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熔池对流对废钢熔化过程影响数值模拟研究

过程工程学报 2023年第9期23卷 1256-1268页

作者：周小宾滕宇汪万行岳强朱正海安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

随着我国环保要求日益严格和废钢量的增加,转炉炼钢过程中对废钢的使用量将逐渐增加。因此,大量废钢加入转炉后废钢的熔化将是一个非常重要的问题。熔池中碳含量、熔池温度和熔池流动是影响废钢熔化的重要因素。本工作以废钢在铁水熔池... 详细信息

随着我国环保要求日益严格和废钢量的增加,转炉炼钢过程中对废钢的使用量将逐渐增加。因此,大量废钢加入转炉后废钢的熔化将是一个非常重要的问题。熔池中碳含量、熔池温度和熔池流动是影响废钢熔化的重要因素。本工作以废钢在铁水熔池中的熔化实验过程为研究原型,利用数值模拟方法对废钢熔化过程中熔池流动对废钢熔化的影响进行研究,主要考察了熔池自然对流和强制对流对废钢熔化过程的影响规律。结果表明,废钢浸入熔池后,熔池和废钢间的温差使界面附近区域产生自然对流,界面处的流动可以加速熔池和废钢间的传热,并驱动高碳铁水向熔化界面运动,加速熔化过程。废钢初始温度升高,熔池中产生的自然对流强度下降。当熔池中流动为强制对流时,废钢熔化速率大大提高。熔化进行到5 s时,初始温度为25℃时的废钢棒熔化速率为107 mm^(3)/s,而初始温度为1000℃时的废钢棒熔化速率仅为50 mm^(3)/s,不到前者的50%。在15 s时刻,自然对流作用下废钢熔化剩余量为1054 mm^(3),是驱动速度0.15 m/s下的2.3倍;在10 s时,强制对流驱动速度0.15 m/s时废钢的熔化速率约为自然对流下的1.8倍。

关键词：废钢熔化熔池对流转炉渗碳

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转炉炼钢废钢质量控制及结构优化

钢铁 2023年第5期58卷 51-58页

作者：吕明薛魁郭红民梁少鹏张朝晖刘海瑞西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 陕西龙门钢铁有限责任公司生产指挥控制中心陕西韩城715405 陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂陕西韩城715405

控制废钢质量、优化废钢结构有利于降低炼钢生产成本,减少环境污染,对转炉炼钢生产具有重要意义。通过理论计算和熔化试验,研究了不同废钢与转炉物料消耗及渣量之间的关系。结果表明,废钢质量对转炉钢铁料消耗和炉渣量具有显著影响。当... 详细信息

控制废钢质量、优化废钢结构有利于降低炼钢生产成本,减少环境污染,对转炉炼钢生产具有重要意义。通过理论计算和熔化试验,研究了不同废钢与转炉物料消耗及渣量之间的关系。结果表明,废钢质量对转炉钢铁料消耗和炉渣量具有显著影响。当转炉废钢比为20%时,废钢中杂质质量分数增加6%,钢铁料消耗量增加约为23 kg/t,带入渣量增加约为71.4 kg;锰的质量分数增加1%,产生钢水量约减少12.4 kg。质量较好的废钢带入转炉杂质少,利于降低钢铁料消耗和炉渣量;转炉中大量使用溢渣粉等废钢会引起钢铁料消耗和炉渣量显著增加。在此基础上,利用某企业120 t转炉进行废钢结构优化试验,研究了采用不同废钢配比冶炼对钢铁料消耗、炉渣量、终点磷含量和终点碳含量的影响。发现在该企业实际生产条件下,最优废钢配比(质量分数)为重型废钢33.3%、钢筋头16.7%、普通生铁26.7%、硫钢块6.7%和溢渣物16.6%。当120 t转炉采用最优废钢配比冶炼时,平均钢铁料消耗为1052.9 kg/t,平均炉渣量为108.7 kg/t,冶炼铁损小;且转炉终点钢水平均w([P])、w([C])分别为0.030%、0.106%,满足冶炼钢种的要求,同时可降低转炉冶炼成本。研究结果有助于钢铁企业优化转炉炼钢炉料结构,降低生产成本。

