转炉炼钢几个关键技术的研究进展

转炉炼钢作为世界上冶炼高品质钢的主要炼钢方法,其技术的进步与发展对钢铁行业节能减排、降本增效具有巨大的推动作用。介绍了我国转炉炼钢几个关键技术的研究及进展。通过从理论分析和实践探索两个方面研究了废钢的熔化行为,揭示了废钢熔化机理;分析和总结了喷吹方式、底吹工艺等对转炉熔池流动特性的研究;从冶金机理和数据模型两个方面介绍了转炉终点控制技术的发展现状和展望;最后从整体优化冶金流程角度出发,从数学建模到平台仿真介绍了炼钢-精炼-连铸一体化技术进展以及存在问题。转炉智能化发展需要更多的设备、方法和技术的支撑,转炉智能化炼钢是涉及冶金、自动化、计算机等多学科的综合实践应用案例。

转炉高锰铁水炼钢工艺研究

为了解转炉高锰铁水炼钢情况,对涟钢210 t转炉42炉吹炼终点钢水进行了取样、测温,根据所得到数据计算了锰氧化反应热力学参数(K′Mn,γ(MnO),L Mn)及炉渣碱度、氧化铁、钢水温度对锰氧化热力学参数的影响。对于吹炼终点钢水与炉渣反应的平衡值及反应偏离平衡状况进行了计算。利用回归分析方法,给出了终点钢中含锰量与转炉吹炼工艺参数关系。吹炼终点渣中平均w(TFe)=20.0%,终点钢中平均w(Mn)=0.147%。终渣平均w(MnO)=6.28%,较正常含锰铁水炼钢终渣高,增加了炉渣流动性,有利于化渣。锰的收得率较低(平均23%),与转炉炼钢铁水硅含量高、渣量大有关。

电炉炼钢烟气二噁英污染与治理技术研究

基于电炉炼钢过程中二噁英的产生机理,详细阐述了顶装电炉、康斯迪电炉、量子电炉的二噁英分布特征,分析了源头控制技术和末端治理技术的优缺点,提出了抑制+吸附+超净袋滤器的粉尘、二噁英控制技术路线,同时进行了经济分析。结果表明,抑制+吸附+超净袋滤器的技术路线可使电炉炼钢烟气二噁英排放浓度达到我国当前及未来排放需要。

电炉炼钢企业国有资产管理体制的模式选择

鉴于电炉炼钢企业国有资产意义重大,必须分析其管理体制模式选择问题。将传统国有资产管理体制存在问题划分为理论认识层面、操作层面和管理体制层面问题,提出一种新的管理体制模式选择方法。集中式管理和统一运营原则;市场取向原则;政策配套和协调并行原则;勇于创新和积极稳妥原则。结合经典管理模式、传统管理模式存在的问题和相关原则,提出电炉炼钢企业国有资产管理体制模式选择合理化建议:构建专门机构监管资产,实现公平配置;依据清产核资和资产真实状况,集中管理产权,剥离所有权和管理权及使用权,避免资产流失;整合资源,挖掘资产潜在价值,减少资产浪费,并降低管理成本;加大行政单位对国有资产监管力度;加强资产信息化管理;将暗箱操作转换为阳光作业,引入市场机制;将沉淀资产转换为活化资产,扩展融资渠道;将虚位监管转换成制度监控。通过上述研究,力求为电炉炼钢企业国有资产管理提供理论支撑。

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。

非副枪转炉智能化炼钢系统的研究及应用

转炉冶炼过程控制、终点控制是影响炼钢生产效率、产品质量、生产成本等指标的关键,但大部分钢铁企业的转炉冶炼控制主要依赖于人工经验。中天钢铁集团有限公司联合湖南镭目科技有限公司率先研究开发了基于声呐化渣、火焰分析和烟气分析的非副枪转炉智能化炼钢系统,实现了在无副枪情况下的全程无人工干预“一键式”炼钢。该系统对冶炼过程的自动化控制取得了良好效果,一倒碳质量分数(≤0.15%)预报在误差±0.02%内命中率达到90%,一倒温度预报在误差±15℃内命中率达到87%,一倒磷质量分数预报在误差±0.005%内命中率达到90%,喷溅识别准确率达到99%,为钢铁企业发展智能化炼钢起到积极的推进作用。

石灰石熔剂粉矿在炼钢生产上的工业试验

为探索冶金矿山在开采、破碎、运输过程中积压、堆存的石灰石熔剂粉矿在炼钢的全量化应用,某钢厂在50 t转炉上开展5~20 mm石灰石熔剂粉矿直接应用于转炉造渣的生产实践,在60 t LF精炼炉开展0~10 mm石灰石熔剂粉矿在精炼造渣的生产实践。结果表明,其冶金效果良好,减少了高品级块矿生产与小粒径粉矿消化之间的矛盾,提高了资源利用率。转炉采用5~20 mm粒径的石灰石熔剂粉矿相较于采用10~65 mm石灰石优质块矿部分替代活性石灰,在低铁耗控制模式下能更好地满足转炉热量平衡,降低生产成本;0~10 mm石灰石熔剂粉矿在吨钢加入量不大于2 kg时,以等效氧化钙替代活性石灰,能满足LF精炼炉脱S造渣需求。

