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电炉智能化炼钢技术实践与冶金效果分析
1
作者 孟华栋 陈超 +5 位作者 赵小军 赵舸 何赛 杨勇 林腾昌 王耀 《钢铁研究学报》 北大核心 2026年第1期50-61,共12页
本文以电炉高效低成本生产工艺优化及智能化水平提升为目标,基于冶金原理、数学模型与信息技术,构建了综合的电炉智能炼钢模型系统,并对所开发的电炉智能化炼钢技术进行介绍,同时分析了其应用效果。本技术将视觉图像、音频识别等实时在... 本文以电炉高效低成本生产工艺优化及智能化水平提升为目标,基于冶金原理、数学模型与信息技术,构建了综合的电炉智能炼钢模型系统,并对所开发的电炉智能化炼钢技术进行介绍,同时分析了其应用效果。本技术将视觉图像、音频识别等实时在线监测系统与电炉智能炼钢工艺模型进行深度融合,构建了数字化、标准化、模型化的冶炼过程管控体系。工业应用数据表明:电炉终点平均磷含量呈现下降趋势,终点平均碳质量分数提高47.8%;终渣平均全铁质量分数降幅达11.9%,过氧化现象得到有效抑制,钢水收得率显著提升;电炉冶炼周期平均缩短1.5 min,单位钢水电耗平均降低15 kW·h/t,年度生产成本预计降低约825万元。该技术在优化钢水质量的基础上,实现了冶炼成本的降低与冶炼效率的提升,为钢铁行业智能化升级和绿色低碳转型提供了重要的技术支撑。 展开更多
关键词 电炉 智能炼钢 高品质 高效率 低成本
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全废钢电炉冶炼工艺生产汽车板的可行性探讨
2
作者 焦恩德 上官方钦 倪冰 《钢铁》 北大核心 2026年第1期54-63,77,共11页
随着汽车工业的快速发展和“双碳”目标的推进,传统高炉-转炉长流程生产汽车板的高碳排放问题日益突出。全废钢电炉流程因可显著降低碳排放,成为钢铁行业低碳转型的关键路径。首先分析汽车板的生产情况,探讨全废钢电炉冶炼工艺生产汽车... 随着汽车工业的快速发展和“双碳”目标的推进,传统高炉-转炉长流程生产汽车板的高碳排放问题日益突出。全废钢电炉流程因可显著降低碳排放,成为钢铁行业低碳转型的关键路径。首先分析汽车板的生产情况,探讨全废钢电炉冶炼工艺生产汽车板的机遇。按照汽车板的分类,分别讨论各类别中的典型钢种及电炉生产情况,说明目前的主要困难,包括对废钢的处理,对气体元素(包括氮、氢、氧元素)、碳元素、有害元素和其他元素的控制,对比电炉汽车板和高炉-转炉汽车板的成品差异。分析实际生产案例,总结这些生产成功案例中在废钢处理、冶炼工艺优化及产业链协同等方面的成功经验。研究表明,全废钢电炉冶炼工艺生产汽车板在技术上具备可行性。软钢中的低碳钢已实现大规模工业化量产,传统高强钢中碳锰钢、烘烤硬化钢和低合金高强钢,第一代先进高强钢中双相钢、相变诱导塑性钢、马氏体钢和复相钢以及第三代先进高强钢中的淬火配分钢等主流钢材已进入工业化生产。但通过电炉工艺生产软钢中的无间隙原子钢、第二代先进高强钢和第三代先进高强钢中无碳贝氏体钢等仍存在技术难题。未来,通过技术升级、智能化及产业链协同,电炉短流程有望成为汽车用钢绿色制造的主流方向。 展开更多
关键词 全废钢电炉 汽车板 氮元素含量 元素控制 绿色低碳 高强钢 夹杂物 直接还原铁
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中国发展电炉流程的资源能源约束及技术经济性分析 被引量：5
3
作者 张琦 沈佳林 +1 位作者 田硕硕 李星宇 《钢铁》 北大核心 2025年第9期14-24,共11页
