日钢大型高炉经济炼铁技术的应用效果

经济炼铁是基于系统集成的炼铁技术,运用经营理念指导炼铁生产实践,从而实现炼铁的经营目标。日钢根据自身的原燃料条件和技术经验,在新建3000m高炉时,对炉型设计充分优化,并创新性地把各系统先进技术进行集成应用,为高炉经济开炉及经济运行打下了良好基础。通过采取保障原燃料质量、控制合理的煤气流分布、活跃炉缸、优化渣相等措施,高炉实现了经济冶炼条件下炉况长期稳定顺行,生铁成本优势明显。2023年1-8月,对比沿江沿海25家钢企同类高炉综合生铁成本,日钢大型高炉生铁成本领先82元/t。

硫含量对铁水降温过程中石墨析出行为的影响

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源。在一定的温度范围内,采用降温的方式可以从铁水中析出大量石墨并加以回收利用,我国的生铁产量巨大,因此,这种从铁水中回收石墨的方法具有广阔的应用前景。本研究对硫含量不同的铁水进行降温,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)等表征手段,研究了硫含量对铁水中片状石墨析出行为的影响。结果表明,随着硫含量增加,铁中的锰与硫结合生成大量的MnS,铁中析出的石墨倾向于在MnS异质晶核上生长,石墨由片状向碎块状转变,结晶度逐渐降低,石墨的表面缺陷增多。因此,低硫含量的铁水通过降温可以析出结晶度较好的片状石墨,并据此提出了一种新的炼铁流程石墨生产工艺,为实现铁水析出石墨工业化提供理论参考。

基于集成学习的脱硫剂加入量预测方法

为解决铁水预脱硫过程中脱硫剂加入量控制问题,提出一种基于集成学习的脱硫剂加入量预测方法。首先,对原始数据进行预处理,将空值、重复值、0值以及不符合工艺规范的数据行删除,并使用LOF算法结合专家经验剔除异常值;其次,基于GBDT算法计算每个输入特征的重要性占比,进行特征筛选;最后,采用Optuna超参数自动寻优框架对预测模型调优,寻找最佳超参数组合,预测脱硫剂加入量。利用某钢厂铁水预处理过程中的实际生产数据,分别采用XGBoost、RF、GBDT以及LightGBM等方法构建预测模型并进行对比试验。其中XGBoost模型的拟合精度(R2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)以及平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.8962、198.245、119.726以及7.897%,相较于其它模型均是最优。

铁水包脱磷工艺及自动化模型研究

针对某不锈钢厂铁水包脱磷工艺脱磷率低、物料消耗波动大、自动化程度低等问题,本文开发了铁水包脱磷模型。模型直接读取PLC现场设备工艺参数,并通过二级平台读取计划、钢种标准及化验成分等信息,实现铁水脱磷工艺操作参数下达、生产设备状态和工艺参数显示、生产数据存储和历史数据报表查询等功能。采用脱磷模型的炉次平均脱磷率为93.2%,脱磷模型P成分命中误差区间在±0.015%的离线验证,在线验证命中率分别为94.2%和90%,基本达到工艺生产需求。

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。

采用大变形本构模型预测热轧AISI316不锈钢厚板的轧制力

采用热扭转实验数据,建立了一个AISI316钢大变形本构模型。根据建立的本构模型,采用三维有限元法模拟计算了AISI316钢热轧过程,并对计算的轧制力与实测的轧制力进行了分析。结果表明,在压下率30%~50%之间,计算值比实测值低约7%,在压下率为65%时,计算值比实测值低约12%,在工业应用范围内,采用确定的AISI316钢大应变本构模型计算的轧制力具有较高的预测精度。

