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10Ni5CrMoV厚板连续差温轧制工艺

钢铁 2024年第7期59卷 94-101页

作者：王宝山王卫卫张宏亮张翔博冯光宏钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081

厚板是船舶、化工、高压管道、压力容器等行业必需的钢材品种,但在轧制成形时由于心部变形不充分,导致内部孔洞难以压合,存在心部力学性能偏低、厚度方向上性能不均匀的问题。以10Ni5CrMoV厚板为例,研究了其在差温轧制工艺下的变形规律... 详细信息

厚板是船舶、化工、高压管道、压力容器等行业必需的钢材品种,但在轧制成形时由于心部变形不充分,导致内部孔洞难以压合,存在心部力学性能偏低、厚度方向上性能不均匀的问题。以10Ni5CrMoV厚板为例,研究了其在差温轧制工艺下的变形规律,目的是解决厚板心部变形不足的问题,为差温轧制在厚板成形中的应用提供理论依据。首先通过Gleeble热压缩试验测定了10Ni5CrMoV钢的高温真实应力-真实应变曲线,建立了10Ni5CrMoV钢的本构方程,基于此本构模型,应用有限元方法进行了10Ni5CrMoV厚板5道次轧制过程的数值模拟,分析了心-表温度分布规律和应变分布规律,并进行了轧制验证试验,对比了不同轧制工艺下厚度方向上的变形及组织均匀性。结果表明,当5道次轧制的总变形量为58.3%时,与均温轧制相比,连续差温轧制和首道次差温轧制10Ni5CrMoV厚板心部的等效塑性应变分别提高了5.40%和1.04%,连续差温轧制工艺最有利于心部变形,但是,需要进行道次间冷却才能维持厚板差温轧制所需的心表大温差的温度分布状态。10Ni5CrMoV厚板变形均匀程度依次为连续差温轧制>首道次差温轧制>均温轧制,连续差温轧制后内部晶粒明显细化、组织更均匀。连续差温轧制能有效促进变形向厚板心部渗透,这对均匀化组织、提高力学性能、改善质量具有重要意义。

关键词：厚板本构模型 10Ni5CrMoV钢差温轧制工艺有限元模拟

基于改进自编码器的转炉炼钢工艺模式提取方法

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工程科学学报 2024年第6期46卷 1108-1119页

作者：董倩倩胡帅杰黎敏于艳谷茂强北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 宝山钢铁股份有限公司中央研究院上海201900

转炉炼钢吹炼过程的控制主要包括供氧、造渣和底吹等工艺操作,吹炼过程控制的稳定性直接影响着终点钢水的质量.传统的静态控制模型以物料平衡和热平衡为基础获得吹炼过程工艺操作模式,未考虑以原料为主的标量型数据和以工艺参数为主的... 详细信息

转炉炼钢吹炼过程的控制主要包括供氧、造渣和底吹等工艺操作,吹炼过程控制的稳定性直接影响着终点钢水的质量.传统的静态控制模型以物料平衡和热平衡为基础获得吹炼过程工艺操作模式,未考虑以原料为主的标量型数据和以工艺参数为主的时序型数据之间的强耦合关系,导致传统静态模型的可靠性不高,需要依靠人工经验来调整工艺参数.为解决上述问题,提出一种基于改进自编码器的转炉炼钢工艺模式提取方法,该方法以自编码器为基础结构,使用全连接模块、长短期记忆网络模块、一维卷积模块和批量K-Means模块建立聚类模型,并联合聚类损失函数和重构损失函数实现模型的训练,获得原始高维数据在低维特征空间所对应的隐藏向量;在此基础上,利用隐藏向量完成聚类;最后,在属于不同聚类类别的数据中,寻找离各个聚类中心最近的样本,将最近样本的供氧、造渣和底吹工艺操作作为该类样本的工艺操作模式.利用转炉炼钢生产过程实际数据验证了所提方法的有效性,使用标量型数据和提取的工艺模式数据预测终点碳温,终点碳的质量分数在±0.02%误差范围内的平均命中率为95.06%,终点温度在±20℃误差范围内的平均命中率为91.48%,在终点碳的质量分数±0.02%、温度±20℃误差范围内的平均双命中率为90.80%.

