转炉冶炼过程中合金成分控制模型

通过对转炉冶炼过程脱氧和合金化过程的分析,采用参考炉次法处理合金元素收得率参数,并采用多元线性规划方法对合金化操作进行最优化计算,得到工程实用的脱氧和合金化控制模型·通过该模型的应用,可以保证按照各钢种成分要求实现准确、经济地进行转炉出钢时脱氧和合金化操作,使钢水成分达到要求范围,实现钢水的窄成分控制·     

待发表文章摘要预报

转炉冶炼过程中合金成分控制模型龚　伟 ,姜周华 ,郑　万 ,陈念铀通过对转炉冶炼过程脱氧和合金化过程的分析 ,采用参考炉次法处理合金元素收得率参数 ,并采用多元线性规划方法对合金化操作进行最优化计算 ,得到工程实用的脱氧和合金化控制模型·通过该模型的应用 ,可以保证按照各钢种成分要求实现准确、经济地进行转炉出钢时脱氧和合金化操作 ,使钢水成分达到要求范围 ,实现钢水的窄成分控制·冷连轧动态变规格在线过程控制原理与应用王军生 ,矫志杰王军生 ,赵启林王军生 ,刘相华根据国内某 1 2 2 0冷连轧机组生产实际情况采用逆流直接求解…     

基于因子分析对合金元素收得率的影响因素研究

为了在控制成本的前提下保证成品钢质量,钢铁企业将合金元素收得率的控制作为脱氧合金化工艺的一项关键内容。对钢水脱氧合金化工艺中合金元素收得率的影响因素进行研究,首先根据历史真实数据,按钢种和转炉终点温度分类计算C、Mn元素收得率;其次采用因子分析方法,对C、Mn两种元素分别选取13个可能的影响因素,利用SPSS软件建立C、Mn两种元素收得率影响因素的因子分析模型,分别得到5个和4个因子,并根据相关化学原理,对各因子进行解释;最后得出结论:钢水脱氧合金化工艺中合金元素收得率的影响因素主要为加入物质的脱氧能力、加入物质中对应元素的含量、合金添加剂的量和外部条件。     

基于BP神经网络对脱氧合金冶炼中元素收得率的预测

为了准确地预测炼钢生产中脱氧合金化过程中元素收得率,本研究基于BP与RBF神经网络模型对脱氧合金冶炼中元素收得率预测精度进行对比分析。结果表明:(1)根据预测结果精度确定脱氧合金冶炼中元素收得率预测使用BP神经网络模型;(2)基于BP神经网络模型对脱氧合金冶炼中C、Mn两种元素收得率进行预测分析得出:C元素收得率预测区间为[0.894 9,0.901 2]、 Mn元素收得率预测区间为[0.904 5,0.919 5]。基于BP神经网络模型能够较为准确地预测脱氧合金冶炼中元素收得率区间,从而控制合金用量,达到降低炼钢成本的目的。     

运用主成分分析和深度神经网络预测钢包炉合金元素收得率的研究

钢包炉（ladle furnace,LF）精炼的核心任务之一是进行钢水合金化过程,以保证钢包到达连铸平台后满足钢水成分要求。钢水合金化也是较为复杂的物理化学反应过程,其不仅对钢水温度有影响,而且对钢水质量、合金料消耗量均有影响。因此,实现LF精炼过程中合金元素收得率的精准预测具有重要意义。本研究首先采用主成分分析法（principal component analysis,PCA）对模型输入变量进行处理,用于简化实际生产数据结构;然后,融合SGDM算法和L2正则化方法,构建了深度神经网络（deep neural network,DNN）;最后,采用主成分分析和深度神经网络相结合的方法,建立了合金元素收得率预测模型。结果表明,Si元素收得率命中率在±1%, ±3%和 ±5%误差范围内分别为54.0%、93.8%和98.8%;Mn元素收得率命中率在±1%, ±2%和 ±3%误差范围内分别为77.0%、96.3%和99.5%。此外,PCA–DNN模型的预测精度优于参考炉次法、多元线性回归模型、改进BP神经网络模型和DNN模型,有助于实现钢水成分的“窄窗口”控制。本研究中合金元素收得率预测模型的建立,也可为LF智能精炼合金化控制模型的开发提供支撑。     

