鞍钢8m弧半径小方坯连铸机提速实践

针对8 m弧半径小方坯铸机拉速低不能满足生产要求的问题,分析了影响铸机提速的主要原因,采取了增加结晶器长度,更新结晶器供水泵,更新二冷水嘴,增大二冷管径以及优化系统温度等措施,铸机拉速由2.8 m/min提高到3.5 m/min,铸坯质量合格率达到99.95%,实现了小方坯铸机高速稳定生产。

LF精炼炉废钢自动加料系统工程实践

基于对废钢资源高效利用的目的,介绍了某企业开发的LF精炼炉废钢自动上料系统项目,分析了在LF精炼炉添加优质废钢的优势,主要包括可以高效利用废钢资源中的合金元素降低生产成本,提高经济效益;LF精炼炉添加废钢可以调整LF炉钢水重量来稳定连铸生产节奏;同时,对废钢上料系统设备进行了介绍,对钢铁企业开发LF精炼炉高废钢比加料项目提供了一定的参考价值。

高建钢Q420GJZ35大型夹杂物行为

对河钢集团唐山中厚板材有限公司生产的高建钢Q420GJZ35大型夹杂物的种类、数量、尺寸等进行了试验研究,并在钢包渣、中间包覆盖剂、中间包打结料中分别加入Ba、La、Ce示踪元素追踪夹杂物来源。研究结果显示:稳态坯中大型夹杂物总体含量为16.8 mg/10kg;非稳态铸坯中含量最高36.2 mg/10 kg,根据示踪检测结果,部分夹杂黏附有钢包渣、结晶器保护渣和保护渣,其中结晶器卷渣是夹杂物的一个重要来源。通过优化改进浸入式水口,将水口由单侧口改为双侧口,侧孔长度由105 mm改为100 mm,水口出口为带圆角的方孔,并进行数值模拟分析。结果显示,改进型水口计算结晶器流场分布合理,表面波动较小,符合设计要求,有利于表面钢液的合金化和杂质的上浮。

不同钢包底吹氩模式对钢液精炼效果的影响

以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象,对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟,并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现:(1)钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少,吹氩量一定时,差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。(2)不同的钢包底吹氩模式,渣眼形成的位置不同,渣眼面积也不同。总流量一定时,差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式,易发生钢液卷渣。(3)差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式,且流量差值越大,波动越剧烈。(4)差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合,进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明,采取等流量吹氩模式(500 L/min—500 L/min),钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式(400 L/min—600 L/min)。

吊车梁提升技术的研究与应用

为了解决连铸机改造后增加高度影响生产的问题,通过严格校核,设计了连铸机吊车梁提升方案,包括提升流程,提升设备及校核,提升设备安装及提升步骤,以及吊车梁提升后施工方案等。方案实施后,连铸机中间罐所在位和大罐接收位吊车梁整体提升1.7 m,满足了生产要求,填补了国内外吊车梁提升技术的空白。

国内主流钢渣一次处理工艺的对比分析

介绍了目前国内主流的钢渣一次处理工艺——坑式热焖法、罐式有压热焖法以及滚筒法——的工艺原理、技术特点以及系统组成,在此基础上对其进行了对比分析。一个钢厂选择何种钢渣处理工艺,需从钢渣处理规模、产品方案、建设条件、安全环保、投资等方面进行综合考虑。罐式有压热焖法或滚筒法装备自动化水平高,钢渣处理效果好,显著改善环境和工人劳动条件,安全性有所保障,有条件的企业应当优选这两种工艺。滚筒法流程短、占地少,但是设备相对庞大复杂,运行维护费用高,应从扩大钢渣处理范围、降低投资和运行成本等方面入手来加以改进;罐式有压热焖法工艺适应范围广、投资和控制运行成本低,相对来说市场占有率更高,应探索实现钢渣余热的规模化回收利用。