关键词：转炉炼钢多变量时间序列工艺模式提取长短期记忆网络一维卷积神经网络

X射线荧光光谱法测定300系不锈钢中11种合金元素

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冶金分析 2024年第1期44卷 44-51页

作者：张祥缪乐德张毅宝山钢铁股份有限公司中央研究院

300系不锈钢为高Cr-Ni钢，合金元素间存在强烈的吸收增强效应，因此采用X射线荧光光谱法(XRF)分析300系不锈钢中的合金元素含量，必须校正样品中的基体效应。本实验采用XRF测定了15块300系不锈钢标准样品中的12种合金元素的X射线荧光强... 详细信息

300系不锈钢为高Cr-Ni钢，合金元素间存在强烈的吸收增强效应，因此采用X射线荧光光谱法(XRF)分析300系不锈钢中的合金元素含量，必须校正样品中的基体效应。本实验采用XRF测定了15块300系不锈钢标准样品中的12种合金元素的X射线荧光强度，并绘制校准曲线，采用了两种理论α系数法校正基体效应，分别为De Jongh方程和COLA方程，结果表明，COLA方程对Cr的校正效果要明显优于De Jongh方程，而含量范围相当的Ni未表现出明显差异，这可能是因为在300系不锈钢中Cr主要受到Fe和Ni的增强作用，相应的理论影响系数αCr, Fe、αCr, Ni值随Fe、Ni含量变化而发生较大变化，其相对标准偏差(RSD)分别为10.4%、12.0%,而COLA方程能够根据元素含量变化而调整理论α系数值，适用于元素含量0～100%(质量分数，下同)范围的校正。Ni主要受到Fe和Cr的吸收作用，计算出的理论影响系数αNi, Fe、αNi, Cr值变化很小，RSD分别仅为1.6%和1.7%,因此，采用固定的理论α系数法，即De Jongh方程也能得到良好的效果。此外，300系不锈钢中合金元素间存在较强的谱线重叠干扰，实验采用分辨率更高的LiF220晶体和狭缝0.15°,以减少谱线间的重叠干扰，通过进一步扫描发现，仅需对CrKβ1,3对MnKα1,2、MoLI对PKα1,2的重叠干扰校正，为此，采用基于浓度校正的经验系数法进行校正。按照实验方法对300系不锈钢样品平行测定11次，结果表明，当元素含量在0.1%以上时，测得结果的相对标准偏差(RSD)均小于1%;当元素含量小于0.1%时，相对标准偏差均小于10%。选取了3个未参与校准曲线绘制的不锈钢标准样品和2个生产样品，按照实验方法进行测定，测定结果分别与标准样品标准值或湿法测定值相一致。

关键词： 300系不锈钢 X射线荧光光谱法(XRF) 基体校正 COLA方程 De Jongh方程谱线重叠校正理论α系数法合金元素

不同热处理热轧搪瓷钢含钛析出相的定性定量分析

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冶金分析 2024年第3期44卷 1-7页

作者：缪乐德张毅王双成宝山钢铁股份有限公司中央研究院

热轧搪瓷用钢要求具备良好的抗鳞爆性能，要提高贮氢性能即增加氢陷阱，最有效的方法是增加钢中析出相的含量。为了对不同热处理的热轧搪瓷钢的析出相进行定量分析，本文采用电解提取方法将析出相从基体中分离，通过扫描电镜(SEM)和X射... 详细信息

热轧搪瓷用钢要求具备良好的抗鳞爆性能，要提高贮氢性能即增加氢陷阱，最有效的方法是增加钢中析出相的含量。为了对不同热处理的热轧搪瓷钢的析出相进行定量分析，本文采用电解提取方法将析出相从基体中分离，通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)定性研究了提取后析出相的形貌以及结构的变化过程；并利用Rietveld全谱拟合法计算不同析出相的组成及含量。同时采用透射电镜(TEM)和三维原子探针(3DAP)对纳米级析出相进行了表征。最后，探讨了热轧搪瓷钢中析出相与贮氢性能的关系。结果表明，通过XRD检测，热轧搪瓷钢中的析出相主要为Ti2CS、TiC0.95和TiC0.3N0.7;透射电镜显示150 nm以上粗大析出物含有硫，为碳硫化钛，100 nm左右的碳化钛，以及10 nm级的大量析出，且分布不均匀，3DAP确认其为碳化钛。850℃热处理的试样析出相的含量(质量分数，下同)最高，达到了0.39%,颗粒比表面积最大，氢穿透实验显示其平均穿透时间最长，有更高的贮氢性能。

