深冲钢炼钢区段专线化层流运行模式实践

鉴于某钢厂深冲钢炼钢区段运行效率较低、能量耗散较大、过程稳定性较差等问题,对炼钢区段各工序内时间-事件进行解析,协调优化各工序作业时间;并结合生产线特点,构建“一对一”层流专线化生产路径。生产实践表明:采用专线化层流运行模式生产深冲钢,可避免前、后工序间交叉运行时铁素流在空间、时间、能耗上的不确定性;工序间链接时间缩短,炼钢区段总作业时间从247.9 min缩短至193.5 min;过程能量耗散减少,转炉终点温度从1671.7℃降至1653.9℃。

SPA-H钢低氧出钢的生产技术实践

针对生产SPA-H钢冶炼中低氧控制出钢技术开展研究,分析了相关热力学理论及低氧出钢必要性,确定了SPA-H钢合理低氧范围应为(198~333)×10^(-6)。为实现低氧控制开展了技术改进,合理控制转炉终渣成分,合理排产,实行灵活的溅渣护炉措施;改进冶炼制度,采用“一批料”模式或留少量料模式,改进氧枪工作参数,降低平均枪位,优化枪位控制,保证低枪位拉碳时间,终点温度按照1680℃控制,碳按照0.06%~0.11%控制;采用碳—氧修正模型、转炉质谱仪等辅助手段。改进后,平均终点氧含量降低,氧含量80%控制在选定合理范围,磷、硫、碳及锰含量控制水平均有提升。

梅钢转炉合金模型开发

为降低转炉合金成本,采用线性规划为核心算法,开发了转炉合金模型。模型通过设计碳冗余质量分数和磷冗余质量分数、确定合金收得率和LF增碳质量分数等主要参数、基于优先加足低价合金的原则分配转炉合金用量,在满足钢水成分的前提下降低了合金成本,可产生经济效益3.27元/t。

100 t转炉五孔氧枪喷头设计与应用

针对低硅铁水冶炼存在的化渣效果差、氧枪粘渣粘钢严重的问题,根据可压缩流体理论及射流与熔池作用原理设计开发了五孔氧枪喷头,主要工艺参数为:喷孔夹角13°,Ma 2.0,喉口直径36.8 mm,出口直径47.8 mm,设计氧气压力0.80 MPa,设计供氧强度3.8 m~3/(min·t)。氧枪枪位控制在1.3~1.9 m,熔池冲击深度、冲击面积和混匀时间均在合理范围内。生产实践表明,使用五孔喷头吹氧时间缩短0.5 min、氧气消耗降低1.1 m~3/t,脱磷率提高4.1个百分点,终渣FeO含量降低1.2个百分点,一次拉碳出钢率提高1.7个百分点,基本解决转炉低硅铁水冶炼存在的问题,转炉技术指标明显改善。

转炉终点预测模型技术发展与展望

转炉作为传统炼钢长流程中较为复杂的一环,其智能控制模型多数由国外开发,由于水土不服往往最终回归人工控制。自主开发符合我国钢铁产业情况的炼钢模型,符合我国智能钢铁产业发展的趋势与需求。介绍了近些年转炉模型开发的国内外发展情况,梳理了BP经验统计模型建模思路、模型特点以及在国内外的应用情况,理清了机理模型的建模过程,分析了机理模型建模过程中热力学、动力学以及传热模型的主要难点和简化方法。介绍了两款转炉模型商业软件SimuSage、CONSIM的建模方式、简化思路以及计算结果,展望了我国转炉炼钢模型发展的方向与前景。转炉的模型发展还需要在热力学机理研究、多相流动机理研究以及实施监测开发上做更多的工作,自主研发转炉智能模型。

120t顶吹CO_(2)-O_(2)转炉氧枪二次燃烧射流运动模式研究

文章运用Fulent软件,对基于120 t转炉设计超音速氧枪和二次燃烧氧枪(5孔交错式和8孔均布式)进行模拟计算,对比分析掺混10%CO_(2)后三种氧枪的射流速度分布特点和对熔池搅拌能力的影响。模拟结果表明:在L>0.57 m处,8孔均布式氧枪的主氧射流速度略小于超音速氧枪的;在L<1.05 m处,由于副孔单孔流量较大,5孔交错式氧枪的主氧射流速度最大;在1.05 m<L<1.8 m处,5孔交错式氧枪的主氧射流速度最小。研究三种氧枪的搅拌强度发现1.45 m处为最佳枪位,在该枪位下,冲击面积大小排序为8孔均布式氧枪>超音速氧枪>5孔交错式氧枪,冲击深度大小排序为8孔均布式氧枪>5孔交错式氧枪>超音速氧枪,8孔均布式氧枪的冲击深度和冲击面积均最大,对熔池冲击能力最强。

