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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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富氧燃烧条件对加热炉传热特性影响

钢铁 2024年第2期59卷 173-184页

作者：陈德敏李宁刘骁赵义博郦秀萍陈光安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243000 钢铁研究总院有限公司北京100081 中国钢研科技集团有限公司钢铁绿色智能化中心北京100081 安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243000

富氧燃烧具有提高理论燃烧温度、降低过剩空气系数和增强烟气辐射能力等优点,成为工业炉窑领域研究的热点,但目前轧钢加热炉内富氧燃烧位置及氧气体积分数变化对炉内流动和传热过程影响规律尚不明确。建立了加热炉炉内流动、富氧燃烧和... 详细信息

富氧燃烧具有提高理论燃烧温度、降低过剩空气系数和增强烟气辐射能力等优点,成为工业炉窑领域研究的热点,但目前轧钢加热炉内富氧燃烧位置及氧气体积分数变化对炉内流动和传热过程影响规律尚不明确。建立了加热炉炉内流动、富氧燃烧和传热数学模型,并在案例加热炉进行了应用,利用测试数据验证了模型的准确性后,分析了富氧燃烧分别位于预加热段、加热一段和加热二段时,炉内温度场、速度场和钢坯传热过程的变化规律,得到了富氧燃烧的最佳位置。其次,分析了固定富氧燃烧位置,氧气体积分数从21%变化到49%时,加热炉烟气热损失、炉膛热效率和节能率的变化规律,得出此种条件下氧气体积分数最佳范围。结果表明氧气体积分数固定时,预加热段、加热一段和加热二段分别实施富氧燃烧,热流密度变化最明显的炉内位置分别出现在17~25、17~34和29~44 m,这些位置平均热流密度增加值分别为4.95、7.42和7.95 kW/m^(2)。富氧燃烧位置分别位于预加热段、加热一段和加热二段,氧气体积分数为21%~37%时,氧气体积分数每增加1%,烟气损失分别下降0.25%、0.55%和0.72%,炉膛热效率分别提高0.13%、0.3%和0.39%,节能率分别提高0.2%、0.99%和1.09%,而氧气体积分数为37%~49%时,即使在加热二段实施富氧燃烧,烟气损失、炉膛热效率和节能率变化也并不明显。通过上述分析可以看出,轧钢加热炉中,热负荷较大的加热段实施富氧燃烧,且氧气体积分数为21%~37%时节能效果最明显。

关键词：加热炉富氧燃烧氧气体积分数炉膛热效率节能率

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转炉炉口微差压预测双驱动模型

钢铁 2024年第7期59卷 179-187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243032 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

转炉炉口的微差压调控对提升煤气回收品质具有重要意义。为了合理调控炉口压力,减少吸入空气量,提升回收煤气热值,结合转炉炉内化学反应、历史吹氧数据和神经网络算法,建立了炉气预测模型,模型精度可达96.3%;根据微差压与风机转速、环... 详细信息

转炉炉口的微差压调控对提升煤气回收品质具有重要意义。为了合理调控炉口压力,减少吸入空气量,提升回收煤气热值,结合转炉炉内化学反应、历史吹氧数据和神经网络算法,建立了炉气预测模型,模型精度可达96.3%;根据微差压与风机转速、环缝开度、烟罩高度、烟罩开度以及炉气量之间的关系,建立了炉口微差压平衡模型,并耦合炉气预测模型构成微差压预测双驱动模型。炉气预测模型提供预测炉气量,微差压平衡模型提供微差压平衡关系式,两者结合设定的风机转速、环缝开度、烟罩高度,耦合成为微差压预测双驱动模型。当预测的微差压超过了设定值,对风机转速、环缝开度、烟罩开度、烟罩高度等影响因素进行调节,控制微差压在合理的范围内。通过实际生产数据分析,双驱动模型预测与调控结果与设定的微差压平均值相对误差为2.7%,吹炼期间炉口压力的平均值由13.42 Pa降低到4.88 Pa,平均每炉吸入空气量由原来的40.26 km^(3)减少为14.64 km^(3)。煤气热值(标准态)从7422 kJ/m^(3)增加到8812 kJ/m^(3),提高了18.73%,表明该模型可实现精准预测和调控微差压,改善以往预测方法时间滞后的缺点,为提升转炉煤气热值提供了有效的方法。

关键词：微差压转炉煤气预测与调控双驱动模型转炉炉口

某省36家职业卫生技术服务机构质量监测调查

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工业卫生与职业病 2024年第5期50卷 433-435页

作者：岳航羽李昌千王蕊谢韬辽宁省疾病预防控制中心后勤保障部辽宁沈阳110172 鞍山钢铁劳研所科技有限公司

为了解职业卫生技术服务中存在的问题,提升职业卫生技术服务能力和服务质量。对在某省行政区域内注册并开展职业卫生技术服务的36家机构,从资质保持、服务规范性和真实性三个方面开展了质量监测工作。结果表明,丙级(转乙级)资质机构的... 详细信息

