项目摘要：针对我国钒钛资源提取冶金过程的反应体系，围绕钒钛资源有价组元强化迁移及分离的关键科学问题，以提高钒钛等有价组元回收率为目标，采用理论分析、实验研究和计算机模拟相结合的方法，开展从微观到宏观尺度的钒钛资源有价组元强化迁移规律及分离理论的基础性和战略性研究，主要包括：（1）钒钛资源冶金过程基础数据库及相关计算物理化学模型的建立；（2）多相反应中有价组元的相结构变化规律；（3）高温溶胶生成、演变的物理化学规律及在冶金过程中的作用；（4）钒钛等组元相际迁移的动力学规律及其影响因素；（5）外场对钒钛等组元迁移及分离的强化与协同作用。通过本项目的实施，将构建钒钛资源冶金过程有价组元强化迁移规律及有效分离理论体系，提出旨在提高钒钛资源利用率的新工艺和新方法，为我国钒钛资源高效利用与安全保障奠定坚实的理论和技术基础，提高我国在该领域的学术水平和国际影响力。

高性能构件设计与制造目前存在以下三方面问题：一是由于材料分布和多尺度结构特征对构件性能的耦合影响规律复杂，导致构件材料与结构匹配的性能设计困难；二是由于传统设计方法和制造工艺的约束，导致复杂构件整体制造困难；三是由于缺乏构件精确成形调控方法，需反复试错，造成高性能目标控制困难。 　　一、科学目标 　　以航空航天典型高性能复杂构件为研究载体，探明多尺度结构与构件性能的映射规律，揭示材料组织演化与结构变形的交互作用机制，探索材料-结构一体化复合制造原理，形成材料-结构一体化设计与制造基础理论，实现高性能复杂结构的整体制造。 　　二、研究内容 　　（一）材料-结构多尺度建模与一体化设计。 　　研究苛刻服役环境下高性能构件宏微多尺度性能表征建模及材料-结构与性能的映射规律，建立宏微结构构型与材料分布的跨尺度拓扑优化设计新方法。 　　（二）多材料结构逐点/逐域控制的增材制造。 　　研究成形过程熔池的表/界面行为和多材料、多尺度结构的界面问题，揭示界面应力的局部能场调控机理，实现材料-结构的形性协调。 　　（三）异质材料构件的界面行为与结构精确制造。 　　研究异质材料叠层制造中宏细观界面特征形成和几何误差传递规律，探索复合制造过程的调控策略，实现高性能构件几何特征与性能的同步精确制造。 　　（四）材料组织演化与结构变形的精确调控。 　　研究高性能构件材料组织演化与结构变形的耦合机理，揭示外加能场对构件材料组织和变形的影响规律，实现多场耦合作用下结构变形协调与性能的精确调控。 　　（五）高性能构件整体制造新原理与新装备。 　　基于材料-结构一体化设计与制造新方法，探索与验证典型构件整体制造新原理、新工艺与新装备。 　　三、申请注意事项 　　（一）申请书说明选择“高性能构件材料-结构一体化设计与制造”，申请代码1选择E0508 　　（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1500万元/项（含1500万元/项）。 　　（三）本项目由工程与材料科学部负责受理。

目前，国内外三座热风炉都在采用“两烧一送”的操作制度。此种操作制度只能单炉送风，无法降低换炉排放能耗；人为安排的燃烧时间过于浪费，影响热风炉的效率；发挥不出小孔格子砖换热面积大的优点。中冶京诚工程技术有限公司开发的“三座热风炉采用一烧两送热并联技术”，针对不同的热风炉设计参数，选择适当的送风时间和燃烧时间，可以达到提高风温、节能减排的目的。 一．技术特点  保持原有拱顶温度条件下，可以提高风温；  保持原有风温一定的条件下，可减少换炉排放次数，达到节能减排的目的；  可以使高炉接收的风温更加稳定；  能够充分发挥小孔格子砖加热面积大的优势；  用在新设计热风炉上，在满足相同风温的条件下，可以减少格子砖的总重。 二．控制系统组成 1、多变量参数热风炉数字模型；2、神经元矩阵模型推演机；3、具有专家知识库的热风炉自适应智能调节算法；4、数字式高精度冷风流量调节阀；5、热风炉PLC 系统。 三．主要技术参数 送风方式：一烧二送 热风温度控制范围：900-1350℃ 热风温度控制误差：+/-5℃ 冷风调节阀直径：适合用户冷风管道尺寸 冷风调节阀精度：0.00001度 三座热风炉如果采用“一烧两送热并联”创新工艺，可以取得的效果有多条。 1、可降低同等设计条件下热风炉系统的一次性建设投资5~10%。 2、原有拱顶温度不变时，既可以提高风温，同时可以降低换炉排放能耗，而且可以自定分配份额。 以某钢厂1为例，可提高风温25℃、同时减排50%；以某钢厂2为例，可提高风温40℃，同时减排38.3%。

