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智能决策对炼铁-炼钢界面铁水温降的影响 被引量：4
1
作者 盛刚 马子恒 李帅兵 《中国冶金》 北大核心 2025年第2期65-73,共9页
为研究智能决策对炼铁-炼钢界面铁水温降的影响,分析了唐钢新区炼铁-炼钢界面铁水罐周转过程,总结了铁水罐周转过程影响因素,构建了炼铁-炼钢界面智能决策系统。通过统计唐钢新区KR进站铁水温度指标分布、铁水罐周转各环节时间分布,分... 为研究智能决策对炼铁-炼钢界面铁水温降的影响,分析了唐钢新区炼铁-炼钢界面铁水罐周转过程,总结了铁水罐周转过程影响因素,构建了炼铁-炼钢界面智能决策系统。通过统计唐钢新区KR进站铁水温度指标分布、铁水罐周转各环节时间分布,分析炼铁-炼钢界面KR进站铁水温度较低的影响环节,对高炉配罐智能决策单元、尾罐转场智能决策单元和铁水运输调度智能决策单元进行了研究。结果表明,通过应用炼铁-炼钢界面智能决策系统,有效缩短了铁水罐周转时间,尾罐受铁间隔时间中位值缩短了22 min,尾罐和非尾罐周转各环节时间均得到明显改善。对于KR进站铁水罐整体,铁水温度超过1380℃的比例提升了4.58个百分点,达到74.70%。尾罐转场智能决策单元能够有效改善尾罐转场不及时的现状,对于KR进站尾罐,铁水温度超过1380℃的比例提高了12.63个百分点。其中,对于KR进站转场尾罐和未转场尾罐,铁水温度超过1380℃的比例分别为75.19%和39.41%,说明智能决策系统可以显著提升炼铁-炼钢界面KR进站铁水罐整体铁水温度。 展开更多
关键词 炼铁-炼钢界面 尾罐 一罐到底 铁水罐周转 铁水温降 智能决策
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高碳含硫非调质连杆用钢C70S6精炼渣系热力学计算
2
作者 姜晓东 杨乃辉 +5 位作者 张伟 李明林 武永孝 高旭东 刘治权 铁占鹏 《钢铁》 北大核心 2025年第7期251-261,共11页
非调质易切削钢广泛用于汽车等交通运输行业,C70S6钢是发动机胀断连杆用最具代表性的非调质易切削钢,开发并优化C70S6钢精炼造渣工艺来保障其产品成分与组织性能稳定可控,具有重要的工业价值和学术意义。钢包精炼渣系是钢包冶金的重要内... 非调质易切削钢广泛用于汽车等交通运输行业,C70S6钢是发动机胀断连杆用最具代表性的非调质易切削钢,开发并优化C70S6钢精炼造渣工艺来保障其产品成分与组织性能稳定可控,具有重要的工业价值和学术意义。钢包精炼渣系是钢包冶金的重要内容,其具有脱氧、脱硫、吸收夹杂物和稳定钢水中氮、硫含量的作用。针对C70S6钢“高碳、高硫、高氮、低铝、低硅”“三高二低”的成分控制目标与特点,基于FactSage热力学软件、KTH硫容量模型(Kth-order sufur capacity model)研究了不同精炼渣成分的特点,提出了满足硫含量控制要求的“变渣”操作工艺,即在LF(ladle furnace)精炼前期造高碱度渣强化扩散脱氧,以弥补其低铝、低硅要求造成的出钢沉淀脱氧能力不足,并为后期增氮创造了良好条件;而在精炼后期VD(vacuum degassing)阶段造低碱度渣增硫,以满足其因切削性要求保硫的目的。研究表明,钙铝比和碱度是精炼渣熔化性能的主要影响因素。C70S6钢渣系在高效脱氧脱硫阶段的目标是控制渣系碱度为3~6、MgO质量分数为4%~6%、钙铝比为1.5~2.2,渣系熔点低、流动性好,且对铝脱氧产生的Al_(2)O_(3)类夹杂物有较好的吸收和改性效果;而在保硫阶段的目标是渣系控制渣系碱度为2.0~3.5、MgO质量分数为4%~6%、钙铝比为2.3~3.3,具有较好的对钢水增硫保硫性能。此研究结果对高碳含硫非调质钢在不同阶段冶炼过程中调整渣系组元以达到钢水化学成分和洁净度的控制具有指导意义。 展开更多
关键词 C70S6钢 胀断连杆 精炼 渣系 高碱度脱氧 低碱度保硫 易切削钢 钢包
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热态精炼渣返回利用对钢水洁净度的影响
3
作者 孙玉军 王梓骄 杨树峰 《中国冶金》 北大核心 2025年第9期57-68,共12页
