基于改进CNN-LSTM和RF的铁水KR脱硫预测模型

为实现较高精度的脱硫剂加入量预测,有效提高生产效益,本文提出一种基于改进卷积神经网络(CNN)-长短期记忆(LSTM)网络和随机森林(RF)结合的铁水脱硫两步预测模型。考虑到模型输入数据的相关性,利用皮尔逊相关系数确定各输入参数的相关性并筛选特征。模型以CNN-LSTM为基础,增加卷积层和残差连接,在提高挖掘数据的高维特征信息的同时避免网络退化。为增加网络对特征的区分和关注能力,引入多头注意力机制,让网络更加关注特征中的重要信息。使用贝叶斯优化RF超参数构建误差预测模型从而实现残差推理,对改进的CNN-LSTM模型预测结果进行修正。以现场采集的数据进行实验,结果表明,与CNN-LSTM模型相比,本文模型的拟合精度R2提升了17.11%,平均绝对值误差MAE降低了24.85%,均方根误差RMSE降低了30.18%,平均绝对百分比误差MAPE降低了28.33%。

基于异质堆叠集成学习的脱硫剂加入量预测

KR搅拌法是铁水预脱硫的重要工艺之一,但在脱硫过程中脱硫剂的加入量主要依赖于人工经验控制,导致一次脱硫命中率较低,铸坯质量不稳定。为准确控制脱硫剂加入量,提高一次脱硫命中率,提出一种基于异质堆叠集成学习的脱硫剂加入量预测方法。首先,进行数据清洗,采用LOF算法结合专家经验剔除异常值。其次,采用最大信息系数结合斯皮尔曼秩相关系数进行特征筛选。最后,引入堆叠集成算法,基于评价指标和误差相关性分析优选模型的不同基学习器,并采用Optuna算法为基学习器寻找最优参数组合,建立异质堆叠集成预测模型。以现场采集的脱硫数据作为样本进行实例分析,结果表明,模型的决定系数(R^(2))为91.6%,均方根误差(RMSE)为197.79,平均绝对误差(MAE)为117.14,平均绝对百分比误差(MAPE)为6.95%。

浸入式喷吹铁水包内多相流行为与反应动力学

为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率,以某厂180 t铁水包为基础,建立了铁水包内CFD-DSM(计算流体力学-脱硫反应模型)耦合模型,系统研究了铁水预脱硫过程的气-固-液多相流行为及反应动力学,揭示了溶解镁脱硫、镁气泡脱硫、氧化钙脱硫与渣层脱硫对脱硫反应的贡献,阐明了载气及镁粉流量对脱硫反应的影响规律。结果表明:气泡流股的穿透深度较小,但其并未依附着喷枪壁面上浮。随氧化钙粉剂的连续喷吹,粉剂沿喷枪壁面上浮。脱硫过程中溶解镁脱硫为主要的脱硫机制,其次为镁气泡脱硫、氧化钙脱硫和渣层脱硫。各反应机制的脱硫速率均随时间先增大后减小。载气流量对脱硫反应影响较小,而镁粉流量对脱硫反应影响最大。当初始硫质量分数为470×10^(-6),铁水中硫质量分数脱至100×10^(-6)时,镁粉流量每增加1 kg/min,喷吹时间平均缩短约43 s。

铁水KR搅拌脱硫漩涡形态对脱硫剂颗粒量化扩散行为研究

通过KR铁水预脱硫水模型试验,分析探讨了影响KR铁水脱硫动力学的主要因素。研究结果表明,搅拌器转速、搅拌器插入深度、铁水罐装载深度、罐径比对铁水脱硫动力学有明显影响,搅拌器转速140 r/min、搅拌器插入深度213 mm、铁水罐装载深度450 mm、罐径比在0.42时粒子分散性最好。研究发现脱硫剂颗粒分散性最好的区域漩涡深度相对搅拌器深度最优范围在0.96~1.17,漩涡宽度相对搅拌器宽度最优范围在0.66~0.72;粒子分散性相对较好的区域漩涡深度相对搅拌器深度最优范围在0.88~1.37,漩涡宽度相对搅拌器宽度最优范围在0.61~1.20。基于水模型试验结果对KR动力学条件优化进行了工业性试验,优化后搅拌器铁水深脱硫比相较于原搅拌器的66.8%,增加7.2百分点,达到74%;新型四叶搅拌器搅拌时间平均为630 s,搅拌周期缩短18 s;在搅拌周期缩短的情况下,优化后搅拌器脱硫剂消耗量降低1.2%;铁水温降降低0.7℃;二次脱硫率降低2.6百分点,扒渣铁损由1.71 t降至1.39 t,降幅达18.7%。工业性试验表明在深脱硫比例增加的条件下,KR动力学条件优化取得了较好效果。

