转炉用石灰石代替部分石灰炼钢是一项现代钢铁生产新工艺,并可为节能减排、降低冶炼成本提供一条重要途径。该工艺使用石灰石替代石灰,可高效利用转炉热量,减少废钢消耗,提高冶炼的经济性,同时降低全流程CO2排放。然而,该工艺目前存在化渣不好及脱磷率不高等问题。因此,有必要对转炉用石灰石造渣炼钢所涉及的基础问题进行深入研究,为此项工艺技术的开发完善和应用奠定基础。 本书从理论分析、转炉温度条件下石灰石煅烧的行为、石灰石在转炉渣和铁水中的煅烧行为、石灰石在转炉渣和铁水中的分解动力学研究、转炉顶底喷粉的物理模拟等方面详细介绍了石灰石代替石灰造渣炼钢工艺,以期让研究者对该领域有比较清楚了解。
唐彪,佳木斯大学,1986年11月生,河南济源人,2015年东北大学钢铁冶金专业博士研究生毕业,并获博士学位。现任佳木斯大学材料科学与工程学院副院长,冶金工程专业负责人,材料物理与化学学术带头人,新能源材料研究所负责人,副教授,硕士研究生导师,主要从事冶金传输原理、炼钢新工艺、金属耐磨材料等领域研究。主持黑龙江省自然科学基金项目1项,黑龙江省教育厅基本科研业务费4项,黑龙江省普通高校青年创新人才培养计划项目1项,参与国基金项目2项。发表SCI收录论文10余篇,获得发明专利授权2项,参编教材1部,获得校级自然科学奖2项。
1 绪论1.1 转炉炼钢发展历程1.1.1 转炉炼钢技术简介1.1.2 炼钢新技术和新工艺1.2 石灰石煅烧1.3 石灰造渣炼钢1.4 用石灰石代替石灰造渣炼钢1.5 国内外对转炉工艺参数的研究1.5.1 国外对转炉工艺参数的研究1.5.2 国内对转炉工艺参数的研究1.6 国内外对喷粉的研究1.6.1 国外对喷粉的研究1.6.2 国内对喷粉的研究2 理论分析2.1 转炉用石灰石造渣的理论可行性2.1.1 保证转炉炼钢工序衔接2.1.2 石灰石炼钢优势2.2 二氧化碳与铁水中元素反应的热力学分析2.3 转炉炼钢用石灰石造渣的物料平衡和热平衡2.3.1 物料平衡2.3.2 热量平衡2.4 转炉炼钢成本计算2.5 物料平衡和热平衡可视化软件开发2.5.1 Visual Basic简介2.5.2 转炉物料平衡和热平衡可视化程序3 转炉温度条件下石灰石煅烧的行为3.1 石灰石煅烧行为的实验研究方法3.1.1 石灰石的物性3.1.2 石灰石高温快速煅烧方法3.1.3 石灰活性度的测定3.2 实验结果及分析4 石灰石在转炉渣和铁水中的煅烧行为4.1 实验原理及实验装置4.1.1 实验材料4.1.2 实验设备及步骤4.2 石灰石在转炉渣中的煅烧行为4.2.1 实验方案设计4.2.2 石灰石在转炉渣中煅烧的结果及讨论4.3 石灰石在铁水中的煅烧行为4.3.1 实验方案设计4.3.2 石灰石在铁水中煅烧的结果及讨论5 石灰石在转炉渣和铁水中的分解动力学研究5.1 柱状试样分解动力学模型5.1.1 浓度差驱动下的内扩散控制模型5.1.2 压差驱动下的流动控制模型5.1.3 石灰石分解传热控制模型5.1.4 限制环节分析5.1.5 相关参数值选择5.2 石灰石在转炉渣中分解的限制环节5.2.1 石灰石在1250°C转炉渣中分解的限制环节分析5.2.2 石灰石在1300°C转炉渣中分解的限制环节分析5.2.3 石灰石在1350°C转炉渣中分解的限制环节分析5.3 石灰石在铁水中的分解行为研究5.3.1 石灰石在1250°C铁水中分解的限制环节分析5.3.2 石灰石在1300°C铁水中分解的限制环节分析5.3.3 石灰石在1350°C铁水中分解的限制环节分析5.4 石灰石在转炉渣和铁水中分解行为分析5.5 球形石灰石颗粒在转炉渣和铁水中转化率预测6 转炉顶底喷粉的物理模拟6.1 转炉顶喷粉剂氧枪设计6.1.1 参数选择6.1.2 设计要求6.1.3 球形石灰石颗粒自由沉降速度6.1.4 气流速度6.1.5 氧气和石灰石质量流量6.1.6 转炉氧枪喷头设计6.1.7 氧枪内径6.1.8 外层钢管直径6.2 实验基本原理6.2.1 相似原理简介6.2.2 近似模型法6.3 实验设备及实验参数的确定6.3.1 实验设备6.3.2 相似比的确定6.3.3 模型参数的确定6.4 实验步骤及实验数据处理6.4.1 均混时间6.4.2 颗粒穿透比6.4.3 颗粒分布6.5 顶喷粉和底喷粉的比较6.5.1 颗粒穿透比的比较6.5.2 颗粒分布的比较 参考文献