张建良等：炼铁新技术及基础理论研究进展 ·1637. (b) (c) 士m 0305×10 0.008 -Fe y 8274x10 9.8085x10 0.006 Cu-fe,=0.451m 9.3316x10 per stave Cu Fe stave 9.3493×10 0.004 8.872x10 88546x10 83932x10 8310 0.002 7.9151×10 7.9008x103 0 7.4370×10 7.4239x10 6.9590x10P 6.9470×102 6400x103 -0.004 101.s 2.0 2.5 0393×10 Coordinate Xm 4.38710 4.362310 4.906x10 4.085410 50 Interface of Cu-Fe 5.6125x0 .608Sx10 3.1345×10 3.1315x10 40 2.6564×10 26546×102 2183×10 21777x103 1003×1 7008x102 13310 12239x1心 20 .4412x10 .4693x10 26606x10 2.7000x10 Temperature/C Temperature/℃ 0 0.05 10 0.20 0.25 (d) Explosive welding direction (① Transition layer ·RD Vortex region Cu S00μm ⊙ on avet Fe 100 Fe Cu 80 3 S60 Fe Cu 70 Fe 20 00 0 20406080100120140160180 Distance/m -0020isa/m 200 400 图4铜钢复合冷却壁制造与表征4网.(a)铜钢复合冷却壁本体及水道焊接形式示意图；(b)铜冷却壁与铜钢复合冷却壁温度场分布对比：(c)铜 冷却壁与铜钢复合冷却壁相同厚度位置变形量：(d)Cu-Fe界面微观结构：(e)Cu-Fe界面元素分布：(f)Cu-Fe界面品粒大小：(g)Cu-Fe界面显微 硬度 Fig.4 Manufacture and characterization of the copper and steel composite cooling stave:(a)schematic diagram of copper and steel composite cooling stave body and channel welding form;(b)comparison of temperature field distribution between copper cooling stave and copper-steel composite cooling stave;(c)deformation of copper cooling stave and copper-steel composite cooling stave with the same thickness,(d)Cu-Fe interface microstructure;(e)Cu-Fe interface element distribution;(f)Cu-Fe interface grain size;(g)Cu-Fe interface microhardness 量.但值得注意的是，基于数据驱动和机器学习方 尘泥大量堆置，严重威胁生态环境，是制约我国钢 法所构建的部分模型，它们的构建依靠于历史治 铁工业绿色发展的关键共性问题 炼数据，无法从机理层次解释模型背后的逻辑，具 61钢铁冶金尘泥高效利用基础理论 有不可解释性，因而对于高炉生产参作者，这种模 钢铁冶炼流程长的特点使得冶金尘泥来源广 型与机理模型相比稍欠可信度 泛.不同工序的尘泥成分、性能差异巨大.因此研 究钢铁企业尘泥的特征工艺参数，对于选择合适 6冶金尘泥高效处理技术 的高效处理技术具有重要意义，Liu等阿充分研 钢铁治金尘泥是钢铁治炼的主要固废之一， 究了不同尘泥的有价元素含量、成型性、自还原 具有成分复杂、产量大、难处理等特点5)目前部 性、熔分性及磁性富集性等特征工艺参数.Lⅰ等5) 分企业将冶金尘泥循环用于高炉炼铁，但尘泥中 和Wanglss]等揭示了的富碳粉尘的气化反应机理. 有害元素严重影响高炉顺行，导致钢铁企业冶金 建立了冶金尘泥评价体系，为后续尘泥处理工艺量. 但值得注意的是，基于数据驱动和机器学习方 法所构建的部分模型，它们的构建依靠于历史冶 炼数据，无法从机理层次解释模型背后的逻辑，具 有不可解释性，因而对于高炉生产参作者，这种模 型与机理模型相比稍欠可信度. 6    冶金尘泥高效处理技术 钢铁冶金尘泥是钢铁冶炼的主要固废之一， 具有成分复杂、产量大、难处理等特点[55] . 目前部 分企业将冶金尘泥循环用于高炉炼铁，但尘泥中 有害元素严重影响高炉顺行，导致钢铁企业冶金 尘泥大量堆置，严重威胁生态环境，是制约我国钢 铁工业绿色发展的关键共性问题. 6.1    钢铁冶金尘泥高效利用基础理论 钢铁冶炼流程长的特点使得冶金尘泥来源广 泛. 不同工序的尘泥成分、性能差异巨大. 