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。

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.

LF精炼工艺智能控制与决策模型研究进展

LF精炼能有效控制钢水成分和温度,并且在炼钢–连铸之间起缓冲协调生产节奏的作用.在LF精炼中运用模型进行控制与决策,可以进一步规范精炼操作,提高钢水质量和稳定性,同时结合自动控制,将有力推动智能精炼的发展,实现炼钢流程的优化和效率提升.在钢铁行业智能制造的背景下,LF精炼工艺模型不再局限于单功能模型的建立和部署,开始朝着集成化、自动化和智能化的方向发展,同时其功能也由单一的预测和推荐转变为整体的智能控制和决策.因此,建立集成化模型,规范现场工艺,改善数据质量,同时结合自动化控制和闭环反馈,进一步来实现智能控制模型成为LF控制模型未来研究和应用的重要方向.本文总结了LF精炼控制与决策模型中关于合金化模型、造渣模型、温度模型、吹氩控制模型、钙处理模型等单功能模型以及智能精炼技术的发展与研究现状.系统梳理了不同模型的建模原理和实现功能,展望了未来LF工艺智能控制与决策模型的发展方向,为后续LF智能精炼技术的开发和应用提供参考.

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。

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。

不同碱度渣对42CrMoS4钢中硫化物的影响

为研究不同精炼工艺对齿圈钢42CrMoS4钢中硫化物的影响,从钢中硫化物的形态与分布着手,在精炼工序设计两种不同的碱度渣和钙含量工艺,试验生产4炉。对比分析铸坯和轧材中不同双层结构复合硫化物特征与硫化物形成机理。结果表明,LF造高碱度渣(R=6.5~7.2)进RH后不进行钙处理,铸坯1/4厚度位置复合硫化物整体成块状形貌,核心内部氧化物同样也成规则的块状,轧材内部氧化物主要以CaO为主,外围硫化物主要是高CaS比例的(Ca,Mn)S,基本不变形,A类细系夹杂物级别为2.0~3.0级;在LF造弱碱度渣(R=3.6~4.2)进RH后进行二次钙处理,将w[Ca]由0.001 4%左右提升至0.002 5%~0.003 2%,铸坯1/4厚度位置复合硫化物整体成椭球状形貌,核心内部氧化物同样也成规则的球状,轧材内部氧化物为较低CaO比例的钙镁铝酸盐,外围硫化物主要是低CaS比例的(Ca,Mn)S,硫化物成纺锤状,具有很好的变形能力,A类细系夹杂物级别控制在2.0级以内。

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。

马钢120 t LF精炼炉钢液温度预测模型的应用与优化实践

针对LF精炼炉钢液温度控制过度依赖人工经验的问题,马钢长材事业部以120 t LF精炼炉为研究对象,基于能量平衡原理,计算分析LF精炼过程中输入电能、合金化、炉渣热效应、钢包内衬散热、渣面辐射、吹氩搅拌和烟气热损失等热量对钢液温度的影响,建立LF精炼钢液温度的预测模型。经过跟踪实际生产试验、测温校正并优化模型,使模型取得了良好的应用效果。模型预测温度与实际测量值偏差绝对值≤5℃的比例为97.73%,偏差绝对值≤6℃的比例为100%。

LF精炼炉双孔差流量底吹模式优化物理模拟

以国内某钢厂LF精炼炉为研究对象构建了1∶4的水模型,对比研究了双孔等流量底吹和双孔差流量底吹两种模式,并采用响应面法构建了弱底吹流量、强底吹流量和液面高度三因素的钢水混匀时间预测模型,运用该模型得出了差流量底吹模式的最优底吹流量方案。结果表明,双孔差流量底吹模式的混匀效果优于双孔等流量底吹模式;构建的差流量底吹模式混匀时间预测模型拟合效果较好;双孔差流量底吹模式下的混匀时间受到强底吹流量和弱底吹流量的交互作用影响;采用所建模型预测混匀时间与实测值误差均在4%以内。验证了双孔差流量底吹模式相较于等流量底吹模式具有更高的混匀效率,表明了基于响应面法对双孔差流量底吹模式的优化是可行的。

LF精炼炉钢包回转台驱动系统设计与分析

LF炉是整个钢铁精炼工艺过程中最为重要的设备,具有脱硫、脱氧,微调钢水成分的作用,对提高钢水品质具有重要作用;是每个钢企生产优钢特钢的必备设备。现有LF精炼炉主要结构型式分为双车式、回转台式以及电极旋转式。回转台式LF炉其特点是利用回转台的自转将钢水从等待工位转运钢水至冶炼工位进行冶炼;回转台式LF炉具有占地面积小,使用安全可靠,维护保养工作量小,效率高等优势。回转台作为LF精炼炉的重要组成设备,对整个精炼炉安全运行有着重要的作用;而回转台的平稳运行又取决于驱动装置设计的可靠性。针对回转台的驱动装置设计进行分析。通过对回转台驱动系统基础数据的计算、电机和减速机的选型,提出一个安全、可靠的设计方案,以便其他设计者进行参考。