在中国钢铁行业低碳转型背景下,加强废钢资源的高质循环利用,大力推进电炉流程发展,是实现钢铁行业“碳达峰”“碳中和”目标的重要途径。然而,目前电炉流程的发展正面临资源、能源与技术等多重约束。通过对高炉-转炉、全废钢电炉及氢... 在中国钢铁行业低碳转型背景下,加强废钢资源的高质循环利用,大力推进电炉流程发展,是实现钢铁行业“碳达峰”“碳中和”目标的重要途径。然而,目前电炉流程的发展正面临资源、能源与技术等多重约束。通过对高炉-转炉、全废钢电炉及氢基直接还原铁-电炉流程的资源能源消耗及碳排放特征进行对比分析,揭示了长流程中大量化石能源消耗造成了高碳排放,而全废钢电炉和直接还原铁电炉流程在碳减排方面展现出显著优势。进一步地,深入剖析了电炉流程在资源获取、能源供应及技术经济性方面所面临的挑战。研究发现,中国废钢资源区域分布高度不均,经济发达地区资源相对丰富,而资源集中配置与高效利用之间存在结构性矛盾。此外,国内直接还原铁产业发展缓慢,受限于还原剂和铁素原料等能源资源的获取难度与经济性,产能扩张受阻。尽管电炉炼钢技术总体成熟,但在装备大型化与自动化水平上仍有提升空间,且其生产成本普遍高于长流程,易受废钢价格与电力成本波动影响。未来,需充分考虑不同地区在资源禀赋、能源结构、环保压力和政策导向方面的差异,结合技术进步与区域差异化政策协同发力,以加快推动电炉炼钢在中国的低碳转型进程。 展开更多
关键词 钢铁行业 电炉流程 直接还原铁 资源 能源 经济性 废钢 区域
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生物质炭作为电炉发泡剂的性能分析与替代潜力 被引量：1
4
作者 王广伟 魏康 +5 位作者 徐迎铁 陶轩 詹晓婷 刘江斌 宁晓钧 王川 《中国冶金》 北大核心 2025年第9期132-140,共9页
泡沫渣技术是超高功率电炉炼钢的核心工艺,对提升热效率、保护炉衬及优化钢水质量至关重要。以生物质炭为研究对象,系统分析了其作为发泡剂的性能及影响因素,并与传统化石类发泡剂(焦炭、石墨、无烟煤)进行对比。试验选用废木块炭、玉... 泡沫渣技术是超高功率电炉炼钢的核心工艺,对提升热效率、保护炉衬及优化钢水质量至关重要。以生物质炭为研究对象,系统分析了其作为发泡剂的性能及影响因素,并与传统化石类发泡剂(焦炭、石墨、无烟煤)进行对比。试验选用废木块炭、玉米秸秆炭、废竹子炭及工业木炭,结合化学配制的电炉渣,通过高温发泡试验与综合发泡指数(K)评价其发泡能力。结果表明,废木块炭因固定碳高、灰分低,展现出最优综合性能;玉米秸秆炭因灰分高及碱金属含量过高,显著降低炉渣黏度,导致发泡面积和持续时间均最差;废竹子炭虽固定碳最高,但灰分中高钾元素加剧了泡沫稳定性劣化,综合性能次于废木块炭。与化石类发泡剂相比,石墨的最大发泡面积和综合发泡指数最高,但工业木炭凭借较长的发泡时间和低碳环保特性,展现出替代潜力。研究进一步揭示了炉渣碱度、黏度及表面张力对发泡性能的协同影响,指出生物质炭灰分中的碱金属(如钾、钠)通过破坏硅氧网络降低黏度,但过量会缩短泡沫寿命。本研究契合“双碳”战略下绿色冶金的发展需求,为生物质炭在电炉炼钢中的规模化应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 电炉炼钢 生物质炭 泡沫渣 发泡剂 碱金属
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电弧炉短流程炼钢氮含量变化及控制技术新技术
5
作者 张福君 赵伟洁 +3 位作者 李凤善 马艺璇 赵瑞涛 张富信 《工业加热》 2026年第1期7-12,共6页
综述了电弧炉短流程炼钢中钢液氮含量变化及控制技术。分析了实际生产过程电弧炉钢中氮的来源,阐述了增/脱氮的动力学和热力学原理。跟踪EAF、LF、VD/RH、连铸各工位氮含量变化,分析了各工位存在不同程度的增氮或脱氮情况。同时介绍了... 综述了电弧炉短流程炼钢中钢液氮含量变化及控制技术。分析了实际生产过程电弧炉钢中氮的来源,阐述了增/脱氮的动力学和热力学原理。跟踪EAF、LF、VD/RH、连铸各工位氮含量变化,分析了各工位存在不同程度的增氮或脱氮情况。同时介绍了电弧炉炼钢控氮技术新进展,如CO_(2)增殖脱氮、多工艺协同降氮和电弧等离子体脱氮技术等。这些新技术在不同程度上实现了对钢液氮含量的控制,但部分技术的反应机理和影响因素仍有待进一步研究。 展开更多