转炉一次烟气是最具特殊性烟气，其本身存有三大资源：一是烟温高达800—1000℃；二是含CO高达70%以上；三是含氧化铁、氧化钙炉尘高达80—150g/m3。当这三大资源集于一体时，除尘就成为难题。因此，采用喷水降温、净化。目前国内外转炉烟气喷水除尘工艺有OG法LT法及少量半干法。经喷水除尘，转炉烟气三大资源效能则变得最小化：烟气热能不能回收、煤气变成含水煤气，热值降低、炉尘改变了氧化物特性，不能直接返回转炉利用。除尘同时，要消耗大量水资源，并增加电耗。为使转炉烟气资源效能最大化，提升转炉烟气排放达标水平、提升转炉负能炼钢水平，研发不喷水的纯干法转炉一次烟气除尘工艺，并经工业试验验证，该新工艺具有安全性、可靠性、稳定性，在实现烟气除尘净化排放达标的同时，实现经济效益最大化。该新工艺适用于OG法改造、LT法改造、半干法工艺改造、适用于新建转炉。该新工艺具有占地面积小、布置灵活的特点；具有自控水平高、减轻劳动强度等特点。

“钢铁联合研究基金”是由宝钢和国家自然科学基金委共同设立的，其目的是结合我国钢铁工业的发展战略开展前瞻性、创新性基础和应用基础研究，提高我国钢铁工业的竞争力。本基金面向全国，项目申请由国家自然科学基金委员会统一受理，由国家自然科学基金委和宝钢共同管理。目前“钢铁联合研究基金”为第五期，每年的项目资助总额为3000万元。 2017年项目指南拟重点导向：继续围绕钢铁产业链创新和转型，鼓励高效、可持续的钢铁及相关领域新材料、新产品、新技术、新工艺等基础及应用基础研究。现特向相关单位和专家就2017年度“钢铁联合研究基金”指南资助的研究领域和重点项目指南发出征询函(征询表附后)。贵单位的意见及建议请在2016年6月12日前用电子版格式反馈。 谢谢贵单位对“钢铁联合研究基金”的帮助和支持。 联系人：汪正洁 联系电话：021-20658870/18017382392 Email: wangzj@baosteel.com 宝钢集团有限公司 科技创新部

本项目技术en-CMC煤调湿装置是一种系统集成创新工艺技术，是一种根据现有的炼焦配煤工艺要求和物料特性来对煤进行预处理，在炼焦煤预处理工艺中嵌入了低温余热回收系统、梯级筛分低温干燥调湿系统、选择性粉碎系统、除尘造粒混合系统的工艺流程。 采用机械筛分方式及低温低速流化床方式对煤颗粒粒径筛选、煤粉尘造粒和调湿方式，确保了煤颗粒粉碎、干燥以及煤粉尘的有序控制，避免细煤料过度粉碎处理和能量的过多投入。