铝粒尺寸及入炉高度对运动轨迹的影响

二次精炼过程中,铝是钢液进行脱氧及合金化的主要物料之一,但纯铝的密度小于钢液,能否穿越渣层与钢液接触及接触时间对铝的脱氧效果和钢中溶解铝的含量有直接影响。在忽略铝的熔化、溶解及化学反应的情况下,通过对铝粒运动过程受力分析,建立铝粒在气-渣-钢相内的三维运动数学模型,明晰铝粒尺寸及入炉高度对铝粒运动轨迹的影响。结果表明:在渣层厚度为70 mm且入炉高度为1~1.5 m的情况下,1 mm和5 mm的铝粒在渣钢界面处波动;入炉高度为1 m时,粒径为10 mm的铝粒停留在渣钢界面处,但在入炉高度为1.5 m及以上时可以进入钢液;20 mm及以上尺寸的铝粒可以进入钢液。在入炉高度为1 m时、30 mm尺寸的铝粒在钢液中的停留时间与深度相较于20 mm的基础上分别增加22.86%和50.00%;在铝粒尺寸为20 mm时、入炉高度为1.5 m时的铝粒在钢液中的停留时间与深度在1 m的基础上分别增加5.71%和10.00%。增加钢渣界面张力、减小钢铝界面张力或增加渣铝界面张力有利于铝粒进入钢液,而铝粒的尺寸大于20 mm,界面张力对铝块运动几乎没有影响;增大密度会使钢芯铝在钢液中停留更长时间,有利于钢液脱氧。

90 t转炉冶炼低碳含铝钢脱氧合金化实践

针对90 t转炉冶炼低碳含铝钢时合金收得率低的问题,分析了影响合金收得率的主要原因,采取优化转炉终点钢水中的氧含量,优化复合脱氧合金配比,调整渣料组成并合理使用挡渣塞后,降低了脱氧铝的消耗,合金收得率提高至87.4%,整体合金成本降低7元/t以上。

基于镁处理的含硫齿轮钢硫化物形态控制

为考察镁变质夹杂物对含硫齿轮钢中硫化物形态的控制效果,对加硫40Cr钢进行镁处理,结合热力学分析,解析了冶炼和轧制过程夹杂物的演变行为。研究结果表明,金属镁添加到钢液中后,可将钢中Al_(2)O_(3)夹杂变质为弥散分布的MgAl_(2)O_(4)夹杂;在凝固过程中,变质后的MgAl_(2)O_(4)夹杂可以作为硫化锰的析出核心形成复相夹杂;在轧制过程中,核心的MgAl_(2)O_(4)可进一步发挥骨架作用而抑制周边硫化锰的延展,有效降低了硫化锰的长径比,预期有利于齿轮钢切削性能和机械性能的改善。研究结果还表明,欲充分发挥MgAl_(2)O_(4)的骨架作用,需要保证钢中具有足够高的溶解镁含量使Al_(2)O_(3)充分变质,并促使MgAl_(2)O_(4)具有合适的粒度和数量,以成为控制硫化锰析出与变形的有效核心。

Mg处理Nb-Ti微合金钢中非金属夹杂物演变机理研究

在工业生产条件下,对Nb-Ti微合金钢进行Mg处理试验,分析了Mg处理条件下,微合金钢中非金属夹杂物的演变规律。结果表明,微合金钢经过铝脱氧产物主要为Al_(2)O_(3)夹杂,进行Ca处理后,Al_(2)O_(3)夹杂减少,转变为CaO-Al_(2)O_(3)夹杂,且部分MnS夹杂转变为CaS夹杂;精炼阶段将Ca处理改为Mg处理后,可将铝脱氧产物Al_(2)O_(3)夹杂变性为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂。Mg处理前,夹杂物在LF主要是Al_(2)O_(3)夹杂,进行Mg处理和Ti合金化后,钢中主要夹杂物变为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂、MgO夹杂和TiN夹杂,最终在铸坯中的夹杂物为MgO-Al_(2)O_(3)外包裹CaS/MnS和(Nb、Ti)N复合夹杂。对Ca处理和Mg处理的夹杂物尺寸进行对比,夹杂物尺寸主要分布在5μm以内,Mg处理形成的2μm以内的夹杂物占比高于Ca处理工艺,表明镁处理可以较好地细化夹杂物,形成大量弥散分布的细小夹杂,有助于提升钢的综合力学性能。

