论文题目: 竖炉法冶炼不锈钢母液的理论及工艺研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 钢铁冶金
作者: 李一为
导师: 丁伟中
关键词: 不锈钢母液,竖炉,铬铁矿,熔融还原,工业试验,固态还原,还原机理
文献来源: 上海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 我国要实现由钢铁大国向钢铁强国的转变,应对日益激烈的不锈钢市场竞争,就有必要开发一条符合中国国情的,具有自主知识产权的不锈钢生产新工艺。为配合宝钢集团上海一钢公司年产72万吨不锈钢项目工程的建设,解决不锈钢所需铬源问题,本文提出了采用竖炉法熔融还原直接冶炼不锈钢母液的新工艺。因此,围绕着竖炉法直接冶炼不锈钢母液的实践和理论研究这一主线,开展了卓有成效的研究工作。 本文第二章从不锈钢母液制备工艺角度出发,介绍了制备技术的新进展及不同工艺的技术特点,比较了它们的生产成本和经济效益。综合起来认为:目前在采用竖炉新技术的背景下提出竖炉法直接冶炼不锈钢母液不仅具有技术上的先进性,更具有经济上的合理性。 为确保实现在竖炉上直接冶炼不锈钢母液的工业试验顺利完成,试验前专门进行了理论分析、详细的工艺计算以及一系列的工艺准备实验。工艺计算包括配料计算、物料平衡、热平衡和理论焦比计算。工艺准备实验中主要进行了渣型的选择及炉渣粘度的测定;含铬炉料的熔融滴下性能的测定;不锈钢母液液相线及其流动性能的测定。经过现场的精心筹备,上海大学与宝钢集团上海一钢公司合作在255M~3普通高炉上成功实现了直接冶炼不锈钢母液的工业试验,这是我国首次在竖炉型反应器中成功地进行不锈钢母液的工业性生产,试验中获取的大量现场数据为不锈钢母液生产新工艺的决策提供了重要的技术和经济指标依据。 九天的试验期间共生产了含铬量5%～21.3%的不锈钢母液近千吨,铬收得率高达98.02%,高炉炉况稳定顺行,渣铁排放正常。试验中还将含铬量15.6%的35.86吨不锈钢母液由转炉冶炼后,再经连铸和轧制加工得到了某种不锈钢板材,实现了不锈钢生产全流程的贯通,整个试验达到了预期的目的。 在实验室模拟竖炉内不同部位所发生的物理化学变化,以期获得较完整的铬矿石还原机理和规律的知识。本文主要模拟了铬铁矿在竖炉上部块状带的固态还原以及在熔融滴下过程中的还原,揭示了铬铁矿在这些条件下的还原机理。 模拟竖炉上部较低的温度和气氛条件,同时采用质谱仪气休分析法和失重分析法研究了添加铁矿时对铬铁矿球团碳热固态还原的促进作用以及温度、矿物颗粒尺寸、还原剂种类、球团配碳量和不同矿物比对球团还原率的影响。 研究结果表明:(1) 球团中铁矿的含量增加,能促进球团中铬矿的还原,含澳铬矿/铁矿比为1/5的球团经过25分钟1100℃的还原能明显地观察列铬矿边沿产生了部分还原。(2) 含碳铬矿铁矿混合球团的固态还原受温度的影响较大,温
论文目录:
第一章 前言
参考文献
第二章 不锈钢母液制备新技术
2．1 不锈钢母液制备工艺
2．1．1 电弧炉法
2．1．2 转炉型熔融还原法
2．1．3 竖炉型熔融还原法
2．2 铬的回收率及生产成本、经济效益的比较
2．2．1 铬的回收率
2．2．2 生产成本及经济效益
2．3 小结
参考文献
第三章 铬化合物的性质及铬铁矿的特性
3．1 铬的物理化学性质
3．2 铬化合物的物理化学性质
3．2．1 铬的碳化物
3．2．2 铬的硅化物
3．2．3 铬的氧化物
3．2．4 其它化合物
3．3 铬铁矿的种类及其特性
3．3．1 铬铁矿的矿物结构
3．3．2 铬铁矿的主要产地及其还原特性
3．3．3 铬铁矿的矿相及扫描电镜照片
3．4 小结
