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36MnVS4和46MnVS5连杆裂解性能差异性研究及质量缺陷分析

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中国机械工程 2024年第6期35卷 1103-1111,1119页

作者：孔彦坤邓伟金国忠雷基林陈丽琼贾德文昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500 马鞍山钢铁股份有限公司马鞍山243000 昆明云内动力股份有限公司昆明650200

针对高强度的36MnVS4和46MnVS5两种裂解连杆用非调质材料,开展了连杆裂解加工性能的对比分析,探究了影响连杆裂解质量的原因,并对连杆裂解加工的边界作出了优化,分析了连杆结构对裂解加工性能的影响。根据连杆实际裂解加工特性,设置了... 详细信息

针对高强度的36MnVS4和46MnVS5两种裂解连杆用非调质材料,开展了连杆裂解加工性能的对比分析,探究了影响连杆裂解质量的原因,并对连杆裂解加工的边界作出了优化,分析了连杆结构对裂解加工性能的影响。根据连杆实际裂解加工特性,设置了有限元模拟的边界条件。通过分析裂解槽根部的主应力和塑性应变的分布特征,获得了不同材料连杆的裂纹萌生位置;用ABAQUS和FRANC3D两个有限元软件模拟了连杆裂解的裂纹扩展过程,并进行了对比分析;优化了36MnVS4材料裂解加工的加载速度;分析了连杆结构对裂解性能的影响。研究结果表明:在相同边界条件下,46MnVS5材料裂解性能较好,裂纹萌生位置趋向于唯一,缺口敏感性低、断裂脆性较好、裂解速度较快,所需的裂解载荷更大;在25 mm/s的加载速度下,36MnVS4材料的裂解性能得到优化;理论断裂面面积较小的连杆结构裂解性能相对较好。

关键词：裂解性能裂纹萌生裂纹扩展加载速度理论断裂面

M100大型电渣重熔板坯表面裂纹成因与控制

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中国冶金 2024年第8期34卷 69-82页

作者：李健赵刚柴锋张友鹏罗小兵潘涛钢铁研究总院有限公司工程用钢研究院北京100081 鞍钢钢铁研究院辽宁鞍山114009

M100钢是一种采用电渣工艺生产的高强度船体结构用钢,其在电渣重熔过程中产生的表面裂纹会对产品的成材率和表面质量产生不利影响。针对M100大型电渣板坯出现的表面裂纹问题,利用残余应力、低倍组织、裂纹形貌、微观组织分析及硬度测试... 详细信息

M100钢是一种采用电渣工艺生产的高强度船体结构用钢,其在电渣重熔过程中产生的表面裂纹会对产品的成材率和表面质量产生不利影响。针对M100大型电渣板坯出现的表面裂纹问题,利用残余应力、低倍组织、裂纹形貌、微观组织分析及硬度测试等方法,对电渣板坯表面裂纹特征及形成机理进行了研究。结果表明,电渣板坯表面裂纹多沿粗大柱状晶晶界分布,其断口呈典型的沿晶断裂特征;裂纹处存在明显氧化现象,表明裂纹主要产生于电渣板坯凝固冷却阶段。对电渣板坯表面裂纹形成机理进行了分析,发现表层金属在结晶器较大冷却强度作用下,所形成的粗大马氏体柱状晶晶间结合力弱,受马氏体相变瞬间产生的组织拉应力作用而开裂,是试验电渣板坯产生表面沿晶裂纹的主要原因。基于表面裂纹形成机理,提出了将结晶器冷却水流量由130 m^(3)/h降低至80 m^(3)/h的工艺优化措施并进行了工业试验,验证电渣板坯主要由马氏体和贝氏体混合组织组成,平均硬度较优化前的电渣板坯降低约40HV10,表面未发现裂纹,表明所采取的结晶器冷速优化措施合理有效。研究结果可为马氏体型合金钢大型板坯电渣生产中表面质量的控制提供参考。

