炼钢杂志

炼钢杂志2021年第6期

• 基于XGBoost算法的转炉吹炼终点预报

  杨晓猛,赵阳,钟良才,耿云飞,

  转炉吹炼终点温度和成分控制是转炉吹炼后期的重要操作，精确的温度和碳的预报十分重要，为了提高转炉吹炼终点碳、温命中率，利用特征相关性分析法确定模型的主要输入变量，基于XGBoost算法建立了转炉吹炼终点预报模型，并结合实际的转炉生产数据进行模型验证。通过与采用BP、优化BP神经网络建立的模型结果进行对比，表明XGBoost算法模型在保证收敛速度快的前提下，能够达到较高终点命中率，为进一步提高终点温、碳命中率，对XGBoost算法模型中几个重要建模参数值做出优化调整，最终XGBoost算法模型在出钢温度偏差为±15 ℃、±10 ℃时终点命中率分别为95.84 %、91.69 %；出钢碳质量分数偏差为±0.015 %、±0.01 %时终点命中率分别为93.31 %、87.84 %。

• 基于KR增硅和转炉加硅石造渣的低硅铁水脱磷技术

  边吉明,胡敏,刘鑫,杨建华,周朝刚,王书桓,

  针对转炉低硅铁水炼钢过程中存在的热量不足和成渣困难导致脱磷率低下的问题，通过工业试验，研究不同硅含量铁水在冶炼过程中的终点温度、热剂硅铁量、废钢及矿石用量关系，并结合KR增硅技术和转炉加硅石造渣技术。结果表明，在转炉中添加硅铁时，铁水的化学热少，炉内温度前期上升速率慢，石灰加入量少且不易熔化，不利于前中期脱磷和后期渣的形成，但硅铁在KR熔炼良好，吸收率接近100 %；低硅铁水（w(Si)≤0.3 %）的脱磷由82.3 %增加至87.7 %。

• 碱度和全铁含量对新双渣法转炉炼钢脱磷渣物相的影响

  杨之俊,张润灏,杨健,杨文魁,孙晗,高福彬

  新双渣法转炉炼钢工艺脱磷阶段的关键在于脱磷渣的控制。为了研究脱磷渣的碱度与全铁含量对渣中物相组成与占比的影响，进行了新双渣法转炉炼钢工业试验。通过控制辅料加入量得到碱度与全铁含量不同的4种脱磷渣样，并对其进行了物相检测与微观观察。结果表明，脱磷渣由富磷相与基质相组成，当渣中全铁含量较高时还存在富铁相。其中富磷相的P元素含量最高，富铁相中P含量最少。随着碱度的升高，富磷相在渣中的占比先增加后减少，渣中全铁含量越高渣中FetO富铁相占比也越高。当富磷相占比为40 %～50 %，基质相占比为13 %～35 %，富铁相占比为23 %～35 %时，对于新双渣法转炉炼钢脱磷阶段的脱磷有利。

• 电磁精炼钢包内气泡行为与均混时间的模拟分析

  许浩,李阳,邓安元,王恩刚,

  对150 t LF钢包采用欧拉-拉格朗日方法进行数值建模，采用受气泡形状影响的Kuo曳力模型，考虑静压对气泡粒径的影响，研究了在钢包底部中心吹氩，R/2处施加旋转电磁搅拌时钢包内气泡的运动行为与合金混匀效果。结果表明：施加底部偏心电磁搅拌可以有效改变气泡分布状态，在0～400 A范围内，电流强度越大，气泡偏移程度越大，且气泡弥散程度也越大。施加底部偏心电磁搅拌后，1 mm小气泡平均停留时间可延长至4.38 s，20、30、40 mm等大气泡停留时间也均可延长60 %左右。施加底部偏心电磁搅拌，当电流强度为400 A即可有效改善钢包内底部钢液温度较低、四周温度较高的分布问题。电流强度增大至400 A，相比未施加电磁搅拌，合金扩散效率增强了60.4 %，钢液混匀时间可缩短145 s。

