CN102382937A - 一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法 - Google Patents

一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102382937A
CN102382937A CN2011102327565A CN201110232756A CN102382937A CN 102382937 A CN102382937 A CN 102382937A CN 2011102327565 A CN2011102327565 A CN 2011102327565A CN 201110232756 A CN201110232756 A CN 201110232756A CN 102382937 A CN102382937 A CN 102382937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc furnace
electric arc
molten steel
furnace
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102327565A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102382937B (zh
Inventor
朱荣
董凯
杨凌志
吕明
毕秀荣
魏鑫燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN2011102327565A priority Critical patent/CN102382937B/zh
Publication of CN102382937A publication Critical patent/CN102382937A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102382937B publication Critical patent/CN102382937B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

本发明属于电弧炉炼钢领域，涉及一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法。电弧炉钢水成分温度预报方法为：对电弧炉炉气成分、温度和流量进行连续检测，实时计算电弧炉脱磷速度、脱碳放热速度、热损失速度，进而计算预测电弧炉内钢水的成分与温度，根据电弧炉内钢水成分和温度的预报数据，实时动态调节供电强度和供氧流量，使电弧炉内钢水脱碳和钢水升温协调进行。本发明的有益效果是：该控制方法使电弧炉平均冶炼电耗降低3%，吨钢氧耗降低5%，电弧炉冶炼终点温度、成分双命中率提高10%，并且金属料消耗降低2%。

Description

一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法
技术领域
本发明属于电弧炉炼钢领域，涉及一种适用于20~150t的直流或交流电弧炉的炼钢过程钢水成分与温度的预测方法和以预测结果为基础的冶炼过程控制方法。
背景技术
现代电弧炉炼钢使用电能和氧气共同作用于炉体内的金属原料，最终生产出成分温度符合要求的钢水。钢水脱碳和升温同时进行，实际生产中很难实现钢水升温与脱碳的协调，往往出现冶炼结束时钢水温度或钢水成分不符合要求的情况，必须通过测温取样的手段掌握熔池中的冶炼情况，确定下一步冶炼操作。钢铁企业使用电热偶测量钢水温度，使用取样器获取钢水样品，再用快速检测手段分析样品中化学成分，这种方法只能实现对某一时刻电弧炉内温度和成分的检测。为了保证电弧炉冶炼全程可控，需要对电弧炉内钢液进行连续的温度成分测量。
发明内容
本发明提供了一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法,该方法能实现电弧炉冶炼全程的钢水温度成分预报，并在预报的基础上对电弧炉供电供氧操作进行控制,保证钢水脱碳和钢水升温协调进行，实现冶炼过程最优，提高冶炼终点钢水温度和成分的命中率。
本发明的技术方案是：一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1：在电弧炉第四孔处炉气温度测量仪和水冷取样器，在烟道上安装炉气流量计，所述水冷取样计通过烟气冷却装置、烟气净化装置和输气管道与气体分析仪连接；所述炉气温度测量仪、气体分析仪和所述炉气流量计与PLC连接，PLC与上位机连接，主程序初始化，加载数据存储数据库；
步骤2：所述主程序对电弧炉冶炼全程进行炉气成分温度流量数据分析采集，结合电弧炉供电系统、电弧炉供氧系统运行参数，在数据的基础上计算电弧炉内钢水的成分和温度，具体包括以下步骤：
（2.1）电弧炉冶炼开始前，对电弧炉内的所有原料的初始状态进行计算，获得电弧炉炉体内所有原料中C、Si、Mn、P、S和Fe元素的总质量和总物理热量；
（2.2）电弧炉冶炼过程中，由电弧炉炉气成分数据和电弧炉炉气流量数据计算电弧炉瞬时脱碳速度，将脱碳速度对时间积分，获得电弧炉的脱碳总量，进而预测电弧炉内剩余C元素含量；
（2.3）电弧炉冶炼过程中，由电弧炉炉气成分数据和电弧炉炉气流量数据计算电弧炉内瞬时脱碳放热速度；由电弧炉炉气流量数据和电弧炉炉气温度数据计算电弧炉瞬时热损失速度；根据步骤2.1得到电弧炉炉体内所有原料中Si、Mn、P、S和Fe元素计算电弧炉其他化学反应放热速度；将瞬时脱碳放热速度加其他化学反应放热速度减瞬时热损失数据并对时间积分，获得电弧炉的能量收入总量，进而计算电弧炉内钢水的温度，并把得到的数据存储到所述数据库中；
步骤3.所述主程序从所述数据库中提取相应的数据，根据如下控制策略通过所述上位机动态调节供电供氧强度，炉内钢水脱碳和钢水升温协调进行调节控制，具体如下：
（1）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都高于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉降低供氧流量10~100Nm3/h，
（2）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都低于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉提高供氧流量10~100Nm3/h，
（3）当电弧炉升温比例高于电弧炉冶炼时间比例，而电弧炉脱碳比例低于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉降低供电强度20~100kVA，提高供氧流量10~100Nm3/h，
（4）当电弧炉升温比例低于电弧炉冶炼时间比例，而与电弧炉脱碳比例高于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉提高供电强度20~100kVA，降低供氧流量10~100Nm3/h，
（5）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都电弧炉冶炼时间比例一致时，不进行调节；
步骤4.通过所述上位机通过调节控制后，间隔10~100秒，系统循环到步骤1继续进行采集。
本发明的有益效果是：该方法能实现电弧炉冶炼全程的钢水温度成分预报，并在预报的基础上对电弧炉供电供氧操作进行控制,保证钢水脱碳和钢水升温协调进行，实现冶炼过程最优，提高冶炼终点钢水温度和成分的命中率，使电弧炉平均冶炼电耗降低3%，吨钢氧耗降低5%，电弧炉冶炼终点温度、成分双命中率提高10%，并且金属料消耗降低2%。
 
