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1.
超低碳IF钢冶炼过程炉渣对夹杂物控制研究进展
王 亮, 杨 健, 张同生, 张银辉
炼钢 2024, 40 (
2
): 1-22.
摘要
(
109
)
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超低碳IF钢板主要应用于汽车面板等超深冲部件,其面临的主要质量问题是夹杂物、卷渣、气泡造成的炼钢缺陷,因此全生产流程中所采用的炉渣性质对控制炼钢缺陷具有重要作用。分别从炉渣的物化特性以及所在工序炉渣特性两个角度归纳总结了炉渣对夹杂物控制产生的影响,发现炉渣对夹杂物的吸附溶解与炉渣的物化性质和夹杂物的尺寸相关。RH精炼渣主要控制目标是低氧化性和合适的
w
(CaO)/
w
(Al
2
O
3
),TFe质量分数一般控制在2.0 %~8.0 %,
w
(CaO)/
w
(Al
2
O
3
)
控制在1.2~1.8,此外精炼渣碱度一般控制较高为4.0~10.0。中间包覆盖剂和结晶器保护渣首先要防止钢液增碳,其次是防止渣中SiO
2
造成钢液的二次氧化,同时它们还应拥有良好的吸附夹杂物的能力。超低碳IF钢中间包高碱度覆盖剂一般碱度为2.9~11.5,
w
(CaO)/
w
(Al
2
O
3
)
控制在1.0~2.5,(FeO +MnO)质量分数控制在1.9 %~4.0 %。而超低碳IF钢结晶器保护渣的碱度一般控制较低在0.85~1.0,
w
(CaO)/
w
(Al
2
O
3
)
控制在5.0~8.5,(FeO+MnO)质量分数小于1 %。
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2.
邯钢新区铁钢界面汽车“一罐到底”运行实践
刘志朝, 程子波, 王宗德
炼钢 2024, 40 (
4
): 85-90.
摘要
(
78
)
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28
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河钢集团邯钢新区系邯钢东区退城整合搬迁项目,受山区地形及土地面积限制,该项目采用紧凑式布局,高炉到转炉最近距离450 m,吨钢占地面积仅0.3 m
2
,铁钢界面采用汽车“一罐到底”模式进行铁水驳运,铁水罐受铁完毕后10 min即可拉到炼钢生产,并运用了数字、物联网等新技术加以辅助,经过投产以来的改进优化,新区铁水罐周转率达到7.0 次/日、进炼钢铁水温度1 440 ℃、“一罐到底”比例99 %,较搬迁前分别提高4.0 次/日、98 ℃、39百分点;铁水温降降低到
82 ℃,较搬迁前减少81 ℃,界面热量损耗大幅降低,为炼钢工序增钢降耗创造了有利条件,符合国家节能减排的理念,对行业“双碳”战略具有一定借鉴意义。
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3.
转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型
张嘉欣, 李光强, 张蓬朝, 田雨丰, 刘 昱,
炼钢 2024, 40 (
3
): 8-14.
摘要
(
75
)
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高碳出钢对于提高钢液洁净度十分有利,但同时也给转炉脱磷带来了严峻挑战。针对高碳出钢时脱磷时间缩短、冶炼中后期发生回磷现象等问题,建立了基于离子分子共存理论(IMCT)的转炉碳磷氧化转折温度的热力学模型。通过该模型预测了最佳一次倒渣温度区间。为了避免冶炼中后期发生回磷现象,应在合适的倒渣温度区间内倒渣,同时实现转炉双渣吹炼一次倒渣高效脱磷。结合现场生产数据及脱磷热力学,重点分析当一倒渣碱度、一倒渣中MgO含量、一倒渣中FeO含量等参数变化时对各组元活度的影响,从而判断出对最佳一倒温度区间的影响,找到碳磷发生选择性氧化的最佳温度区间。
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4.
VD精炼技术的研究进展
易昌鑫, 于会香, 刘金刚, 贾刘兵
炼钢 2024, 40 (
4
): 1-10.
