基于烟气成分分析的电弧炉炼钢脱碳模型

为了连续地预测电弧炉熔池中碳含量,实现对冶炼终点碳含量的控制,以红外烟气分析技术和物质质量守恒计算为基础,结合入炉总碳量和供氧量等生产数据,建立了电弧炉炼钢脱碳数学模型.对莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂50tUHP电弧炉实际冶炼数据的模拟计算表明,该模型能实现对熔池碳含量的连续预测和终点控制.模拟计算结果还表明,电弧炉冶炼过程中,脱碳速度主要受供氧流量的影响,最大可达0.12%～0.16%min-1.该模型用于电弧炉供氧优化后,氧气消耗明显降低.     

基于废气分析的RH脱碳模型

为连续预测RH熔池内碳含量,实现对RH脱碳终点碳含量控制,以物质C平衡为基础,通过对某钢厂250 t RH废气分析系统分析的废气流量以及废气中CO、CO2含量进行连续监控,建立了基于废气分析的RH脱碳数学模型.该模型计算表明:对于冶炼成品中碳质量分数≤30×10-6的超低碳钢,模型计算RH脱碳终点碳质量分数误差都在±5×10-6之间;在RH脱碳后期,废气中CO+CO2质量分数低于5%时,熔池内脱碳速率低于10-6 min-1,此时可判定脱碳结束.同时结合现场工艺条件分析了压降平台以及吹氧操作对RH脱碳速率的影响.     

采用烟气分析法对转炉吹炼过程临界碳含量的研究

采用烟气分析方法连续获得转炉炉内脱碳反应信息,通过倒推计算法研究了转炉吹炼过程中钢水脱碳速度转折点的临界碳含量.结果表明:熔池搅拌能对反应后期脱碳速度转变的临界碳含量影响比较大,随着底吹供气强度增加,搅拌强度增强,临界碳含量[C]d降低,当熔池搅拌能大于一定值时熔池搅拌能变化对临界碳含量[C]d影响不大.对于顶吹转炉,供氧强度对临界碳含量[C]d影响很大,随着供氧强度提高,临界碳含量[C]d显著降低.     

CO2在转炉冶炼中低碳铬铁过程中的探索性应用

探索了一种采用转炉由高碳铬铁“一步法”冶炼中低碳铬铁的新工艺。该工艺与氩氧混吹脱碳法( Argon Oxygen De-carburization,AOD)类似,不同之处在于用CO2代替氩气作为搅拌气体吹入熔池。实验结果表明：采用CO2对高、中碳铬铁脱碳是可行的;在高碳铬铁冶炼中碳铬铁初始阶段大量喷吹CO2能取得更好的脱碳效果,而在冶炼后期,高比例的O2适量添加CO2则更有利于脱碳,在当前实验条件下,较佳的脱碳气氛为25%CO2+75%O2(体积分数);CO2的引入对提高铬的回收率有积极作用,同时CO2含量越高,保铬效果越好。实验同时发现,CO2对高碳铬铁脱硫有积极作用。     

顶底复吹条件下不锈钢VOD精炼过程的数学模拟——过程数学模型

对顶底复吹条件下不锈钢VOD精炼过程提出了一个数学模型。该模型假设低压下顶吹入的氧,部分与逸出熔池的CO反应,部分使生成的钢液滴内各元素氧化,其余经射流冲击坑向钢液渗透和溶解;进入熔池的氧使钢中的碳、铬、硅、锰和铁氧化,生成的FeO是一中间产物。所有可能的氧化-还原反应分别在钢液/熔渣及钢液/气泡界面同时发生,并在竞争中达到其各自的综合平衡。在较高碳含量下,各元素氧化速率主要与吹氧量有关;在低碳含量下,脱碳速率主要取决于钢中碳的传质。吹入钢液未反应的氧不在钢中溶解和积聚,逸出熔池并参与熔池上方炉气内CO的二次燃烧。以多层复合壁的二维瞬态导热处理了炉壁传热,考虑了各操作因素及不等温状态等的影响。     

RH冶炼超低碳钢的最优工艺研究

建立了RH碳氧反应模型,计算值和实际测量值吻合较好,可以模拟实际RH精炼过程中的碳氧反应.在一定的初始碳含量范围内,初始碳含量对RH脱碳结束的碳含量基本没有影响,同时,RH脱碳反应达到14min后其脱碳速度小于1.5×10-6min-1,脱碳反应接近平衡.随着钢包渣TFe含量的增高,RH脱碳反应降低的氧含量和碳含量的比值在降低.当钢包渣TFe含量为8%时,实际计算的碳氧线和理论的碳氧线接近.     

