CN105256093A - 通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法 - Google Patents

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王绪国
管萍
李娜
马艳
朱强
张忠才
张明明
高建军
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Abstract

本发明提供一种通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法。该方法包括如下步骤：（1）设定转炉底吹的气体类型和气体流量；（2）将该气体类型和气体流量数据通过通信数据链下装到控制底吹的PLC，控制底吹；（3）根据钢水的目标氮含量范围和炉次总的吹氧量，转炉PLC计算气体由氮气切换为氩气时的吹氧量,（4）转炉PLC计算当前吹氧量，在吹氧量达到气体切换时的吹氧量时，转炉PLC下达气体切换的指令控制底吹气体由氮气切换为氩气；（5）转炉PLC系统控制底吹气体由氩气切换为氮气：（6）转炉L2系统控制底吹结束：本发明在满足冶炼钢水氮含量和底吹搅拌的同时有效地降低转炉底吹氩气消耗量。

Description

通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法，属于转炉冶炼过程控制技术领域。
背景技术：
在转炉（BasicOxygenFurnaceBOF）冶炼过程中，需要控制钢水的终点氮含量，需要解决底吹过程用氮气带来对钢水终点氮含量的影响，在冶炼含氮量高的钢水，可能还要采取增氮措施，满足钢水终点氮含量的要求。同时，还要保证底吹过程满足底吹搅拌的需求。如果控制不好，将会影响钢材的质量。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法，在满足冶炼钢水氮含量和底吹搅拌的同时有效地降低转炉底吹氩气消耗量。
上述的目的通过以下技术方案实现：
通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法，该方法包括如下步骤：
（1）设定转炉底吹的气体类型和气体流量；
（2）将该气体类型和气体流量数据通过通信数据链下装到控制底吹的PLC，PLC选择相应的气体类型，控制底吹气体流量阀，控制底吹；
（3）根据钢水的目标氮含量范围和炉次总的吹氧量，转炉PLC计算气体由氮气切换为氩气时的吹氧量OXchange,具体计算方法是：读取上位机下发的钢水目标氮含量；读取转炉冶炼模型计算的炉次目标总吹氧量OXtotal，如果没有转炉冶炼模型或转炉冶炼模型计算炉次总吹氧量命中较低的情况下，可以采用PLC的设定值；
当目标钢水氮含量上限<=55ppm时，OXchange=OXtotal×λ1；
当55ppm<目标钢水氮含量上限<=65ppm时，OXchange=OXtotal×λ2；
当65ppm<目标钢水氮含量上限<=80ppm时，OXchange=OXtotal×λ3；
当目标钢水氮含量上限>80ppm且目标钢水氮含量上限下限<35ppm，OXchange=OXtotal×λ4；
当氮含量上限>80ppm且氮含量下限>=35ppm，OXchange=OXtotal×λ5，
其中：λ1、λ2、λ3、λ4、λ5为气体切换时的吹氧量百分比参数，
λ1=20%～30%，
λ2=35%～40%，
λ3=45%～50%，
λ4=55%～60%，
λ5=65%～75%；
（4）转炉PLC计算当前吹氧量OXt，在吹氧量达到气体切换时的吹氧量时，转炉PLC下达气体切换的指令给控制底吹气体切换的PLC，控制底吹气体由氮气切换为氩气；
当前吹氧量的计算公式（采用积分的算法计算当前吹氧量）：
OXt=∫0tOX_FLOWtdt，
其中：OX_FLOWt表示t时刻氧气的流量；
（5）转炉PLC系统控制底吹气体由氩气切换为氮气：
当转炉出钢结束时，转炉L2下达气体切换的指令给控制底的PLC，控制底吹气体由氩气切换为氮气；
（6）转炉L2系统控制底吹结束：
当炉次结束时，转炉L2下达气体切换的指令给控制底吹的PLC，关闭底吹气体流量阀，停止底吹。