摘要
(
74
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VD(Vacuum degassing)精炼在真空气氛下有强烈的渣钢反应,具有脱气、脱硫以及控制非金属夹杂物等功能,是生产高品质洁净钢的重要精炼方式。介绍了VD精炼技术的发展历程和工业应用,详细阐述了在脱气、脱硫、夹杂物控制等方面的研究和生产应用情况,并对VD工艺提出了建议。VD精炼中真空脱气(O、N、H)的研究主要集中在优化工艺参数和提升设备性能方面,能将钢中氢质量分数控制在(1~2)×10
-6
,氮质量分数控制在(40~60)×10
-6
,且VD真空脱氮具有一定的优势。脱硫方面,VD精炼有良好的热力学和动力学条件,能将钢中硫含量控制在很低水平。夹杂物控制方面,通过优化炉渣成分和工艺参数,VD精炼可以减少夹杂物数量、对夹杂物进行改性。相关的研究结果对VD精炼的研究与生产具有一定的指导意义,为降低钢中杂质元素含量、控制非金属夹杂物、提高钢的洁净度提供了有益的参考。
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5.
铝粒尺寸及入炉高度对运动轨迹的影响
张 勇, 刘 勇, 彭集棚, 程树森
炼钢 2024, 40 (
3
): 39-49.
摘要
(
69
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二次精炼过程中,铝是钢液进行脱氧及合金化的主要物料之一,但纯铝的密度小于钢液,能否穿越渣层与钢液接触及接触时间对铝的脱氧效果和钢中溶解铝的含量有直接影响。在忽略铝的熔化、溶解及化学反应的情况下,通过对铝粒运动过程受力分析,建立铝粒在气
-
渣
-
钢相内的三维运动数学模型,明晰铝粒尺寸及入炉高度对铝粒运动轨迹的影响。结果表明:在渣层厚度为
70 mm
且入炉高度为
1~1.5 m
的情况下,
1 mm
和
5 mm
的铝粒在渣钢界面处波动;入炉高度为
1 m
时,粒径为
10 mm
的铝粒停留在渣钢界面处,但在入炉高度为
1.5 m
及以上时可以进入钢液;
20 mm
及以上尺寸的铝粒可以进入钢液。在入炉高度为
1 m
时、
30 mm
尺寸的铝粒在钢液中的停留时间与深度相较于
20 mm
的基础上分别增加
22.86 %
和
50.00 %
;在铝粒尺寸为
20 mm
时、入炉高度为
1.5 m
时的铝粒在钢液中的停留时间与深度在
1 m
的基础上分别增加
5.71 %
和
10.00 %
。增加钢渣界面张力、减小钢铝界面张力或增加渣铝界面张力有利于铝粒进入钢液,而铝粒的尺寸大于
20 mm
,界面张力对铝块运动几乎没有影响;
增大密度会使钢芯铝在钢液中停留更长时间,有利于钢液脱氧。
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6.
连铸智能浇铸工艺模型研究
贺道中, 邹世文, 许思梦
炼钢 2024, 40 (
2
): 72-79.
摘要
(
69
)
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智能浇铸技术在连铸生产中已开始推广与应用,为了减少生产事故、稳定铸坯质量,实现让操作人员远离浇钢现场安全生产,针对非稳态浇铸过程,结合操作经验,开发和优化了智能浇铸工艺模型。重点就中间包自动开浇模型、浸入式水口一键快换模型、浇铸异常自动处置模型等关键技术进行了研究和应用,介绍了这三种模型原理、应用以及效果。通过上述模型研究与实践,中间包自动开浇成功率达到95 %以上,自动更换水口成功率达100 %,换水口异常铸坯缺陷降级率降低52 %,浇铸异常自动处置使人员现场值守时间减少50 %,劳动效率提高约10 %,促进了生产过程智能化和铸坯质量稳定化。
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7.
转炉低锰钢冶炼工艺实践
肖邦志, 朱万军, 蒋兴平, 邓 伟
炼钢 2024, 40 (
3
): 15-19.
摘要
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64
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针对武汉钢铁有限公司现有铁水成分
w
(Mn)≥0.200 %且转炉冶炼低锰钢控制不稳定问题,基于脱锰热力学及动力学研究结果,确定了转炉吹炼前期低温、高(FeO)含量以及低碱度渣高效脱锰和吹炼中后期弱化底吹搅拌并降低停吹碳含量防止回锰的低锰冶炼控制思路。通过分析转炉低锰冶炼关键影响因素发现转炉双渣时机控制在吹炼进度25 %前,且倒渣前温度应低于1400 ℃,适当降低吹炼中后期底吹流量,控制终点温度为1600~1630 ℃,终点
w
(O)≥0.07 %等,有利于低锰钢的冶炼。现场通过工艺优化应用,实现了转炉终点
w
(Mn)≤0.04 %、成品
w
(Mn)≤0.035 %的稳定生产。
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8.