炼钢厂起重机远程监控技术创新

在工业自动化不断进步的背景下,炼钢厂的起重机设备,通过远程监控技术的革新,实现了设备管理效率和安全性的显著提升,本研究探讨了运用尖端远程监控技术对起重机械进行实时监控、预测故障及优化维护策略的方法,强调了其在缩减设备停机时间、延长使用寿命方面的实际应用重要性,远程监控技术在风险管理和资源配置方面的应用,旨在确保生产流程的连续性和效率。

基于SSA−LSTM的转炉炼钢终点锰含量预测

锰是钢铁中重要的合金元素,加入适量锰元素能提高钢铁的性能.在转炉炼钢过程中锰元素的含量直接影响钢铁质量,锰元素加入过少会导致钢铁产品的硬度和强度不足,锰元素加入过量会导致钢铁过脆和生产成本增加.因此,合适的锰元素添加量对提升钢铁质量与减少冶炼成本具有重要意义.转炉炼钢过程中锰元素的添加量主要通过终点锰预测的结果来确定,然而,终点锰含量多少受到多个因素的综合影响,其中包括氧化反应进程和合金中其他元素的添加量,影响因素呈现非线性、高耦合的特征,导致终点锰预测难度大.针对转炉炼钢终点锰预测过程中数据有含噪声、强耦合性等问题,提出了一个转炉炼钢终点锰含量预测研究架构,基于长短期记忆网络(Long Short-term memory,LSTM)预测模型,引入奇异谱分析(Singular spectral analysis,SSA)方法去除终点锰预测过程中非线性、非平稳序列的高频噪声,提出了一种基于SSA−LSTM的终点锰含量预测方法.利用河北敬业钢铁有限公司转炉炼钢生产数据验证所提预测方法的平均绝对误差为1.19%,均方根误差为1.48%.结果表明,该方法能够解决数据存在较多噪声及非线性等问题;与已有的时间序列预测方法相比,经过SSA处理的预测误差均有所减小,证明了该方法的有效性,为实际生产过程中精准加入合金提供了依据.

一炼钢渣跨移动除尘罩钢结构及传动受力分析

一、二炼钢生产过程中产生大量含铁的资源渣,产生较多中包铸余,事故冷钢等,目前是需要降温冷却后通过大型车辆转运出厂,经过切割破碎、分选加工后,余钢、渣钢返回炼钢厂回炉作炼钢原料,资源处置时间周期长、费用成本高、运输环保风险高,导致金属料回收效率不佳。

基于机理和XGBoost算法的LF精炼钢水成分预测模型

以我国某钢厂120 t LF精炼炉为研究对象,通过建立由冶炼机理模型和XGBoost模型相结合的混合模型,预测LF精炼过程中的钢水成分并进行实际应用。结果表明,模型预测终点碳、硅、锰、铝等元素均处于内控范围内,并平均减少了每炉钢取样工序0.8次,提高了生产效率。

基于“炉–机对应”的炼钢–连铸排产灰狼优化算法

针对多品种、小批量、多规格、高质量的生产订单导致的前后工序/设备作业周期不匹配、炼钢–连铸区段复杂车间布局导致炉次在工序/设备前的等待时间过长影响生产顺行等问题,本文提出一种基于“炉–机对应”策略的灰狼优化算法,解决炉次在工序/设备前的等待时间最短的排产问题。首先,建立以浇次计划内炉次总等待时间最短为优化目标的炼钢–连铸过程排产模型;其次,引入“炉–机对应”策略求解所建模型,考虑车间布局和运输时间因素,在位置更新时判断个体是否满足“炉–机对应”策略,同时设置炉次等待时间为约束因素,当某一炉次在某道工序的等待时间超过约束值时,则对当前炉次重新求解排产计划。对某无精炼跨大中型炼钢厂的10个实际生产算例进行仿真,结果表明:本文提出的基于“炉–机对应”的灰狼优化算法的性能优于启发式算法和遗传算法;针对某炼钢厂产量占比超过80%的4炉对3机的生产运行模式,基于“炉–机对应”的灰狼优化算法求解计划内炉次的总等待时间平均减少20%,工序/设备前的等待时间超过30 min的炉次占比降低3%;前后工序炉机匹配度明显提升,以算例10的4号精炼炉对应的4号连铸机产线为例,本文算法的层流式“一一对应”的钢水占比由遗传算法的45%提升至51%。本文提出的算法为炼钢厂复杂排产提供了可行的解决方案。

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.