关键词： M100钢电渣板坯表面裂纹结晶器冷却强度组织应力

旋风炉解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的研究

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钢铁研究学报 2024年第2期36卷 265-274页

作者：李东林则全赵贵州中冶华天工程技术有限公司钢铁设计研究总院安徽马鞍山243000

在中国某火电厂进行旋风炉附烧解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的试验研究,将预混合煤粉和不锈钢渣混合后吹入旋风炉,煤粉燃烧产生的煤灰与不锈钢渣形成液态熔渣,在高速旋转气流的作用下附着在旋风筒内壁上,通过排渣口下部的活动溜槽... 详细信息

在中国某火电厂进行旋风炉附烧解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的试验研究,将预混合煤粉和不锈钢渣混合后吹入旋风炉,煤粉燃烧产生的煤灰与不锈钢渣形成液态熔渣,在高速旋转气流的作用下附着在旋风筒内壁上,通过排渣口下部的活动溜槽流入渣罐中,运输至电炉车间倒入电炉中调质,使用四辊离心机制备矿渣棉,系统研究了不锈钢渣解毒机制、电炉调质、离心成纤和矿渣棉性能。研究表明,不锈钢渣中的Cr(VI)在高温和还原气氛下在旋风炉内热解或还原为Cr(III),转化率超过99.96%;添加质量分数为40%不锈钢渣和0%石灰时,熔渣适宜成纤的温度范围为1360~1540℃,制备了酸度系数2.0、平均直径5.1μm、渣球质量分数5.2%的矿渣棉,Cr(VI)和TCr满足国标要求;矿渣棉性能指标达到岩棉水平,燃烧性能为A级不燃。

关键词：旋风炉不锈钢渣解毒调质矿渣棉

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基于图像识别的烧结矿落料温度拟合模型

烧结球团 2024年第5期49卷 110-116页

作者：包向军刘钟腾张晓萍张璐陈光王诗歌安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243002 马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山243000

烧结矿落料温度是判断烧结终点、评价烧结矿质量、影响烧结余热回收效率的重要参数。针对烧结矿落料温度检测受现场环境限制,测温难度大、不稳定、精度差等问题,本文通过试验模拟烧结现场的环境条件,使用红外热成像设备提取试验图像数... 详细信息

烧结矿落料温度是判断烧结终点、评价烧结矿质量、影响烧结余热回收效率的重要参数。针对烧结矿落料温度检测受现场环境限制,测温难度大、不稳定、精度差等问题,本文通过试验模拟烧结现场的环境条件,使用红外热成像设备提取试验图像数据作为训练样本,并使用热电偶进行温度校准作为测试样本,提出一种基于图像识别的非接触式烧结矿落料温度特征提取方法,分别建立直接拟合模型和分步拟合模型。对比分析结果表明:与测试组数据相比,基于图像特征的烧结矿温度直接拟合模型误差为3.51%,均方根误差为28.24;采用明度值拟合辐射能量再拟合烧结矿落料温度的分步拟合模型的误差为2.10%,均方根误差为17.21。采用基于图像识别的烧结矿落料温度分步拟合模型结果更稳定且精度更高,该模型对于提高烧结矿落料温度检测的准确性和稳定性具有重要的应用价值,对于优化烧结过程控制、提高余热回收效率具有潜在的推动作用。

关键词：烧结矿温度图像识别最小二乘法分步拟合

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烧结提高非主流矿与经济矿比例实践

烧结球团 2024年第4期49卷 26-32,43页

作者：方亮王平孙社生谢蒙龙红明马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山243000 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

当前进口主流矿品质明显下降,主要成分Al_(2)O_(3)呈上升趋势,烧结生产需要采购大量的中硅低铝资源以降低高炉炉渣Al_(2)O_(3)含量。降低主流矿比例,寻找非主流矿和经济矿,对于炼铁工序降本增效至关重要。本文主要阐述了马钢公司在强化... 详细信息