大型高炉炉缸铁口直径及铁口深度的数值模拟

高炉作为钢铁企业的主要设备之一,其使用寿命和工作状态在很大程度上影响了钢铁企业的经济效益及社会效益。面对新时期的“碳达峰、碳中和”新目标,高炉需要进一步向大型化、现代化、高效化、长寿化方向发展。目前国内多座大型高炉在炉役期内,炉缸都曾出现过较为严重的侵蚀现象,炉缸寿命成为限制大型高炉寿命进一步发展的限制性环节。调查结果显示,炉缸炭砖主要受铁水冲刷侵蚀、碱金属和锌对炭砖的破坏以及高温热应力的影响。针对铁水对炭砖的冲刷侵蚀,使用Fluent软件研究了5500 m^(3)高炉不同铁口直径及不同铁口深度对炉缸铁水流场及温度场的影响。研究结果表明,当铁口直径从55 mm增大到75 mm时,炉缸侧壁附近铁水流速和炭砖热面温度均会增加;当铁口深度从3.3 m增大到4.3 m时,炉缸侧壁附近铁水流速和炭砖热面温度均会降低。在高炉生产过程中,适当增加铁口深度及降低铁口直径有利于降低炉缸铁水流速和炭砖热面温度,从而延长高炉的使用寿命。

浸入式喷吹铁水包内多相流行为与反应动力学

为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率,以某厂180 t铁水包为基础,建立了铁水包内CFD-DSM(计算流体力学-脱硫反应模型)耦合模型,系统研究了铁水预脱硫过程的气-固-液多相流行为及反应动力学,揭示了溶解镁脱硫、镁气泡脱硫、氧化钙脱硫与渣层脱硫对脱硫反应的贡献,阐明了载气及镁粉流量对脱硫反应的影响规律。结果表明:气泡流股的穿透深度较小,但其并未依附着喷枪壁面上浮。随氧化钙粉剂的连续喷吹,粉剂沿喷枪壁面上浮。脱硫过程中溶解镁脱硫为主要的脱硫机制,其次为镁气泡脱硫、氧化钙脱硫和渣层脱硫。各反应机制的脱硫速率均随时间先增大后减小。载气流量对脱硫反应影响较小,而镁粉流量对脱硫反应影响最大。当初始硫质量分数为470×10^(-6),铁水中硫质量分数脱至100×10^(-6)时,镁粉流量每增加1 kg/min,喷吹时间平均缩短约43 s。

低品位脉石英热压浸出工艺动力学研究

为解决低品位脉石英中杂质元素含量高的问题,采用湖北蕲春灵虬山脉石英为原料,研究了液固比、反应时间和反应温度对杂质去除效果的影响。结果表明,经过热压浸出工艺提纯后,石英砂SiO_(2)含量(质量分数,下同)由97.766%增至99.974%,主要金属元素杂质的去除率显著提高。阿弗拉米动力模型表明,杂质去除过程受内扩散和化学反应共同控制。研究结果为优化脉石英的提纯工艺提供了理论依据和实践指导。

多轴式铁水车转向系统的设计与研究

以转角误差最小为优化目标,拉杆和油缸的受力作为约束条件,建立了铁水车转向机构数学模型,对多轴式425 t铁水车转向机构的运动特性和转向能力进行研究,对转角偏差、转向杆系和油缸受载特性进行了分析和优化。结果表明,优化后铁水车各轮组转向的协调性更高,转向作业具有高效性和灵敏性,达到了转向机构优化的目的。

某铰接式铁水罐车动力学性能分析

文章基于多体动力学软件Simpack建立了某铰接式铁水罐车的动力学模型,从理论和仿真两方面计算了不同铰接位置时的轴重分配情况;对比分析了不同铰接位置铁水罐车曲线通过性能,结合轴重分配确定了最佳铰接位置,并校核了最佳铰接位置时铁水罐车的非线性临界速度;最后研究了轨道不平顺、曲线半径等线路参数及运行速度对铁水罐车小半径曲线运行安全性的影响。结果表明,最佳铰接位置是车辆枕簧中心与一位轮对中心的纵向距离为其与中间轴箱后臂铰接点纵向距离50%的位置,此时铁水罐车各轴轴重分配均衡,曲线通过性能最好;铁水罐车非线性临界速度为40km/h,满足运行要求且有一定的安全裕量;轨道不平顺对铁水罐车小半径曲线运行安全性能指标有显著影响,曲线半径次之,曲线超高影响不大,并在不同的轨道不平顺和曲线半径下选取了较安全的运行速度。

