水平横移式钢包自动接氩系统研制

钢包接氩质量好坏直接决定了钢水吹氩搅拌效果及成分均匀性。为了解决钢包吹氩连接过程中故障率高、连通成功率低、维护量大的难题,提出了一种水平横移式钢包自动接氩新方式,并基于有限元仿真技术,探索了高温环境下钢包开孔应力应变变化规律,设计了高度柔性补偿系统,完成了成套装备研制。目前该系统已成功在现场应用,钢包自动接氩成功率达到99%以上,平均每炉接氩时间缩短了2分钟,成效显著。

复杂作业环境下钢包的位置姿态安全信息感知

对恶劣环境下钢包运行动作姿态信息的有效感知是钢铁安全生产管控智能化需要解决的重要问题。总结钢包运行的时序信息特征,将钢包运行时的复杂安全信息分解为一系列可识别的基础动作,在此基础上构建钢包动作识别数据集。选用时序动作检测模型识别钢包动作信息,并根据钢包运行的视觉特性及精准定位需求将原网络目标检测分支替换为改进后的你只看一次(You Only Look Once,YOLOv8)图像分割模型。试验结果表明,改进后的模型所占存储容量减少63.98%,计算需求降低40.6%;识别准确率和召回率分别提高了0.95%与0.51%,且mAP50达到98.6%,能满足钢包实时精准定位的需求。改进后的时序动作检测模型各类动作平均识别准确率达到87.44%。研究表明,所提出时空动作检测改进模型能有效检测复杂环境内钢包的位置信息与基础动作信息,可以满足钢包复杂工序识别、目标追踪、碰撞预警、倾覆洞穿预警等安全检测任务的需求,降低安全管控所需的人力物力成本。

LF钢包用耐火材料的研究进展

随着钢铁产业飞速进步,对钢材品质也有了越来越严苛的要求,钢包从简单的钢水盛装容器转变为具有冶炼功能的多元容器。LF精炼以其设备结构简单、冶金功能丰富及经济效益好等优点,成为冶金过程中不可或缺的环节。钢水、渣及耐火材料三者在整个冶炼过程中是相互作用的。在LF钢包的钢包盖、渣线、包壁、透气砖等位置均需要用到耐火材料。其中渣线位置由于受到的侵蚀最为严重,而且经受了剧烈的温差波动,最常用的耐火材料为MgO-C耐火材料。文章对LF钢包精炼工艺进行了简介,概括了LF钢包各部位对耐火材料的要求和目前使用的耐火材料种类。

异常生产状态下钢包顶吹工艺研究与应用

针对马钢65 t转炉出钢后到站钢水钢包透气砖气量小或无底吹,无法保证钢水成分和温度均匀性,以及出钢后到站钢水温度低于工艺要求目标范围下限,无法满足铸机正常浇注对钢水温度要求的问题,通过向钢包顶吹氩气搅拌,实现均匀钢水成分和温度的目的,通过向钢包顶吹氧气,同时加入SiFe和SiMn合金,利用氧气与发热元素Si和Mn反应放热,实现低温钢水在线快速提升温度的目的。生产实践表明:采用硅铁合金(含硅72.5%)和硅锰合金(含硅18.64%、含锰66.6%)作为发热剂,氧气压力为1.2 MPa,流量为1200 Nm^(3)/h,吹氧时间为5 min时,平均升温速率为3.55℃/min,钢中发热元素Si和Mn的平均烧损率分别为0.014%/min和0.022%/min。钢包顶吹工艺为转炉平稳高效冶炼提供重要保障,取得了良好的使用效果。

钢包回转台三排滚子回转轴承强度分析及结构尺寸优化研究

钢包回转台是炼钢车间中低速重载工况下工作的重要设备。某企业的钢包回转台在运行过程中出现了回转支承强度不足的问题。为了探究回转支承的破坏原因,采用理论计算和数值仿真的方法开展研究。采用赫兹接触理论对两种工况下的回转支承进行相应的研究。经过仿真验证发现,在偏载工况下,回转支承中部分滚动体的应力超过了滚动体材料的屈服应力,导致了破坏。为改善受力状态,对回转支承结构的尺寸进行了优化选择,以降低应力。

