焦炭床内铁水渗碳行为研究

发布时间：2021-01-11 03:13

　　高炉炼铁工艺的发展由于流程长、对焦炭依赖性高、贫杂资源适应性差而受到制约,其焦化、烧结、球团等原料制备工艺中产生的环境问题也日益突出。因此,以非结焦煤为能源的非高炉炼铁技术成为钢铁界的研究热点。闪速炼铁工艺即为近年来提出的一种新型非高炉炼铁技术,与高炉工艺相比,闪速炉中没有固体炉料的压迫作用,无法发生像高炉炉缸内死料柱根部与铁水之间的渗碳反应,最终渗碳量难以预料。因此,有必要针对其中的科学问题进行系统深入的解析。本文利用高温电阻炉,在1550℃条件下模拟焦炭在铁水中的溶解过程,分析了焦炭在铁水中溶解的动力学机理;通过高温实验模拟铁水流经焦炭床过程,分析了焦炭床内铁水渗碳行为;基于Ansys Fluent建立瞬态三维数学模型,模拟铁水在焦炭床内的滴落和渗碳行为,研究焦炭粒径和填充床高度对碳迁移行为的影响,并与高温实验结果进行比较。研究结果表明:（1）在自然对流下焦炭的溶解速率系数k主要受固体附近液体边界层的传质控制;（2）焦炭灰分成分是影响焦炭溶解的关键因素,在同一实验条件下不同焦炭的溶解速率系数k存在较大差异,依次为7.98×10.6m/s（焦炭1、Si含量相对较低）、5.17×10-... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１世界直接还原铁产量变化??

（１）?Ｍｉｄｒｅｘ工艺是美国Ｍｉｄｒｅｘ公司于１９６８年首先提出的，该工艺是将催化??裂化后的天然气送入竖炉，并作为还原气体与铁矿石进行还原反应制取直接还原??铁，故被称为竖炉直接还原法。该工艺的典型流程如图２．２所示，主要由竖炉和气??体循环系统组成。??１气天ｆ气?气体循环系统?１??ｐＸ－?Ｊｐ?ｉＤ?压机????＾?ｒＴＫＯｂ?竖炉??Ｖ?￥ｉ５，１??Ｉ?ＭＡＴ?ＷＪＬ??ｉ纖｜：｜ｐ酸??ｉｓ＊?換：ｒ?＾ｐ｜?ｉａｍｖｉ??ｖ?＇■?Ｕｕ？直接还原铁??图２．２?Ｍｉｄｒｅｘ工艺流程图??还原过程在竖炉中完成，竖炉属于对流移动床反应器，主要分为预热段、还??原段和冷却段三部分。在预热段内，高温的还原气对铁矿石完成预热过程。在还??原段内，随着铁矿石的下降，炉内温度也越来越高，铁矿石还原反应愈激烈，迅??速生成海绵铁。在冷却段内，由一个冷却气洗涤器和冷却气加压机形成一股自上??而下的冷却气流，使海绵铁冷却至环境温度后排出［２７］。??（２）?ＨＹＬ－ＩＩＩ工艺是以天然气和水蒸气为原料制取还原气，然后在竖炉内与??铁矿石作用

（１）?Ｍｉｄｒｅｘ工艺是美国Ｍｉｄｒｅｘ公司于１９６８年首先提出的，该工艺是将催化??裂化后的天然气送入竖炉，并作为还原气体与铁矿石进行还原反应制取直接还原??铁，故被称为竖炉直接还原法。该工艺的典型流程如图２．２所示，主要由竖炉和气??体循环系统组成。??１气天ｆ气?气体循环系统?１??ｐＸ－?Ｊｐ?ｉＤ?压机????＾?ｒＴＫＯｂ?竖炉??Ｖ?￥ｉ５，１??Ｉ?ＭＡＴ?ＷＪＬ??ｉ纖｜：｜ｐ酸??ｉｓ＊?換：ｒ?＾ｐ｜?ｉａｍｖｉ??ｖ?＇■?Ｕｕ？直接还原铁??图２．２?Ｍｉｄｒｅｘ工艺流程图??还原过程在竖炉中完成，竖炉属于对流移动床反应器，主要分为预热段、还??原段和冷却段三部分。在预热段内，高温的还原气对铁矿石完成预热过程。在还??原段内，随着铁矿石的下降，炉内温度也越来越高，铁矿石还原反应愈激烈，迅??速生成海绵铁。在冷却段内，由一个冷却气洗涤器和冷却气加压机形成一股自上??而下的冷却气流，使海绵铁冷却至环境温度后排出［２７］。??（２）?ＨＹＬ－ＩＩＩ工艺是以天然气和水蒸气为原料制取还原气，然后在竖炉内与??铁矿石作用


本文编号：2969964