小颗粒石灰石与石灰化渣脱磷效果试验研究
张凯璇, 王书桓, 李晨晓, 袁志鹏, 孙华康,
炼钢 2024, 40 (
2
): 44-50.
摘要
(
60
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为了探究转炉喷吹小颗粒石灰石炼钢的可行性,基于化渣脱磷基础试验,对比了小颗粒石灰石与石灰在相同条件下的化渣脱磷效果,并从造渣脱磷机理上进行分析。研究表明:小颗粒石灰石在熔池内分解形成高活性石灰,可同时实现在熔池内部及界面的脱磷反应,脱磷效果与石灰相当,终点铁水脱磷率均可以达到85 %以上;小颗粒石灰石比石灰的前期脱磷速率快,可以在更短的时间内将大部分磷元素脱除;小颗粒石灰石与石灰均可以实现均匀化渣,石灰石化渣渣层较高,泡沫渣更为明显,渣中元素分布均匀,磷元素主要富集在Ca
3
(PO
4
)
2
固溶体相中。
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9.
低硫非调质钢水口结瘤机理解析
张 璐, 余大江, 王梓菲, 黎玉唐, 付建勋
炼钢 2024, 40 (
3
): 50-55.
摘要
(
58
)
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非调质钢含有较高的铝,经钙处理工艺后,易导致水口结瘤。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了某厂低硫非调质钢连铸水口结瘤物试样,结合热力学计算分析,揭示水口结瘤的原因。研究表明:水口结瘤物主要为CaS,其在钢液凝固过程中从钢液中以直接、间接两种方式析出,钙添加过量是导致水口结瘤的主要原因,后续可通过优化钢液的钙铝比来保证连铸的顺行,消除结瘤现象。
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10.
低碳钢RH真空时间对钢水洁净度的影响
刘建伟, 薛 燕, 吴计雨, 李世良, 季伟烨, 温维新
炼钢 2024, 40 (
3
): 27-32.
摘要
(
57
)
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为了深入研究RH真空过程中抽真空时间与夹杂物的对应关系,选取转炉出钢不脱氧合金化的SPCC低碳钢进行了真空过程钢水洁净度的试验研究。研究结果表明:1)在RH中Al脱氧后钢中夹杂物种类主要为Al
2
O
3
夹杂。夹杂物的形态由簇群状逐步转变为单个夹杂,尺寸不断减小。2)铝脱氧1min后,夹杂物数量非常多;纯脱气3min时,夹杂物数量和密度呈明显降低;纯脱气6min试样中,夹杂物数量达到最小,且尺寸基本小于5μm;纯脱气9min后,夹杂物数量呈现出增加趋势。3)对于KR→BOF→RH→CC工艺路线下的转炉出钢不脱氧合金化的低碳钢,钢水在RH的真空时间按铝脱氧后6~7min控制,钢水洁净度可达到最佳状态。这项研究可为优化RH真空处理过程提供有益参考,有助于提高低碳钢的质量。
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11.
电弧炉冶炼超低碳汽车用钢的工艺实践
彭 飞, 王立辉, 张庆宇, 赵晓磊, 宋 帅, 孙江波
炼钢 2024, 40 (
4
): 74-79.
摘要
(
57
)
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(6424KB)(
42
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介绍了“废钢管理→EAF→RH真空处理→板坯连铸”工艺生产超低碳汽车板DC04钢的情况,针对短流程冶炼过程中C、N及残留元素难以控制的问题,围绕反应原理及生产流程进行了重点分析,并分别采取了从废钢管理、电炉、真空精炼到连铸全过程的针对性工艺改进方案及技术性措施,包括建立废钢数字化管理模式、优化电炉终点控制及废钢预热工艺、RH真空度精确控制及渣系优化、连铸原辅料标准修订及过程参数优化等措施,将钢中碳、氮元素质量分数分别降至25×10
-6
、30×10
-6
以下,钼、镍、铜、硼残余元素质量分数分别降至0.02 %、0.05 %、0.08 %、0.000 6 % 以下,满足超低碳汽车板DC04钢的标准要求,提升了产品质量。
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12.