关键词 短流程 电弧炉炼钢 脱氮
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电弧炉炼钢智能化模型研究与应用 被引量：1
6
作者 杨凌志 俸曾 +4 位作者 邹雨池 陈凤 王帅 郭宇峰 姜涛 《工业加热》 2025年第6期1-7,15,共8页
传统电弧炉炼钢面临自动化程度低、炉况复杂度高、冶炼节奏波动性大、终点控制不稳定等问题,主要依赖人工经验操作。近年来随着人工智能、工业互联网迅速发展,电弧炉炼钢向控制智能化升级已成大势所趋。系统性介绍了电弧炉炼钢智能指导... 传统电弧炉炼钢面临自动化程度低、炉况复杂度高、冶炼节奏波动性大、终点控制不稳定等问题,主要依赖人工经验操作。近年来随着人工智能、工业互联网迅速发展,电弧炉炼钢向控制智能化升级已成大势所趋。系统性介绍了电弧炉炼钢智能指导模型的构建与应用情况,在配料、供电、供氧、合金加料、成分预报等方面深度融合数据驱动与炼钢机理,突破多元物质-能量流协同调控、终点动态预测等关键技术,优化电弧炉炼钢控制技术,为电弧炉炼钢绿色洁净化、高效生产化升级提供理论支撑与实践典型案例,助力电弧炉资源利用率提升与智能转型。 展开更多
关键词 电弧炉炼钢 智能模型 数据驱动 高效生产
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电炉工艺模型进展与思考 被引量：1
7
作者 何鹏 吴学涛 +4 位作者 张豫川 黄涵锐 王庆 贺美乐 杨林钢 《工业加热》 2025年第8期1-10,22,共11页
在“双碳”政策背景下,电炉炼钢作为钢铁绿色低碳转型重要支点受到广泛关注。由于原料成本高,通过工艺优化提升电炉炼钢的能效和生产效率成为行业的重点方向。本文系统讨论了电炉工艺模型的研究进展,涵盖传热模型、熔炼模型、化学反应... 在“双碳”政策背景下,电炉炼钢作为钢铁绿色低碳转型重要支点受到广泛关注。由于原料成本高,通过工艺优化提升电炉炼钢的能效和生产效率成为行业的重点方向。本文系统讨论了电炉工艺模型的研究进展,涵盖传热模型、熔炼模型、化学反应模型和控制模型四个领域。在传热模型中,通过精确的能量传递计算,优化传热效率,有效提高了电弧炉的能效;熔炼模型则通过对废钢熔化过程的精准预测,优化了生产周期和能量消耗;化学反应模型深入描述了冶炼中的复杂反应,为提升钢水质量提供了理论支撑;控制模型则实现了对冶炼过程的实时监控与动态优化,显著提升了生产的精确度和经济效益。未来,随着多模型深度耦合、人工智能技术的发展以及实际生产数据的积累,电炉炼钢的全智能化转型将成为可能。 展开更多
关键词 电炉工艺模型 传热模型 废钢熔化 反应模型 过程控制
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直流炼钢电弧炉电弧控制的仿真与实践
8
作者 贺美乐 钟星立 +3 位作者 张豫川 吴学涛 王庆 杨宁川 《炼钢》 北大核心 2025年第3期32-38,共7页
为提升直流电弧炉电弧的稳定控制水平,采用数值仿真对大电流供电布线的电磁场及电弧受力进行研究,并分析了供电回路分段、炉壳及偏心部分、加料段和电极高度的影响。结果表明,绕圈布置方式(方案2)相对最优,促使电弧偏向电源室相反方向... 为提升直流电弧炉电弧的稳定控制水平,采用数值仿真对大电流供电布线的电磁场及电弧受力进行研究,并分析了供电回路分段、炉壳及偏心部分、加料段和电极高度的影响。结果表明,绕圈布置方式(方案2)相对最优,促使电弧偏向电源室相反方向的力主要来自导电横臂、电源室导线和绕圈竖直段,占比分别为44.7%、19.6%和16.9%,而抑制偏弧的力来自绕圈水平段。因此可通过提升导电横臂、避免电源室与电炉距离过近和绕圈竖直段远离电弧的方式减弱偏弧,同时可通过延长炉底绕圈水平段增加偏弧抑制力。炉壳磁屏蔽显著,偏心区使电弧略偏向自身,影响较小(0.88 N)。加料口使电弧受力增加7.2倍,但废钢堆叠可减弱偏弧,有利于废钢熔化。提升电磁力电极平均减少1.36 N/m,对偏弧影响较小。 展开更多
