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。     

基于灰色关联法对转炉合金成分优化的研究

钢铁企业提高竞争力的关键是合理配比转炉合金成分。本文首先运用灰色关联法分析了国内低碳钢HRB400B在转炉过程中的各种指标与元素收得率的关联度,明确显示了各个指标对于元素收得率的影响。而后将影响元素收得率的主要合金指标与元素收得率的线性关系进行拟合,得到线性关系式,利用约束条件和Lingo软件得出成本最低情况下的各项重要合金的投入量,以及具体的合金配料方案。     

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。     

复吹转炉锰矿直接合金化热力学模型研究

基于某钢厂铁水、废钢和造渣料等的成分得出转炉炼钢的渣量计算模型,根据热力学原理得出锰的收得率和终点锰含量的预报模型。对模型研究结果表明,提高终点出钢温度、渣碱度、锰矿品位和铁水Mn含量,降低终渣含量及渣中FeO含量,可显著提高Mn的收得率和终点Mn含量。     

团球γ+(Fe,Mn)3C/γ体钢基自生复合材料的组织与性能

采用 Ca- Si合金变质处理钢液 ,通过影响钢液中 C、Mn等合金元素的偏析和相的生成 ,控制钢液凝固组织 ,在铸态下获得团球状共晶体增强奥氏体钢基自生复合材料 (EAMC) .该材料利用硬质相团球状 γ (Fe,Mn) 3 C共晶体强化高韧性奥氏体基体 ,充分发挥基体、增强相的特性和两者的强韧性耦合 ,获得了优异的力学性能和耐磨性 .试验表明 ,在中、低载干磨损条件下 ,EAMC具有比奥氏体中锰钢优异的耐磨性能 .     

利用氧化钼钒渣合金化冶炼ZG20CrMoV钢

介绍了采用氧化钼代替钼铁、钒渣代替钒铁直接合金化冶炼ZG2 0CrMoV钢的基本理论及工艺技术。探讨了炉渣碱度、还原剂、粒度、温度等因素对合金元素回收率的影响 ,并对产品质量进行了分析 ,研究结果表明 ,在 10kg中频感应炉上采用氧化钼、钒渣同时直接合金化生产ZG2 0CrMoV钢的新工艺是可行的。结果表明 :冶炼顺利 ;产品成分合格、机械工艺性能良好、钢质优良 ;合金元素收得率高且稳定(ηCr>95 %、ηMo>95 %、ηv>95 % ) ;新工艺可以在生产中推广应用。     

V的碳氮化合物析出对36Mn2V非调质钢组织性能的影响

在φ340机组上进行非调质36Mn2V和37Mn5油井管钢工艺试验,对比分析二者组织性能,研究36Mn2V钢中微合金元素V的碳氮化物析出对其组织性能的影响。结果表明,36Mn2V、37Mn5钢可分别用于高钢级N80-1和低钢级J55、K55油井管的生产,36Mn2V非调质钢在高温形变诱导下析出V(C、N),促进了晶内细小铁素体和珠光体的析出,反之细晶铁素体析出促进了V(C、N)沿γ/α界面弥散析出,故而显著改善了36Mn2V非调质钢组织性能。     

重型汽车专用非调质钢前轴工业性生产工艺

针对国内卡车前轴使用调质钢制造带来的产品力学性能下降或成本过高等缺点,自行设计一种非调质钢制造卡车前轴,使用Mn、Si等廉价合金元素代替调质钢中Cr、Ni、Mo等较贵重合金元素,所设计的空冷贝氏体钢成分定为Mn-Si-V-B系,钢号为18Mn2SiVB.通过冶炼操作研究,实验确定前轴热处理工艺,进行工业实验.经过相组织分析和疲劳强度实验对产品进行检验.结果表明,冶炼和连铸连轧条件基本满足18Mn2SiVB钢的生产设计要求.采用设计用钢18Mn2SiVB代替45号或40CrMo和40CrNiMo制造卡车前轴,从其力学性能测试结果分析,能够满足使用要求;在制造工艺上采用锻后空冷代替原有锻后调质的方法是可行的.     

贝氏体钢的价电子结构与性能

运用“固体与分子经验价电子理论”建立了Fe-C系贝氏体晶胞的价电子结构,研究了贝氏体钢中Mn,Si,B以及Re对强度和韧度的作用机制。结果表明,在贝氏体钢中形成的较Fe-C贝氏体具有更强键合和对C原子扩散具有更大阻力的C－Mn偏聚结构单元,增加了具有较强键合力偏聚结构单元的权重,同时微量元素的深入促进了合金元素之间的交互作用,并使合金贝氏体的共价电子对空间分布更加均衡,从而使贝氏体钢的强度和韧度更为优越。     

基于特征构建的钢包精炼炉元素收得率预报

元素收得率的预报是钢包精炼炉(LF)合金化的难点与关键点.为提高其预报精度,通过机理分析确定了元素收得率的主要影响因素,由于这些影响因素在生产中无法即时获得,因此使用基于文法进化(GE)的特征构建方法间接获得所需影响因素,最后将构建后的数据作为模型输入建立收得率预报模型.依据问题背景对文法进化算法进行了改进,改进后的方法可以充分利用可测数据,解决了冶炼过程中重要数据无法获得的问题.将该方法应用于Q345B钢种Mn,Si元素收得率的预报,实验结果表明使用本方法可以有效提高模型的预报精度.     

