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项目年度编号
2200160076
中图分类号
TF541
成果公布年份
2022
成果简介
该项目所属科学技术领域：钢铁冶金炼铁技术领域。
高炉作为最大的高温高压单体反应器、是钢铁生产中资源和能源的主要消耗体、其效率和地位是其它工艺不能完全替代的。近年来国内外高炉炉缸烧穿等严重事故时有发生、炉缸侧壁温度升高问题较为普遍、严重制约高炉安全长寿发展及高炉低碳高效运行。中国有上百座高炉需要每年进行有效安全维护。然而传统的维护技术燃料消耗高、护炉成本高、冶炼效率低、严重影响铁水质量。从国家安全生产战略角度出发、该项目提出了以“石墨碳析出控制”为核心的炉缸自修复理念、并从调控炉缸活跃状态促进铁液渗碳和优化炉缸传热体系促进铁液析出石墨碳两个层面实现炉缸自修复、最终形成一套高炉安全长寿自修复理论与关键技术。项目创新性主要体现在以下几个方面：
(1)基于数十座高炉解剖及破损调查、揭示了以超结构形式存在的富钛保护层和富石墨碳保护层形成机制、构建了高炉炉缸保护层理论体系、提出了以“石墨碳析出控制”为核心的炉缸自修复创新理念和以“石墨碳析出势”为判定标准的护炉诊断技术。
(2)提出了以炉缸渣铁滞留表征炉缸活跃状况的新方法、解析了多变量非线性高炉操作制度对炉缸活跃状况的影响、开发了改善炉缸活跃状况的系列调控技术、明晰了铁液渗碳路径及微量元素对铁液渗碳的作用机制、实现改善炉缸活性以促进铁液渗碳的目的。
(3)建立了高炉炉缸冷却能力评价模型，优化了冷却系统均匀供水模式、研发了高导热、高耐蚀、利于石墨碳沉积的碳复合砖等耐火材料、开发了解决炉缸气隙难题的石墨墙结构、提出了铁液对流换热系数计算方法及控制措施、实现了通过降低耐火材料热面温度以促进铁液析出石墨碳的精准调控。
(4)建立了炉缸炭砖动态侵蚀速率方程、解析了高炉炉缸保护层消蚀与生成对炭砖微裂纹形成影响规律、明确了炉缸保护层合理厚度调控区间、构建了协同冷却系统、铁液环流、炉缸活性三位一体的炉缸保护层三维监控预警平台、保障高炉安全长寿高效稳定生产。
项目授权发明专利16项、实用新型4项、发表论文58篇、其中SCI/EI检索论文31篇、出版专著1部、译著1部。经中国金属学会成果评价、项目达到国际领先水平。
该技术成功应用于武钢、沙钢、太钢、首钢京唐、首钢股份、新天钢等多家企业10余座高炉、多座高炉寿命超过15年以上、大幅降低了高炉炉役末期燃料消耗和护炉成本、保障铁水质量、取得直接经济效益达15.2亿元以上。
完成单位
北京科技大学 武汉钢铁有限公司 江苏沙钢集团有限公司 首钢集团有限公司 山西太钢不锈钢股份有限公司 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 中冶赛迪工程技术股份有限公司 北京首钢股份有限公司 天津市新天钢联合特钢有限公司 巩义市第五耐火材料有限公司 江苏集萃冶金技术研究院有限公司
完成人
张建良 董汉东 杜屏 焦克新 王红斌 邹忠平 徐萌 肖志新 雷鸣 刘征建 聂荣恩 陈令坤 王凯 贾国利 赵永安 徐震 郑华伟 张雪松 陈艳波 张勇 李夯为 任玉明 张华 帅照 张磊 牛群 周夏芝
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