传统的钢渣处理方法不能物尽其用,热态精炼渣直接返回炼钢流程可以显著提高钢渣利用效率,但返回方式是否对钢液质量造成影响,目前研究相对较少。以热态精炼渣循环利用对钢水洁净度的影响为核心,通过工业试验研究了不同工艺路径(BOF-Ar-C... 传统的钢渣处理方法不能物尽其用,热态精炼渣直接返回炼钢流程可以显著提高钢渣利用效率,但返回方式是否对钢液质量造成影响,目前研究相对较少。以热态精炼渣循环利用对钢水洁净度的影响为核心,通过工业试验研究了不同工艺路径(BOF-Ar-CC路径和BOF-LF-RH-CC路径)及返回方式(空包铸余与满包铸余)对钢水中氧氮含量及非金属夹杂物特性的影响。结果表明,在BOF-Ar-CC路径中,空包铸余工艺显著优化了夹杂物数量与尺寸,出站时全氧质量分数最低(0.00308%),且夹杂物数密度与平均尺寸优于满包铸余。BOF-LF-RH-CC路径中,空包铸余工艺在脱氧和控氮方面效果较好,与未铸余工艺相比,两者在夹杂物处理方面各有优劣,但差别较小,均符合工艺标准。综合分析表明,空包铸余工艺在2种路径中均表现出较为优异的洁净度控制能力,利用渣-钢反应动力学优势,延长了夹杂物吸收时间,为实际生产提供参考。 展开更多
关键词 热态钢渣 铸余利用 LF精炼渣 夹杂物 氧氮含量
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高废钢比条件下含钛钢中氮化钛夹杂析出与控制
4
作者 宋生强 可向山 +3 位作者 齐江华 邓之勋 阙广荣 薛正良 《钢铁研究学报》 北大核心 2025年第5期557-569,共13页
在中国双碳战略和欧盟碳关税双重背景下,炼钢原料结构正发生巨大转变:转炉高废钢比及全废钢电炉是未来重要发展趋势。但大量引入废钢会对钢水纯净度及后续钢产品质量带来挑战,尤其是钢中氮含量及氮化钛夹杂影响钢性能的问题。在前期对... 在中国双碳战略和欧盟碳关税双重背景下,炼钢原料结构正发生巨大转变:转炉高废钢比及全废钢电炉是未来重要发展趋势。但大量引入废钢会对钢水纯净度及后续钢产品质量带来挑战,尤其是钢中氮含量及氮化钛夹杂影响钢性能的问题。在前期对“氮含量-氮化钛夹杂-材料性能”进行理论和工业试验研究的基础上,综述了钢中氮化钛形成与控制研究进展。从热力学角度分析了钢中氮化钛析出机制,总结了微观偏析及耦合析出模型,定量分析了影响氮化钛析出的关键因素。在剖析炼钢过程氮含量演变的基础上,从冶金原辅料控制、真空脱氮、熔渣脱氮等角度系统研究钢液中氮含量控制方法。综述研究结果可为未来炼钢原料结构变化下高品质含钛钢冶炼提供理论指导。 展开更多
关键词 高废钢比冶炼 氮化钛夹杂 钢性能 氮含量控制
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机理和数据混合驱动模型预测LF精炼过程钢水硫含量
5
作者 刘建华 徐晓宇 +4 位作者 何杨 罗仁辉 帅勇 袁静 操瑞宏 《江西冶金》 2025年第5期417-424,共8页
精准调控钢水硫含量是保障产品性能的核心技术指标,LF(Ladle furnace)精炼是炼钢过程关键的脱硫与控硫环节,其工艺控制水平直接影响钢水的洁净度与钢材的深加工性能。本研究在已有脱硫机理模型的基础上,引入脱硫参数(α)修正脱硫反应的... 精准调控钢水硫含量是保障产品性能的核心技术指标,LF(Ladle furnace)精炼是炼钢过程关键的脱硫与控硫环节,其工艺控制水平直接影响钢水的洁净度与钢材的深加工性能。本研究在已有脱硫机理模型的基础上,引入脱硫参数(α)修正脱硫反应的表观传质系数(J),并结合现场LF精炼不同阶段检测钢水硫含量,通过数据驱动确定脱硫参数取值,构建机理和数据混合驱动的LF精炼过程钢水硫含量预测模型;采用现场实际生产数据验证模型效果。其中,机理和数据混合驱动模型和机理模型的第一次取样硫含量预测结果误差在±2×10^(-5)以内命中率分别为86%和46%;第二次取样硫含量预测结果误差在±1×10^(-5)以内命中率分别为53%和43%;终点硫含量预测结果误差在±1×10^(-5)以内命中率分别为63%和42%。相较纯机理模型,机理与数据混合驱动模型在LF精炼过程钢水硫含量预测中展现出更优的精度与泛化性能,本研究为企业生产实际提供了参考与技术支持。 展开更多
关键词 钢包精炼炉 硫含量 机理和数据驱动 混合模型
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钛合金吸收稳定性研究与探索
6
作者 孙利钘 郭新文 +1 位作者 李鹏程 姜卓豪 《山西冶金》 2025年第9期159-160,163,共3页