所述的通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法，步骤（1）中所述的设定转炉底吹的气体类型和气体流量是将整个冶炼过程可分为三个阶段：吹炼准备阶段、吹炼阶段和冶炼结束阶段，所述的吹炼准备阶段包括炉次开始、备散装料阶段、加散装料、加废钢、兑铁水阶段；所述的吹炼阶段是指吹氧冶炼阶段，包括各个氧步、副枪测量阶段、补吹阶段和强搅拌阶段；所述的冶炼结束阶段包括出钢阶段、溅渣阶段、出渣阶段和炉次结束阶段，在吹炼准备阶段，气体类型为氮气，气体流量为3-10(m3/s)，在吹炼阶段，气体类型为氮气或者氩气，气体流量为8-30(m3/s)，在冶炼结束阶段，气体类型为氮气，气体流量为3-25(m3/s)。
有益效果：
利用本发明，可以调节转炉底吹氮氩气体切换时刻来控制非低碳钢氮含量，根据转炉实况，通过对实时吹氧量的跟踪监视，准确地确定氮氩切换时刻，从而能够及时采取措施，切换到相应气体，达到控制钢水终点氮含量的目的和冶炼过程底吹搅拌的作用，同时能节约氩气消耗，降低转炉冶炼成本，同时在冶炼高含氮量的钢种，减少后工序的增氮剂的加入量。
附图说明
图1：本发明的控制流程图。
具体实施方式
通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法，该方法包括如下步骤：
（1）设定转炉底吹的气体类型和气体流量；将整个冶炼过程可分为三个阶段：吹炼准备阶段、吹炼阶段和冶炼结束阶段，所述的吹炼准备阶段包括炉次开始、备散装料阶段、加散装料、加废钢、兑铁水阶段；所述的吹炼阶段是指吹氧冶炼阶段，包括各个氧步、副枪测量阶段、补吹阶段和强搅拌阶段；所述的冶炼结束阶段包括出钢阶段、溅渣阶段、出渣阶段和炉次结束阶段，在吹炼准备阶段，气体类型为氮气，气体流量为3-10(m3/s)，在吹炼阶段，气体类型为氮气或者氩气，气体流量为8-30(m3/s)，在冶炼结束阶段，气体类型为氮气，气体流量为3-25(m3/s)。
（2）将该气体类型和气体流量数据通过通信数据链下装到控制底吹的PLC，PLC选择相应的气体类型，控制底吹气体流量阀，控制底吹；
（3）根据钢水的目标氮含量范围和炉次总的吹氧量，转炉PLC计算气体由氮气切换为氩气时的吹氧量OXchange,具体计算方法是：读取上位机下发的钢水目标氮含量；读取转炉冶炼模型计算的炉次目标总吹氧量OXtotal，如果没有转炉冶炼模型或转炉冶炼模型计算炉次总吹氧量命中较低的情况下，可以采用PLC的设定值；
当目标钢水氮含量上限<=55ppm时，OXchange=OXtotal×λ1；
当55ppm<目标钢水氮含量上限<=65ppm时，OXchange=OXtotal×λ2；
当65ppm<目标钢水氮含量上限<=80ppm时，OXchange=OXtotal×λ3；
当目标钢水氮含量上限>80ppm且目标钢水氮含量上限下限<35ppm，OXchange=OXtotal×λ4；
当氮含量上限>80ppm且氮含量下限>=35ppm，OXchange=OXtotal×λ5，
其中：λ1、λ2、λ3、λ4、λ5为气体切换时的吹氧量百分比参数，
λ1=20%～30%，
λ2=35%～40%，
λ3=45%～50%，
λ4=55%～60%，
λ5=65%～75%；
λ1、λ2、λ3、λ4、λ5取值，根据转炉的大小、底吹的效果等因素，取值不同，但在上述范围内。
（4）转炉PLC计算当前吹氧量OXt，在吹氧量达到气体切换时的吹氧量时，转炉PLC下达气体切换的指令给控制底吹气体切换的PLC，控制底吹气体由氮气切换为氩气；
当前吹氧量的计算公式（采用积分的算法计算当前吹氧量）：
OXt=∫0tOX_FLOWtdt，
其中：OX_FLOWt表示t时刻氧气的流量；
（5）转炉PLC系统控制底吹气体由氩气切换为氮气：
当转炉出钢结束时，转炉L2下达气体切换的指令给控制底的PLC，控制底吹气体由氩气切换为氮气；
（6）转炉L2系统控制底吹结束：
当炉次结束时，转炉L2下达气体切换的指令给控制底吹的PLC，关闭底吹气体流量阀，停止底吹。
以上仅是本发明的最佳实施例，本发明的方法包括但不限于上述实施例所公开的技术方案，本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (2)