关键词 直流炼钢电弧炉 偏弧 电磁场 仿真 导电横臂
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利用电炉钢渣制备软磁陶瓷试验研究
9
作者 裴德健 华绍广 +1 位作者 邱全山 倪云 《中国有色冶金》 北大核心 2025年第5期137-143,共7页
针对钢渣的增值资源化利用问题,本文以低铁电炉钢渣、高密土和滑石为原料,Fe_(2)O_(3)为添加试剂,分别在空气气氛和N_(2)气氛下制备SiO_(2)-CaO-MgO(15%)-Al_(2)O_(3)体系陶瓷,重点研究铁在该体系中的赋存状态及磁性性能表现,考察利用... 针对钢渣的增值资源化利用问题,本文以低铁电炉钢渣、高密土和滑石为原料,Fe_(2)O_(3)为添加试剂,分别在空气气氛和N_(2)气氛下制备SiO_(2)-CaO-MgO(15%)-Al_(2)O_(3)体系陶瓷,重点研究铁在该体系中的赋存状态及磁性性能表现,考察利用钢渣制备具有软磁特性功能陶瓷的可行性,以期避免软磁陶瓷材料制备过程中加入硬磁、Y型铁氧体、NiZnCu铁氧体等原料,导致成本增加。试验结果表明,利用电炉钢渣在N_(2)气氛、1150℃的烧制条件下,可制备出单位质量饱和磁化强度为6.38 emu/g的软磁功能性陶瓷;铁在辉石体系陶瓷中有三种赋存状态,固溶Fe^(2+)的辉石相、磁铁矿相和赤铁矿相;铁元素在空气烧制过程中的变化过程为在1150℃前赤铁矿已发生分解反应,在1150~1200℃区间生成的部分磁铁矿与已生成的辉石发生共熔,促进陶瓷的致密化,至1200℃分解反应结束,赤铁矿转化为具有磁性的磁铁矿相;部分烧制后的试样出现赤铁矿,原因是试样在空气气氛冷却过程中,高温生成的磁铁矿被氧化所致;N_(2)气氛烧制试样的磁性能显著优于空气气氛烧制试样,且磁性能与试样中磁铁矿相含量呈正相关,T10在N_(2)气氛下1150℃烧制而成试样的磁性能参数最优,Ms和Mr分别为6.38 emu/g、1.38 emu/g。本研究所制备试样与等离子烧结成的MnZn铁氧体层状复合陶瓷的Ms值(33.05 emu/g)存在一定差距,但结果可为后续钢渣制备软磁陶瓷材料提供参考。 展开更多
关键词 电炉钢渣 软磁陶瓷 赤铁矿 磁铁矿 N_(2)气氛 磁性能 资源化利用
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低品位金属化球团熔分的热力学行为
10
作者 彭程 杨策 姜周华 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第4期362-369,共8页
以金属化率为60%的低品位金属化球团为研究对象,使用热力学软件FactSage 8.3分析了其熔分过程,熔渣的熔点和黏度,以及熔渣与耐火材料间的相互作用.结果表明:金属化球团熔分的温度应高于1 515℃;每加入1 t金属化球团进行熔分时,应额外添... 以金属化率为60%的低品位金属化球团为研究对象,使用热力学软件FactSage 8.3分析了其熔分过程,熔渣的熔点和黏度,以及熔渣与耐火材料间的相互作用.结果表明:金属化球团熔分的温度应高于1 515℃;每加入1 t金属化球团进行熔分时,应额外添加43.6 kg碳粉;随着留钢量的增大,金属化球团熔分后的铁收得率升高,但均低于80%,仍需配加碳粉以促进球团深度还原.根据CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)相图,确定了金属化球团熔渣调质的目标成分,即每熔分1 t金属化球团时,应添加6.31 kg Al_(2)O_(3),2.66 kg SiO_(2)和12.64 kg MgO,调质后熔渣的熔点为1 405℃;当熔炼温度为1 600℃时,调质后熔渣的黏度为0.164 Pa·s.以调质后的熔渣为基准,随着MgO添加量的增大,熔融热解炉炉衬受到的侵蚀减弱. 展开更多