软吹对GCr15轴承钢洁净度的影响
马 超, 刘 毅, 张福利, 王育飞, 郭瑞华, 李瑞杰
炼钢 2024, 40 (
3
): 33-38.
摘要
(
56
)
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以高品质GCr15轴承钢为研究对象,借助ASPEX自动扫描电镜和氧氮分析仪对RH精炼过程中不同底吹氩气流量和不同软吹处理时间下轴承钢中T.O含量和夹杂物演变规律进行了对比研究,结果表明:底吹氩气流量及软吹时间对夹杂物类型演变没有影响,软吹前后夹杂物类型主要是Al
2
O
3
-CaO、Al
2
O
3
-MgO-CaO以及Al
2
O
3
-MgO-MnS复合夹杂物。软吹对夹杂物及T.O有明显的去除作用,软吹开始到结束,钢水中全氧质量分数降低了0.0006百分点,夹杂物面积分数由软吹开始时的0.0419%下降至0.022%,尺寸超过20μm的夹杂物颗粒上浮较快更易去除。底吹氩气流量大小对夹杂物去除影响明显,随着底吹流量由30L/min增加至100L/min,夹杂物平均去除率由47%降低至40%。
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13.
转炉无副枪和烟气分析条件下自动炼钢的实践研究
冯春松, 徐安军
炼钢 2024, 40 (
2
): 39-43.
摘要
(
56
)
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(4486KB)(
89
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转炉在无副枪和烟气分析辅助条件下,以基于炉渣电子热力学函数理论的智能冶金模型系统为基础,通过冶炼方案构建、问题分析研究和优化,实现了80 t转炉自动化炼钢。与自动炼钢投用前比,转炉出钢一次倒炉命中率提高6.5百分点、转炉冶炼周期缩短了0.2 min、钢铁料消耗降低5 kg/t、辅料消耗降低2.89 kg/t,转炉技术经济指标明显改善。
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14.
气泡在钢包冶金中行为与作用的研究进展
王书桓, 王向翠, 赵定国, 赵 帅, 吕 博, 陈 晨
炼钢 2024, 40 (
5
): 1-17.
摘要
(
55
)
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(14436KB)(
51
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综述了气泡在钢包冶金中的行为与作用的研究进展,结合气泡行为研究使用的试验装置和研究方法,分析了液体中气泡的运动行为与原理,包括气泡形成、上浮、长大、破碎、聚并和逸出破裂过程,阐述了气泡形成、气泡尺寸、上升速率、运动轨迹和破裂液滴等特征及其变化规律。讨论了气泡在钢包冶金中的作用,主要涉及均匀钢液成分和温度、去除夹杂物以及渣金界面气泡夹带等方面。充分发挥气泡的冶金作用,可有效改善冶金工艺流程,提升钢铁性能和品质。
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15.
梅钢转炉合金模型开发
郑 毅, 左康林, 王多刚
炼钢 2024, 40 (
4
): 17-20.
摘要
(
52
)
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41
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为降低转炉合金成本,采用线性规划为核心算法,开发了转炉合金模型。模型通过设计碳冗余质量分数和磷冗余质量分数、确定合金收得率和LF增碳质量分数等主要参数、基于优先加足低价合金的原则分配转炉合金用量,在满足钢水成分的前提下降低了合金成本,可产生经济效益3.27元/t。
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16.
浸入式喷吹铁水包内多相流行为与反应动力学
王 鑫 , 张 飞, 刘 泳, 张彩东, 田志强, 郑淑国, 朱苗勇
炼钢 2024, 40 (
2
): 23-30.
摘要
(
51
)
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52
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为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率,以某厂180 t铁水包为基础,建立了铁水包内CFD-DSM(计算流体力学-脱硫反应模型)耦合模型,系统研究了铁水预脱硫过程的气固液多相流行为及反应动力学,揭示了溶解镁脱硫、镁气泡脱硫、氧化钙脱硫与渣层脱硫对脱硫反应的贡献,阐明了载气及镁粉流量对脱硫反应的影响规律。结果表明:气泡流股的穿透深度较小,但其并未依附着喷枪壁面上浮。随氧化钙粉剂的连续喷吹,粉剂沿喷枪壁面上浮。脱硫过程中溶解镁脱硫为主要的脱硫机制,其次为镁气泡脱硫、氧化钙脱硫和渣层脱硫。各反应机制的脱硫速率均随时间先增大后减小。载气流量对脱硫反应影响较小,而镁粉流量对脱硫反应影响最大。当初始硫质量分数为470×10
-6
,铁水中硫质量分数脱至100×10
-6
时,镁粉流量每增加1 kg/min,喷吹时间平均缩短约43 s。
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17.