为了解职业卫生技术服务中存在的问题,提升职业卫生技术服务能力和服务质量。对在某省行政区域内注册并开展职业卫生技术服务的36家机构,从资质保持、服务规范性和真实性三个方面开展了质量监测工作。结果表明,丙级(转乙级)资质机构的质量监测服务真实性不合格率最高(占20.0%),不同资质级别的机构不合格率差异有统计学意义(H=0.62,P化对技术机构的外部质量控制,并将质量控制压力向内传导,定期开展培训,建立持续的培训与考核机制。

关键词：职业卫生技术服务机构质量监测调查

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某省X射线行李包检查系统放射防护检测分析

工业卫生与职业病 2024年第4期50卷 362-363页

作者：门阅岳航羽迟江朋曲冰兰雨刘镭崔云海梁学邈沈阳开放大学辽宁110003 辽宁省疾病预防控制中心服务保障部鞍山钢铁劳研所科技有限公司徐州工程学院

了解某省X射线行李包检查系统使用状况,为加强放射防护管理提供科学依据。使用6150AD(6H+bH)和AT1123型环境监测用X、γ辐射剂量率仪,依据GBZ 127-2002《X射线行李包检查系统卫生防护标准》判定,对全省范围内的部分X射线行李包检查系统... 详细信息

了解某省X射线行李包检查系统使用状况,为加强放射防护管理提供科学依据。使用6150AD(6H+bH)和AT1123型环境监测用X、γ辐射剂量率仪,依据GBZ 127-2002《X射线行李包检查系统卫生防护标准》判定,对全省范围内的部分X射线行李包检查系统进行辐射防护检测及职业卫生管理调查。结果显示,本次调查及检测涉及某省10个地市,占71.4%,涉及民航、铁路、港口、公路、地铁、轻轨等系统28家单位,共计134台行李包检查系统。各行李包检查系统表面5 cm处放射防护周围剂量当量率为0.04~3.67μSv/h,>2.5μSv/h占3.7%(5/134);工作人员操作位周围剂量当量率为0.04~0.23μSv/h。距行李包检查系统表面30 cm处周围剂量当量率为0.05~1.47μSv/h,均<2.5μSv/h。提示,被调查的X射线行李包检查系统检测周围剂量当量率均小于5μSv/h,符合GBZ 127-2002《X射线行李包检查系统卫生防护标准》的要求,但有必要加强监督管理。

关键词： X射线行李包检查系统放射防护检测

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钒钛磁铁矿还原-磨选工艺分离铁钛试验

钢铁 2024年第8期59卷 13-18,49页

作者：罗林根庞建明李新宋耀欣王华林银河郑权柴先义中国钢研科技集团有限公司资源应用与合金材料事业部北京100081 马鞍山钢铁股份有限公司特钢公司安徽马鞍山243000 长江师范学院化学化工学院重庆408100 中冶华天南京工程技术有限公司钢铁设计研究总院江苏南京210000 安徽首矿大昌金属材料有限公司炼钢事业部安徽六安237400

以攀西钒钛磁铁矿为研究对象,分析了攀西钒钛磁铁矿综合利用工艺方案现状。考虑到传统工艺采用碳质还原剂或加入添加剂还原后产品中有过量的碳和添加剂残留,将对制得的产品造成污染,尤其是钠盐添加剂更是一种环境污染因子,工业化处理成... 详细信息

以攀西钒钛磁铁矿为研究对象,分析了攀西钒钛磁铁矿综合利用工艺方案现状。考虑到传统工艺采用碳质还原剂或加入添加剂还原后产品中有过量的碳和添加剂残留,将对制得的产品造成污染,尤其是钠盐添加剂更是一种环境污染因子,工业化处理成本较高等弊端,提出采用氢气还原-磨选工艺处理钒钛磁铁矿以实现铁、钛2种元素的分离。研究过程先对钒钛磁铁矿用氢气还原,使矿中的铁氧化物绝大部分还原为金属铁,再通过细磨磁选分离钛和铁元素。研究表明,在1200℃还原4 h,钒钛磁铁矿金属化率可达86.21%;还原钒钛磁铁矿经细磨60 min,得到粒度D_(50)约为10.5μm的微粒,在磁场强度为80 m T条件下进行湿式磁选,可得到TFe质量分数为89.34%、TiO_(2)质量分数为0.83%、V_(2)O_(5)质量分数为0.33%的金属铁粉和TFe质量分数为6.22%、TiO_(2)质量分数为36.82%、V_(2)O_(5)质量分数为2.35%的非磁性物,从而实现铁钛元素的分离。还原-磨选工艺应用于钒钛磁铁矿的铁、钛元素分离有较好的效果,获得的金属铁粉铁含量高、铁收率高,同时渣中钒、钛元素得到有效富集有利于后续提取钒、钛元素;氢气作为还原剂不会带来二次污染。还原-磨选工艺有望实现钒钛磁铁矿综合利用,有较好的应用前景,可进一步开展更大规模试验研究。