关键词：转炉炼钢废钢钢铁料消耗炉渣冶金效果

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铁碳熔池中废钢熔化行为的研究进展

钢铁 2022年第4期57卷 1-11页

作者：马国军刘孟珂张翔郑顶立姚旺龙武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室湖北武汉430081

在钢铁冶金过程中,逐步减少铁矿石比例、增加废钢比例,实现钢铁循环,已成为世界钢铁行业追求的目标。废钢的熔化行为是控制转炉炼钢过程温度轨迹和废钢比以及电弧炉炼钢能耗和产能的关键因素;同时,铁水包中废钢的熔化行为可能影响铁水... 详细信息

在钢铁冶金过程中,逐步减少铁矿石比例、增加废钢比例,实现钢铁循环,已成为世界钢铁行业追求的目标。废钢的熔化行为是控制转炉炼钢过程温度轨迹和废钢比以及电弧炉炼钢能耗和产能的关键因素;同时,铁水包中废钢的熔化行为可能影响铁水预处理工艺的顺利进行。研究废钢的熔化行为对提高废钢在转炉、电弧炉和铁水包等设备中的利用率以及对保证钢铁冶金流程的稳定顺行具有重要意义。通过对铁碳熔池中废钢熔化行为的研究成果进行总结,包括废钢的熔化机理以及采用数值计算与模拟、热模拟和水模拟试验研究熔池温度、熔池碳含量、废钢预热温度、废钢尺寸和吹气搅拌等因素对废钢熔化行为的影响,旨在为钢铁冶炼过程中提高废钢利用率提供理论指导与试验依据。废钢熔化主要包括固化层的形成、重熔与废钢本体的渗碳熔化等过程。随着熔池温度和熔池碳含量的增加、废钢尺寸的减小,废钢的熔化速度逐渐增大,预热温度对废钢熔化后期的熔化速度影响较小,改善吹气搅拌条件可以提高废钢的熔化速度、缩短熔池混匀时间。同时,随着熔池温度和熔池碳含量的增加、废钢比表面积的增大和熔池搅拌强度的增强,熔池与废钢之间的传热传质过程得以加强,熔体与废钢之间的传热系数和碳的传质系数随之增大。

关键词：废钢熔化机理铁碳熔体传热传质

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山西废钢再生利用影响因素及资源化潜力评估

环境工程技术学报 2023年第4期13卷 1544-1551页

作者：冯琳袁进何泓邓天陆太原理工大学环境科学与工程学院山西科城能源环境创新研究院

探究山西省内废钢再生利用影响因素及资源化潜力对加快循环经济发展、促进钢铁行业绿色低碳转型具有积极意义。在PEST(political、economic、social、technological)模型的基础上利用主成分分析法识别山西省废钢再生利用影响因素;运用... 详细信息

探究山西省内废钢再生利用影响因素及资源化潜力对加快循环经济发展、促进钢铁行业绿色低碳转型具有积极意义。在PEST(political、economic、social、technological)模型的基础上利用主成分分析法识别山西省废钢再生利用影响因素;运用系统动力学、生命周期法、GM(1,1)模型对2021—2035年山西省废钢资源化潜力进行综合评估。结果表明:山西省废钢再生利用的影响因素可归纳为企业综合实力、行业政策环境和行业市场环境3个方面;山西省废钢资源化潜力较大,废钢资源利用量将在2021—2030年快速增加,在2030年后趋于稳定。为提高山西省废钢资源化利用水平,促进行业高质量发展,提出以下政策建议:培育规范化、大型化的废钢再生利用企业;提升行业智能化信息水平,强化企业科技创新能力;加强市场监管力度,引导市场良性发展。