基于异形坯钢种低成本脱氧的实践与研究

基于现场实际生产模型,结合工业工程手法,对异形坯生产过程中的脱氧剂进行研究。发现生产过程中降低出钢氧,同时调整脱氧剂结构,能够有效降低脱氧剂成本,实现低成本脱氧的目的。

120 t转炉热态渣循环利用工艺研究

唐山中厚板材有限公司为提高转炉热态渣的利用率,对转炉冶炼过程炉渣产生机理进行分析,探索热态渣循环利用的途径。试验全留渣双渣法,即第一炉按原单渣法冶炼出钢和不倒渣溅渣护炉,根据铁水硅含量将数据固化在模型中,保证终点二元碱度控制在3.5~3.8,第二炉加入废钢和铁水进行双渣冶炼,出钢后倒出40%~50%炉渣再溅渣护炉,完成一组正常的冶炼。同时,通过优化副枪自动炼钢模型、增强转炉底吹强度、改造双渣氧枪等措施,保证第一炉碱度控制在3.0以上,实现循环渣造渣方法的自动控制。实施热态渣循环利用后,渣中FeO含量降低2.1%,钢铁料消耗降低4.355 kg/t,稳定了低P高端品种钢的生产工艺,提高命中率22.5%。

转炉无副枪和烟气分析条件下自动炼钢的实践研究

转炉在无副枪和烟气分析辅助条件下,以基于炉渣电子热力学函数理论的智能冶金模型系统为基础,通过冶炼方案构建、问题分析研究和优化,实现了80 t转炉自动化炼钢。与自动炼钢投用前比,转炉出钢一次倒炉命中率提高6.5百分点、转炉冶炼周期缩短了0.2 min、钢铁料消耗降低5 kg/t、辅料消耗降低2.89 kg/t,转炉技术经济指标明显改善。

钢铁冶金流程及节能技术研究

随着中国经济和科学技术的不断发展,钢铁工业已成为中国最重要、发展最快的关键产业之一。然而,该行业属于高耗能行业,是全国六大高耗能行业之一。在冶金钢铁生产中,钢铁企业不仅要注重技术研发和动力支持,还要注重节能环保。针对钢铁冶金生产过程中的节能问题进行分析,深入探讨钢铁生产过程中节能技术的要点,通过应用烧结矿余热回收技术、低温余热回收技术和电机节能技术等节能技术,不断提高钢铁企业的生产效率,降低资源和能源的消耗。

浅析双碳目标下转炉煤气的利用

转炉煤气是钢厂副产煤气之一,目前主要以燃烧加热及发电为主,效率低且会产生温室气体和大气污染。利用转炉煤气含硫很低的特性,通过调整优化加热炉燃料构成,增加转炉煤气的混入比,可在加热炉烟气超低排放治理中发挥降硫作用,减少脱硫装置的投资和运行成本。通过深度净化提纯转炉煤气中富含的CO,用于生产甲醇、乙醇、乙二醇、甲酸等碳一化工产品,不仅可产生比燃烧和发电更高的经济效益,还可以化固碳,从源头减少CO_(2)排放,助力实现“双碳”目标。

基于机理和反向传播神经网络的转炉石灰加入量计算模型

针对高废钢比转炉冶炼条件,以转炉碱度计算为理论基础,以某钢厂转炉一级和二级的数采系统为数据来源,利用设计数据筛选规则、数据预处理和计算损失函数提高计算精度,构建了基于机理+结构为15-3-50-5-1的反向传播(BP)神经网络的石灰加入量计算模型,并将计算结果与真实值和传统模型计算结果进行了对比。结果表明:机理+BP神经网络模型预测的石灰加入质量与真实值的平均相对误差仅为10.7%,相较传统计算模型下降约7%,说明构建的新模型预测误差小、精度高。

烟气分析在120 t转炉的应用

利用转炉烟气分析系统获取烟气成分与流量数据,依据碳平衡原理构建碳积分模型,动态预测钢水中的碳含量(质量分数)及温度。该模型在陕西龙门钢铁有限公司的120 t转炉上得到应用,有效指导了转炉冶炼过程,减少了终点补吹次数,并降低了一次脱磷率。研究结果表明,模型显示出良好的适应性与高准确度,对于该公司120 t转炉的冶炼生产起到了重要的指导作用。在排除了铁水成分、温度测量异常以及废钢重量异常等因素影响的有效炉次中,当终点碳含量w(C)<0.2%时,该模型预测的偏差<0.02%,准确率达到86.38%。当终点温度预测的偏差<15℃时,准确率高达94.42%。同时,满足碳含量与温度预测准确的C-T双命中率为81.49%,达到了冶炼过程对终点命中率的要求。