附图说明
图1为本发明基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法的电弧炉钢水成分温度预报方法策略流程示意图。
图2为本发明基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法的电弧炉供电供氧调节方法控制策略流程示意图。
图3为本发明一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法的系统安装示意图。
图3中：
1.气体分析仪2.水冷取样器、3.烟气冷却装置，4.烟气净化装置，5炉气温度测量仪，6.PLC，7.数据服务器8.上位机，9.炉气流量计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法，具体包括以下步骤：
步骤1：在电弧炉第四孔处炉气温度测量仪和水冷取样器，在烟道上安装炉气流量计，所述水冷取样计通过烟气冷却装置、烟气净化装置和输气管道与气体分析仪连接；所述炉气温度测量仪、气体分析仪和所述炉气流量计与PLC连接，PLC与上位机连接，主程序初始化，加载数据存储数据库；
步骤2：所述主程序对电弧炉冶炼全程进行炉气成分温度流量数据分析采集，结合电弧炉供电系统、电弧炉供氧系统运行参数，在数据的基础上计算电弧炉内钢水的成分和温度，具体包括以下步骤：
（2.1）电弧炉冶炼开始前，对电弧炉内的所有原料的初始状态进行计算，获得电弧炉炉体内所有原料中C、Si、Mn、P、S和Fe元素的总质量和总物理热量；
（2.2）电弧炉冶炼过程中，由电弧炉炉气成分数据和电弧炉炉气流量数据计算电弧炉瞬时脱碳速度，将脱碳速度对时间积分，获得电弧炉的脱碳总量，进而预测电弧炉内剩余C元素含量；
（2.3）电弧炉冶炼过程中，由电弧炉炉气成分数据和电弧炉炉气流量数据计算电弧炉内瞬时脱碳放热速度；由电弧炉炉气流量数据和电弧炉炉气温度数据计算电弧炉瞬时热损失速度；根据步骤2.1得到电弧炉炉体内所有原料中Si、Mn、P、S和Fe元素计算电弧炉其他化学反应放热速度；将瞬时脱碳放热速度加其他化学反应放热速度减瞬时热损失数据并对时间积分，获得电弧炉的能量收入总量，进而预测电弧炉内钢水的温度，并把得到的数据存储到所述数据库中；
步骤3.所述主程序从所述数据库中提取相应的数据，根据如下控制策略通过所述上位机动态调节供电供氧强度，炉内钢水脱碳和钢水升温协调进行调节控制，具体如下：
（1）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都高于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉降低供氧流量10~100Nm3/h，
（2）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都低于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉提高供氧流量10~100Nm3/h，
（3）当电弧炉升温比例高于电弧炉冶炼时间比例，而电弧炉脱碳比例低于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉降低供电强度20~100kVA，提高供氧流量10~100Nm3/h，
（4）当电弧炉升温比例低于电弧炉冶炼时间比例，而与电弧炉脱碳比例高于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉提高供电强度20~100kVA，降低供氧流量10~100Nm3/h，
（5）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都电弧炉冶炼时间比例一致时，不进行调节；
步骤4.通过所述上位机通过调节控制后，间隔10~100秒，系统循环到步骤1继续进行采集。
本发明使用后，电弧炉平均冶炼电耗降低3%，吨钢氧耗降低5%，电弧炉冶炼终点温度、成分双命中率提高10%，并且金属料消耗降低2%。