藏南温泉稀有金属来源及其富集机制:以羊易热泉为例

在全球科技与工业飞速发展的背景下,对稀有金属的需求日益增长,使得其研究显得尤为重要。青藏高原南部地区地热资源丰富,地热水中稀有金属富集,为研究地热系统中稀有金属的来源和成因提供了独特的研究平台。本研究专注于青藏高原南部地热系统中稀有金属元素特征,特别是Li、Rb、Cs等元素极度富集的现象。该现象已经引起了地质学界的广泛关注,但目前还缺乏一个全面的成因模型来阐明这些稀有金属的来源及其富集机制。因此,本文选择了位于亚东-谷露裂谷中段的羊易热泉及其周边岩浆岩作为研究对象,探究羊易热泉水化学特征,厘定羊易地区不同时代岩浆岩源区组成和演化特征,并揭示藏南温泉成因模式与稀有金属富集的关系。通过对羊易热泉的水化学及其周围岩浆岩的岩石地球化学分析,本研究得出了以下认识:(1)羊易热泉中稀有金属元素含量极度富集,且Cs含量高于Rb含量;(2)对羊易地区不同时代岩浆岩的Sr-Nd同位素分析显示,随着时间的推移,岩浆源区的同位素组成趋向富集,这暗示了印度古老大陆物质的贡献在逐渐增加;(3)热泉中Sr元素可能主要来自于水岩相互作用,而Li、Rb、Cs等元素更多源于高演化岩浆流体的贡献;(4)稀有金属元素最初在印度大陆地壳部分熔融形成的长英质岩浆中富集,随着岩浆演化,其流体进一步富集了这些元素,这是藏南温泉稀有金属富集的关键因素。本研究确定藏南温泉中Li、Rb、Cs等稀有金属元素主要来源于岩浆流体的注入,并建立起藏南温泉成因模式与稀有金属富集之间的关系。这不仅提供了对藏南地区温泉稀有金属富集现象的新见解,同时也为理解全球其他地区地热系统中稀有金属的富集机制提供了重要参考。

高温HIP对难熔金属显微组织与性能的影响

使用1800℃的高温HIP,研究了纯钨、钨镧、TZM和MHC等材料的微观组织和力学性能。试验发现:经过HIP1800处理后,钨镧合金的晶粒未发生明显变化,硬度高于纯钨;去应力状态的TZM和MHC钼合金性能差异在经过HIP1800后得到了消除,具有相似的显微组织和室温力学性能。

榆钢高炉低成本冶炼生产实践

近年来,受国际经济贸易和国内市场供需不平衡等因素影响,钢铁行业也随之发生新变化,正处于深度调整期。钢材产能过剩、环保压力、竞争激烈等一系列不利因素使企业处于转型升级“阵痛期”,钢铁行业面临严峻的生产经营形势。在这样大环境下,降本增效无疑成为企业立足的根本。榆钢高炉通过放宽入炉有害元素控制标准、提升块矿配比、优化焦炭结构、优化配煤结构等经济配料措施,以及强化原燃料筛分管理、优化炉内“四大制度”控制、炉前出铁组织优化等精细化操作管控,实现了炉况稳定顺行,大幅度降低了铁水成本。

粉末金属及复材热锻工艺研究现状

相比于常规锻造,热锻工艺在锻造工艺当中应用最为广泛,更有利于组织内部的晶格重组和再结晶,并能够更好地细化组织内部晶粒,降低气孔率,提高综合性能。本文系统地综述了现阶段粉末金属合金以及复合材料的热锻工艺研究进展,介绍了目前采用热锻工艺生产制备的粉末金属及复材,分析了材料在热锻工艺下的模拟技术研究现状,最后讨论了热锻工艺的未来发展方向及后续研究方向。