鞍钢高品质IF钢板坯白条缺陷产生原因及措施

针对高品质IF钢铸坯经火焰清理后,角部出现熔渣导致的缺陷问题,分析了缺陷产生的原因,采取了提高高压水水压、调整火焰清理机本体的浮动距离、优化火焰清理机氧气与低压丙烷燃气的配比等措施后,有效地解决了白条缺陷,提高了铸坯的表面质量。

260 t转炉终点余锰含量控制实践

针对转炉冶炼终点余锰含量不合理影响产品质量和生产成本的问题,分析了铁水中锰含量、转炉终点温度、底吹状态、炉渣碱度及渣量等因素对终点余锰含量的影响,结果表明,转炉底吹状态、炉渣碱度及渣量是影响终点余锰含量的主要原因。采取优化转炉底吹制度和转炉吹炼工艺制度后,转炉终点余锰含量可以稳定控制在0.10%~0.12%。

冶金机理与贝叶斯优化XGBoost融合的VD炉精炼终点钢液温度预测

在炼钢生产过程中,真空脱气精炼(VD)炉是生产高品质钢的重要设备之一,其精炼终点温度对钢液质量、生产效率和连铸顺行具有重要影响。为了实现对VD炉精炼终点钢液温度的精准控制,本文采用冶金机理和贝叶斯优化极端梯度提升(metallurgical mechanism–Bayesian optimization–extreme gradient boosting,MM–BO–XGBoost)相结合的方法建立钢液温度预测模型。首先,基于VD炉冶金机理解析,确定影响精炼终点钢液温度的主要因素;其次,使用3σ原则对实际生产数据进行预处理,剔除异常值,并采用皮尔逊相关性分析剔除对钢液温度影响较小的因素,从而确定模型的输入变量;再次,将冶金机理与XGBoost模型进行融合,对输入变量的初始特征重要性进行部分放大;最后,针对XGBoost模型的超参数寻优问题,采用贝叶斯优化(BO)对其进行超参数寻优,由此构建了MM–BO–XGBoost模型。在模型仿真过程中,对本文模型同时使用网格搜索和随机搜索进行超参数寻优,旨在对比和验证BO寻优的效果;此外,使用本文提供的数据对已有的冶金机理模型、多元线性回归模型和反向传播神经网络模型进行仿真,并与MM–BO–XGBoost模型进行性能对比。结果表明:本文提出的MM–BO–XGBoost模型的超参数优化效果最好;本文模型的预测VD炉终点钢液温度在±10℃和±15℃误差范围内的命中率分别为87.81%和96.42%,均高于其他对比模型,综合性能最优。本文构建的VD炉钢液精炼终点温度预测模型,对实现钢液温度精准控制、降低生产成本和提高VD炉精炼效率具有重要的现实意义。

LF+VD工艺生产X70管线钢洁净度研究

为了对“LF+VD”工艺生产X70管线钢过程中夹杂物的演变机理进行研究,进行了密集取样和分析,并对VD炉深真空工艺和钙处理工艺实施了优化。研究结果表明VD炉深真空过程采用前期强氩气搅拌保持13 min,后期弱氩气搅拌保持5 min可以促使大颗粒夹杂物充分上浮,同时VD炉破空后钙处理控制钙质量分数为0.0010%~0.0014%,可促使夹杂物充分变性达到低熔点区的目的,使得钢板夹杂物一检小于等于2.0级别合格率比例由96.3%提高至98.7%以上,钢水洁净度得到提高。

气泡在钢包冶金中行为与作用的研究进展

综述了气泡在钢包冶金中的行为与作用的研究进展,结合气泡行为研究使用的试验装置和研究方法,分析了液体中气泡的运动行为与原理,包括气泡形成、上浮、长大、破碎、聚并和逸出破裂过程,阐述了气泡形成、气泡尺寸、上升速率、运动轨迹和破裂液滴等特征及其变化规律。讨论了气泡在钢包冶金中的作用,主要涉及均匀钢液成分和温度、去除夹杂物以及渣-金界面气泡夹带等方面。充分发挥气泡的冶金作用,可有效改善冶金工艺流程,提升钢铁性能和品质。