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。

几种钢包用含碳耐火材料对IF钢增碳的比较

通过感应炉试验分析了钢包渣线用3种碳含量不同的镁碳砖(C的质量分数分别为8.3%、15.5%和17.9%),钢包底用蜡石-碳化硅砖(C的质量分数为3.71%)以及实验室开发的MgO-Al2O3-SiC质钢包渣线浇注料(C的质量分数为4.07%)对IF钢增碳的影响,并对其增碳的机理进行了初步分析讨论。试验结果表明:渣线镁碳砖的碳含量越高,对IF钢造成的增碳量越大;包底蜡石-碳化硅砖对IF钢水的增碳量达到渣线镁碳砖的7.73倍;MgO-Al2O3-SiC质浇注料也对IF钢产生明显的增碳效果,不宜用作冶炼超低碳钢的钢包渣线材料。

210t转炉系统钢包加揭盖技术运用

通过将钢包加揭盖装置应用到210t转炉系统中,成功实现钢包在加盖状态下正常周转,直接省略在线烘烤工序,有效地减少钢包热损失,通过包盖,确保钢包的热状态稳定,提升钢包温度控制的精准度,为后续的生产浇注环节创造有利条件。文章首先分析钢包的不同状态对钢水温度的影响,以及主要工艺设备及特点,其次从转炉工序、LF工序、RH工序等方面深入探究210t转炉系统钢包自动加揭盖技术的实际应用策略,以及技术应用效果,以供相关企业参考。

转炉及LF钢包精炼炉循环利用钢包渣工艺

为了达到节能降耗的目的,对120t转炉及120t LF钢包精炼炉进行钢包渣循环利用的工艺试验。文章对比分析了转炉及LF钢包精炼炉循环利用钢包渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约4t的钢渣,可以使金属回收提升4.18kg/t,可节约石灰11kg/t、菱镁石3.4kg/t,节省吨钢成本9.03元/t,降低钢中氧含量,提高终点脱磷率,提高钢水质量和冶炼效率,并降低炼钢成本。LF钢包精炼炉循环再利用可以节约活性灰106kg/炉,节约铝灰20kg/炉以上,起到了较好的效果,节省吨钢成本0.54元/t,减轻了钢渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。

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)。

底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

底吹氩钢包内流动及界面传热行为的数值模拟研究

钢包底吹氩是二次精炼中的常用手段,在均匀温度和成分、促进钢渣界面反应、去除夹杂物等方面效果显著,然而底吹氩在搅拌钢液的同时会加剧壁面耐材熔损,降低钢液洁净度,影响钢包寿命和使用安全性。采用数值模拟的方法研究了底吹氩钢包内钢渣流动及固液间传热行为,分析了单孔和双孔吹氩下气泡上浮及钢渣界面行为,对比了钢包不同结构界面处温度分布,探讨了吹氩量对钢包内流动传热及界面温度分布的影响。结果表明:底吹氩钢包内气泡羽流呈倒锥状分布,随着距渣眼距离的增加,钢渣界面速度和温度逐渐降低;同一气量下,相较于单孔吹氩,双孔吹氩下气泡羽流扩张角增大,渣眼面积减小,钢渣界面最大速度和湍动能较小;钢包不同结构界面温度由内向外逐渐降低,各界面渣线高度位置和底部存在较大的温度梯度;底吹氩所形成的局部循环流会导致工作层壁面的近钢渣界面位置形成高温热点区域。增大吹氩量,壁面高温热点区域温度和范围增大,近钢渣界面壁面的最大周向温差在20 K左右,双孔吹氩模式和低吹氩量有利于减小壁面周向温差。