选择性氧化在不锈钢去碳保铬中的应用

简要介绍了不锈钢冶炼工艺的3个发展阶段。为了实现去碳又保铬的冶炼工艺，可利用[Cr]及[C]的选择性氧化。吹炼开始时，可以先在常压下吹氧脱碳，但当钢水中碳含量下降到一定程度时，必须采用真空吹炼。     

侧底复吹RH真空精炼脱碳过程研究

基于RH内流场,结合冶金反应热力学及动力学,通过建立数学模型研究了侧底复吹RH真空脱碳过程.数值结果表明计算结果与试验结果符合良好.在总吹气量相同条件下,侧底复吹RH前20 min的脱碳速率高于传统RH的脱碳速率.对于传统RH脱碳,前3 s以熔池内CO本体脱碳为主,3~1 000 s以氩气泡表面脱碳为主;对于侧底复吹RH脱碳,前1 000s以氩气泡表面脱碳为主,并且氩气泡表面脱碳速率约为熔池内CO本体脱碳速率的两倍;提高RH处理后期的脱碳速率可提高超低碳钢生产效率.     

BP神经网络IF钢铝耗的预测模型

为了解决某钢厂IF钢冶炼RH精炼过程铝耗偏高问题,通过数理统计和BP神经网络相结合的方法建立了铝耗预测模型,并与多元线性回归模型进行比较,该模型具有更高准确度.该模型分析了不同冶炼工艺参数对铝耗的具体影响,并对相应工艺参数进行了优化.结果表明:脱碳结束氧活度或RH进站氧活度降低0.005％左右,每吨钢铝耗可降低0.07～0.08kg,铝脱氧有效利用系数为70.31％～80.35％;RH进站钢液温度增加35～40℃,铝耗降低1kg左右,铝热反应升温利用系数在97.4％左右;吹氧量小于100m3和大于100m3时,氧气与铝反应的比例分别为37.3％和74.6％左右,吹氧量每增加50m3,铝耗分别增加0.1kg和0.2kg左右.工艺参数优化后平均铝耗由1.359kg降低到1.113kg,降幅达18.1％.     

基于氧气脱碳效率预测的转炉炼钢吹氧量计算模型

为精确计算转炉炼钢生产过程中需要吹入的氧气量,提出了基于氧气脱碳效率预测的转炉炼钢静态和动态吹氧量计算模型.首先,采用独立成分分析方法对静态模型输入进行预处理;然后,建立基于支持向量机的氧气脱碳效率预测模型;最后,利用预测得到的氧气脱碳效率结合机理公式计算两阶段吹氧量.利用一座150t转炉的实际生产数据进行仿真计算,结果显示该模型对氧气脱碳效率的预报精度较高,所提方法是有效的.     

直流埋弧炉内电弧等离子体流动与传热分析

双电极直流埋弧炉的使用是一种生产氧化镁单晶的有效途径.为理解和优化电弧冶炼过程,建立了电弧炉中等离子体射流的三维稳态磁流体动力学模型.在模型中假设,电弧等离子体处于局部热动态平衡状态,而且熔池表面没有发生变形.利用ANSYS有限元分析软件,得到电弧温度场、流场、压力场和电势的分布.最后近似给出了由电弧引起的熔池表面等效热通量的分布.计算结果表明,熔池表面所受到的压强大小跟电流以及弧长有关:电流越大,压强越大;弧长减小,压强先增大后减小.     