采用钛合金化的抗震钢筋加工工艺,可以在减少V的加入量、降低生产成本的同时,不影响钢筋的抗震性能,是目前保质、降本的技术途径之一。为保证在直接轧制工艺路线下钢液能稳定吸收钛元素,分别对钛元素加入钢液的方式以及如何稳定控制生... 采用钛合金化的抗震钢筋加工工艺,可以在减少V的加入量、降低生产成本的同时,不影响钢筋的抗震性能,是目前保质、降本的技术途径之一。为保证在直接轧制工艺路线下钢液能稳定吸收钛元素,分别对钛元素加入钢液的方式以及如何稳定控制生产过程中的钛损失进行了研究试验,并通过性能对比试验,确立了HRB400E钛钒复合微合金化最佳工艺模式。 展开更多
关键词 钛合金 脱氧工艺 轧制温度 稳定性
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LF炉脱氧剂智能喷吹系统设计与工业应用
7
作者 赵腾 何少红 +4 位作者 杨宝宏 李伟峰 余嘉 曹用 朱涛 《重型机械》 2025年第2期90-95,共6页
钢包精炼炉(Ladle Furnace,LF)脱氧工艺的效率提升是冶金洁净钢生产的关键环节。针对现行人工加料模式存在的脱氧剂利用率低(≤65%)、劳动强度大(单班操作≥20次)及粉尘污染严重(TSP浓度>15 mg/m^(3))等行业痛点,开发了基于动态脱氧... 钢包精炼炉(Ladle Furnace,LF)脱氧工艺的效率提升是冶金洁净钢生产的关键环节。针对现行人工加料模式存在的脱氧剂利用率低(≤65%)、劳动强度大(单班操作≥20次)及粉尘污染严重(TSP浓度>15 mg/m^(3))等行业痛点,开发了基于动态脱氧模型的智能喷吹系统。通过建立密相气力输送数学模型,优化设计输送压力(0.4~0.5 MPa)、固气比25等关键参数,构建了包含双闭环PID控制模块、三通道均匀喷吹装置及智能喷吹控制模型。工业应用表明:系统实现喷吹精度±1.5 kg/min,脱氧剂利用率提升至89.2%,作业区粉尘浓度降低至3.8 mg/m^(3),设备可用率达99.3%;初期脱氧碳粉消耗量降低51.8%,中期碳化硅消耗量降低48.5%,节约吨钢成本,脱氧后的钢液终点氧含量波动显著减少。验证了系统在过程控制可靠性、环境友好性和冶金效果稳定性方面的显著优势。 展开更多
关键词 LF精炼炉 脱氧剂 气力输送 智能喷吹
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浅析钢中非金属夹杂物的全自动分析技术
8
作者 孙宇红 李佳欣 李明松 《浙江冶金》 2025年第1期1-3,共3页
0前言钢材是工业制造中广泛应用的重要材料,其质量直接影响着产品的性能和可靠性。钢中非金属夹杂物是影响钢材质量的关键因素之一,而且对炼钢工艺过程也有很大的危害。因此,准确、快速、全面地分析钢中非金属夹杂物是确保钢材质量的重... 0前言钢材是工业制造中广泛应用的重要材料,其质量直接影响着产品的性能和可靠性。钢中非金属夹杂物是影响钢材质量的关键因素之一,而且对炼钢工艺过程也有很大的危害。因此,准确、快速、全面地分析钢中非金属夹杂物是确保钢材质量的重要手段。 展开更多
关键词 质量 非金属夹杂物 全自动分析 钢材 炼钢工艺
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铁水预脱磷技术及其自动化模型研究进展 被引量：2
9
作者 冯梦龙 林路 +3 位作者 史亚彤 胡砚斌 何赛 黄芳 《中国冶金》 北大核心 2025年第5期10-21,共12页
铁水预处理脱磷工艺是提高钢材产品质量、扩大冶炼品种的重要措施。国内外相继发展了不同的工艺方法,归纳分析形成生产力的铁水预处理脱磷工艺特点及关键技术,可为解决目前工艺模式技术细节难题及开发新的工艺提供参考。概述了铁水预处... 铁水预处理脱磷工艺是提高钢材产品质量、扩大冶炼品种的重要措施。国内外相继发展了不同的工艺方法,归纳分析形成生产力的铁水预处理脱磷工艺特点及关键技术,可为解决目前工艺模式技术细节难题及开发新的工艺提供参考。概述了铁水预处理脱磷工艺及其自动控制技术的国内外发展状况,对国内外铁水预处理常用脱磷工艺的工艺特点进行了梳理和分析,着重总结了上述技术的应用情况和优缺点,铁水包脱磷更适配于不锈钢生产产线,脱磷转炉仍存在着技术细节攻关;阐述了铁水预处理脱磷过程实现自动控制的研究进展及发展趋势,合理利用工业数据建立工艺控制模型将是重要方向。展望了铁水预处理脱磷工艺及其自动化发展途径及前景,可为后续铁水预处理脱磷过程实现自动化精准控制、工艺流程智能化提供参考。 展开更多