关键词 金属化球团 热力学模拟 熔分 铁收得率 熔渣物性 炉衬侵蚀
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浅析提高电炉炼钢工艺能源效率的措施 被引量：3
11
作者 邓诗云 《冶金与材料》 2025年第1期122-124,共3页
随着冶金工业节能减排要求的不断提高,电炉炼钢工艺的能源效率优化显得尤为重要。文章以电炉炼钢工艺为研究对象,深入分析了原料质量、电气系统、热能损失、操作工艺参数和设备状态等影响能源利用效率的关键因素。通过优化原料预处理、... 随着冶金工业节能减排要求的不断提高,电炉炼钢工艺的能源效率优化显得尤为重要。文章以电炉炼钢工艺为研究对象,深入分析了原料质量、电气系统、热能损失、操作工艺参数和设备状态等影响能源利用效率的关键因素。通过优化原料预处理、规范装料操作、调控冶炼工艺参数和加强出钢渣工序管理等措施,提出了提高能源效率的具体方案。同时,从电极系统优化、变压器效率提升、炉体结构改进和自动化控制升级等技术层面,探讨了设备改进的可行性方案,为提高电炉炼钢能源效率提供了实践指导。 展开更多
关键词 电炉炼钢 能源效率 工艺优化 设备改进 节能减排
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直接还原铁尺寸对电弧炉冶炼的影响 被引量：1
12
作者 康旭 曹震巍 +3 位作者 王强 刘崇 李双江 张俊粉 《特殊钢》 2025年第1期75-78,共4页
以张宣科技Consteel电弧炉冶炼的40Cr钢为研究对象,通过开展电弧炉配加30 t不同尺寸直接还原铁(DRI)试验,研究了Consteel电弧炉配加不同尺寸DRI对电弧炉冶炼过程、钢铁料消耗、电耗和电弧炉终渣成分的影响。结果表明,电弧炉冶炼40Cr钢... 以张宣科技Consteel电弧炉冶炼的40Cr钢为研究对象,通过开展电弧炉配加30 t不同尺寸直接还原铁(DRI)试验,研究了Consteel电弧炉配加不同尺寸DRI对电弧炉冶炼过程、钢铁料消耗、电耗和电弧炉终渣成分的影响。结果表明,电弧炉冶炼40Cr钢过程配加小尺寸DRI易导致冶炼过程溢渣量增大,且溢渣中FeO含量较高,钢铁料消耗和电耗升高,终渣碱度降低,终渣FeO含量升高。同时,电弧炉配加小尺寸DRI时排出的炉渣易在渣罐底形成“铁铊”。电弧炉冶炼40Cr钢配加DRI尺寸≤6.3 mm占比低于8.5%时冶炼效果较好。可对DRI进行筛分后使用,筛掉尺寸较小的DRI,同时,避免空料仓上料,尽量在半仓或高于半仓上料,避免落差较大DRI破碎使小尺寸占比升高。 展开更多
关键词 电弧炉 DRI尺寸 碱度 渣中FeO含量 钢铁料消耗 电耗
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基于多能量输入的电弧炉炼钢预测模型 被引量：1
13
作者 刘璐华 徐文文 +3 位作者 杨庆 周伟 刘永刚 赖朝彬 《有色金属科学与工程》 北大核心 2025年第4期552-563,共12页
文中提出一种电弧炉炼钢电耗预测模型构想,从物料与能量衡算的角度出发,针对国内某钢铁集团有限公司新建130 t废钢预热型水平上料电弧炉,建立了配料优化模型,在满足冶炼要求的前提下,揭示供电时间、热装铁水比例与废钢预热温度三者间的... 文中提出一种电弧炉炼钢电耗预测模型构想,从物料与能量衡算的角度出发,针对国内某钢铁集团有限公司新建130 t废钢预热型水平上料电弧炉,建立了配料优化模型,在满足冶炼要求的前提下,揭示供电时间、热装铁水比例与废钢预热温度三者间的动态平衡关系以预测电耗,并且利用ANSYS中的Fluent模块对废钢预热过程进行数值模拟研究,分析预热通道烟气初始速度、烟气初始温度、预热时间、废钢料孔隙度4个主要因素对废钢预热温度的影响,为实际冶炼生产提供一定的理论指导。结果表明:该研究在“全废钢”生产模式下,高温烟气将废钢从室温预热到800℃时,温度每提高100℃,可节约电耗19.63 kW·h/t,在“铁水+废钢”的生产模式下,在降低电耗方面优势更为明显。 展开更多