电弧炉炼钢高效节能技术的发展现状

目前,中国钢铁行业作为碳排放量最高的制造行业仍以高炉-转炉长流程为主,这使得我国钢铁工业实现碳中和面临巨大挑战。相比于高炉-转炉长流程炼钢工艺,以废钢为主要原料,电力为能源介质的电弧炉短流程炼钢工艺碳排放量约为高炉-转炉长流程的1/3,具有良好的降碳效应。并且随着我国环保需求和我国废钢供给量的不断攀升,同时受国家“十四五”规划电弧炉发展政策,在国家“碳达峰、碳中和”的大背景下,短流程电弧炉炼钢能耗低、碳排少的优势越来越明显,未来电弧炉短流程炼钢工艺将更快地朝着高效节能、绿色化生产方面发展,逐渐成为我国重要的炼钢工艺。主要从节能降耗的角度出发,总结国内外短流程电弧炉炼钢高效节能技术的发展概况,介绍其特点及发展现状。

基于贝叶斯优化GBDT的转炉炼钢终点预测

为提高转炉炼钢终点碳含量和温度预报精度,提出基于贝叶斯优化梯度提升决策树(BOA_GBDT)的转炉炼钢终点碳含量和温度预测模型,将其与基础模型径向基函数(RBF)、支持向量机(SVM)、梯度提升决策树(GBDT)以及贝叶斯优化的径向基函数(BOA_RBF)、支持向量机(BOA_SVM)终点碳温预测模型对比分析。实验结果表明:BOA_GBDT各项误差指标最小,命中率最高,终点时刻碳含量在±0.01%误差区间内命中率为96.2%;终点温度在±10℃误差区间内命中率为92.1%。贝叶斯优化算法能够显著提升模型性能,更准确地判断转炉炼钢终点碳含量和温度,为吹炼出符合要求的钢水提供较为可靠的依据。

基于JSA-LEC法炼钢厂风险管控实践

在结合JSA工作安全分析法和LEC评价法特点的基础上,阐述了工作安全分析在炼钢厂作业现场的实施步骤,通过实践该方法在某炼钢厂进行风险分析、评估,有效落地安全管控措施,制定风险管控培训案例,以此来提高企业的安全管理水平,提高员工的安全意识和技能、规范了行为安全。

炼钢生产中氩站直上浇注工艺实践

选取SPHC钢种进行了氩站直上浇注工艺试验。采取了制定生产组织时间参考表和工艺试验流程,两次加Mn控制其含量,按照终点氧含量确定加入铝线段重量,氩站吹氩参考温降4℃/min,按温降0.7℃/min对氩站搬出温度进行补正等措施。试验两浇次14罐钢水结果表明,钢水成分合格率100%,温度合格率100%,生产节奏正常,铸机浇注稳定,试验罐次节约成本约15.6万元。

基于炼钢过程钢包折铁的研究与实践

通过对现有炼钢工艺过程研究,介绍了顶底复吹转炉出钢后铁水再兑入的实践应用。生产流程通过对转炉出钢成分、温度及出钢量的提前控制,根据转炉来铁的铁水成分及温度,计算铁水再兑入量,以保证钢液的化学成分及温度达标,同时满足现场生产节奏。实践结果表明,利用转炉出钢后铁水再兑入的方式,可有效利用铁水中的热量、各元素含量高等优势条件,实现炼钢钢种目标成分达成及降低物料消耗,有明显的经济效益。

炼钢用含铁原料收得率标准的讨论、设计与研究

根据炼钢原理制定了物料在冶炼过程的铁平衡逻辑,结合企业检测手段及理论分析数据获取相关参数,通过建立转炉冶炼的铁平衡及输入输出逻辑、配合企业实际情况获取检测数据、以及通过测试方法制定规范的取值矩阵,有效提高了含铁原料收得率标准建立的合理性与简便性,同时降低了因实际工况差异对收得率测试结果的影响程度,有利于指导生产中对物料的择优选择与标准技经指标的制定。

基于WGKSOM-DRCA自适应即时学习的转炉炼钢终点碳温软测量方法

转炉炼钢终点碳温的准确预测是实现转炉终点控制的关键。针对转炉生产过程数据存在波动性大和非线性特点引起传统即时学习度量的算法学习集质量低,进而削弱模型预测性能的问题,提出了一种基于加权高斯核自组织映射动态相关成分分析(WGKSOM-DRCA)自适应即时学习软测量建模方法用于转炉炼钢终点碳温预测。首先,采用引入标签信息的WGK度量准则构造WGKSOM聚类算法引导聚类方向,提高算法的聚类质量并降低类簇数据波动性对于建模的影响;其次,利用高斯后验概率计算待测样本的隶属度并通过引入动态因子构建DRCA度量策略,从而实现自适应的样本选择,进一步提升待测样本对应的局部算法学习集质量并用于局部模型训练,最终输出终点碳温的预测结果。实验表明,所提算法在转炉炼钢终点碳温预测上相对于其他算法有更好的表现,在±0.02%的预测误差范围,碳含量的预测精度为92%,在±10℃的误差范围,温度的预测精度为93.5%。