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。

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.

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。

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)。

气膜孔堵塞对凹槽叶顶冷却传热性能的影响

采用数值方法,研究了燃气透平叶片气膜孔堵塞条件下凹槽叶顶的冷却传热性能,获得了3种吹风比M=0.5, 1.0, 1.5和不同堵塞比B=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8条件下的凹槽叶顶的气膜冷却效率和传热系数分布。研究表明:气膜孔堵塞会导致凹槽叶顶气膜冷却性能下降、热负荷升高,堵塞比越大,凹槽叶顶的冷却传热性能越差。气膜孔堵塞显著改变了叶顶区域的流场结构,加剧冷气的抬升效应,导致冷气过早离开凹槽。吹风比是影响堵塞工况下凹槽叶顶冷却传热性能的重要因素,吹风比为1.0、堵塞比为0.8时,凹槽叶顶的面积平均气膜冷却效率相比于未堵塞时下降了64.88%、传热系数上升了13.01%。减小吹风比可以改善小堵塞比工况下的叶顶气膜冷却性能,吹风比为0.5、堵塞比为0.4时,叶顶平均气膜冷却效率仅下降了6.82%,但小吹风比会导致大堵塞比工况下的气膜冷却性能恶化严重,吹风比为0.5、堵塞比为0.8时,平均气膜冷却效率下降了82.09%。增大吹风比,可改善大堵塞比工况下的叶顶气膜冷却性能,吹风比为1.5、堵塞比为0.8条件下叶顶平均气膜冷却效率下降了51.34%、传热系数上升了11.52%。

大型冷库螺杆压缩机几何特征及型线优化研究

目的针对大型冷库系统用螺杆压缩机的型线设计与优化问题,建立型线几何特征计算数学模型,为螺杆压缩机型线设计与优化提供理论依据。方法以目前广泛采用的GHH型线为研究对象,基于本文采用的型线几何特征计算方法,发现GHH型线的接触线不连续。采用圆弧-圆弧包络线共轭曲线对代替原始GHH型线中的圆弧-圆弧共轭曲线对,实现接触线的连续,提出修正的GHH型线。进而以修正的GHH型线为研究对象,分析节圆半径、齿高、双边长度等型线参数对接触线、啮合线、泄漏三角形等型线几何特征的影响。结果研究发现,泄漏三角形的面积与节圆半径、导程呈线性正相关,与齿高、双边长度呈线性负相关,其中双边长度对泄漏三角形的面积影响最大。具体地,当节圆半径由48 mm增大至60 mm时,面积利用系数由0.462减小为0.427,接触线长度由174.5 mm增大至182.2 mm,泄漏三角形面积由1.7 mm^(2)增大至8.2 mm^(2)。结论本文建立了转子型线几何特征快速计算数学模型,对GHH型线进行了优化,实现了螺杆转子接触线的连续,揭示了型线参数对型线几何特征的影响规律,为转子型线优化提供了理论指导。

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。

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。

滤筒除尘器喷吹孔孔径的优化

【目的】为控制各个喷吹管气流量的均匀性,对喷吹管上的喷吹孔径进行优化,提高滤筒除尘器清灰效果。【方法】自制高压脉冲喷吹气流量测量装置对现有喷吹管气流量进行测定,采用光纤传感分析仪测试除尘器滤筒各部分的侧壁压力峰值,分析各滤筒清灰效果不均匀的原因;以滤筒各部位侧壁压力峰值作为清灰均匀性效果评估指标,优化喷吹孔径。【结果】优化前4个喷吹孔径均为19 mm,喷吹孔的气流量依次为13.69、 14.78、 16.03、 16.93 L,对应4个滤筒上、中、下部侧壁压力峰值的最小值分别为最大值的37%、 26%、 20%,气流量均匀度标准差为1.41;优化后4个喷吹孔径分别为23、 20、 18、 17 mm,喷吹气流量依次为14.05、 15.08、 15.87、 16.13 L,对应4个滤筒上、中、下部测壁压力峰值的最小值为最大值的56%、 56%、 53%,气流量均匀度标准差降为0.93。【结论】优化后的喷吹管气流量均匀化程度提高,可实现滤筒除尘器的均匀清灰。

下向低浓钻孔“抽-注”排水排渣抽采一体化技术研究

为了防止永夏矿区陈四楼煤矿煤与瓦斯突出事故的发生,在采用水力排渣钻孔进行抽采瓦斯时,发现在钻孔内存在着大量的水和煤渣,堵塞了煤体内部的孔隙通道,对煤层瓦斯运移和钻孔孔壁的稳定性产生不利影响,从而严重影响了瓦斯抽采的效果。针对煤矿急需解决的俯孔排水排渣问题,提出采用压风吹孔技术,将孔内水和煤渣带出孔外,疏通钻孔堵塞通道。该技术在陈四楼煤矿井下现场应用效果良好,吹孔后钻孔平均在抽浓度由11.86%提升到了18.73%~56.38%,低浓钻孔提升效果明显;代替了以往水力排渣钻进技术,达到高效抽采瓦斯、保证煤矿安全生产的目的,对钻孔抽采瓦斯过程中能够及时排出水和煤渣有一定指导意义。在此基础上,形成的一套下向低浓钻孔“抽—注”排水排渣一体化技术及工艺,为下向低浓钻孔排水排渣工作提供参考借鉴。