石灰+镁粉复合喷吹脱硫工艺分析

在铁水预处理使用石灰+镁粉复合喷吹脱硫的工艺过程中,石灰和镁粉的消耗量不仅对脱硫率有影响,同时对铁水的终点硫含量也有一定程度上的影响。从喷吹脱硫剂消耗量、初始温度等因素分析了脱硫率、终点硫、扒渣量以及温降之间的关系。结果表明:喷吹脱硫剂消耗量与脱硫率成正比例关系,与终点硫含量成反比例关系,其中石灰消耗量达到160 kg/t,镁粉消耗量达到50 kg/t时,脱硫率迅速升高。

超低硫钢精炼工艺

在感应炉上进行了一系列对比实验，研究结果表明：顶渣＋喂线工艺比完全顶渣工艺具有更快的脱硫效果，含BaO精炼渣系比传统的CaO-CaF2渣系具有更强的脱硫能力；当钢中氧和硫都很低时,CaSi合金能起到显著的深脱硫作用．由研究结果得出超低硫钢（ws＜0．0010％）钢液精炼的主要工艺参数．

S-Zorb脱硫反应器锥体制造工艺与质量控制

S-Zorb脱硫反应器是催化汽油吸附脱硫装置中的核心设备,制造主体材料为12Cr2Mo1R(H)钢,其中反应器的锥体制造是反应器制造的难点。由于锥体壁厚相对较厚、焊缝多、焊接工作量大,制造过程中容易产生缺陷,需要制定严格的制造工艺和过程检验方法,确保脱硫反应器的制造质量。文章以180万吨/年S-Zorb脱硫反应器的锥体为例,分析了锥体的设计结构、制造工艺和质量控制要点,对提高同类产品的制造质量、降低生产成本起到理论指导作用。

铁水脱硫效果工业性试验优化

为改善铁水脱硫工艺,提高脱硫能力,提出KR法脱硫水模型试验,通过对试验几何和动力学论述试验原理,用有机玻璃代替铁水罐反应器,设计水模型试验装置,分析铁水脱硫中转速、插入深度、装载深度及搅拌器对脱硫效果的影响,并进行试验分析。结果表明:转速为160 r/min、铁水罐装载深度为450 mm、搅拌器罐径比为0.38、插入深度为213 mm条件下的脱硫效果最优,经过优化后的搅拌器实现高效运行,对铁水脱硫工艺改造具有指导意义。

焦炉煤气AS脱硫与深度脱硫技术相结合的应用

文章主要描述了焦炉煤气AS脱硫和深度脱硫二级脱硫技术,并根据焦炉配套深度脱硫处理能力大的特点,进行停硫酸生产系统的深度脱硫实验,得出停硫酸生产系统不会影响煤气脱硫效果的结论,实现了高效脱硫的技术创新,为优化工艺应用提供了有力的保障,适应了现代节能、环保与清洁生产的要求。

钙基、镁基脱硫剂的脱硫极限

对喷吹各种钙基、镁基脱硫剂的铁水炉外脱硫体系进行了系统的热力学分析,并通过理论计算得到了各喷吹体系的脱硫极限。理论分析认为,各喷吹体系都有很强的脱硫能力,喷吹Mg CaO和Mg CaC2的铁水炉外脱硫体系具有相同的脱硫能力,其脱硫极限可达到10-7%。从技术经济性及工艺方面考虑,工业生产中喷吹Mg CaO进行铁水炉外脱硫更合理。

BaO,B_2O_3对CaO基精炼渣熔化性能及脱硫能力的影响

在CaO基精炼渣中加入BaO和B2O3进行改质，对改质后的精炼渣进行熔化性能和脱硫性能的实验研究．结果表明，BaO可以降低精炼渣的熔点和粘度，有效地改善钢-渣反应的动力学条件，同时增强精炼渣的脱硫能力，当BaO含量为15％～25％时，脱硫率稳定在90％以上；而B2O3对精炼渣的脱硫率无明显影响，可取代CaF2作为助熔剂加入。

基于Fluent的搅拌流场模拟研究

使用Fluent对某钢厂KR脱硫搅拌工艺过程进行数值模拟,研究桨叶长度、搅拌头插入深度及转速对搅拌效果的影响。结果表明,尺寸为2B=1 300mm的长浆叶搅拌头搅拌效果较好,搅拌头插入深度为液面下800mm左右较为适宜,搅拌头转速以80～120r/min为宜。