150 t单水口钢包出钢过程汇流旋涡影响因素研究

钢包浇注末期,钢液在科氏力和自身初始状态的作用下会产生汇流旋涡,其成为控制钢包下渣和提高钢水收得率的瓶颈问题。以某钢厂150 t单水口钢包为原型,基于相似原理,制作了相似比为1∶3.5的钢包物理模型,首先探究了水口偏心率对浇注末期汇流旋涡的影响程度与机制,获得了适宜的水口位置后研究了钢包静置时间、阻旋装置、底搅拌工艺等控流措施对偏心率为0.83的钢包汇流旋涡的作用效果。结果表明,让钢包内形成非对称流场可以抑制旋涡的发展。当钢包静置时间小于45 min时,旋涡产生和贯通高度随静置时间的延长变化不明显;但当静置时间超过45 min时,旋涡起旋高度明显增加、贯通高度明显降低。另外,在此偏心率下,设置阻旋装置和增添底吹搅拌操作均不能抑制旋涡,但在旋涡起旋时短暂关闭水口会延缓旋涡的进一步发展。

钢包在线监测报警技术的研究及应用

为实现某钢厂钢包在线监测,以西门子S7-1200PLC为控制器,通过现场检测元器件、执行元件及PLC之间的控制与反馈,高效、安全地给出有效判断预警和反馈处理。通过分析解决日常生产过程中存在的钢包实际问题,完成了在线监测系统的搭建和功能的优化,提高了对钢包耐材的监控能力,实现了对钢包漏钢等事故的预防,提升了设备维护人员的技能,强化了现场的安全管理,同时降低了作业整体成本。

智能钢包底吹测控系统技术研究及应用

以西门子S7-200smart的PLC为控制器,通过现场检测元器件及PLC与气体质量流量控制和压力传感器之间的控制与反馈,实现了对某钢厂钢包烧底吹砖情况的高效、安全、有效的判断。通过分析解决了日常生产操作中存在的实际问题,优化了底吹测试系统程序,提高了底吹测控系统运行稳定性,提升了设备维护人员的技能,强化了现场的安全管理,同时降低了作业整体成本。

钢包包龄和安全防护的优化改进与实践

通过对影响钢包包龄和安全性能的因素分析,采取钢包砖耐材材质优化,钢包砌筑重点部位防护,在线钢包耐材残厚精准测量,优化钢包精炼顶渣成份结构,钢包安全防护技术应用等措施提高钢包包龄和安全防护性能。钢包总包龄平均达到了185次,其中最高包龄达到202次,较之前平均112次提高了73次,耐材和钢包投入成本均大幅下降。钢包使用事故率由0.6次/万吨钢降低到0.05次/万吨钢以下,为钢包包龄的提升提供了有利保证。

钢包材质对高碳钢夹杂物影响的研究与优化应用

以高碳钢为对象,研究60 t钢包使用不同材质耐火材料对高碳钢夹杂物的影响,并对数据进行统计分析,寻求钢包材质优化措施,通过优化钢包材质和工艺,提升精炼钢水夹杂物控制水平,提高钢水洁净度,为品种钢质量提升和后续钢种开发奠定良好条件。

降低太钢AOD炉和钢包用耐火材料单耗的控制措施

介绍了在耐火材料区域整体承包模式下,钢铁企业关注的指标不仅仅只是耐火材料吨钢成本,更要重点关注耐火材料吨钢消耗指标,降低耐火材料吨钢消耗,既能提高炉包寿命,降低耐火材料吨钢成本,又能保证耐火材料产品不污染钢水,提高钢水纯净度,实现耐火材料企业和钢铁企业双赢。以太钢不锈钢冶炼耐火材料消耗占比较大工序AOD炉和钢包为例,对不锈钢冶炼用AOD炉和钢包冶炼环境进行了分析,对降低耐火材料单耗的方法进行了介绍。通过采用优质耐火材料原料改进材质、加强砌筑管理、优化生产节奏、采用在线热态喷补技术、提高透气砖寿命等,使不锈钢冶炼用耐火材料单耗和成本最低。

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。