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。

铅酸蓄电池极柱气孔解决方法研究

极柱是铅酸蓄电池的重要组成部件,起着连接内部单体的作用。气孔缺陷会导致极柱有效承载面积减小,耐腐蚀性、大电流承载能力降低,严重时会导致电池失效。笔者从生产实际出发,分析了极柱气孔产生的原因,在确认气孔检测方法的前提下,从影响气体排出时间与效率的合金凝固时间、脱模剂类型、模具结构三个方面进行了验证对比,提出了改善铅酸蓄电池极柱气孔的方法。

LF精炼过程中通电升温阶段底吹氩方式的优化

在LF(ladle furnace)精炼过程的通电升温阶段多采用双喷嘴等流喷吹的吹氩方式.本文提出一种双喷嘴差流吹氩的底吹方式,以某钢厂135 t钢包为原型设计1∶4非等温水模型实验平台,在总流量相同的情况下进行底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1的温度均匀化实验,结果表明底吹比例为2∶1时的各监测点无量纲温差最小,均匀化效果最好.建立流动-传热耦合数学模型对实验结果进行验证,结果表明在总流量相等的情况下,底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1时流动死区占比分别为14.1%,9.1%和9.8%,温度死区占比分别为6.2%,2.6%和0.3%,2∶1差流底吹方式在活跃流场和促进温度均匀化方面具有优势.

增大钢包吹氩量对夹杂物去除的影响研究

在渣洗工艺中,夹杂物的碰撞长大和吹氩促进上浮尤为重要。在其他条件不变的前提下,通过延长转炉炉后吹氩时间来增大吹氩量,重点分析不同吹氩量对渣样成分、钢中夹杂物成分、尺寸及平均密度的影响,从而确定最适合目前生产的最佳吹氩量。

薄板坯连铸机保护浇注新技术的开发与应用

针对目前薄板坯连铸机保护浇注在生产遇到的瓶颈问题,对钢包的钢水通道实现气幕阻隔,并对中间包包盖进行了改造,同时通过中间包机构弹簧压力调整进一步提升板间密封效果,使钢水在浇注过程中完全与空气隔绝,C、D类夹杂物零级比例达到90%,夹杂物总量控制在0.5级以下,保护浇注新技术实施效果明显。

风电塔筒用钢板夹杂物原因分析与改进

应用光谱仪、ASPEX-1020夹杂物自动分析仪测定兴澄特钢S355J0+N风电塔筒用钢冶炼过程中钢液成分和夹杂物数量、成分。通过分析试样中典型夹杂物组分,探讨了夹杂物的演变过程;根据中间包样中夹杂物比钢包样中夹杂物更多的情况,初步判定钢包钢水在进入中间包非稳态状态下,钢水被二次氧化。研究结果表明:通过做好连铸保护浇注、使用吹氩塞棒,S355J0+N风电塔筒用钢的夹杂物指数能稳定在9.5以下。

260 t转炉沸腾出钢渣洗脱磷工艺实践研究

分析了影响260 t转炉沸腾出钢脱磷效果的工艺参数及其影响规律,得出结论:随着钢水氧含量、白灰加入量的增加,钢水脱磷率不断提高,但白灰加入量达到1000 kg后,脱磷率维持最大值不再明显变化;吹氩50 s之后脱磷率提高,并在180 s达到最大值,之后脱磷率不再提高。采用沸腾出钢渣洗脱磷工艺后,钢水平均脱磷率由9.4%提高到16.7%,磷含量超标的质量事故平均降低0.3罐/月,未出现该工艺造成钢水温度低的相关事故。

基于改进DeepLabv3+网络的氩花图像语义分割

钢包底吹氩过程中钢液表面裸露区域(即氩花)的面积可以间接反映吹入钢包中的氩气量。为了准确识别出钢水表面图像中的氩花区域,本文提出一种基于改进DeepLabv3网络的图像语义分割方法。该方法以DeepLabv3网络为基础,采用MobileNetV2作为主干特征提取网络,以降低网络的参数量和计算量;同时将原来的交叉熵损失函数替换成Focal Loss损失函数,以解决正/负样本不平衡和难/易分类样本不平衡的问题;最后在网络结构中添加通道注意力机制来提高语义分割精度。以生产现场采集的图像数据为对象进行实验,结果表明,与原始DeepLabv3相比,本文网络模型的参数量和计算量降低了约92.3%,平均交并比提升了0.82个百分点,达到92.4%,帧率提高了23.40%。

螺杆压缩机泄漏三角形面积变化规律

为了简化螺杆压缩机的泄漏三角形面积计算,提出了一种平面型线向泄漏空间展开,获取泄漏三角形曲边参数,进而计算泄漏三角形面积的方法。采用该方法分别对原始对称、原始双边对称、单边不对称摆线-销齿圆弧、Atlas-X、GHH等典型型线的泄漏三角形进行计算,计算结果与三维模型进行对比,误差分别为0.2%,0.07%,1.9%,1.9%,0.2%,验证了该计算方式的合理性。基于该方法,探究了不同类型型线和结构参数对泄漏三角形的影响规律。结果表明,泄漏三角形面积与节圆半径、导程、齿数比呈线性相关,与阴转子齿高、修正长度、双边长度呈正相关。论文最终拟合出泄漏三角形面积与影响因素的计算关联式,为形成螺杆压缩机型线性能评价方法提供了理论基础。

120 t钢包底吹氩自动对接技术应用实践

针对马钢120 t钢包底吹氩自动对接技术在实际应用过程中存在的密封圈使用寿命偏低问题,分析了产生的原因并提出了具体的改进措施,提高了钢包底吹氩自动对接的可靠性和生产的安全性。