关键词 铁水预处理 转炉脱磷 铁水包脱磷 脱磷工艺 自动化模型
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高炉渣调质钢渣的黏度与物相组成及结构 被引量：1
10
作者 王琳 罗果萍 +4 位作者 郝帅 安胜利 柴轶凡 张志明 李晓莉 《钢铁》 北大核心 2025年第3期166-177,共12页
为实现钢渣的高效处理与资源化利用,研究利用高炉渣作为“改性剂”来调质改性高碱度钢渣,改善钢渣的物理性能,优化钢渣的矿物组成,揭示熔渣微观结构对黏度的影响机制。使用高温物性测定仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)和拉曼光... 为实现钢渣的高效处理与资源化利用,研究利用高炉渣作为“改性剂”来调质改性高碱度钢渣,改善钢渣的物理性能,优化钢渣的矿物组成,揭示熔渣微观结构对黏度的影响机制。使用高温物性测定仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)和拉曼光谱(Raman)对试验原料和改性渣分析。结果表明,随着混合渣碱度(1.6~2.4)的升高,其熔化温度先降低后升高。碱度为2.0时,高温物性最佳,此时高炉渣比例为35.19%(质量分数)、熔化温度为1383.30℃、熔化时间为1.05 s,黏度(温度超过1405℃时)低于0.25 Pa·s;均质反应效果良好,各矿物结构清晰,分布均匀,主要物相由钙铝黄长石(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7))、镁蔷薇辉石(Ca_(3)MgSi_(2)O_(8))以及胶凝性矿物硅酸二钙(Ca_(2)SiO_(4))和铝酸三钙(Ca_(3)Al_(2)O_(6))等组成,实现了稳钙改质和胶凝材料富集。此外,碱度由1.6升高至2.0,熔渣微观结构中高聚合度单元发生解聚反应,低聚合度单元Q_(Si)^(0)相对含量增多,简化了微观结构,聚合度参数n(BO/T)e(网络结构中每个四面体平均拥有的桥氧数)降低至最低值0.87;碱度由2.0升高至2.4,[AlO_(4)]参与网络构建的作用增强,高聚合度单元Q_(Al)^(3)和Q_(Al)^(4)增多,n(BO/T)e值增加至1.69,熔渣聚合度的计算值与黏度试验结果吻合度较高。该研究可为高炉渣调质钢渣的黏度、优化钢渣的物相组成及结构的相关研究提供参考,有望促进钢铁固废(高炉渣、钢渣)的资源化利用。 展开更多
关键词 钢渣 高炉渣 调质改性 碱度 黏度 熔渣 矿物组成 微观结构
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智能化驱动下的钢企绿色发展——以福建某钢企为例 被引量：1
11
作者 纪斯怡 《矿冶》 2025年第2期349-354,共6页
在“双碳”目标下,我国钢铁行业(占全国碳排放15%)面临高能耗、高排放与数字化转型的多重挑战。针对长流程工艺能效较德国低120%、数据孤岛等问题,本研究以福建某钢企为案例,探讨工业互联网、数字孪生与AI技术协同应用的绿色转型路径。... 在“双碳”目标下,我国钢铁行业(占全国碳排放15%)面临高能耗、高排放与数字化转型的多重挑战。针对长流程工艺能效较德国低120%、数据孤岛等问题,本研究以福建某钢企为案例,探讨工业互联网、数字孪生与AI技术协同应用的绿色转型路径。结果表明:该钢企建设的智慧环保管理系统通过基础信息管理、环保过程监控、GIS地图可视化等六大功能模块实现全流程监控,使环境税核算周期缩短65%(20日→7日),人力成本下降50%,年减损人民币2 000万元。研究提出“技术-应用-制度”三维发展框架:技术层突破工业物联网传感器与碳区块链技术;应用层建设氢能冶金等零碳示范项目;制度层完善碳交易机制与产能区域优化政策,为行业提供“数智化+绿色化”转型的系统解决方案。 展开更多
关键词 数智融合 钢铁行业 绿色低碳 钢企 智慧环保管理系统
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基于加权聚类和DNN的KR法脱硫剂加入量预报模型 被引量：1
12
作者 李威 熊凌 +3 位作者 罗钟邱 吴经纬 万诗斐 但斌斌 《炼钢》 北大核心 2025年第1期12-18,44,共8页