关键词 废钢 电弧炉 预热 热装铁水 物料平衡 热平衡
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精炼渣成分对SWRCH45K钢VD过程铝损及夹杂物影响
14
作者 李治平 徐迎铁 任清学 《宝钢技术》 2025年第2期18-23,38,共7页
基于SWRCH45K冷镦钢生产过程中存在的VD处理铝含量损失较高且钢中夹杂物尺寸较大等情况,通过真空感应炉试验和FactSage热力学计算,研究了CaO-Al_(2)O_(3)-SiO2-MgO四元渣系对SWRCH45K钢铝损和夹杂物尺寸的影响规律。结果表明:随着渣系碱... 基于SWRCH45K冷镦钢生产过程中存在的VD处理铝含量损失较高且钢中夹杂物尺寸较大等情况,通过真空感应炉试验和FactSage热力学计算,研究了CaO-Al_(2)O_(3)-SiO2-MgO四元渣系对SWRCH45K钢铝损和夹杂物尺寸的影响规律。结果表明:随着渣系碱度R(CaO与SiO2的质量分数比)的升高,钢中铝损逐渐降低,但形成大尺寸夹杂物的概率增加;在相同碱度下,随着钙铝比(w(CaO)/w(Al_(2)O_(3))的降低,渣中Al_(2)O_(3)含量和活度升高,当钙铝比低于1.6后不利于钢中大尺寸的Al_(2)O_(3)夹杂向渣中转移。最终发现碱度为5,钙铝比为1.6的精炼渣能将SWRCH45K钢中的w(O)由0.0038%降低至0.0015%以下,钢液中w(Al)可保持在0.0200%以上,同时非金属夹杂物的数量较少且尺寸均小于6μm。因此,生产SWRCH45K钢的最优精炼渣碱度为5,钙铝比为1.6。 展开更多
关键词 SWRCH45K钢 铝损 大尺寸夹杂物 精炼渣
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电弧炉复合喷吹对熔池流动及混匀行为的影响 被引量：1
15
作者 李子豪 谢清华 +1 位作者 厉英 倪培远 《钢铁》 北大核心 2025年第6期77-86,169,共11页
在“双碳”背景下,短流程工艺因其具有碳排放低及资源循环利用优势,成为钢铁工业绿色转型的重要发展方向。电弧炉是短流程钢铁生产的关键设备之一,提高电弧炉冶炼效率对高效绿色炼钢至关重要。为提高熔池流动及混匀效率,研究了侧吹氧枪... 在“双碳”背景下,短流程工艺因其具有碳排放低及资源循环利用优势,成为钢铁工业绿色转型的重要发展方向。电弧炉是短流程钢铁生产的关键设备之一,提高电弧炉冶炼效率对高效绿色炼钢至关重要。为提高熔池流动及混匀效率,研究了侧吹氧枪旋流喷吹与底吹复合技术,考察了单一侧吹、单一底吹、侧吹+底吹、旋流侧吹+底吹对电弧炉冶炼过程多相流和混匀行为的影响。首先,以某厂75 t工业电弧炉为研究对象,按4∶1比例建立数值模型,利用水模型混匀时间测量数据来验证数值模型的可靠性;然后,基于已验证的数值模型和物理架构开展参数研究,对比分析不同喷吹模式下电弧炉流场、混匀时间和气泡分布行为等流场特征。结果表明,与单一底吹和单一侧吹相比,采用侧吹+底吹复合喷吹时,混匀时间分别缩短63.4%和11.2%,熔池平均速度分别提高25.0%和133.3%。使用旋流侧吹+底吹时,混匀时间较传统侧吹+底吹进一步缩短29.8%,熔池平均速度提升约86.7%,靠近偏心底部出钢(eccentric bottom tapping,EBT)区域流动死区面积大幅度减少。在旋流侧吹+底吹复合喷吹时,射流由侧吹氧枪喷入电弧炉并与流体产生动量交换,熔池内产生旋转流动,速度分布更加均匀,气泡受旋流的影响,气/液间相互作用范围增大,有利于发挥气泡对钢液的驱动作用,流体传质及混匀效率显著提高。研究对实际生产中电弧炉炼钢工艺优化有指导意义。 展开更多