水钢转炉炼钢应用锰硅合金的生产实践

转炉炼钢生产实践表明，应用相对密度与钢水相近的锰硅合金取代部分75硅铁和部分高碳锰铁，有利于添加到钢包中的铁合金颗粒进入钢液并延长铁合金与钢液的作用时间。冶炼普通碳素钢时，铁合金中硅的收得率由原来的68.38%提高到74.78%，锰的收得率由原来的86.7%提高到91.2%；冶炼低合金钢20MnSi时，铁合金中硅的收得率由82.86%提高到88．25％，锰的收得率由90.05%提高到92．50％。     

应用JMatPro软件对比研究两种抽油杆钢的合金化特点

采用JMatPro软件对比研究了两种抽油杆钢不同温度下的平衡相及其成分.结果表明,与7Mn2SiCr钢相比,12MnSi2Cr钢铁素体、奥氏体相中将固溶更多的Cr,Mo,Si元素,而碳化物总量减少了30％,微合金元素Nb的加入提高了钢中M(C,N)碳化物的稳定性.在此基础上,对12MnSi2Cr抽油杆钢的高韧性进行了探讨.     

转炉顶底复合吹炼技术

转炉顶底复合吹炼技术本钢１２０吨ＬＤ转炉采用复吹技术（Ｎ。、Ａｒ搅拌）可提高金属收得率０．５％～１．０％，节省铁合金２％，提高钢的纯净度和炉龄５０～１００炉。攀钢ｌ～３号转炉应用复吹技术提高金属收得率０．５％，提高合金收得率２％，降低石灰消耗７ｋｇ／...     

稀土元素对耐候钢元素偏析的影响

应用金属原位统计分布分析技术(OPA)研究了耐候钢铸锭中C、P、S、Cu、Si和Mn的宏观偏析规律,并分析了稀土元素对耐候钢中元素偏析的影响.结果表明,在30%～40%等轴晶率,20℃过热度下,元素C、S、P和Cu能产生严重的宏观偏析,C、S呈中心正偏析,P、Cu呈中心负偏析并伴随有反偏析,而Si和Mn的分布较为均匀.各个元素中心偏析位置完全相同.稀土元素在钢中的固溶度为10-5～10-4,固溶稀土元素可以细化枝晶,提高等轴晶率.钢中加入质量分数0.38%～0.55%的稀土元素可以有效改善C、S、P和Cu的宏观偏析.     

提高中锰白口铸铁韧性的研究

为改善中锰白口铸铁的韧性以扩大其应用范围,本文探讨了C, Si, Mn等合金元素、变质处理和热处理工艺对中Mn白口铸铁组织和性能的影响.     

CF钢及其氢行为的电子理论研究

应用余氏理论(EET)对CF钢及其氢介入后的价电子结构参数进行计算分析,研究了主要合金元素Cr、Mn、Mo对CF钢的强韧性能及氢在其中扩散聚集行为的影响,对解析CF钢的物理本质做出新的探索.研究结果表明,合金元素的加入使CF钢在具有高强度的同时,保持了较高韧性,并且Cr、Mn、Mo对合金的强化作用依次递增,随着合金元素种类增多,强化作用更加显著.同时含碳合金结构单元对氢表现为排斥效果,其晶胞自身作为一种强障碍妨碍氢穿过,无碳合金晶胞是氢的强陷阱,降低了氢的扩散速度,这是CF钢焊接裂纹敏感性低的重要原因.提出参量Bh和nHT,前者描述了含碳结构单元抵御氢进入的能力,后者描述了当氢进入后,晶胞出现脆化的程度.这对利用EET理论研究氢对材料的影响提供了新的价电子结构参数.     

转炉冶炼静态控制模型

以物料平衡和热平衡为理论基础,构建了转炉冶炼静态控制模型.根据原料条件和冶炼钢种进行转炉优化配料计算,利用氧步控制转炉的造渣过程,实现了钢液平稳升温、降低钢液喷溅事故、提高钢液收得率等目的.同时,通过优化出钢过程中合金的使用效率,节约了转炉冶炼成本.     

多元低合金空冷贝氏体铸钢的组织与性能

以A3废钢为主要原料,添加Si, Mn, Cr, Cu等多种微量合金元素,加入少量Mo、稀土进行微合金化和变质处理,在空冷条件下,获得了综合性能优良的贝氏体钢.主要研究了该钢的成分、组织和性能之间的关系.结果表明,低合金空冷贝氏体钢的生产工艺简单,贵重合金元素加入量少,生产成本低,具有优良的强韧性和耐磨性,综合效益显著.     

CuMn35中间合金的研制

介绍了用熔融法生产CuMn35中间合金的原理和方法,并讨论了熔炼过程中脱氧和除氢等问题.通过正交实验,得出熔炼CuMn35中间合金的最佳工艺条件为:冶炼温度为1 200 ℃,冶炼时间20 min,熔剂占总炉料的最佳百分比为2.0%.采用快速熔化和急冷技术获得成分均匀的产品.采用木炭和Na3AlF 6作为覆盖剂和精炼剂处理可以提高产品的表面质量,减少杂质含量,提高Cu、Mn的收得率(分别达到99.99%和99.31%).实验结果表明,采用的工艺和方法是可行的.