基于铁水搅拌的漩涡图像信息增强方法
骆志承, 但斌斌, 陈 刚, 容芷君, 罗钟邱, 都李平
炼钢 2024, 40 (
2
): 31-38.
摘要
(
51
)
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现有的铁水漩涡图像识别系统的性能很大程度上取决于图像的质量。然而由于钢渣、光线变化和脱硫剂雾气的干扰,摄像头系统在获取漩涡图像中的特征信息时面临一定的困难,导致图像存在大面积的低质量区域。基于此,提出了一种基于铁水特性和漩涡特性的二维图像漩涡信息识别及增强方法,并采用Gabor小波算法来改进提取漩涡图像的特征以及连接断裂纹线信息,通过特征处理单元对图像进行处理以减少伪特征的存在并通过涡径识别方法得出漩涡的量化参数。以生产现场采集的视频数据为对象进行试验,试验结果表明,该方法对比现有方法降低漩涡图像信息伪特征率43.4 %,提升涡径识别准确率3.6百分点,实现对自由表面漩涡特征信息的增强并准确识别。
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18.
大圆坯连铸宏观偏析形成过程的数值模拟
李曜光, 陈卫强, 曹学欠, 樊伟亮
炼钢 2024, 40 (
3
): 56-65.
摘要
(
51
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针对Φ785 mm立式连铸大圆坯,建立了流动、传热、凝固、传质三维耦合模型。通过该模型预测了从弯月面到完全凝固范围内铸坯溶质元素的分布情况,研究了大圆坯宏观偏析形成过程。模拟结果表明:连铸前期钢液对凝固前沿的溶质冲刷效应是铸坯表面区域出现明显负偏析带的主要原因;随着钢液的不断凝固,铸坯中心区域残余液相的溶质元素不断富集,最终导致了中心偏析的产生,C元素中心最大正偏析指数为1.08;另外,不同溶质元素宏观偏析严重程度有所不同,但呈现出的分布趋势基本相同。
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19.
基于异质堆叠集成学习的脱硫剂加入量预测
吴经纬, 方一飞, 但斌斌, 容芷君, 都李平, 罗钟邱
炼钢 2024, 40 (
3
): 1-7.
摘要
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50
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KR搅拌法是铁水预脱硫的重要工艺之一,但在脱硫过程中脱硫剂的加入量主要依赖于人工经验控制,导致铸坯质量不稳定,一次脱硫命中率较低。为准确控制脱硫剂加入量,提高一次脱硫命中率,提出一种基于异质堆叠集成学习的脱硫剂加入量预测方法。首先,进行数据清洗,采用LOF算法结合专家经验剔除异常值。其次,采用最大信息系数结合斯皮尔曼秩相关系数进行特征筛选。最后,引入堆叠集成算法,基于评价指标和误差相关性分析优选模型的不同基学习器,并采用Optuna算法为基学习器寻找最优参数组合,建立异质堆叠集成预测模型。以现场采集的脱硫数据作为样本进行实例分析,结果表明,模型的决定系数(
R
2)为91.6%,均方根误差(
RMSE
)为197.79,平均绝对误差(
MAE
)为117.14,平均绝对百分比误差(
MAPE
)为6.95%。
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20.
基于Stacking算法的转炉吹炼终点钢水磷含量预测
于 飞, 罗辉林, 柯 凯, 张 天
炼钢 2024, 40 (
4
): 11-16.
摘要
(
50
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根据中天钢铁集团有限公司120 t转炉的实际生产数据,建立基于Stacking集成学习算法的转炉终点钢水磷含量预测模型。通过脱磷热力学分析确定影响脱磷的主要因素,进而确定模型的输入变量。在数据预处理完成后使用6种机器学习算法(RF、ET、XGBoost、LightGBM、CatBoost、NN)分别建立模型,再将这6种模型的预测结果使用多元线性回归算法进行Stacking集成建模。通过对比这7种模型的预测结果可以得到:Stacking集成模型的预测效果最好,其预测终点钢水磷质量分数误差为±0.004 %、±0.00 5 %时的命中率分别为90.59 %、97.56 %。
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