转炉优化配料与冶炼静态控制模型

在分析转炉炉料结构优化及 BP 预报模型特点的基础上,针对某厂50 t 转炉生产条件,构建了由优化配料、静态预测、过程控制、脱氧合金化和成本计算等模块构成转炉冶炼静态控制系统。以机理模型为基础、采用增量模型校正的优化配料模块,用以精确计算入炉料结构;以 BP 神经网络为基础构建了静态预测模块,对转炉冶炼终点碳和温度进行预测;以操作经验为基础构建了过程控制模块,动态给出冶炼过程控制的枪位曲线、加料时机和加入量;基于终点预测和全氧计算模型构建了脱氧及合金化模块,进而对转炉冶炼成本进行计算,构建了成本计算模块。通过本系统的开发,建立了全过程指导的炉料结构优化与冶炼静态控制,为现场生产提供了指导。     

IF钢生产过程非金属夹杂物的演变行为

在DS-LD-RH-CC工艺IF钢工业生产过程系统取样和全氧含量、氮含量、非金属夹杂物形貌和化学成分检测的基础上,结合热力学分析,研究了非金属夹杂物含量、形貌与成分的演变过程.结果表明,冶炼过程钢中全氧含量逐渐降低,但需控制钢包渣氧化性以进一步降低铸坯中全氧含量;在浇铸过程中发生明显的增氮现象,应进一步加强保护浇铸,控制浇铸过程钢水增氮;在RH精炼过程中,脱氧后主要生成团簇状单一Al2O3夹杂物,Ti合金化后生成球形Al-Ti-O和内外分层的Al-Ti-Ca-Mg-O复合夹杂物;在钢水凝固过程中,生成了内层为Ti-Al-Mn-O-S、外层为TiN和AlN的复合夹杂物.在铸坯中还存在由结晶器卷渣导致的含有K,Na成分的Ti-Al-Ca-Si-Mn-O大型复合夹杂物.     

LF钢包精炼过程中的脱氧

研究了钢包精炼过程中钢水流动现象及吹氩对钢液中固脱氧产物去除行为的影响和不同脱氧条件下吹氩过程对钢中溶解氧的去除规律,指出合理的吹氩制度对钢液中固相脱氧产物的去除至关重要。当钢液不用铝脱氧时,吹氩过程对钢液中溶解氧的去除具有十分重要的意义。     

钢水用Al－Si合金终脱氧的探讨

钢水用Ａｌ－Ｓｉ合金终脱氧的探讨关于采用Ａｌ－Ｓｉ合金代替Ａｌ终脱氧的几点看法是：①Ａｌ－Ｓｉ合金熔点比较高，在钢水中保持固态时间长，受钢水急热产生内应力的爆发作用，有利于合金的钢水内部分散和脱氧；②Ａｌ－Ｓｉ合金是显微组织中Ｓｉ的初晶枝状α体，包围...     

浓差法钢水直接定氧试验报告

在炼钢过程中,利用氧氧化杂质和强化冶炼过程,氧起了决定性的怍用。但是,从另一方面来看,在完成脱碳、造渣和加热钢水操作的同时,钢水中也必然会溶解有一定数量的氧。为了得到沸腾钢、镇静钢和半镇静钢等不同钢种,必须进行脱氧,控制钢水中的含氧量。特别是生产半镇静钢时,正确地调整钢水含氧量更为重要。     

钢水深脱氧用铝系复合材料的应用与发展

钢水的脱氧效果直接影响钢材的质量,铝因脱氧效率高且成本低而被广泛用于深脱氧·用纯铝脱氧会带来很多不良影响,而铝系复合材料的开发能够解决这些问题·通过总结国内外一些炼钢深脱氧用铝系复合材料的发展应用情况,为国内钢厂生产纯净钢而进行深脱氧处理提供参考·     

RH-MFB精炼过程中钢水温度预测模型

建立了RH-MFB精炼过程中钢水温度的数学模型,通过Delphi程序计算了精炼过程中钢水的温度.结果表明,RH-MFB精炼开始阶段,钢水温度急剧下降,前10 min降温速率约为3℃·min-1,加Al吹氧、加合金和真空室内壁初始温度对钢水温度影响较大.采用该模型预测了精炼结束时刻的钢水温度,与生产中钢水温度平均误差在±5℃以内的占80%.     

钢水临界锰含量温度函数式的建立与计算

建立了钢水临界锰含量温度函数式,并做了定量计算,这对定量控制钢水锰含有保锰脱氧产物为液态有指导意义。     

炼钢工艺和成分体系对B50A1300硅钢铁损的影响

以低牌号B50A1300硅钢为研究对象,探讨了精炼RH吹氧量、w[Mn]2/w[Si]比值、FeAl预脱氧效果以及连铸钢水镇静时间等对B50A1300硅钢铁损的影响.结果表明,当精炼RH过程吹氧量大于160 Nm3时, 钢的铁损迅速劣化;合适的钢成分体系是将 w[Mn]2/w[Si]比值严格地控制在0.5以内;最佳的FeAl、FeSi脱氧效果是将 FeAl、FeSi脱氧后钢水含氧量分别控制在140×10-4%左右和90×10-4%～140×10-4%.     