关键词：热轧搪瓷钢析出相热处理电解定性定量分析

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铁矿石氢还原行为研究

钢铁 2024年第9期 84-90页

作者：朱彤李建宝山钢铁股份有限公司中央研究院

为了实现钢铁行业的绿色低碳转型，中国宝武2021年发布碳中和技术路线图，将氢冶金作为6大技术方向、2条主要技术路径之一。结合传统氢冶金需要高品位铁矿石资源紧缺的现状，2023年，中国宝武提出了资源适应性更广的氢还原电熔炼工艺（H... 详细信息

为了实现钢铁行业的绿色低碳转型，中国宝武2021年发布碳中和技术路线图，将氢冶金作为6大技术方向、2条主要技术路径之一。结合传统氢冶金需要高品位铁矿石资源紧缺的现状，2023年，中国宝武提出了资源适应性更广的氢还原电熔炼工艺（HyRESP，即Hydrogen Reduction and Electric Smelting Process），在该工艺中，氢基竖炉是核心工艺之一。对比了高炉和直接还原用块矿、球团在富氢气氛下还原速度、低温还原粉化率等差异，结果表明，球团的还原速度和低温还原粉化指标均优于块矿，但不同品位球团指标差异较大。同时研究了球团在不同含氢气体下还原膨胀率的差异，结果表明，随着还原气中氢气比例的提高，球团还原膨胀率呈现降低的趋势，氢气体积分数由55%提高至100%时，P1球团还原膨胀率由16.05%降低至9.32%。结合上述5种炉料的氢还原性能，对比直接还原竖炉的相关标准，只有P3球团可100%使用，其余4种需要通过配矿、气体成分调整等才能满足竖炉要求。研究结果为湛江百万吨级氢基竖炉投产及生产调整提供了基础数据。

关键词：绿色低碳 HyRESP 氢基竖炉铁矿石氢还原

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钢铁能源效率提升技术方向及潜力分析

钢铁 2024年第9期 215-225+248页

作者：王明月张永杰陈国军宝山钢铁股份有限公司中央研究院中国钢铁工业协会

双碳目标下，流程变革、原燃料结构优化和能源效率提升是钢铁减碳的3大主要方向，在低碳突破性冶金技术尚未规模部署、缺乏充足且廉价清洁能源的当下，能源效率提升是钢铁行业当前最经济、有效的减碳措施。中国钢铁工业经过多年的技术... 详细信息

双碳目标下，流程变革、原燃料结构优化和能源效率提升是钢铁减碳的3大主要方向，在低碳突破性冶金技术尚未规模部署、缺乏充足且廉价清洁能源的当下，能源效率提升是钢铁行业当前最经济、有效的减碳措施。中国钢铁工业经过多年的技术引进、消化、吸收和再创新，能源效率水平达到世界前列，能源效率水平进一步提升难度较大。从生产流程、原料和燃料、能源效率3个角度对比了国内外钢铁行业/企业现状与差异，结合国内产业结构、工艺特征和工程实践提出钢铁余热余能资源高效回收利用，减少能源消耗、产品损耗，减少工序、工艺界面能量损失，重点用能设备及系统节能提效技术，原料、能源低碳化及二次资源循环利用，数字驱动系统能源效率提升，新材料应用7个能源效率改善方向及对应的24项技术。在此基础上从余热余能、界面热衔接、钢铁生产实践3个方面分析了钢铁企业能源效率改善空间，结果表明（以标准煤计），生产1 t热轧材，主要工序余热余能资源量约为185.0 kg，最佳利用量约为129.4 kg；炼铁-炼钢界面1 t铁水、炼钢-连铸区段1 t钢水、连铸-热轧界面1 t钢坯可利用资源量分别约为10.5、2.6、9.3 kg；以国内某百万吨长流程钢铁企业为研究对象，选择性应用能源效率改善技术可实现吨热轧材节能40.4 kg。

关键词：能源效率余热余能界面节能潜力工艺流程

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国际标准ISO 4937滴定法测定铬的评估与修订

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冶金分析 2024年第8期44卷 1-10页

作者：缪乐德张毅于永波宝山钢铁股份有限公司中央研究院

国际钢标准化技术委员会化学成分测定方法分技术委员会(ISO/TC17/SC1)于2022年第32次会议上通过修订ISO 4937《钢和铁铬含量的测定电位或可视滴定法》的决议。该修订项目拟采用ISO 5725和ISO TR 21074分析ISO 4937国际共同实验数据，并... 详细信息