因此研 究钢铁企业尘泥的特征工艺参数，对于选择合适 的高效处理技术具有重要意义. Liu 等[56] 充分研 究了不同尘泥的有价元素含量、成型性、自还原 性、熔分性及磁性富集性等特征工艺参数. Li 等[57] 和 Wang[58] 等揭示了的富碳粉尘的气化反应机理. 建立了冶金尘泥评价体系，为后续尘泥处理工艺 (a) (d) (e) (f) (g) (b) (c) 1.0784×103 1.0305×103 9.8274×102 9.3493×102 8.8712×102 7.9151×102 8.3932×102 7.4370×102 6.9590×102 6.4809×102 6.0028×102 5.5248×102 5.0467×102 4.5687×102 4.0906×102 3.6125×102 3.1345×102 2.6564×102 2.1783×102 1.7003×102 1.2222×102 7.4412×101 2.6606×101 Fe Fe 400 −400 400 300 200 −200 0 200 100 Microhardness (HV) Distance/m Distance/m Element content/% 2 mm 500 μm Y(TD) X(RD) Z(ND) Cu Cu Deformation of Cu Deformation of Cu Interface 1.0762×103 1.0 1.5 2.0 2.5 Coordinate X/m Equivalent stress/Pa 0 0.5 0.10 0.15 0.20 0.25 Coordinate Z/m 0.05 60 50 40 30 20 10 0 0 −0.004 −0.002 Deformation in Z direction/m 0.002 0.004 0.006 0.008 10 0 Copper stave Explosive welding direction Transition layer Transition layer Cu Cu Fe Fe Path 1 Path 2 Path 3 Vortex region Cu−Fe stave Interface of Cu−Fe 1.0285×103 9.8085×102 9.3316×102 8.8546×102 8.3777×102 7.9008×102 7.4239×102 6.4700×102 6.9470×102 5.9931×102 5.5162×102 5.0393×102 4.5623×102 4.0854×102 3.6085×102 3.1315×102 2.6546×102 2.1777×102 1.7008×102 1.2239×102 7.4693×101 2.7000×101 Temperature/℃ Temperature/℃ z y x Steel Cooling water Filler Copper Filler Steel Copper Brick Furnace shell Steel Cu−Cu, Y=0 m Cu, Y=0.451 m Cu−Fe, Y=0 m Cu−Fe, Y=0.451 m 500 μm 500 nm 500 nm 300 μm Fe 80 100 120 140 160 180 80 100 60 60 40 40 20 20 0 Transition layer Cu Fe Cu 图 4    铜钢复合冷却壁制造与表征[47-49] . （a）铜钢复合冷却壁本体及水道焊接形式示意图；（b）铜冷却壁与铜钢复合冷却壁温度场分布对比；（c）铜 冷却壁与铜钢复合冷却壁相同厚度位置变形量；（d）Cu-Fe 界面微观结构；（e）Cu-Fe 界面元素分布；（f）Cu-Fe 界面晶粒大小；（g）Cu-Fe 界面显微 硬度 Fig.4     Manufacture  and  characterization  of  the  copper  and  steel  composite  cooling  stave[47-49] :  (a)  schematic  diagram  of  copper  and  steel  composite cooling stave body and channel welding form; (b) comparison of temperature field distribution between copper cooling stave and copper-steel composite cooling  stave;  (c)  deformation  of  copper  cooling  stave  and  copper-steel  composite  cooling  stave  with  the  same  thickness;  (d)  Cu-Fe  interface microstructure; (e) Cu-Fe interface element distribution; (f) Cu-Fe interface grain size; (g) Cu-Fe interface microhardness 张建良等： 炼铁新技术及基础理论研究进展 · 1637 ·