的，而实际影响脱碱的主要为动力学因素。实验以脱碱率为指标，分析液固比、CO2体积分数、CO2摩尔比、搅拌速度和反应温度5个因素对赤泥脱碱率的影响。研究结果表明，合理的脱碱工艺参数为：液固比8 mL/g、CO2体积分数20%、CO2摩尔比40、搅拌速度400 r/min和反应温度60 ℃，该工艺条件下的脱碱率为31.10%。实验结果表明，可以利用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱处理，该工艺能脱除赤泥中的可溶性碱，符合“以废治废”的循环经济理念。

摘要:针对传统钒渣钠化焙烧-水浸提钒工艺的不足，确定对钒渣钙化焙烧-酸浸提钒进行研究。在理论分析的基础上，本研究以高钒渣为原料，研究了钙化焙烧-酸浸提钒过程中3种钙化剂(CaSO4、CaCO3、CaO)的焙烧机理以及对提钒效果的影响。研究结果表明：钒浸出率随焙烧温度的升高先增大后减小，且在1 450 K时达到最大值；钙化剂配比为100%CaSO4时提钒率最大；在目前实验室研究条件下，钒的浸出率最大可达93.53%。

摘要:基于双流体模型,结合钛渣的物性参数，采用Fluent软件对钛渣流态化氯化过程的数学模型进行了模拟,通过不同的临界流化速度,对钛渣流态化氯化的流动特征进行了研究。结果表明：Grace修正公式适合钛渣流态化氯化最小流化速度的计算；在最小流化速度下，床层首先形成乳相，随着流化时间的延长，在中部形成小气泡；在完全流化速度下，床层首先经历节涌过程，然后进入完全流化。

摘要:为了探讨生物质还原剂用于生产金属化铁的可行性，针对转底炉直接还原工艺，从金属化率、抗压强度和体积收缩率三方面入手，分析了竹炭、木炭、秸秆纤维等3种生物质还原剂以及传统还原剂煤粉对含碳球团还原效果的影响。试验结果表明，生物质能够替代传统还原剂用于转底炉直接还原工艺。与传统还原剂相比，生物质还原剂在含碳球团金属化率方面的影响较小，但不同生物质对含碳球团强度和体积收缩率等方面的影响较大。秸秆纤维含碳球团的强度相对较高，但竹炭和木炭含碳球团的强度较低，需在较高温度下(1 300 ℃)焙烧才能达到后续生产要求；使用竹炭作还原剂的球团前期膨胀较其他还原剂更为严重，直接导致其高温区体积收缩率较小，从而影响含碳球团的强度和热量传递，需与其他还原剂搭配使用。