关键词：废钢主成分分析资源利用量系统动力学山西省

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严控“粗粮”质量助推高效经济冶炼 006

严控“粗粮”质量助推高效经济冶炼

中国冶金报

作者：赵广顺

近期,钢铁行业市场形势复杂严峻,钢铁企业生产经营压力重重,首钢京唐以“刀刃向内”的勇气,深入推进降本增效工作。凭借体量大、降本潜力大等优势,原料端成为降本攻关的主要阵地。经济废钢是价格相对低廉且品质有保障的废钢的统称。为... 详细信息

近期,钢铁行业市场形势复杂严峻,钢铁企业生产经营压力重重,首钢京唐以“刀刃向内”的勇气,深入推进降本增效工作。凭借体量大、降本潜力大等优势,原料端成为降本攻关的主要阵地。经济废钢是价格相对低廉且品质有保障的废钢的统称。为用好经济废钢,既保生产顺稳又使成本最低,首

关键词：废钢金属废料粗粮杂粮

来源： cnki报纸评论

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废钢分类判级的现状分析与展望

环境工程 2023年第S2期41卷 1163-1166页

作者：马飞跃中冶赛迪工程技术股份有限公司公用设计部重庆401122 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司公用设计部重庆401122

废钢作为炼钢的重要原料,在碳达峰和碳中和目标下,其使用量将会持续增加。国内废钢资源不足将会导致短期内进口废钢量增加,废钢分类判级的重要性也日益增加。对比了关于废钢分类及检验的国家标准GB/T 4223—2017《废钢铁》和GB/T 39733... 详细信息

废钢作为炼钢的重要原料,在碳达峰和碳中和目标下,其使用量将会持续增加。国内废钢资源不足将会导致短期内进口废钢量增加,废钢分类判级的重要性也日益增加。对比了关于废钢分类及检验的国家标准GB/T 4223—2017《废钢铁》和GB/T 39733—2020《再生钢铁原料》。从标准的变化、研究进展方面分析了废钢分类的现状。对废钢分类进行了展望,指出加强废钢分类标准体系建设、建设废钢智能判级系统是其未来的发展方向。

关键词：废钢分类标准对比智能判级展望

基于激光诱导击穿光谱法和反向传播神经网络建立废钢分类和定标模型及其应用

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理化检验（化学分册） 2022年第12期58卷 1389-1394页

作者：刘艳丽刘宏强黄晓红孙永长卫广运河钢集团钢研总院石家庄050000 华北理工大学人工智能学院唐山063210

基于自建激光诱导击穿光谱(LIBS)设备、软件以及反向传播(BP)神经网络,利用18个钢标准样品的LIBS光谱数据分别和钢标准样品类别以及Si、Mn、Cr、Ni、Cu元素的认定值建立分类模型和定标模型,并用于实际样品的检测。以各元素优选谱线(Si... 详细信息

基于自建激光诱导击穿光谱(LIBS)设备、软件以及反向传播(BP)神经网络,利用18个钢标准样品的LIBS光谱数据分别和钢标准样品类别以及Si、Mn、Cr、Ni、Cu元素的认定值建立分类模型和定标模型,并用于实际样品的检测。以各元素优选谱线(Si、Mn、Cr、Ni、Cu元素谱线分别为251.60,293.86,286.41,227.01,213.60 nm)与对应铁元素谱线(对应Fe元素谱线分别为263.54,292.66,271.44,263.54,206.98 nm)下相对强度作为输入变量,建立3层BP神经网络模型。分类模型的最大迭代次数为500,学习率为0.01,360组数据带中训练集和测试集的数量比为3∶1;Si、Mn、Cr、Ni、Cu定标模型的最佳迭代次数分别为200,200,200,160,280次,360组数据中训练集和测试集的数量比为4∶1,模型性能通过线性相关性拟合度(R^(2))、均方根误差(RMSE)、平均百分比误差(MPE)和残差平方和(PRESS)等4个指标评价。结果显示:分类模型对测试集分类的预测准确率达到100%;测试集中5种元素的定标模型R2分别为0.941,0.983,0.983,0.988,0.987,RMSE分别为0.0612,0.0607,0.0425,0.0496,0.0169。定标模型对实际样品的预测值和参考GB/T 4336-2016所得测定值基本一致。所建方法可用于钢铁行业中废钢样品的分类及其中成分的快速检测。