当前进口主流矿品质明显下降,主要成分Al_(2)O_(3)呈上升趋势,烧结生产需要采购大量的中硅低铝资源以降低高炉炉渣Al_(2)O_(3)含量。降低主流矿比例,寻找非主流矿和经济矿,对于炼铁工序降本增效至关重要。本文主要阐述了马钢公司在强化铁矿石市场寻源工作基础上,采用铁前一体化优化配矿技术,精心设置烧结、球团和高炉工序约束条件,在保证烧结矿质量稳定和高炉生产低耗高效基础上,对中长期烧结、球团配矿结构做出的重大变动。该变动将马钢南、北区非主流矿和经济矿质量分数分别从16.0%、9.0%提高至30.0%、24.0%,使铁水成本有了明显的下降。

关键词：烧结球团高炉非主流矿优化配矿

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120 t LF智能控制系统的开发和应用

炼钢 2024年第4期40卷 58-64页

作者：孙波解养国邓南阳王勇张振海夏云进马鞍山钢铁有限公司长材事业部安徽马鞍山243000 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

针对LF精炼操作对人工经验过度依赖的问题,马鞍山钢铁有限公司长材事业部基于冶金机理,在120 t LF上开发了温度模型、合金模型、吹氩模型和造渣模型,建立以钢水温度、成分、炉渣三者相互统一的控制模型,利用大数据技术和自学习功能对控... 详细信息

针对LF精炼操作对人工经验过度依赖的问题,马鞍山钢铁有限公司长材事业部基于冶金机理,在120 t LF上开发了温度模型、合金模型、吹氩模型和造渣模型,建立以钢水温度、成分、炉渣三者相互统一的控制模型,利用大数据技术和自学习功能对控制模型进行优化,实现了各模型协同集成和LF智能控制,取得了良好的应用效果,LF自动控制比例达到80%,终点目标温度±5℃命中率达95%以上,终点成分窄范围命中率(w(Si)±0.02%、w(Mn)±0.02%、w(S)±0.001%、w(Al s)±0.005%)达97%以上,降低LF精炼电耗约4 kWh/t、减少精炼处理时间约5 min,提高了生产效率和钢水质量,对炼钢工序降本增效起到了重要作用。

关键词： LF精炼智能控制模型集成大数据

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基于深度学习的转炉煤气发生量预测模型

钢铁 2024年第1期59卷 67-74页

作者：包向军陈凯郦秀萍杨筱静刘骁陈光安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243000 中国钢研科技集团有限公司钢铁绿色智能化中心北京100081 钢铁研究总院有限公司北京100081

转炉煤气发生量预测为转炉炉口微差压调控、转炉煤气回收质量提升和全厂煤气平衡调度提供重要支撑。以某钢厂吹炼过程转炉煤气实际发生量数据为依据,采用深度学习方法,建立了BP神经网络、LSTM长短记忆神经网络和RBFNN径向基函数神经网络... 详细信息

转炉煤气发生量预测为转炉炉口微差压调控、转炉煤气回收质量提升和全厂煤气平衡调度提供重要支撑。以某钢厂吹炼过程转炉煤气实际发生量数据为依据,采用深度学习方法,建立了BP神经网络、LSTM长短记忆神经网络和RBFNN径向基函数神经网络3种转炉煤气发生量的预测模型,对比分析预测步数、输入样本量和隐藏单元数3个参数对预测模型精度和计算效率的影响。研究结果表明,模型的预测精度均随着预测步数的增加而减小,选择30步预测更符合钢厂的实际需求。随着样本输入量的增加,LSTM的精度无明显变化,BP的精度呈降低趋势,RBF的精度先大幅提高后缓慢降低。LSTM的预测效率无明显变化,BP大幅降低,RBF无变化。当3种模型各自在最佳样本输入量和30步预测条件下,随着隐藏单元数的增加,LSTM的精度基本不变,BP先略有升高再缓慢降低,RBF先大幅升高之后保持平稳,后面再大幅降低。LSTM的预测效率小幅降低,BP大幅降低,RBF保持不变。最终,在30步预测的条件下,LSTM、BP、RBF 3种模型的最佳参数条件为,LSTM样本输入量为125,隐藏单元数为135,此时均方根误差ERMS最小为13.38,训练时长为4.7min;BP样本输入量为50,隐藏单元数为60,此时ERMS最小为31.46,训练时长为16.8min;RBF样本输入量为210,隐藏单元数为210,此时ERMS最小为2.07,训练时长为1.2min,与实际数据相比,RBF预测效果最好。采用转炉煤气发生量预测结果调控风机的转速,可以使炉口微差压保持在更稳定的状态,减少吸风量,提高回收煤气热值。