Claims (1)

1.一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1：在电弧炉第四孔处炉气温度测量仪（5）和水冷取样器（2），在烟道上安装炉气流量计（9），所述水冷取样计（2）通过烟气冷却装置（3）、烟气净化装置（4）和输气管道与气体分析仪（1）连接；所述炉气温度测量仪（5）、气体分析仪（1）和所述炉气流量计（9）与PLC（6）连接，PLC（6）与上位机（8）连接，主程序初始化，加载数据存储数据库（7）；
步骤2：所述主程序对电弧炉冶炼全程进行炉气成分温度流量数据分析采集，结合电弧炉供电系统、电弧炉供氧系统运行参数，在数据的基础上计算电弧炉内钢水的成分和温度，具体包括以下步骤：
（2.1）电弧炉冶炼开始前，对电弧炉内的所有原料的初始状态进行计算，获得电弧炉炉体内所有原料中C、Si、Mn、P、S和Fe元素的总质量和总物理热量；
（2.2）电弧炉冶炼过程中，由电弧炉炉气成分数据和电弧炉炉气流量数据计算电弧炉瞬时脱碳速度，将脱碳速度对时间积分，获得电弧炉的脱碳总量，进而预测电弧炉内剩余C元素含量；
（2.3）电弧炉冶炼过程中，由电弧炉炉气成分数据和电弧炉炉气流量数据计算电弧炉内瞬时脱碳放热速度；由电弧炉炉气流量数据和电弧炉炉气温度数据计算电弧炉瞬时热损失速度；根据步骤2.1得到电弧炉炉体内所有原料中Si、Mn、P、S和Fe元素计算电弧炉其他化学反应放热速度；将瞬时脱碳放热速度加其他化学反应放热速度减瞬时热损失数据并对时间积分，获得电弧炉的能量收入总量，进而计算电弧炉内钢水的温度，并把得到的数据存储到所述数据库（7）中；
步骤3.所述主程序从所述数据库中提取相应的数据，根据如下控制策略通过所述上位机（8）动态调节供电供氧强度，炉内钢水脱碳和钢水升温协调进行调节控制，具体如下：
（1）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都高于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉降低供氧流量10~100Nm3/h，
（2）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都低于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉提高供氧流量10~100Nm3/h，
（3）当电弧炉升温比例高于电弧炉冶炼时间比例，而电弧炉脱碳比例低于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉降低供电强度20~100kVA，提高供氧流量10~100Nm3/h，
（4）当电弧炉升温比例低于电弧炉冶炼时间比例，而与电弧炉脱碳比例高于电弧炉冶炼时间比例时，控制电弧炉提高供电强度20~100kVA，降低供氧流量10~100Nm3/h，
（5）当电弧炉升温比例与电弧炉脱碳比例都电弧炉冶炼时间比例一致时，不进行调节；
步骤4.通过上述步骤调节控制后，间隔10~100秒，主程序返回到步骤2继续进行采集。
CN2011102327565A 2011-08-15 2011-08-15 一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法 Expired - Fee Related CN102382937B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102327565A CN102382937B (zh) 2011-08-15 2011-08-15 一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102327565A CN102382937B (zh) 2011-08-15 2011-08-15 一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102382937A true CN102382937A (zh) 2012-03-21
CN102382937B CN102382937B (zh) 2013-08-28