1.一种通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
（1）设定转炉底吹的气体类型和气体流量；
（2）将该气体类型和气体流量数据通过通信数据链下装到控制底吹的PLC，PLC选择相应的气体类型，控制底吹气体流量阀，控制底吹；
（3）根据钢水的目标氮含量范围和炉次总的吹氧量，转炉PLC计算气体由氮气切换为氩气时的吹氧量OXchange,具体计算方法是：读取上位机下发的钢水目标氮含量；读取转炉冶炼模型计算的炉次目标总吹氧量OXtotal，如果没有转炉冶炼模型或转炉冶炼模型计算炉次总吹氧量命中较低的情况下，可以采用PLC的设定值；
当目标钢水氮含量上限<=55ppm时，OXchange=OXtotal×λ1；
当55ppm<目标钢水氮含量上限<=65ppm时，OXchange=OXtotal×λ2；
当65ppm<目标钢水氮含量上限<=80ppm时，OXchange=OXtotal×λ3；
当目标钢水氮含量上限>80ppm且目标钢水氮含量上限下限<35ppm，OXchange=OXtotal×λ4；
当氮含量上限>80ppm且氮含量下限>=35ppm，OXchange=OXtotal×λ5，
其中：λ1、λ2、λ3、λ4、λ5为气体切换时的吹氧量百分比参数，
λ1=20%～30%，
λ2=35%～40%，
λ3=45%～50%，
λ4=55%～60%，
λ5=65%～75%；
（4）转炉PLC计算当前吹氧量OXt，在吹氧量达到气体切换时的吹氧量时，转炉PLC下达气体切换的指令给控制底吹气体切换的PLC，控制底吹气体由氮气切换为氩气；
当前吹氧量的计算公式（采用积分的算法计算当前吹氧量）：
OXt=∫0tOX_FLOWtdt，
其中：OX_FLOWt表示t时刻氧气的流量；
（5）转炉PLC系统控制底吹气体由氩气切换为氮气：
当转炉出钢结束时，转炉L2下达气体切换的指令给控制底的PLC，控制底吹气体由氩气切换为氮气；
（6）转炉控制系统控制底吹结束：
当炉次结束时，转炉控制系统下达气体切换的指令给控制底吹的PLC，关闭底吹气体流量阀，停止底吹。
2.根据权利要求1所述的通过调节转炉底吹氮氩气体切换时刻控制钢氮含量的方法，其特征是：步骤（1）中所述的设定转炉底吹的气体类型和气体流量是将整个冶炼过程可分为三个阶段：吹炼准备阶段、吹炼阶段和冶炼结束阶段，所述的吹炼准备阶段包括炉次开始、备散装料阶段、加散装料、加废钢、兑铁水阶段；所述的吹炼阶段是指吹氧冶炼阶段，包括各个氧步、副枪测量阶段、补吹阶段和强搅拌阶段；所述的冶炼结束阶段包括出钢阶段、溅渣阶段、出渣阶段和炉次结束阶段，在吹炼准备阶段，气体类型为氮气，气体流量为3-10(m3/s)，在吹炼阶段，气体类型为氮气或者氩气，气体流量为8-30(m3/s)，在冶炼结束阶段，气体类型为氮气，气体流量为3-25(m3/s)。
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