国际钢标准化技术委员会化学成分测定方法分技术委员会(ISO/TC17/SC1)于2022年第32次会议上通过修订ISO 4937《钢和铁铬含量的测定电位或可视滴定法》的决议。该修订项目拟采用ISO 5725和ISO TR 21074分析ISO 4937国际共同实验数据，并重新计算可视滴定法和电位滴定法的方法精密度，评估方法的适用范围，以符合当前分析需求和分析技术实际水平。本文主要介绍ISO 4937标准修订过程中可视滴定法和电位滴定法共同实验结果的统计与评估过程，通过采用F检验比较了两种方法在不同钒含量样品检测中精密度是否存在显著差异；结果表明可视滴定法在检测钒含量大于6 mg的样品时才显示与电位滴定方法在精密度上有显著差异。通过本次修订，ISO 4937可视滴定部分也适用于称样量中钒含量3～6 mg的样品，拓展了可视滴定法的适用性，通过对精密度的重新统计与评估，与原标准相比，修订后的重现性和再现性都将有显著提高。

关键词：可视滴定法电位滴定法铬含量 ISO 4937 ISO 5725 ISO TR 21074

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电弧炉炼钢动态模型的建立与评价

炼钢 2024年

作者：田博涵陈兆平宝山钢铁股份有限公司中央研究院

建立数学模型预测电弧炉生产状况与工艺参数以指导其实际生产具有重要的实际意义。基于能量利用效率与冶金反应原理建立了电弧炉炼钢动态模型，包括竞争氧化、能量输入、废钢熔炼和熔池升温、温度求解四个模块，模拟电弧炉炼钢过程。将... 详细信息

建立数学模型预测电弧炉生产状况与工艺参数以指导其实际生产具有重要的实际意义。基于能量利用效率与冶金反应原理建立了电弧炉炼钢动态模型，包括竞争氧化、能量输入、废钢熔炼和熔池升温、温度求解四个模块，模拟电弧炉炼钢过程。将某钢铁厂电弧炉的典型生产参数及文献中报道的冶炼参数，代入该模型计算验证。结果表明，预测温度和测量温度的误差为-7℃，预测C、Si、Mn和P的质量分数误差分别为0.017%、-0.001%、0.037%和-0.000 5%，其中，展现了电弧炉冶炼终点的“回磷”现象，并论证了留钢操作对电弧炉冶炼的益处。针对实际生产过程多炉次的模拟结果也展示出比较良好的预测结果，证实模型具有良好的可推广性。模型的开发为帮助优化过程、设计操作实践以提高电弧炉的性能和竞争力提供了必要的工具。

关键词：电弧炉动态模型能量效率竞争性氧化

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铁浴条件下电炉粉尘球团的熔融与分离行为

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 347-360页

作者：杨超佘雪峰王如意王静松薛庆国北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 宝山钢铁股份有限公司技术中心上海201900

为了提高对含锌电弧炉粉尘(EAFD)的利用效率,实验研究EAFD球团在铁浴条件下的还原熔化行为。定义铁液滴球形度作为判断其凝聚的标准,然后探讨铁液滴直径和球形度之间随时间变化的关系。根据实验最终建立EAFD颗粒的熔化和分离行为。结果... 详细信息

为了提高对含锌电弧炉粉尘(EAFD)的利用效率,实验研究EAFD球团在铁浴条件下的还原熔化行为。定义铁液滴球形度作为判断其凝聚的标准,然后探讨铁液滴直径和球形度之间随时间变化的关系。根据实验最终建立EAFD颗粒的熔化和分离行为。结果表明,在铁浴条件下,EAFD球团的Zn去除率在5.0 min时达到99%以上,但在15.0 min时金属渣分离还没有完成。由于成分的波动,在EAFD球团中形成几个区域的液态渣,然后液态渣不断增加,直到球团完全熔化。球形度>65%、直径>500μm的Fe液滴的数量随着时间的推移而减少,大直径的Fe液滴先完成分离。渣铁分离过程如下:在布朗运动下Fe液滴在渣中形成,之后Fe液滴直径在马兰戈尼效应下增加,Fe液滴在渣中下降速度符合斯托克斯定律。

关键词：电炉粉尘铁浴球团融化渣铁分离