关键词 电弧炉冶炼 侧吹 多相流行为 混匀时间 数值模拟 底吹 熔池平均速度 死区
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机理指导的LSTM网络及其在康斯迪电弧炉钢水连续温度预测中的应用 被引量：1
16
作者 李闯 毛志忠 +1 位作者 欧阳 温远光 《控制与决策》 北大核心 2025年第10期3055-3064,共10页
在康斯迪电弧炉的冶炼过程中,及时准确地预测钢水温度对优化整个冶炼过程、节约生产成本起到至关重要的作用.然而,受制于电弧炉极限的生产条件以及相当稀疏的温度测量次数,无论是复杂的机理模型还是基于数据的机器学习模型都无法获得理... 在康斯迪电弧炉的冶炼过程中,及时准确地预测钢水温度对优化整个冶炼过程、节约生产成本起到至关重要的作用.然而,受制于电弧炉极限的生产条件以及相当稀疏的温度测量次数,无论是复杂的机理模型还是基于数据的机器学习模型都无法获得理想的预测结果.针对这一问题,通过将机理知识与LSTM网络相结合,提出一种机理指导的LSTM网络模型实现对钢水温度连续准确的预测.首先,根据康斯迪电炉的冶炼特点,以LSTM网络为核心设计模型的基本结构;然后,提出一个约束层将模型中间层的输出限制在由冶炼机理确定的合理范围之内,通过这种方式实现用冶炼知识指导网络的训练方向,使模型的输出更符合冶炼实际,同时又可弥补训练标签稀疏的问题;最后,使用现场收集的冶炼数据验证所提出的模型的有效性.实验结果表明,相比于其他温度预测模型,所提出的模型的预测精度更高且与冶炼机理知识更相符. 展开更多
关键词 康斯迪电弧炉 LSTM网络 约束层 连续温度预测 冶炼知识 稀疏标签
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基于数据挖掘的电弧炉炼钢终点温度预测研究 被引量：1
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作者 胡航 邹雨池 +3 位作者 魏光升 李冠男 郭宇峰 杨凌志 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3627-3639,共13页
提出一种基于异常检测、特征选择和机器学习算法的电弧炉炼钢终点温度预测的数据挖掘策略,并通过包含31-1输入-输出对的1 235炉实际生产数据验证该策略的有效性。采用逻辑回归、k近邻、决策树、极端梯度增强这4种监督学习算法开发预测模... 提出一种基于异常检测、特征选择和机器学习算法的电弧炉炼钢终点温度预测的数据挖掘策略,并通过包含31-1输入-输出对的1 235炉实际生产数据验证该策略的有效性。采用逻辑回归、k近邻、决策树、极端梯度增强这4种监督学习算法开发预测模型,综合考察数据量、无监督学习异常检测算法、特征选择方法和监督学习建模算法对预测精度的影响。研究结果表明:极端梯度增强算法的预测效果优于其他3种,在±5、±10和±15℃的温度误差范围内,极端梯度增强算法的命中率分别超过40%、80%和95%;数据质量和数据量都会影响监督学习预测算法模型的预测效果,无监督学习算法自编码器能大幅度提高数据质量和预测精度,排列重要度特征选择可以简化模型结构,需要从数据、特征和算法等多个角度对预测问题进行全面分析。 展开更多
关键词 电弧炉炼钢 终点温度 预测模型 数据挖掘 机器学习 异常检测
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电弧炉炼钢数模联动供氧指导模型 被引量：2
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作者 俸曾 邹雨池 +3 位作者 彭杨 姚昆仑 牛亮 杨凌志 《中国冶金》 北大核心 2025年第8期57-65,共9页
