科创中国

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铁矿石中的铁氧化物被碳还原的机理较为复杂，一般分为两种方式进行：一种是铁矿石中的铁氧化物直接与碳发生反应，例如含碳球团矿发生还原反应的初始阶段；另一种是通过各自表面反应加和而发生的耦合现象。使用热减重的实验方法研究Fe2O3 的碳热还原反应，在 850-1087 ℃的条件下，研究了影响化学纯Fe2O3与超纯不定型碳的混合物发生直接还原反应的因素，其中包括碳的粒度、铁矿石和碳的比例、增速剂和减速剂的剂量等诸多因素。焦炭综合热性能试验模拟高炉内焦炭溶损劣化过程，检测不同反应温度下的溶损速率、等溶损率（25%）后的强度及其随温度的变化。用焦炭综合热性能评价焦炭质量，指导高炉冶炼，可适当降低焦炭CSR指标；煤炭化关联性试验模拟煤热解-成层结焦过程，同步检挥发分析出强度、胶质层的结构和性质、胶质层膨胀压力及料层体积变化。煤炭化关联性指数代替现有炼焦性能评价煤质和指导配煤，可以显著提高炼焦煤质量识别度和配煤炼焦准确度，实现低成本炼焦。

配合煤的化学组成和变质程度确定后，焦炭质量取决于配合煤在焦炉内热解-成层结焦性质，包括生成的胶质体在热解产生气体内压作用下的热稳定性、透气性、流动性和膨胀性。煤炭化关联性试验模拟煤热解-成层结焦过程，同步检挥发分析出强度、胶质层的结构和性质、胶质层膨胀压力及料层体积变化。煤炭化关联性指数代替现有炼焦性能评价煤质和指导配煤，可以显著提高炼焦煤质量识别度和配煤炼焦准确度；采用焦炭反应性（CRI）和反应后强度（CSR）评价焦炭热性能，并认为质量好的焦炭应具有低CRI和高CSR指标，导致配煤炼焦中强黏结性煤配比不断升高。然而，国内外高炉使用的焦炭的CRI和CSR指标有非常大的不同，高CRI和低CSR指标的焦炭也在高炉上使用，证实CRI和CSR试验模拟性并不可靠。焦炭综合热性能试验模拟高炉内焦炭溶损劣化过程，检测不同反应温度下的溶损速率、等溶损率（25%）后的强度及其随温度的变化。用焦炭综合热性能评价焦炭质量，指导高炉冶炼，可适当降低焦炭CSR指标，炼焦多用弱黏结性煤，实现低成本炼焦。该技术的最大优势是最大化利用区域矿产资源，优化资源配置，达到降低生产成本的目标。

辽宁科技大学冶金及新材料交叉学科团队，负责人为王国承教授。团队有专业教师13人，其中教授4人，副教授3人，高级工程师1人，讲师5人。其中，王国承教授、汪琦教授、李静教授和周艳文教授是团队的领军人物。围绕现代钢铁冶金全流程（炼焦→炼铁→炼钢→轧钢→热处理及深加工）以及资源利用和新材料制备领域的基础理论和工艺技术开展研究。以高温过程物理化学为基础，开展“钢铁化学冶金-物理冶金过程物理化学”理论创新研究，包括物质结构（冶金熔体、组织及第二相）与性质关系、过程热力学和动力学。面向“炼焦-炼铁中碳素行为理论及工艺控制”、“高端钢材冶金-轧制-热处理深加工全流程精准控制”、“资源利用和新材料制备的应用基础研究”等三个钢铁行业重要应用领域，开展焦-矿-铁耦合、炼钢-轧钢-热处理及表面工程一体化、冶金资源利用-新材料制备共性理论和方法等一系列方法、工艺和新技术研究。

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