不同脱硫钢的钢包炉精炼工艺优化

针对目前某钢厂1#钢包精炼炉(LF)精炼工艺存在的不合理问题,以Q355ND钢(成品中w(S)≤0.005%)为深脱硫钢、Q235B钢(成品中w(S)≤0.020%)为低脱硫钢进行生产试验。基于罗氏线圈测量交流电原理,计算LF炉电耗,通过对弧流、相电压以及主要工艺参数的分析,研究了氩气流量、造渣料对脱硫效果的影响,并提出适应不同程度脱硫钢种生产的合理工艺。结果表明,Q355ND钢中石灰、化渣剂、合金用量分别为8.50~10.00 kg/t、1.26 kg/t、1.92 kg/t,Q235B钢中石灰、化渣剂、合金用量分别为4.74~5.00 kg/t、1.20 kg/t、1.71 kg/t时,精炼工艺较合理。当钢包透气性较好时,供电期间氩气流量约为380~400 L/min,未通电期间氩气流量约为100 L/min时精炼效果较好。采用两次供电模式,生产效果更佳。

精炼钢水造渣分级管控的研究与应用

结合不同钢种精炼造渣特点和钢水进精炼期间不同的生产条件,以普碳低合金钢HRB400E系列、优质碳素高碳钢65#系列以及板坯普碳钢Q235B系列为例进行研究,在原先精炼造渣的基础上进一步实施精炼钢水顶渣造渣分级管控,通过对不同钢种、不同硫含量等条件下精炼造渣分级管控措施的落实,实现精炼造渣效率有效提升、钢材质量稳步提高、精炼系统成本有效降低,进一步推动炼钢系统精细化管理向好、向深发展。

电极接口松动对LF精炼过程的影响及优化措施

电极接口松动是LF精炼过程中的一个常见问题,会导致温度分布不稳定、废气处理效果差、精炼时间和能耗增加,以及产品质量和生产效率下降。为了解决电极接口松动问题,进行生产数据分析,提出优化措施,通过电极紧固技术应用,改善电极接口稳定性。结果表明:电极接口稳定性提高,有效改善了电极导电率和流动场均匀度,升温速率加快,温度稳定性呈现向好发展趋势,能耗降低、精炼时间减少,产品质量和生产效率提高,填补了电极接口松动对LF精炼过程影响的研究空白,为LF精炼工艺的进一步优化提供了新的思路和方法。

LF精炼钢水温度预测模型的开发与应用

针对LF工序终点钢水温度预测的问题,基于XGBoost算法建立了LF精炼钢水温度预测模型。在温度预测模型的离线测试阶段,模型在温度误差±5℃、±10℃时的命中率分别为79.8%、98.5%;模型上线运行一段时间后,统计了某段内的180炉数据,得到模型在温度误差±5℃、±10℃时的命中率分别为86.6%、97.8%。该温度预测模型满足钢厂的实际使用需求。

稀土元素对精炼渣性能的影响

精炼渣对钢液洁净度有着非常重要的影响,其作用主要有提高脱氧元素的脱氧能力、吸收钢中的非金属夹杂物和防止钢液的二次氧化生成FeO、MnO和SiO_(2)。钢液精炼过程中,合理的精炼渣成分起到了吸附去除钢中夹杂物的作用。在稀土钢冶炼过程中,因稀土易与钢中氧、硫元素发生反应,并且由于精炼渣高氧、高硫势能的作用,稀土元素会进入精炼渣中,形成稀土氧化物、稀土硫化物。炼钢生产过程中因不同的脱氧制度,三元精炼渣CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)中各组分含量不同,稀土对精炼渣物理性能影响也会有所差异。文章通过测试的手段对稀土钢冶炼时稀土精炼渣熔点、黏度、碱度等物理性质进行了分析,以预测精炼渣的物理性质,对提高造渣水平及冶炼钢种洁净度、提高稀土收得率提供理论依据。