电弧炉(EAF)炼钢过程通过氧气调整钢液成分,准确控制氧气使用量有利于减少冶炼物料消耗、降低冶炼成本。建立了电弧炉炼钢供氧机理模型,得到机理供氧量;对实际生产数据进行清洗与降维,通过XGBoost、CatBoost和ResNet算法预测对比,最终... 电弧炉(EAF)炼钢过程通过氧气调整钢液成分,准确控制氧气使用量有利于减少冶炼物料消耗、降低冶炼成本。建立了电弧炉炼钢供氧机理模型,得到机理供氧量;对实际生产数据进行清洗与降维,通过XGBoost、CatBoost和ResNet算法预测对比,最终使用基于t-分布随机邻域嵌入、贝叶斯优化、强化损失函数阈值外误差惩罚的残差神经网络(tSNE-BO-RSQL-ResNet),建立数模联动的电弧炉炼钢供氧指导模型;在所开发模型的基础上,开发了BS架构的电弧炉炼钢过程供氧操作指导模型软件,实现了电弧炉冶炼过程供氧操作指导。结果表明,在±5%、±10%的误差范围内,数模联动模型的供氧量预测命中率分别为90.1%和99.6%。 展开更多
关键词 电弧炉 炼钢 供氧指导 数模联动 残差神经网络 算法优化
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直流电弧炉电流变化对电弧等离子体特性影响的数值模拟
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作者 汪伟农 王楠 李桃 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第3期230-236,285,共8页
为满足电弧炉炼钢的高效化进程需求,以某钢厂40 t直流电弧炉为研究对象,建立了二维轴对称数学模型,基于Fluent自定义函数二次开发,实现了对直流电弧炉电弧等离子体的模拟,探究了电流变化对弧柱区等离子体特性的影响,获得了其流场及温度... 为满足电弧炉炼钢的高效化进程需求,以某钢厂40 t直流电弧炉为研究对象,建立了二维轴对称数学模型,基于Fluent自定义函数二次开发,实现了对直流电弧炉电弧等离子体的模拟,探究了电流变化对弧柱区等离子体特性的影响,获得了其流场及温度场的分布规律.研究结果表明,增大直流电弧炉电流,电弧弧柱区速度变快,高温区面积增大,熔池表面所受静压力及剪切应力均增大,这有利于电弧炉熔池的搅拌及传热. 展开更多
关键词 直流电弧炉 电弧等离子体 电磁场
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现代电弧炉炼钢技术的发展 被引量：22
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作者 傅杰 李京社 +3 位作者 李晶 周德光 王中丙 兰德年 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期70-73,共4页
现代电弧炉冶炼技术是围绕缩短冶炼周期这一核心发展起来的 ,从能量平衡的角度出发 ,提出了电弧炉冶炼周期与各工艺参数和设备参数之间的关系式。简单地介绍了世界电弧炉冶炼技术的发展以及围绕超高功率供电、增加化学热和物理热以缩短... 现代电弧炉冶炼技术是围绕缩短冶炼周期这一核心发展起来的 ,从能量平衡的角度出发 ,提出了电弧炉冶炼周期与各工艺参数和设备参数之间的关系式。简单地介绍了世界电弧炉冶炼技术的发展以及围绕超高功率供电、增加化学热和物理热以缩短冶炼周期的冶炼技术进步。肯定了近十年来我国发展现代电弧炉炼钢流程所取得的显著成果 ,分析了存在问题的原因 ,提出了提高电炉钢市场竞争力 。 展开更多
关键词 电弧炉炼钢 冶炼周期 能量平衡 技术进步 工艺参数 设备参数
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