Family

ID=45822766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011102327565A Expired - Fee Related CN102382937B (zh) 2011-08-15 2011-08-15 一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102382937B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2507116A (en) * 2012-10-22 2014-04-23 Vito Logar Soft sensor for online estimation of the steel bath temperature in an electric arc furnace (EAF)
CN105969936A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 北京科技大学 一种电弧炉使用预热式氧枪的炼钢过程控制方法及系统
CN107633124A (zh) * 2017-09-13 2018-01-26 中南大学 一种基于机理模型的电弧炉冶炼过程成分实时预报的方法
CN110322057A (zh) * 2019-06-20 2019-10-11 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种100t直流电弧炉出钢碳成分的预测系统及预测方法
TWI737993B (zh) * 2019-05-14 2021-09-01 中國鋼鐵股份有限公司 轉爐氣產量的預測方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1757758A (zh) * 2005-11-17 2006-04-12 钢铁研究总院 转炉炼钢过程与终点控制系统
CN101832967A (zh) * 2009-03-09 2010-09-15 鞍钢股份有限公司 一种连续预测转炉熔池碳含量的方法
CN101845531A (zh) * 2010-05-07 2010-09-29 北京首钢自动化信息技术有限公司 一种转炉冶炼终点钢水碳、温度控制系统及其方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1757758A (zh) * 2005-11-17 2006-04-12 钢铁研究总院 转炉炼钢过程与终点控制系统
CN101832967A (zh) * 2009-03-09 2010-09-15 鞍钢股份有限公司 一种连续预测转炉熔池碳含量的方法
CN101845531A (zh) * 2010-05-07 2010-09-29 北京首钢自动化信息技术有限公司 一种转炉冶炼终点钢水碳、温度控制系统及其方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何春来 等: "基于多相流数值模拟的电弧炉脱碳速度研究", 《炼钢》 *
何春来 等: "基于烟气成分分析的电弧炉炼钢脱碳模型", 《北京科技大学学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2507116A (en) * 2012-10-22 2014-04-23 Vito Logar Soft sensor for online estimation of the steel bath temperature in an electric arc furnace (EAF)
GB2507116B (en) * 2012-10-22 2014-09-10 Vito Logar Soft sensor for online estimation of the steel bath temperature in an electric arc furnace (EAF)
CN105969936A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 北京科技大学 一种电弧炉使用预热式氧枪的炼钢过程控制方法及系统
CN107633124A (zh) * 2017-09-13 2018-01-26 中南大学 一种基于机理模型的电弧炉冶炼过程成分实时预报的方法
CN107633124B (zh) * 2017-09-13 2021-02-26 中南大学 一种基于机理模型的电弧炉冶炼过程成分实时预报的方法
TWI737993B (zh) * 2019-05-14 2021-09-01 中國鋼鐵股份有限公司 轉爐氣產量的預測方法
CN110322057A (zh) * 2019-06-20 2019-10-11 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种100t直流电弧炉出钢碳成分的预测系统及预测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102382937B (zh) 2013-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101845531B (zh) 一种转炉冶炼终点钢水碳、温度控制系统及其方法
CN102382937B (zh) 一种基于炉气分析的电弧炉冶炼过程控制方法
CN108342540B (zh) 一种炼钢厂rh精炼设备自动控制系统
CN103540833B (zh) 一种抗hic/sscc用钢的冶炼方法
CN103439999B (zh) 根据冷却壁温度变化进行高炉异常炉温控制的方法
CN107043842B (zh) 一种lf精炼炉最优经济配料和智能控制模型
CN101881981A (zh) 一种rh钢水温度、成分闭环控制系统
CN103103309A (zh) 一种辅助预报转炉炼钢终点的方法
CN101832967B (zh) 一种连续预测转炉熔池碳含量的方法
CN106834593A (zh) 一种以参考炉次法确定rh精炼炉脱碳工艺数据的方法
Wei et al. Mathematical modeling study on combined side and top blowing AOD refining process of stainless steel
CN101308154A (zh) 一种转炉炼钢钢水连续定碳方法
CN102373310B (zh) 一种指导转炉补吹过程操作的方法
CN101592650B (zh) 电炉炼钢炉内钢水碳含量的连续测定方法
CN104419799A (zh) 一种转炉冶炼在线预测高碳钢碳含量方法
CN103194574B (zh) 一种vod精炼终点碳含量预报模型的动态调整方法
CN102758052B (zh) 一种rh轻处理模式的控制方法
CN109517937A (zh) 一种转炉冶炼热平衡方法
CN107630122A (zh) 一种基于烟气分析的ｒｈ动态脱碳优化方法
CN208517458U (zh) 一种LF炉动态底吹CO2-Ar精炼装置系统
CN103276147A (zh) 一种lf精炼过程钢水温度的预报方法
CN103667591B (zh) 一种高铁比电炉炼钢终点碳控制方法
CN113736948B (zh) 一种dc04钢转炉冶炼终点不等样的脱磷控制方法
CN104894328A (zh) 一种转炉终点磷含量预报方法
CN103451353A (zh) 基于模拟副枪静态检测的启动转炉动态控制模型的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130828

Termination date: 20210815