为了准确预测铁水KR脱硫工序中的脱硫剂加入量,提出了一种基于密度的聚类方法(DBSCAN)和深度神经网络(DNN)相结合的建模方法。首先计算Spearman相关系数筛选出与脱硫剂加入量相关性较强的6个输入特征;基于筛选后的特征,利用DNN对数据集... 为了准确预测铁水KR脱硫工序中的脱硫剂加入量,提出了一种基于密度的聚类方法(DBSCAN)和深度神经网络(DNN)相结合的建模方法。首先计算Spearman相关系数筛选出与脱硫剂加入量相关性较强的6个输入特征;基于筛选后的特征,利用DNN对数据集建立脱硫剂加入量预测模型;通过SHapley Additive exPlanations(SHAP)方法解释DNN模型,计算出各个特征对模型输出的贡献程度,根据得到的权重代入DBSCAN聚类算法中对某炼钢厂的脱硫实际生产数据进行聚类,保留清洗后的数据集;最后,通过五折交叉验证的方法对比了数据清洗前后的支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)、极限梯度提升(XGBoost)、BP神经网络、深度神经网络(DNN)的预测模型性能。试验结果表明,使用清洗后的数据集建立的脱硫剂加入量预测模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数(R^(2))较原数据集平均提高了33.6%、15.5%、12.9%、6.9%。 展开更多
关键词 KR脱硫 SHAP DBSCAN聚类 DNN 预测模型
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预合金化工艺对铝脱氧钢洁净度的影响 被引量：1
13
作者 程林 王哲 +2 位作者 胡志远 任强 张立峰 《钢铁》 北大核心 2025年第1期51-65,共15页
低碳铝镇静钢的脱氧方式主要为铝脱氧,而钢液中不同异质成核位点的出现会对后续脱氧产物的形核生长产生影响。通过实验室试验对铝镇静钢的预合金化工艺进行了研究,使用酸溶法和电解法对钢中夹杂物的三维形貌及数量进行了表征。热力学计... 低碳铝镇静钢的脱氧方式主要为铝脱氧,而钢液中不同异质成核位点的出现会对后续脱氧产物的形核生长产生影响。通过实验室试验对铝镇静钢的预合金化工艺进行了研究,使用酸溶法和电解法对钢中夹杂物的三维形貌及数量进行了表征。热力学计算以及试验表明,添加1.0%A(l质量分数)时钢液进行的复合脱氧处理中热力学稳定相为Al_(2)O_(3)相,不同脱氧工艺之间的差异体现在钢液成分和夹杂物形貌上。通过铝氧反应试验讨论了不同预合金化工艺对铝脱氧形成Al_(2)O_(3)夹杂物的形核、生长、形貌、尺寸及数量的影响,发现在实验室试验条件下,钢液中Al_(2)O_(3)夹杂物主要有球状、树枝状、多边形块状和团簇状4大类形貌。预先存在FeO的铝氧反应主要涉及Al_(2)O_(3)夹杂物形核析出阶段、形貌演化阶段和团聚烧结阶段。其余铝氧反应在反应初期涉及不同夹杂物改性过程。粗糙界面局部过饱和度较高时容易形成球状形貌且不易成簇。界面局部过饱和度较低时容易形成刻面形貌,局部氧过饱和度较高时容易形成树枝状形貌,随着氧过饱和度的降低会逐渐向花瓣状、片层状和板条状演变。预先存在SiO2夹杂物的铝氧反应中夹杂物的数密度最高,其平均三维尺寸最低。钢液中Al_(2)O_(3)夹杂物的形貌会受到预先存在的夹杂物、过饱和度、脱氧剂和溶解氧、过冷度、结构的影响。 展开更多
关键词 预合金化工艺 铝镇静钢 夹杂物 形貌演变 过饱和度 铝氧反应 低碳 钢液 脱氧剂
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铁水包脱硫吹气赶渣工艺多相流数值模拟研究
14
作者 富强 孙才权 +3 位作者 刘真海 关锐 艾新港 李胜利 《炼钢》 北大核心 2025年第1期19-28,共10页
近年来吹气加机械扒渣的涌动式扒渣工艺在生产中以除渣效率高、铁损少、成本低等优点得到应用。但对于该工艺的研究大都停留在基于实验室的简单研究和企业的经验积累,缺少理论上的支撑。以125 t铁水包为研究对象,采用数值模拟的方法对... 近年来吹气加机械扒渣的涌动式扒渣工艺在生产中以除渣效率高、铁损少、成本低等优点得到应用。但对于该工艺的研究大都停留在基于实验室的简单研究和企业的经验积累,缺少理论上的支撑。以125 t铁水包为研究对象,采用数值模拟的方法对扒渣过程进行了研究,建立了铁水-渣-空气流动的三维数学模型,探究了喷枪吹气流量、插入深度、插入位置、渣层厚度等工艺参数对无渣层区域面积、长度、宽度和液面波动高度的影响,结果表明:喷枪吹气流量为300 m^(3)/h左右时,能达到较好的驱渣效果;喷枪插入深度在800~1000 mm时满足涌而不喷溅的条件,此时最有利于扒渣;喷枪插入位置为0.4P左右时,驱渣效果最好,最有利于扒渣。经过修正换算后,确定工业生产中最佳的喷吹气体流量约为100 m^(3)/h,最佳的喷枪插入深度范围为800~1000 mm,喷枪插入位置在距离后包壁600~700 mm处时能达到最佳的驱渣效果,提高扒渣效率,为铁水扒渣的实际工业生产提供理论依据,保证钢铁公司低硫钢的稳定生产。 展开更多