含硼冷镦钢LF精炼成渣行为研究

结合化学成分、矿物组成、显微组织和相图分析,深入探讨了某钢厂含硼冷镦钢的LF精炼成渣过程。结果表明:LF精炼渣的三元碱度(CaO/(SiO_(2)+Al_(2)O_(3)))从2.25降至2.02;精炼进站渣样的主要矿相为CaO、Ca_(6)Al_(7)O_(16)、Ca_(3)MgSi_(2)O_(8),出站渣样矿相为CaO、Ca_(6)Al_(7)O_(16)、Ca_(2)SiO_(4)、FeB;进站渣样中钙镁黄长石、钙铝酸盐、氧化钙相互交织,出站渣样呈现玻璃化分层,硅酸二钙相呈聚集性分布,钙铝酸盐和氧化钙嵌布其中;LF精炼后熔渣的NBO/T比值从4.00降至3.34,解离程度降低。

LF精炼无氟渣系生产Q345qE钢的实践

根据不同精炼渣系的特点,选择无氟的CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)渣系,确定了含铝钢精炼终渣最佳组成为w(CaO)51%~54%、w(SiO_(2))4%~7%、w(Al_(2)O_(3))28%~31%。优化转炉脱氧工艺,在转炉出钢过程中进行顶渣控制,取得目标渣系。采用循环渣利用技术,取消了在精炼工序加入萤石的操作。生产实践表明:无氟渣系满足了BOF-LF-CC工艺生产Q345qE钢的要求,为高效、清洁生产奠定了基础。

减少冷轧低碳钢轧材表面夹杂缺陷实践

针对冷轧低碳钢轧材表面夹杂缺陷问题,分析主要原因是结晶器保护渣卷入钢水导致,采取优化保护渣理化性能,优化铸机拉速、水口浸入深度和氩气流量等措施后,降低了卷渣风险,冷轧低碳钢表面夹杂缺陷指数由4降至1,提高了产品表面质量。

吹氩模式对钢包内多相流流动行为影响的数值模拟研究

以某钢厂150 t钢包为对象,通过数值模拟手段研究了吹氩模式和吹氩流量对钢包流场、钢渣界面行为和壁面剪应力分布的影响。结果表明:单孔吹氩模式下,钢包内环流远端流速低,钢渣界面流动不活跃,易导致此处渣层冷凝结壳;双孔等流量吹氩模式下,随着吹氩流量增大,钢渣界面流速增加,但其流动活跃性降低;双孔差流量吹氩下,大吹氩流量时钢渣界面能维持一定范围的活跃流动。当吹氩流量在120~240 L/min范围,单孔吹氩所形成的渣眼面积大于两种双孔吹氩模式;当吹氩流量超过240 L/min,双孔等流量吹氩下渣眼面积最大,双孔差流量吹氩对应的渣眼面积最小。另外,单孔吹氩下壁面剪应力最大,应力面积较小,双孔等流量吹氩下剪应力虽然显著降低,但分布区域面积增大。综上所述,双孔差流量吹氩模式可以在提高钢液精炼效率的同时,降低对钢包内衬耐火材料的流动侵蚀。

炼钢过程中环保型炉外精炼技术的应用与挑战

全球范围内对环境保护重视程度的显著提升,使得钢铁业需要重新审视其生产方式对环境造成的负担。行业转型的背景下,炉外精炼技术创新扮演了重要角色,此技术不仅显著提升钢粒品质,而且提高生产过程的效率,对于环境保护发挥了重要的作用。本研究针对当前环保议题下钢铁行业炉外精炼技术的具体应用与所面临的各种挑战进行了深入剖析,旨在为钢铁产业转型升级提供理论支持与实践指导。