"中国式"电炉炼钢流程碳排放特点及其源解析

电炉炼钢流程，因其注入过多铁水在中国并未发挥减碳作用，本文称其为“中国式”电炉炼钢流程.对此，本文在建立研究边界的基础上，结合排放因子法，构建了“中国式”电炉炼钢流程的碳排放桑基图，探寻碳排放的路径.结果显示:采用“中国式”电炉炼钢，吨钢CO₂排放量为3.070t.其中，电炉炼钢工序CO₂排放量最大，为1.400t.特别地，代替废钢加入铁水导致CO₂排放1.419t.分析发现:中国钢铁企业处于成长期，废钢指数小，废钢资源不足;废钢回收利用系统不完善;工业用电价格高.这些因素造成电炉炼钢流程采用了过多的铁水进行冶炼.     

基于案例推理的电弧炉终点预报

在电弧炉(EAF)冶炼生产过程中,出钢温度、碳含量和磷含量等终点参数直接关系到后续生产工艺,甚至影响产品质量.基于增量预报模型的思想,提出采用案例推理方法进行电弧炉炼钢的终点预报,该方法由于建立在已有的炼钢案例基础上,具有方法简单、不需要复杂数学推理的优点,并具有较强的鲁棒性.考虑到电弧炉炼钢影响因素较多、具有较强的非线性,采用支持向量机对案例推理的结果进行增量补偿修整.实践证明,经补偿后的案例推理方法预报精度较高,预报结果接近实际值,该方法是切实可行并有效的,可以用于电弧炉炼钢终点钢水温度、碳含量和磷含量的预报.     

浅析电弧炉燃烧—碘量法测定硫存在的问题

针对电弧炉燃烧—碘量法测定钢铁中碳硫过程中出现的硫含量不稳定的现象,通过试验比较得到是因为粉尘太多导致吸附严重影响测定结果的结论。     

一种测量电弧炉电流的新方法

针对炼钢电弧炉电弧电流难测量的问题,在分析了变压器运行机理的基础上,通过建立电弧电流与电炉变压器一次侧三相负载电流、三相空载电流及三相功率因数之间的数学模型,提出了一种间接测量电弧电流的新方法.考虑到实际运行中变压器负载电流比空载电流大得多,在忽略变压器空载电流的前提下,导出了电弧电流与变压器一次侧三相电流、三相电压及三相总有功功率之间的简化模型.理论分析和计算机仿真验证了所提方法的有效性,为电弧电流的测量提供了新的途径.     

三相电弧炉电气系统模型的探讨

本文为进行电弧炉系统谐波分析的仿真研究,在理论上作了初步探讨。首先建立交流电弧的等效数学模型,并根据电弧炉电弧工作的实际情况加以修正,得到不同工作状态下的电弧模型,在此基础上导出了电弧炉系统的状态方程。     

电势法和磁场法在直流电弧炉电弧射流数值模拟中的对比

针对直流电弧炉冶炼过程,在二维近似条件下,利用PHOENICS程序对直流电弧炉内电弧射流的磁流体力学模型进行了数值模拟,分析了电势法和磁场法在电弧射流数值模拟研究中的异同,并将这两种方法的计算结果与已有的实验结果进行了比较.结果表明,磁场法的计算结果高于电势法且与实验结果更加接近;但从数值模拟的角度看,电势法更易实现.     

45t电炉终点碳控制技术研究与应用

对45 t电炉终点碳控制技术进行研究,优化了冶炼工艺及用氧制度,改进了泡沫渣工艺.电炉氧化末期钢水碳的合格率得到较大提高,减少了脱氧材料加入量,在一定程度上降低了LF座包钢水中的氧含量.通过优化泡沫渣工艺,电炉炉盖结冷钢现象已基本杜绝,炉子水冷件漏水现象大幅度减少,缩短了热停时间.     

直流电弧炉炉内熔体温度场及流场

通过将麦克斯韦方程、纳维-斯托克斯方程及能量平衡方程相结合,提出了一个描述单电极直流电弧炉炉内熔体温度场及流场的数学模型。通过实验室规模的直流电孤炉的温度实测和模型计算表明,熔体内的温度分布是均匀的,电弧附近的一定区域除外;熔体的流动是高度紊流的;操作电流为0.8～1.2kA时,热浮力是控制熔体流动的主导力量。