关键词：氢还原直接还原铁钛分离钒钛磁铁矿磁选

热处理工艺对42CrMo-R钢轮箍组织及力学性能的影响

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金属热处理 2024年第9期49卷 158-164页

作者：万志健安涛于文坛刘学华童乐赵海轨道交通关键零部件先进制造技术国家地方联合工程中心安徽马鞍山243003 轨道交通关键零部件安徽省技术创新中心安徽马鞍山243003 马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山243003 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司安徽马鞍山243000

设计并冶炼了42CrMo-R试验钢,并轧成轮箍。采用金相显微镜、扫描电镜及拉伸试验机、硬度计等手段研究了热处理工艺对42CrMo-R钢轮箍组织及力学性能的影响。结果表明,42CrMo-R钢轮箍在830~980℃范围内淬火后,组织基体均为板条马氏体,当... 详细信息

设计并冶炼了42CrMo-R试验钢,并轧成轮箍。采用金相显微镜、扫描电镜及拉伸试验机、硬度计等手段研究了热处理工艺对42CrMo-R钢轮箍组织及力学性能的影响。结果表明,42CrMo-R钢轮箍在830~980℃范围内淬火后,组织基体均为板条马氏体,当淬火温度超过890℃,板条马氏体占比显著增多;860℃淬火时,原奥氏体晶粒尺寸分布均匀并且强度最高,为最佳淬火温度。在520~600℃范围内回火,轮箍基体组织均为回火索氏体;随着回火温度的升高,硬度、抗拉强度、屈服强度均呈下降趋势,而断后伸长率、断面收缩率则基本呈上升趋势。42CrMo-R钢轮箍经860℃淬火及560~580℃回火后,回火索氏体占比较高,存在少量未溶铁素体,R_(m)、R_(p0.2)、硬度、断后伸长率与客户要求相比均有较大富余量,具有良好的组织及综合力学性能。

关键词：热处理 42CrMo-R钢轮箍组织力学性能

“双碳”背景下我国废钢资源高质循环利用战略研究

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中国工程科学 2024年第3期26卷 63-73页

作者：王国栋张龙强付静王方杰储满生任江涛赵成林王厚昕于彩红孙野邓想涛贾涛期治博孙杰轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 冶金工业信息标准研究院北京100730 冶金工业信息中心北京100730 中国废钢铁应用协会北京100081 鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114000 中信金属股份有限公司北京100027 青岛河钢新材料科技股份有限公司山东青岛266000 鞍钢废钢资源(鞍山)有限公司辽宁鞍山114031 中国信息通信研究院工业互联网研究所北京100191

废钢是再生绿色资源,也是钢铁工业不可或缺的铁素资源。在“双碳”战略背景下,重构废钢循环利用技术体系和创新废钢资源管理模式,从根本上破解废钢高质循环利用的瓶颈问题对钢铁工业的绿色低碳转型至关重要。本文对比分析了全球废钢行... 详细信息

废钢是再生绿色资源,也是钢铁工业不可或缺的铁素资源。在“双碳”战略背景下,重构废钢循环利用技术体系和创新废钢资源管理模式,从根本上破解废钢高质循环利用的瓶颈问题对钢铁工业的绿色低碳转型至关重要。本文对比分析了全球废钢行业的发展现状,科学预测了我国粗钢产量和废钢资源量的变化趋势,提出了2060年左右可能存在的全废钢冶炼这一中国特色问题;凝练了废钢行业规范化、信息化、数字化、智能化发展方向;系统梳理了我国废钢循环利用在标准制度体系、精确分类回收、基于生产者责任延伸(EPR)制度的材料设计和数字化标识解析等方面存在的问题与挑战;在此基础上,创新提出了废钢资源“四全五化”高质循环利用新模式,清晰给出了组织框架和实施策略方案,即面向可能到来的全废钢时代,从钢铁材料全生命周期、全生产流程、全产业链(“四全”)协同贯彻EPR制度,实现废钢资源的科学分类管理、循环和再利用,同时加强全流程生产管理的数字化、信息化、标识化、网络化,并逐渐过渡到优质废钢拆解回收机器人化(“五化”)。研究建议:完善钢铁领域贯彻EPR的制度、技术和管理体系,加强废钢行业标准体系建设,加强钢铁材料全生命周期全产业链数字化标识解析,强化重点行业废钢分类回收和循环利用等,为全面实施废钢资源“四全五化”高质循环利用新模式做好坚实保障。

关键词：废钢分类回收高质循环利用全生命周期数字化标识