关键词 涌动扒渣 驱渣效果 数值模拟 参数优化 多相流
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合金种类及加入顺序对Q235B(Ti)脱氧合金化的影响
15
作者 任平凡 孙伟 +3 位作者 吴仕慈 朱万军 王海川 吴婷 《中国冶金》 北大核心 2025年第8期45-56,共12页
为优化Q235B(Ti)钢的脱氧合金化工艺,避免合金收得率低及夹杂物危害钢材性能,结合FactSage热力学计算与高温试验,系统分析了合金组合、种类及加入顺序的影响。结果表明,铝的脱氧能力显著优于硅、锰,采用铝硅/铝锰/铝硅锰合金均可满足目... 为优化Q235B(Ti)钢的脱氧合金化工艺,避免合金收得率低及夹杂物危害钢材性能,结合FactSage热力学计算与高温试验,系统分析了合金组合、种类及加入顺序的影响。结果表明,铝的脱氧能力显著优于硅、锰,采用铝硅/铝锰/铝硅锰合金均可满足目标钢水成分,且随着铝占比提升,合金总量需求降低。对比不同合金类型,相较铝线或电解锰,铝粒、锰铁及硅锰合金的脱氧效果更优,可将钢液氧含量降至更低水平,同时提高硅、锰、钛的收得率,其中锰铁中微量铝/硅进一步强化脱氧作用。合金加入顺序研究表明,先加铝后加硅锰钛的方案更优,其氧含量控制更低、合金收得率更高,且形成的夹杂物尺寸更小(以圆形/椭圆形为主)、分布更均匀。此外,终点夹杂物呈现Al_(2)O_(3)核-MnS壳的复合结构,有效缓解了单一Al_(2)O_(3)对钢材性能的不利影响。该研究为洁净钢生产中脱氧合金化工艺的优化提供了理论支撑,对降低冶炼成本、提升钢材质量具有指导意义。 展开更多
关键词 Q235B(Ti) 脱氧合金化 合金种类 合金加入顺序 热力学计算
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基于时间和温度协同的炼钢生产调度优化模型
16
作者 李晓龙 贺东风 +1 位作者 郭园征 冯凯 《钢铁》 北大核心 2025年第7期109-119,130,共12页
炼钢生产调度计划对钢铁制造流程的协同、连续、高效具有重要意义。目前,生产调度模型主要以最小化完工时间、设备空闲时间等时间类指标作为目标函数,对钢水温度参数控制考虑不足,不适应钢铁工业转型升级、质量要求愈发苛刻的现状。因此... 炼钢生产调度计划对钢铁制造流程的协同、连续、高效具有重要意义。目前,生产调度模型主要以最小化完工时间、设备空闲时间等时间类指标作为目标函数,对钢水温度参数控制考虑不足,不适应钢铁工业转型升级、质量要求愈发苛刻的现状。因此,引入钢水温度类目标函数作为衡量能耗和产品质量的指标,构建基于时间和温度协同的炼钢生产调度优化模型。模型采用改进的遗传算法进行求解,通过设定工序处理时间可变来充分发挥精炼工序的承接作用,并在多种调度方案中给出均衡的选择。同时,针对多目标优化求解困难的问题,采用Epsilon约束法对目标函数进行转化并调整主目标函数求解的可行域,提高模型的求解效率并保证其时效性,相较于传统加权法减少了冗余计算。以某钢厂的主要生产模式进行了仿真试验,结果表明,通过优化模型编制出的调度方案能够实现生产过程的有序无冲突以及铸机连浇,且充分考虑钢水温降时的调度方案相较于仅保证符合温度制度的调度方案,炼钢至连铸过程平均总温降从113.3℃降低至104.4℃,RH精炼过程平均温降从26.8℃降低至21.7℃。该优化模型便于调度人员在生产过程中制定时间和温度目标相对均衡的调度方案,有利于实现炼钢过程热损失的降低和能效的提高,减少钢水温度的波动,进一步保证产品质量的稳定。 展开更多
关键词 生产调度 多目标优化 炼钢 钢水温度 协同 处理时间可变 Epsilon约束 改进遗传算法
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钢中的残余元素