参考文献
第四章 铬铁矿还原的热力学及其还原机理
4．1 铬铁矿碳热还原的热力学
4．2 CO还原铬铁矿的热力学
4．3 铬铁矿的还原机理
4．3．1 铬铁矿固态还原过程及其机理
4．3．2 铬铁矿熔融还原过程及其机理
4．4 小结
参考文献
第五章 工艺准备实验研究
5．1 炉料结构的熔融滴下性能测定
5．1．1 实验目的
5．1．2 实验方法与实验装置
5．1．3 实验结果及分析
5．2 渣型选择及炉渣粘度的实验测定
5．2．1 实验目的
5．2．2 渣型选择
5．2．3 炉渣粘度测定方法及装置
5．2．4 结果与讨论
5．3 不锈钢母液的液相线和流动性能的实验测定
5．3．1 实验方法
5．3．2 实验结果与分析
5．3．3 结论
5．4 小结
参考文献
第六章 竖炉冶炼不锈钢母液的工业试验
6．1 冶炼工艺流程及操作制度的总体思考
6．1．1 工艺流程
6．1．2 原燃料成分
6．1．3 造渣制度
6．1．4 送风制度
6．1．5 装料制度
6．1．6 渣铁管理
6．1．7 小结
6．2 竖炉冶炼不锈钢母液的理论工艺计算
6．2．1 配料计算
6．2．2 物料平衡
6．2．3 第二热平衡
6．2．4 理论焦比计算
6．2．5 竖炉冶炼不锈钢母液工业试验初步方案
6．2．6 小结
6．3 竖炉冶炼不锈钢母液的工业试验
6．3．1 工业试验用高炉状况
6．3．2 试验阶段及炉料的入炉时间表
6．3．3 试验结果
6．3．4 炉内操作特点
6．3．5 炉外操作
6．3．6 煤气清洗系统
6．3．7 试验结果讨论
6．3．8 工试验中存在的问题及解决措施
6．4 本章结论
参考文献
第七章 铬铁矿固态还原机理的实验研究
7．1 实验原料及实验装置
7．1．1 实验原料及制样
7．1．2 实验装置
7．2 实验方法及实验方案
7．2．1 恒温带的确定和系统气密性检查
7．2．2 原料失重的测定
7．2．3 实验步骤
7．2．4 实验方案的设计
7．2．5 还原率的测定方法
7．3 结果及讨论
7．3．1 实验结果
7．3．2 温度对球团还原的影响
7．3．3 矿物颗粒尺寸对球团还原的影响
7．3．4 不同还原剂对球团还原的影响
7．3．5 球团配碳量对球团还原的影响
7．3．6 不同矿石比对还原的影响
7．4 固态还原机理的探讨
7．4．1 反应方式
7．4．2 铬矿还原时各阶段的限速环节
7．5 铬铁矿在高炉上部还原机理的推测
7．6 小结
参考文献
第八章 铬铁矿在熔融滴下过程中的还原机理
8．1 熔融滴下实验及试样的制取
8．2 光学显微分析
8．3 SEM照片及能谱分析
8．4 铬铁矿还原过程的探讨
8．5 小结
参考文献
第九章 铬铁矿在高炉中的还原过程
9．1 试样来源及制备
9．2 试样的光学观察
9．3 试样的扫描电镜观察和能谱分析
9．4 讨论
9．5 小结
参考文献
第十章 结论
附录一 工业试验配料计算
附录二 工业试验实际炉料表
附录三 作者在攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-09-16
参考文献
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- [3].气基直接还原竖炉炉内行为与炉型关系研究[D]. 葛俊礼.燕山大学2014
- [4].COREX预还原竖炉的数学物理模拟[D]. 应伟峰.东北大学2013
- [5].煤制气-气基竖炉直接还原工艺的基础研究[D]. 王兆才.东北大学2013
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