• 无取向电工钢RH精炼顶渣优化

  刘坚锋,胡金文,郭飞虎,余小琴,乔家龙,仇圣桃

  采用FactSage 7.2 热力学软件研究了无取向电工钢RH精炼过程顶渣的理化特性，结合工业生产提出顶渣优化方案，并进行了工业试验。研究表明，精炼过程顶渣FeO和SiO2将造成钢液的二次氧化。结合热力学分析、顶渣对Al2O3吸收能力计算和工业试验，理想RH精炼开始顶渣成分范围为：w(CaO)=50 %～60 %，w(SiO2)≤5.01 %，w(CaO)/w(Al2O3)=1.5～2.0。精炼结束渣系接近低熔点，w(CaO)/w(Al2O3)≈1.25。工业试验结果表明，顶渣成分优化后，精炼结束钢水w(T.O)=14×10-6，冷轧产品表面缺陷率由4.6 %降至0.3 %，精炼顶渣的冶炼效果优异。

• 首钢京唐镀锡板CAS工艺开发实践

  安超,李辉,王少军,李利杰,刘晓明,艾天意

  介绍了首钢京唐公司镀锡板CAS工艺开发研究实践，通过进行底吹管路改造，优化过程氩气流量控制以及夹杂物变性处理等方法，研发出CAS精炼工艺低氮控制技术、CAS底吹增氮技术、CAS钢包顶渣改质技术，成功实现了镀锡板高效低成本CAS工艺。CAS工艺生产的镀锡板完全满足质量要求，既保证了镀锡板产品质量又缓解RH工序压力，同时还降低了生产工艺成本。

• 连铸结晶器内水口结构对卷渣行为影响的物理模拟

  田贵昌,季晨曦,高荣正,刘中秋,李宝宽

  基于相似理论建立了一套1∶3的水模型试验系统，研究了吹氩连铸结晶器内不同浸入式水口结构对卷渣行为的影响，同时考察了不同水口结构下液面波动和氩气泡分布的变化规律。结果表明：结晶器内发生的卷渣方式主要有气泡冲击卷渣、剪切卷渣和乳化抽吸卷渣。采用凹底水口时易发生气泡冲击卷渣和乳化抽吸卷渣，采用凸底水口时易发生剪切卷渣和气泡冲击卷渣；采用凹底、矩形、20°倾角水口时卷渣次数最小，为4次/min；凸底水口液面波动更剧烈，矩形水口不利于降低液面波动；20°倾角凸底水口时结晶器宽度1/4位置最大波高能达到2.5 mm；大倾角水口气泡分布更加分散，冲击深度更大，凸底水口氩气泡随钢液运动距离更远。

• 超低碳钢连铸坯表层气泡缺陷的分布特征

  高荣正,刘中秋,李宝宽,王长军,王宁

  对超低碳钢连铸坯窄边部位表层进行逐层刨削，采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等检测手段，研究了铸坯表层20 mm内尺寸在50 μm以上气泡缺陷的形貌、数量、尺寸、成分及空间分布特征。结果表明：气泡缺陷是由气泡及其携带的氧化铝夹杂物造成的，以单个或聚集的形式存在。在发现的122个气泡缺陷中，尺寸在50～100 μm的居多，占总量的60.66 %；气泡缺陷在铸坯表层分布不均匀，在窄面两端部位较多，在宽面内弧侧上距窄面40～60 mm部位较少。铸坯窄面上的气泡缺陷平均数量密度大于宽面，铸坯皮下3 mm附近的气泡缺陷较多，在铸坯皮下11 mm之后，随皮下深度的增加气泡缺陷的尺寸呈减小的趋势。