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作者 宋朝琦 赵海涛 +1 位作者 汪水泽 毛新平 《钢铁》 北大核心 2025年第7期206-226,共21页
钢铁行业作为国民经济的支柱产业,在碳中和背景下,降低其能耗和碳排放迫在眉睫。废钢是具有低碳属性的铁素资源,其产量逐年增加,使用废钢是快速实现降碳的有效途径。然而,废钢中的残余元素问题显著制约了废钢的高质化利用。系统分析了... 钢铁行业作为国民经济的支柱产业,在碳中和背景下,降低其能耗和碳排放迫在眉睫。废钢是具有低碳属性的铁素资源,其产量逐年增加,使用废钢是快速实现降碳的有效途径。然而,废钢中的残余元素问题显著制约了废钢的高质化利用。系统分析了钢中残余元素及其对组织性能的影响,结合残余元素的化学冶金特征,将残余元素分为3大类,分别为含量较高的Cu、Cr、Ni、Mo,易偏析偏聚的As、Sn、Sb、Bi和杂质元素N、S。在此基础上分析了不同国家、企业和种类废钢中的残余元素含量特征,调研了2000—2024年国内外废钢中残余元素的最大含量,结合国内电炉流程钢铁企业的实测数据,明确了废钢中主要残余元素的最大含量范围,并介绍了主要残余元素的作用机制,为废钢高质化利用提供依据。 展开更多
关键词 碳中和 废钢 电炉炼钢 化学冶金 残余元素 循环富集 组织性能 高质化
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MR钢中夹杂物演变规律及钙处理工艺优化
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作者 王宇航 李洪鹏 +3 位作者 唐海燕 刘振起 邓艳通 靳伦安 《钢铁》 北大核心 2025年第8期79-93,共15页
以国内某钢厂转炉(basic oxygen furnace,BOF)→精炼炉(ladle furnace,LF)→连铸(continuous casting,CC)流程生产的MR钢为研究对象,通过在LF到站、LF化渣后、钙处理前、钙处理后、LF软吹3 min和9 min、LF出站、中间包等工位进行全流程... 以国内某钢厂转炉(basic oxygen furnace,BOF)→精炼炉(ladle furnace,LF)→连铸(continuous casting,CC)流程生产的MR钢为研究对象,通过在LF到站、LF化渣后、钙处理前、钙处理后、LF软吹3 min和9 min、LF出站、中间包等工位进行全流程取样,检测其中的总氧(T[O])含量、夹杂物数密度等指标,揭示了夹杂物的演变规律及其与T[O]含量的关系,同时结合热力学计算优化了钙处理工艺。研究表明,LF到站至钙处理前,T[O]含量持续降低,钢液中夹杂物主要是脱氧产物Al_(2)O_(3)。钙处理后T[O]含量升高,钢液中部分Al_(2)O_(3)被改性为CaO-Al_(2)O_(3)。软吹开始后T[O]含量持续升高,软吹9 min时其质量分数高达0.00425%,这表明钙处理和软吹过程中钢液均发生了二次氧化。软吹后钢液中开始出现Al_(2)O_(3)-CaS和CaO-Al_(2)O_(3)-CaS夹杂物。LF出站至中间包连铸阶段,T[O]含量呈下降趋势,夹杂物以Al_(2)O_(3)类(指Al_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)-CaS)和CaO-Al_(2)O_(3)类(指CaO-Al_(2)O_(3)和CaO-Al_(2)O_(3)-CaS)为主。铸坯中显微夹杂物主要包括脱氧产物Al_(2)O_(3)、钙处理产物钙铝酸盐以及它们的衍生物,宏观夹杂物以结晶器保护渣和含钛大颗粒夹杂物为主。从LF到站至连铸阶段,夹杂物的演变路径为Al_(2)O_(3)→Al_(2)O_(3)+CaO-Al_(2)O_(3)→Al_(2)O_(3)类+CaO-Al_(2)O_(3)类。LF到站至LF出站过程中夹杂物总数密度、平均尺寸、总面积、平均面积等参数与T[O]含量变化趋势一致,但在连铸过程一致性较差,这与CaS、TiN等物质的析出有关。针对钙处理工艺,热力学计算表明,钙处理的液态窗口与钢液的全钙/全铝(w(T[Ca])/w(T[Al]))和w(T[Al])/w(T[O])无明显对应关系,但与w(T[Ca])/w(T[O])密切相关。当w(T[Al])为0.046%时,液态窗口的w(T[Ca])/w(T[O])为0.52~0.96。当前钢液成分下形成的夹杂物位于液态窗口下方,可以通过将w(T[Ca])增加0.00094%或将w(T[O])控制在0.0023%以内来实现将Al_(2)O_(3)从理论上全部改性为液态钙铝酸盐的目标。此外,铸坯中的CaS主要在钢液凝固过程中析出。 展开更多