人工智能在炼钢工艺优化中的作用

科技呈现飞速发展态势,尤显信息科技的飞越变革。人工智能于众多领域研究上,其中更有炼钢业务。人工智能实施革新,让多数传统纯手工的操作步骤走向自动化、智能化的设备时代,形成提高工艺流程精度。途经炼钢融析的关键参数,比如熔炼时间、温度,诸多都需复杂的统计模型和大规模实验数据来展开预测和控制。而人工智能相关技术,人工神经网络和深度学习等,模仿人类思维逻辑和学习历程,展现出卓越的处理能力。应深入研讨这些创新技术如何融于炼钢工艺,本文重要议题。期盼以人工智能在炼钢工艺优化中应用研究,能为炼钢工业未来发展铺平道路,提供宝贵的参考价值。

120 t LF智能控制系统的开发和应用

针对LF精炼操作对人工经验过度依赖的问题,马鞍山钢铁有限公司长材事业部基于冶金机理,在120 t LF上开发了温度模型、合金模型、吹氩模型和造渣模型,建立以钢水温度、成分、炉渣三者相互统一的控制模型,利用大数据技术和自学习功能对控制模型进行优化,实现了各模型协同集成和LF智能控制,取得了良好的应用效果,LF自动控制比例达到80%,终点目标温度±5℃命中率达95%以上,终点成分窄范围命中率(w(Si)±0.02%、w(Mn)±0.02%、w(S)±0.001%、w(Al s)±0.005%)达97%以上,降低LF精炼电耗约4 kWh/t、减少精炼处理时间约5 min,提高了生产效率和钢水质量,对炼钢工序降本增效起到了重要作用。

改善模具钢洁净度与抛光性能的冶炼工艺实践

为解决模具钢H13镜面抛光效应较差的问题,通过冶炼工艺优化改进,改善模具钢的抛光效应。研究结果表明,镜面效应与钢的洁净度有密切对应关系。从电弧炉配料结构、脱氧制度、LF精炼炉吹氩控制、VD真空炉的高真空度周期优化,较全面地采取了改进措施,即电弧炉配料时采用增加DRI的使用量,采用硅预脱氧,优化钢包底吹氩控制和提高VD高真空度周期等措施。夹杂物有效尺寸从优化前的27.93μm下降到23.65μm,夹杂物数密度从256个/cm^(2),下降到176个/cm^(2),夹杂物数密度下降了31.2%,B类和DS类以及TiN类夹杂物总量上得到了控制,抛光性能的顾客满意度得到了一定的认可。

130 t钢包底吹氩工艺数值模拟

以130 t钢包为研究对象,利用Fluent软件模拟研究了不同底吹工艺对钢包内流场及死区的影响。结果表明,当中心距由0.65R减少至0.50R时,钢液平均流速由0.24 m/s下降至0.05 m/s,低流速区域占比显著增加,靠壁端钢液流动缓慢,渣金界面平均流速由0.18 m/s下降至0.009 m/s,死区比例由7%增加至25%,总体搅拌效果下降;当透气砖中心夹角由85°增加至180°时,钢液平均流速下降至0.09 m/s,渣金界面平均流速为0.05 m/s,死区体积比增加至28%;随着吹氩量的增加钢液流速明显加快,死区体积减小,钢液混匀时间逐渐缩短,200 L/min时平均流速增加至0.43 m/s,渣金水平界面流速为0.32 m/s,不发生卷渣现象,钢液混匀时间为300 s。综上,确定两透气砖直径为φ165 mm,透气砖夹角为85°,透气砖中心距为0.65 R,渣层厚度为100 mm,空气层厚度为400 mm,底吹时间为600 s条件下,透气砖1的氩气流量为200 L/min,透气砖2的氩气流量为210 L/min为最佳方案。

帘线钢XLX72 A中氧化物夹杂的演变解析与去除

针对φ0.175 mm及以下规格细丝帘线钢夹杂物演变控制与去除问题,通过采用Si-Mn脱氧、造碱度为0.7~1.0的精炼顶渣和30 min以上的软吹等过程工艺,对帘线钢中的夹杂物进行转变控制和去除的试验研究。试验结果表明,LF精炼过程钢中夹杂物数量不断增加,软吹过程中,夹杂物数量先快速减少,软吹到30 min时减少到了2~3个/mm^(2),继续软吹时夹杂物数量略有增加;而LF精炼和软吹过程钢中的氮含量不断增加,全氧含量不断下降,上连铸时钢中的氮含量为0.0034%~0.0038%,全氧含量为0.0012%~0.0014%,最终得到夹杂物数量不超过3个/mm^(2),钢水上连铸时氧化物夹杂尺寸<10μm,且没有氮化钛(TiN)夹杂和纯Al_(2)O_(3)夹杂或高Al_(2)O_(3)含量的夹杂,完全满足用户的使用要求。