关键词：吹炼过程转炉煤气发生量预测深度学习模型对比分析

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基于柜位预测的转炉煤气热值优化模型

钢铁 2024年第3期59卷 197-206页

作者：陈光胡鹏包向军郦秀萍刘骁张璐安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243000 中国钢研科技集团有限公司钢铁绿色智能化中心北京100081 钢铁研究总院有限公司北京100081

转炉煤气是转炉冶炼时产出的重要能源介质,提升转炉煤气热值对用户使用及平衡调度等有着重要意义。目前大多数研究都针对提升回收煤气量,而对通过调控提升煤气回收质量研究未见报道。为了在柜位回收限度内提升转炉煤气的回收质量,增加... 详细信息

转炉煤气是转炉冶炼时产出的重要能源介质,提升转炉煤气热值对用户使用及平衡调度等有着重要意义。目前大多数研究都针对提升回收煤气量,而对通过调控提升煤气回收质量研究未见报道。为了在柜位回收限度内提升转炉煤气的回收质量,增加转炉煤气余热余能回收效率,结合柜位预测调控起止回收时刻,建立了转炉煤气热值优化模型。通过煤气发生量与煤气消耗量的特征分析,依据吹炼计划建立碳平衡进而开发煤气平均发生流量预测模型,与实际生产数据相比,模型精度达96%。使用Sarima模型对历史数据训练并开发煤气消耗量预测模型,模型精度达97%,结合上述模型根据吹炼开始时初始柜位建立了煤气柜位预测模型,预测吹炼周期柜位变化规律,模型精度达95%。根据历史数据拟合出CO体积分数特征曲线,方差为0.95以上。利用非线性规划优化算法,以回收煤气热值为优化目标,柜容和起止回收CO体积分数为约束条件,开发出转炉煤气起止回收时刻调控模型并编程求解得到了优化方案,提升了转炉煤气回收热值,以某钢单炉调控结果为例,调控前后回收煤气热值从6278.3 kJ/m^(3)提高到6654.6 kJ/m^(3),并降低了高热值煤气放散。通过和大量现场数据对比,平均回收煤气热值提高5%,该建模过程为转炉煤气热值提升提供了有效的优化方法。

关键词：转炉煤气热值柜位预测非线性规划 CO体积分数优化模型

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热轧Q450NQR1钢板折弯表面裂纹分析

冶金动力 2024年第5期 77-82页

作者：文亮白丽杨戴思源彭正波陈勇马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山243000

为分析Q450NQR1钢板经折弯加工后表面出现裂纹的原因,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪、光谱分析仪对Q450NQR1钢板裂纹处的金相组织、显微形貌及夹杂物、化学成分的类型进行分析。结果表明裂纹深度约40~50μm、裂纹底部存在氧化物圆点... 详细信息

为分析Q450NQR1钢板经折弯加工后表面出现裂纹的原因,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪、光谱分析仪对Q450NQR1钢板裂纹处的金相组织、显微形貌及夹杂物、化学成分的类型进行分析。结果表明裂纹深度约40~50μm、裂纹底部存在氧化物圆点,裂纹近表面组织一侧明显脱碳,带状组织不明显裂纹周围存在大量的氧化圆点,因此认为引起加工后表面出现裂纹的基体缺陷不是在轧制过程中产生的,是铸坯中就存在的。进一步分析表明缺陷可能是由于连铸坯存在皮下气泡或者近表面存在微裂纹,在轧制前加热过程中被氧化,经轧制贴合于钢板表面,随后折弯延伸时缺陷区不能参与同步变形而最终形成表面裂纹缺陷。

关键词：裂纹耐候钢折弯开裂