关键词 MR钢 夹杂物演变 夹杂物统计 钙处理 相图 液态窗口 钙氧比 夹杂物析出
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低合金耐磨钢中稀土赋存状态的热力学分析
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作者 周剑波 王新华 《钢铁》 北大核心 2025年第6期197-204,共8页
低合金耐磨钢因其优异的耐磨性、强度和韧性,被广泛应用于矿山机械、工程机械等领域。随着工业技术对极端工况下材料性能要求的提升,稀土元素铈(Ce)的引入成为优化低合金耐磨钢性能的关键。基于FactSage热力学计算软件,系统分析了不同... 低合金耐磨钢因其优异的耐磨性、强度和韧性,被广泛应用于矿山机械、工程机械等领域。随着工业技术对极端工况下材料性能要求的提升,稀土元素铈(Ce)的引入成为优化低合金耐磨钢性能的关键。基于FactSage热力学计算软件,系统分析了不同总氧含量w(T[O])条件下Ce对钢中夹杂物演变规律及钢液洁净度的影响。通过构建含稀土氧硫化物和硅酸盐的热力学数据库,结合NM450钢的实际成分,模拟了精炼(1600℃)及凝固过程中夹杂物的动态行为。研究结果表明,未添加Ce时,钢中主要夹杂物为硬质脆性的Al_(2)O_(3)和CaO-Al_(2)O_(3),易引发裂纹并损害材料性能;添加质量分数为0.0005%Ce即可变质夹杂物,生成更软且热力学稳定的CeAlO_(3);当Ce质量分数增加至0.0100%时,CeAlO_(3)完全取代原有夹杂物,预期可显著提升钢材的加工性和耐磨性。此外,Ce的溶解效率与钢液洁净度密切相关。在低w(T[O])(0.0010%)条件下,Ce溶解度随处理强度(Ce加入质量分数,0.0005%~0.0100%)从0.0003%显著提升至0.0086%,夹杂物完全转变为CeAlO_(3);而在高w(T[O])(0.0040%)时,Ce溶解度仅为0.0004%,残留Al_(2)O_(3)和CaO-Al_(2)O_(3)难以完全变质,导致夹杂物控制效果弱化。凝固过程中,Ce处理可调控夹杂物析出行为,0.0010%Ce(质量分数)处理时,CeAlO_(3)、CaS-MnS及TiN依次析出;当Ce质量分数增加至0.0050%后,TiN析出温度降低且数量减少,这是由于Ce降低了Ti的活度从而抑制了TiN的析出,而TiN作为高硬度、大尺寸脆性相会引发应力集中,TiN的减少有效提升了钢材的韧性和耐磨性。研究表明,控制钢液洁净度[w(T[O])≤0.0020%]与稀土处理强度(0.0050%~0.0100%)是实现夹杂物有效变质和Ce高效溶解的关键,通过热力学计算揭示了稀土Ce的赋存机制以及夹杂物控制规律,提出优化w(T[O])与Ce处理强度的工艺策略,为低合金耐磨钢性能提升提供了理论支撑,未来可结合试验验证并探索稀土与其他微合金元素的协同效应,进一步拓展其工业应用潜力。 展开更多
关键词 稀土 低合金耐磨钢 热力学计算 夹杂物 钢液洁净度 热力学模拟 钢性能优化 FactSage计算
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微增氮技术在钢筋HRB400E生产中的应用实践
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作者 何武 张东 《鞍钢技术》 2025年第1期62-66,共5页
由于螺纹钢冶炼过程需通过钒氮合金进行微合金化提升钢筋强度,针对钒氮合金价格暴涨,钢筋生产成本增加的问题,本溪北营钢铁(集团)股份有限公司应用钢水增氮技术,采取铌铁微合金化+增氮+控轧控冷工艺进行钢筋HRB400E生产,钢筋实物质量达... 由于螺纹钢冶炼过程需通过钒氮合金进行微合金化提升钢筋强度,针对钒氮合金价格暴涨,钢筋生产成本增加的问题,本溪北营钢铁(集团)股份有限公司应用钢水增氮技术,采取铌铁微合金化+增氮+控轧控冷工艺进行钢筋HRB400E生产,钢筋实物质量达到国家认证及用户使用要求,合金成本降低104~126元/t钢。 展开更多
关键词 钢筋 微增氮 降成本
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