该成果采用纳米溶胶结合致密材料，通过湿法喷涂、整体支模成型技术和泵送施工方法，对高炉内衬进行整体密封的一种新工艺技术。纳米溶胶结合与浇注料基质中超微粉在一定温度下形成高韧性纳米莫来石网络结构，随着温度升高强度逐渐增加，大大提高料材料的高温耐侯性，同时无水结合减少水蒸气对碳砖水化破坏，施工后烘干时间比较短；湿法喷涂、整体支模和泵送自流成型工艺技术，施工过程快速便捷，环境无气味粉尘污染。 该工艺从结构上解决传统高炉砌砖存在的三条竖缝和上千条砖缝的缺陷，大大降低了局部热应力和侵蚀应力的集中，炉衬熔损均匀。同时该工艺采用先进的钛护炉和铁水凝固层理念，克服传统高炉护炉困难和铁水凝固层不稳定的现象。 独特的“材料＋先进施工技术＋创新工艺”理念为炼铁用高炉长寿、节能、环保、高效保驾护航。

国内多数钢铁企业将含铁尘泥在烧结系统循环利用，造成锌富集、高炉结瘤等诸多危害；而采用转底炉、竖炉等工艺处理需高额投资。本项目完全以冶金废料(瓦斯泥、瓦斯灰、高炉出铁厂灰、炉顶灰、转炉泥、转炉散料除尘灰、连铸与轧钢系统含油铁泥、LF炉渣等)为原料，经配料、混合、压球，制成2种不同粒度、强度、成分的自还原性团块，分别回用于铁水罐与转炉(1000～1600℃)，利用钢铁企业已有工艺设备及生产余热，实现快速自还原而回收铁和粗锌粉，解决了钢铁行业含锌尘泥低成本处理的世界性难题，含铁尘泥综合利用率100％。

研究内容： 1.材料生产工艺改进和工业性应用示范 在济南钢铁股份有限公司、甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司等企业焦炉上应用高效蓄热体覆层技术，对实施本技术和未实施本技术的、设计完全相同的焦炉进行节能效果标定。 对已应用高效蓄热体覆层技术的焦炉进行数值模拟研究，建立焦炉传热的数学模型，将模拟数据与现场应用数据比较、分析，在理论上验证焦炉应用本技术的适用性。 在济南钢铁股份有限公司、甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司等企业焦炉上应用高效蓄热体覆层技术，对实施本技术和未实施本技术的、设计完全相同的焦炉进行节能效果标定。 对已应用高效蓄热体覆层技术的焦炉进行数值模拟研究，建立焦炉传热的数学模型，将模拟数据与现场应用数据比较、分析，在理论上验证焦炉应用本技术的适用性。 2.高辐射覆层材料涂覆耐火材料的实验室试验研究 ① 进行高效蓄热体覆层材料配方的改进试验，使覆层材料的性能进一步提高。 ②覆层与耐火材料基体的结合性状研究，研究覆层的岩相特征。 ③ 研究高辐射覆层材料在高炉热风炉内的最佳涂覆部位及涂覆量。 ④研究覆层对工业炉格子砖传热性能、物理性能的影响。 ⑤ 研究高效蓄热体覆层对耐材基体抗热震性能的影响 ⑥ 覆层涂覆焦炉用耐火材料的实验室试验，研究覆层对焦炉砖力学性能的影响。 ⑦ 进行包括覆层性能测定。 3.高效蓄热体覆层材料新生产线的设计 研发一套既能满足市场需求量，又能保证质量的高效蓄热体覆层材料生产线。

项目的总体目标为：开发钢铁工业节能新技术、节能新材料所需高性能耐火材料技术，在大型高炉热风炉和焦炉、特种薄带材生产工艺和循环流化床锅炉中实现示范应用。通过技术攻关，形成具有完全自主知识产权的核心技术，整体技术水平达到国际先进水平，带动耐火材料技术进步。 本项目研究内容：研发具有完全自主知识产权的高炉热风炉和焦炉等工业窑炉用高效蓄热体覆层材料制备生产及应用的关键技术、新型特种耐火材料关键技术开发、生产和使用的配套技术和循环流化床锅炉水冷壁管防磨关键技术研究，满足国内钢铁工业相关领域节能增效和新材料发展的迫切需求。 本项目研究内容分解为3个课题，包括： 1 高效蓄热体覆层材料生产新工艺及其在大型高炉热风炉和焦炉的应用示范 2 新型特种耐火材料关键技术开发 3 循环流化床锅炉水冷壁管防磨关键技术研究