钢液钙处理脱氧脱硫的动力学

通过对钢液钙处理脱氧脱硫过程动力学的研究发现,当钙粒以喂线的形式注入钢水中时,一部分钙溶解,另一部分变为钙气泡,气泡在上浮的过程中与钢液中的氧、硫反应.钙粒的粒径越大,气化后的气泡在钢液中的停留时间和平均上浮速率就越大,脱氧脱硫的传质系数越小;在炼钢温度范围内,上浮速率及停留时间与钢液温度几乎没有关系,但传质系数随温度的增加而增加;随着钢液中氧、硫含量的增加,钙粒的最佳粒径增加;在一定的钢液深度和一定的氧、硫含量时,钙脱氧脱硫的利用率随其粒径的增加而减小;在温度为1 823 K、钢液中硫的质量分数为0.012%以及钢水包的深度为3 m情况下,当Ca的粒径小于0.002 m时,理论上Ca全部转化;当Ca的粒径在0.002～0.003 m时,钙的转化率为84.4%.     

喷粉强化还原提高电炉钢质量的试验研究

试验指出,喷粉强化脱氧可将还原时间缩短到原来白渣工艺扩散脱氧时间的(40—50％),而钢水的净化程度和钢的各项机械性能指标均能达到或超过白渣工艺扩散脱氧法所炼的同种钢。向钢液深部喷粉脱氧或者沉淀脱氧加搅拌措施,都可以达到省时、节电、提高产量和质量的目的。     

无污染脱氧过程中外电路电压与熔池中氧含量的关系

为了解固体电解质脱氧的内部机理,对氧化锆固体电解质电池短路脱氧过程中的外电路电压随时间的变化进行了研究.通过电池电动势与时间关系的数学模型,得出外电路电压与熔池中氧含量的关系,从而根据外电路电压可以预测脱氧反应进行的程度.结果表明,实验数据与模型结果一致.     

LF精炼终点钢水温度灰箱预报模型

LF精炼工序在炼钢过程起着调节温度的关键作用,准确预报LF精炼终点钢水温度对实际生产有重要意义.传统的LF精炼预报模型包括机理模型与黑箱模型.机理预报模型能够体现各工艺因素对终点钢水温度的影响,但由于LF精炼传热机理研究尚不完善,依靠机理模型预报终点钢水温度,难以达到预期效果;黑箱预报模型能够准确预报终点钢水温度,但不能反映精炼过程各工艺因素对钢水温度的影响,尤其当生产工艺条件发生改变时,黑箱模型在应用上会受到限制.本文以方大特钢LF精炼炉为研究对象,建立一种机理预报模型与黑箱预报模型(BP神经网络预报模型)相结合的LF精炼终点钢水温度灰箱预报模型.该模型既能反映各工艺因素对终点钢水温度的影响,又能准确预测终点钢水温度,其终点钢水温度预测误差在±5℃以内的命中率可以达到95%以上.     

基于模糊线性规划对钢水脱氧合金化配料方案的优化研究

为了确定炼钢中的脱氧合金化的优化方案,减少合金材料消耗的经济成本,通过建立元素收得率模型,并采用遗传算法优化阈值和权值的BP神经网络模型对元素收得率进行预测,然后以三角模糊数确定的隶属函数,构建模糊线性规划模型来计算出合理的材料添加量。结果表明:筛选出的合金配料方案比原先方案节约17.23%的经济成本,对炼钢生产中提高钢种品质和节约生产成本具有一定的参考价值。     

铝耗及终脱氧氧位对IF钢水口结瘤的影响

通过对IF钢水口结瘤物各层成分及形貌的分析，得出造成水口结瘤的主要原因是Al2 O3夹杂物在水口内壁不断聚集和烧结.比较了不同铝耗对塞棒杆位的影响，铝耗较高时，塞棒杆位明显上涨，当铝耗超过3.5 kg·t-1时，可能导致钢水断浇等生产事故.对平均铝耗及平均终脱氧氧位作了定义，随着平均铝耗的增加，单支下水口浇铸时间呈下降趋势，当平均铝耗超过3.5 kg·t-1时，单支下水口浇铸时间低于50 min.铝耗随终脱氧氧位提高呈增加趋势，当终脱氧氧位在600×10-6以上时，铝耗可能超过3.0 kg·t-1；而平均终脱氧氧位超过600×10-6时，单支下水口浇铸时间可能低于50 min.