• 板坯连铸质量提升关键技术的研究与应用

  孔意文,秦文彬,刘强,阎建武,王庆,韩志伟

  针对目前板坯连铸动态二冷控制模型和动态轻压下模型忽略铸坯宽度方向上冷却不均匀的现象，使用喷嘴存在雾化效果差、喷嘴堵塞严重、喷嘴调节能力小、喷射角度不稳定，以及铰链点型式扇形段在线辊缝控制精度较差、装配和拆卸困难，不能满足现代连铸技术对高辊缝精度和降低维护成本要求的问题，通过研究开发了三维温度场在线仿真模型、新型高效喷嘴、新型无间隙辊缝调节扇形段，并且在多个工程现场进行了应用。升级改造后，铸坯探伤合格率提升至99.5 %，铸坯表面横裂纹、纵裂纹、角部裂纹发生率分别下降了53.96 %、56.3 %、29.19 %，扇形段离线标定和在线控制辊缝精度提高2倍以上，扇形段安装和拆卸时间减少了66 %。

• 排队论在炼钢-连铸区段钢包周转过程中的应用

  石鑫越,杨荣光,石树东

  炼钢连铸区段作为钢铁制造流程“三大界面”之一，其工序装置、生产节奏之间的衔接、匹配对整个生产流程的顺行起决定作用。对首钢京唐公司钢轧作业部炼钢连铸界面钢包周转情况进行分析解析，以排队理论为指导，对转炉出钢至钢水浇铸过程中的钢包周转进行优化，优化后的钢包运行时间由85 min缩短为81.3 min，钢包周转次数由3次提升为4.5次，钢包周转率达到85 %以上，为企业的生产管理提供必要的理论指导。

• B18冷拔钢管精炼过程中洁净度和夹杂物分析

  闵亮,彭其春,李建立,朱航宇,田研

  为改善夹杂物控制工艺提高冷拔钢管的质量与性能，对B18冷拔钢管在精炼过程中的夹杂物进行了系统分析。研究了精炼过程钢水洁净度和显微夹杂物成分、形貌、粒径分布及数量的演变规律。结果表明，从LF到VD工艺过程中钢水中T.O和氮含量有显著降低，但钢水进入中间包后均有少量回升；LF到VD过程钢中显微夹杂尺寸集中分布在0～5 μm，随着精炼工序的进行，钢中夹杂物数量总数不断减少；LF精炼过程钢中主要夹杂物是Si-Mn-Al和Si-Ca-Al-Mg型夹杂以及少量CaS、MnS，VD精炼过程Si-Mn-Al系夹杂向Si-Ca-Al-Mg型和CaS系夹杂转变；中间包钢水夹杂主要为MgO-Al2O3-CaS和CaS、MnS夹杂。大型夹杂物为SiO2-Al2O3、CaO-MgO-Al2O3和MgO-Al2O3-SiO2等复合夹杂物，中间包内大型夹杂物的主要来源是脱氧反应产物、卷入的炉渣以及钢水与炉衬的反应产物。

• A709M-50F-2ZT钢板双边剪切分层原因分析

  付振坡,田志强,华江峰

  A709M-50F-2ZT钢板边部剪切分层严重影响产品质量，为防止再次出现此类边部分层缺陷，以30 mm厚A709M-50F-2ZT边部剪切分层钢板为研究对象，借助金相显微镜、扫描电子显微镜等，对其金相组织、夹杂物进行分析。结果表明：钢板上下表面厚度1/3～1/4区域存在的内裂纹是导致剪切开裂的主要原因。结合实际生产，通过提升钢液纯净度、降低浇铸过热度、加强连铸设备维护，消除了钢板边部剪切分层现象。

• 冷却速率对钢渣物相结构和稳定性的影响研究

  肖永力,李泳达,向俊一,吕学伟,汪华林

  为了解钢渣处理的冷却机制，实现钢渣清洁化利用，对熔融钢渣进行高温冷却试验，通过炉冷、空冷、水雾冷却、水淬４种不同冷却处理方法，研究了冷却速率对钢渣物相结构、物相转变规律、微观形貌和稳定性的影响。热力学平衡计算结果表明钢渣在冷却过程中部分钙先后以硅酸盐和铁酸钙的形式结晶，部分以金属氧化物固溶体的形式存在；钢渣碱度越高，游离氧化钙含量越高。高温熔渣冷却试验结果表明随着冷却速率增加，钢渣中硅酸盐和固溶体氧化物含量升高，而游离氧化钙含量显著降低，钢渣的稳定性可显著提高。