铝渣灰脱硫剂对提高LF炉脱硫效果的影响

叙述了用铝渣灰脱硫剂提高脱硫效果缩短LF炉处理时间的试验，着重分析了此脱硫剂的脱硫效果和影响因素核试验的工艺要点是：控制好顶渣成分，提前造渣，钢液脱氧良好，增加吹氩强度．结果表明，用含铝渣灰的脱硫剂处理钢水，当每t钢加入量为15～20kg时，LF炉处理时间平均缩短10min，平均脱硫率提高16％．

KR法铁水脱硫的流动数值模拟分析

基于Fluent软件,采用VOF和DPM模型对KR脱硫搅拌槽内的流场和脱硫剂颗粒运动进行数值模拟,研究搅拌槽内的流场特性和搅拌头的转速对颗粒运动轨迹的影响。结果表明,搅拌初期槽内自由液面中心在下凹的过程中伴有上涌和回落的现象;流场稳定后,流体在壁面处形成上、下对称的两个涡流,而在搅拌头的底部容易形成死区;提高搅拌头的转速有利于提高槽内流场的轴向速度,有利于脱硫剂颗粒在槽内均匀悬浮,从而提高脱硫效果。

预熔精炼渣钢水深脱硫实验研究

在实验室条件下进行了预熔精炼渣熔化特性测定及钢水深脱硫实验研究。实验得出预熔精炼渣的熔化温度明显低于机械混合渣 ,脱硫效果优于机械混合渣 .分析了预熔精炼渣碱度、渣指数MI、渣中CaF2 及碳酸钠对脱硫的影响 .

RH-KTB预熔渣深脱硫实践

在宝钢炼钢厂300 t RH-KTB上进行了超低碳超低硫钢的预熔渣深脱硫试验。试验共12炉,预熔渣加入量为4 kg/t。试验结果表明,在RH平均初始w(S)为42.1×10-6条件下,处理终点平均w(S)达到30×10-6,最低w(S)达到22×10-6,最高脱硫率达到36.6%,平均脱硫率达到28.6%,取得了较好的深脱硫效果。采用预熔渣处理过程钢中w(TO)及w(N)均有所降低。试验炉次钢中最低w(TO)为12×10-6,平均w(TO)为13.3×10-6,最低w(N)为11×10-6,平均w(N)为13.8×10-6。RH终点钢中的夹杂物主要是Al2O3,95.1%的夹杂物小于5μm。

铁水脱硫在鞍钢的生产及应用

论述了鞍钢铁水脱硫系统在生产中的应用以及它所产生的冶金效果 ,并分析了钙—镁粉剂脱硫的技术优点和技术工艺过程对脱硫效果的影响 。

VD处理过程脱硫问题

通过现有热力学数据计算证明，一般的工作真空度67Pa对含碳量大于0．2％、铝含量大于0.025％的钢种进行VD精炼时，钢中的溶解氧含量受碳含量的控制．由于钢中硫含量与溶解氧含量存在确定关系，硫含量亦受碳含量和真空度的控制．计算也证明，提高真空度和搅拌速度可以降低溶解氧含量，为脱硫提供了热力学和动力学条件，有利于真空处理过程的脱硫反应．计算结果得到生产实际结果证实．

KR预处理的工艺参数对铁水脱硫效果的影响

研究了铁水温度、铁水初始硫含量、搅拌时间、旋转速度和脱硫剂加入量对80 t KR铁水预处理装置脱硫效果的影响。结果表明,提高铁水温度,则增大脱硫效果;在铁水硫含量为0．043％-0．046％、铁水温度为1 290～1 310℃时,加入600～650 kg脱硫剂(铁水温度1 340～1 350℃时,加入450-550 kg脱硫剂),搅拌时间5-8 min,旋转速度85～90 r／min,具有较佳的脱硫效果。

渣钢持续接触时脱硫反应的动力学研究

直接由电化学原理导出的电化学模型,以及给出的初始渣钢界面氧位计算方法,可用以定量描述％S～τ曲线。计算与实测吻合。脱硫过程中渣钢界面上硫的分配常数L_S~*和渣钢本体内硫的分配指数L′_S随界面氧位的下降而不断变化,其规律截然不同:L_S~*～τ曲线属抛物线类型,而L′_S～τ曲线属双曲线类型。与此相应,计算及实测都指出,驱动力参数随时间而变化的曲线呈现一驼峰。