邯钢新区铁钢界面汽车“一罐到底”运行实践

河钢集团邯钢新区系邯钢东区退城整合搬迁项目,受山区地形及土地面积限制,该项目采用紧凑式布局,高炉到转炉最近距离450 m,吨钢占地面积仅0.3 m^(2),铁钢界面采用汽车“一罐到底”模式进行铁水驳运,铁水罐受铁完毕后10 min即可拉到炼钢生产,并运用了数字、物联网等新技术加以辅助,经过投产以来的改进优化,新区铁水罐周转率达到7.0次/日、进炼钢铁水温度1440℃、“一罐到底”比例99%,较搬迁前分别提高4.0次/日、98℃、39百分点;铁水温降降低到82℃,较搬迁前减少81℃,界面热量损耗大幅降低,为炼钢工序增钢降耗创造了有利条件,符合国家节能减排的理念,对行业“双碳”战略具有一定借鉴意义。

死料柱状态对炉缸铁水环流及侧壁剪切应力的影响

采用数值模拟方法对不同死料柱状态下炉缸内的铁水流动特征进行解析,研究了死料柱的空隙度、中心恶化程度及位置对铁水环流及炉缸侧壁剪切应力分布的影响.结果表明:不同死料柱状态下,高炉炉缸侧壁的最大剪切应力均位于铁口平面下方1.5 m附近,铁口平面下方0°~20°的周向区域内炉缸侧壁剪切应力较大;当死料柱空隙度由0.2增至0.4时,炉缸侧壁最大剪切应力由9.045 mPa降至6.530 mPa,死料柱空隙度的增加可有效增大铁水在炉缸内的流动空间,减缓铁水环流对侧壁的冲刷侵蚀;当死料柱中心恶化区域占比由0.7增至0.9时,炉缸侧壁最大剪切应力由9.492 mPa增至22.02 mPa,铁水环流对侧壁的冲刷侵蚀加重;此外,死料柱浮起对减缓炉缸侧壁剪切应力无显著影响.因此,改善高炉原料和操作条件,提高死料柱空隙度和中心透液性,均能有效减缓铁水环流对炉缸侧壁的冲刷侵蚀,延长高炉寿命.

东北特钢高炉热状态对铁水磷含量的影响初探

针对东北特钢大连基地高炉铁水磷含量高的问题,开展了高炉热状态对铁水磷含量影响的研究。结果表明,高炉铁水中磷含量与铁水物理热无相关性,在生产中改变铁水物理热不会造成铁水磷含量的波动;[Si]为0.6%时,[P]<0.11%,铁水磷含量与铁水化学热无相关性,而[P]>0.16%,铁水磷含量与铁水化学热呈正相关关系。建议采用高磷原料炼铁时,可通过控制炉温来实现对铁水磷含量一定程度的控制,且炉温越低铁水磷含量越低。

基于AdaBoost模型和SVM模型的铁水温度预测

以某炼铁厂3号高炉实际生产数据为基础,针对原始数据存在的重复值、缺失值和异常值等问题进行数据处理,选用AdaBoost模型和SVM模型对铁水温度进行预测。结果表明,AdaBoost模型相较于SVM模型取得更好的预测效果,R达到0.878,±5℃预测准确率为85.21%,可满足高炉实际生产需要。基于高炉炼铁数据仓库系统,建立FineBI前端工具与铁水温度预测应用的数据连接,构建由特征参数、相关性分析、预测结果、模型评估和预测曲线等模块组成的前端界面,实现了高炉铁水温度预测应用的可视化展示。

沙钢2号高炉低温滑料的原因及治理

沙钢2号高炉进入炉役末期,炉况频繁波动,出现低温滑料现象。通过对高炉已有生产操作数据的总结,认为,因边沿料速快、死焦堆肥大导致软熔带根部到死焦堆距离减小,是引起低温滑料的主要原因。当铁水[Si]含量长时间(4~8h)处于控制标准下限(0.40%~0.45%)以下,并出现大幅度下降(≥0.2%)时,应谨防高炉发生滑料。基于软熔带-死焦堆移动模型,采取将矿批由65.3t提升至67.3t、料速由6.78批/h降至6.60批/h、中心焦比例由25%降至20%边沿两挡矿石圈数从6圈减少至5圈等技术措施后,2号高炉低温滑料次数从月均5次降低至月均2次,治理效果显著。