减少转炉补炉的策略及其效果分析

针对马鞍山钢铁股份有限公司65 t转炉补炉频率高的问题展开原因分析,并进行相应的改进。结果表明:转炉吹炼终点渣的成分超出合理范围、吹炼过程返干比例高及终渣过氧化比例高是补炉次数多的主要原因。通过对溅渣护炉工艺、枪位和加料模式、装料制度等几个方面的优化,终渣中TFe、MgO和碱度值均有所降低,更接近理论渣系成分;溅渣时间不合格比例降低了15.8%,返干比例降低了26%;转炉炉衬厚度逐渐变厚,炉况变好,平均每月减少补炉17.7次。

基于灰色关联度的OG系统饱和余热蒸汽运行能效分析

针对转炉饱和余热蒸汽的回收利用,在现有OG系统中缺少能效评价方法的问题。提出了一种基于灰色相关度分析法对转炉饱和余热蒸汽能效分析的模型,并基于实际工作数据,于Matlab平台进行了仿真实验,根据实验结果得出了对OG系统作业区的改进建议,有利于降本增效和节能减排。

利用生白云石进行转炉炉体维护的探索实践

针对半钢炼钢转炉冶炼工艺变化造成溅渣护炉溅渣层不耐侵蚀,进而导致转炉作业效率降低、补炉料成本增加的生产现状,通过对溅渣护炉工艺进行分析,明确其主要影响因素为炉渣熔化性温度较低,溅渣层不能完全凝固而发生分熔,无法形成良好的溅渣层。为此,提出并实施了利用生白云石渣补炉衬工艺。实际应用表明,利用生白云石渣补炉衬,可以提高转炉作业效率,降低耐材消耗,降低炼钢生产成本。

基于机器学习的转炉冶炼终点残锰含量预测

钢水锰含量控制主要在转炉炉后脱氧合金化阶段实现,转炉终点锰含量的准确获取对于锰合金加入量的确定具有重要影响,进而影响到钢水锰含量的精确控制。利用某钢厂转炉1500炉次历史冶炼生产数据,采用支持向量回归算法(SVR)、轻量级梯度提升机算法(LGBM)、分类梯度提升算法(CatBoost)对转炉终点残锰含量进行了预测,再使用贝叶斯优化算法(BayesSearchCV,BOA)分别对其优化。结果表明,贝叶斯优化后的CatBoost算法(BOA-CatBoost)效果最好,其决定系数R^(2)、均方误差MSE和均方根误差RMSE分别可达到0.712,0.000048和0.007021。残锰质量分数真实值与预测值的误差在±0.010、±0.008范围内,残锰含量预测命中率分别可达到83.2%和76.2%。

基于粒度聚类的转炉炼钢氧气消耗量预测

转炉炼钢是钢铁企业的主要耗氧工序,预测转炉炼钢的氧气消耗量对氧气系统合理调度、保证生产安全具有重要意义.考虑到转炉冶炼工况多、钢种数据粒度不统一,提出一种基于粒度聚类的转炉炼钢氧气消耗量预测方法.首先,利用孤立森林异常检测法剔除历史数据库中的异常数据;接着,采用皮尔逊相关性分析和互信息相关系数选取相关影响因子,对不同钢种数据进行信息粒化,实现数据特征提取和维度统一,使用模糊C均值(Fuzzy C-means,FCM)划分工况并建立不同工况下的氧气消耗量预测子模型;最后,利用企业的实际生产数据进行实验,验证所提方法的准确性和有效性.

基于副枪测量的直接出钢技术研究与应用

在介绍副枪系统组成的基础上,以炼钢静态模型为手段,结合大量转炉生产数据分析,研究了副枪测量参数与钢水成分和温度的关系,得出了直接出钢的边界条件。TSC磷含量随TSC温度的增加呈线性增加,合适的TSC温度为1 600~1 620℃。随着TSC碳含量的增加,TSC磷含量增加,合适的TSC碳含量为0.30%~0.40%。随终点氧含量的增加,终点磷含量降低,终点氧含量的最佳控制范围为(400~500)×10^(-6)。生产实践表明,基于副枪测量的直接出钢技术可以缩短冶炼周期1.2 min,平均终点氧含量达到443×10^(-6),可以满足转炉冶炼要求,为提高转炉冶炼效率、降低工序能耗提供了可靠途径。

转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型

高碳出钢对于提高钢液洁净度十分有利,但同时也给转炉脱磷带来了严峻挑战。针对高碳出钢时脱磷时间缩短、冶炼中后期发生回磷现象等问题,建立了基于离子分子共存理论(IMCT)的转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型。通过该模型预测了最佳一次倒渣温度区间。为了避免冶炼中后期发生回磷现象,应在合适的倒渣温度区间内倒渣,同时实现转炉双渣吹炼一次倒渣高效脱磷。结合现场生产数据及脱磷热力学,重点分析当一倒渣碱度、一倒渣中MgO含量、一倒渣中FeO含量等参数变化时对各组元活度的影响,从而判断出对最佳一倒温度区间的影响,找到碳磷发生选择性氧化的最佳温度区间。