关键词：激光诱导击穿光谱法反向传播神经网络废钢分类定量分析

改进的谱峰拟合光谱标准化方法定量分析废钢中元素

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理化检验（化学分册） 2023年第9期59卷 1077-1082页

作者：刘艳丽孙永长宋超黄晓红安治国河钢集团钢研总院石家庄050000 华北理工大学人工智能学院唐山063210 华北理工大学河北省工业智能感知重点实验室唐山063210

为了解决因设备和环境因素导致激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在定量测量时的较高波动性问题,提出了基于改进的沃伊特函数拟合的光谱标准化方法。首先通过高精度激光器采集废钢样品的LIBS光谱数据,然后通过标准等离子体条件(标准等离子温... 详细信息

为了解决因设备和环境因素导致激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在定量测量时的较高波动性问题,提出了基于改进的沃伊特函数拟合的光谱标准化方法。首先通过高精度激光器采集废钢样品的LIBS光谱数据,然后通过标准等离子体条件(标准等离子温度、电子数密度、待测元素总密度)得到标准光谱强度与实际谱线强度、半峰全宽等因素之间的关系式,并基于近似沃伊特函数对相关的谱峰进行拟合,获得标准化的重要参数,完成对样品的标准化模型的建立。结果表明,将该标准化方法用于废钢中铜、镍、硅、铬、锰元素的定量预测,得到的相关系数(R^(2))、预测均方根误差(RMSEP)和平均相对误差(ARE)的平均值分别为0.9814,0.063,6.3%,有效降低了波动影响,增强了分析精度,能够在工业中对废钢元素进行快速检测。

关键词：激光诱导击穿光谱(LIBS) 定量分析光谱拟合标准化废钢

加废钢条件下铁水包的异常侵蚀与用材问题探讨

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耐火材料 2022年第1期56卷 56-60页

作者：徐国涛赵元吴杰张洪雷刘黎张彦文周旺枝宝钢股份中央研究院湖北武汉430080 武汉钢铁有限公司湖北武汉430080

对铁水包的异常侵蚀进行了调研,对铁水包用砖的性能、组成与结构进行分析。结果表明:1)铁水包包壁采用的铝碳化硅碳砖与包底用铝碳化硅碳砖不同,含较多的叶蜡石,Al_(2)O_(3)含量只有36.32%(w);体积密度、显气孔率、耐压强度均低于行业... 详细信息

对铁水包的异常侵蚀进行了调研,对铁水包用砖的性能、组成与结构进行分析。结果表明:1)铁水包包壁采用的铝碳化硅碳砖与包底用铝碳化硅碳砖不同,含较多的叶蜡石,Al_(2)O_(3)含量只有36.32%(w);体积密度、显气孔率、耐压强度均低于行业标准的要求;其抗氧化性差,使用过程中氧化形成多孔层,造成砖衬结构疏松,引起断砖、局部磨损及结构破坏;2)在废钢没有加热条件下,废钢熔化不彻底,造成包口、包底黏钢,黏渣,加剧了铁水包的破损;3)残砖与附渣反应形成低熔点物质,影响其高温性能。铁水包衬的耐火材料必须结合工艺条件的变化加以改进,而不完全是靠原料替代来降低成本。

关键词：废钢铁水包耐火材料铝碳化硅碳砖