《超厚料層減荷燒結新工藝基礎研究》是依託北京科技大學，由張建良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超厚料層減荷燒結新工藝基礎研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：張建良
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
燒結工序是傳統鋼鐵生產流程的基本工序，其能耗約占噸鋼能耗的10%，且廢氣、粉塵等污染物的排放量較大，節能、降耗、增產是燒結工序的研究重點。現代燒結生產所採用厚料層低溫燒結技術的關鍵制約因素是料層透氣性，目前改善料層透氣性的方法很多，然而，由於原燃料條件差、投資成本高、改造量大等因素導致其實際工業套用困難。.新型減荷燒結工藝的研發和套用可有效改善燒結料層透氣性，實現超厚料層燒結，改善燒結礦質量，大幅提高燒結機的生產率；還可以提高燃料燃燒率，有效降低燒結工序的固體燃耗和電耗，並減少CO2等有害氣體的排放。.該項目擬通過燒結杯實驗和工業試驗等手段，從以下三方面展開研究：（1）燒結減荷作用的機理研究；（2）減荷燒結支撐板的材質設計及熱處理制度研究；（3）減荷燒結支撐板的設計最佳化與套用研究。該項目的實施符合節能減排的政策，有助於鋼鐵工業的可持續發展。
結題摘要
目前我國鋼鐵行業進入微利時代，同時面臨著國家經濟結構調整、行業節能減排和環境保護等多重壓力。燒結工序是鋼鐵生產流程的基本工序，現代燒結生產所採用厚料層低溫燒結技術的關鍵制約因素是料層透氣性，目前改善料層透氣性的方法很多，然而由於原燃料條件差、投資成本高等因素導致其工業套用困難。超厚料層減荷燒結新工藝對傳統燒結工藝而言是一次技術變革，將極大地最佳化和改善燒結工藝過程。 該項目通過採用可視化石英燒結杯實驗、燒結床層溫度場模擬、支撐板熱應力模擬以及燒結工業試驗等研究手段，成功開展了如下研究工作： 首先，進行了超厚料層燒結條件下多物相與能量的遷移規律研究。隨著燒結的進行，燃燒帶下移速度減慢且寬度變寬，燃燒帶到達底部時其寬度是燒結初期寬度的近2倍；料層厚度與燃料配加量是影響燃燒帶厚度的主要因素，料層厚度從700mm增加到1000mm，最大燃燒頻寬度增大40%以上。 然後，進行了超厚料層條件下減荷燒結作用機理研究。實驗室研究結果表明減荷燒結可明顯縮短燒結時間，燒結利用係數提高20%以上。加裝支撐板的燒結礦＞40mm的粒級含量減少，16～10mm粒級的含量有所增加，粒度分布更加趨於均勻。利用工業CT檢測發現採用減荷燒結後，下部燒結礦餅巨觀孔隙率增大12%，有利於改善燒結礦質量，提高燒結生產率。 其次，對支撐板材質與破損機理進行了研究。選取4種耐熱合金鋼進行實驗，1~4#合金在0~1300℃的線膨脹係數相差不大，3#合金無明顯的相變，升溫過程中整體的表現穩定；隨著熱疲勞循環周次增加，4種合金熱裂紋擴展速率不斷增加，在一定的熱循環次數下，3#合金裂紋長度最短，是理想的支撐板材質。 最後，進行了支撐板結構設計最佳化研究。矩形支撐板所受應力較梯形支撐板大，支撐板形狀應選梯形；支撐板內分布在支撐面和支撐板窄面的應力最大，支撐面中心應力最大達到700MPa以上，並且此時溫度高，達到500℃以上，是最容易破壞的地方；當選用二體式和三體式支撐板時，3#合金適宜作為本體材料。 通過項目研究，最終形成了大型燒結機超厚料層減荷燒結的技術原型。該項技術對於今後超厚料層燒結技術發展是一項重要的技術儲備，未來套用前景廣闊。
