CN108763832A - 一种确定lf炉炉衬修复周期的方法 - Google Patents

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Abstract

一种确定LF炉炉衬修复周期的方法，包括步骤：1).建立求解钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型；2).实测当前冶炼次数的钢水重量值，将当前冶炼次数值及钢水重量值带入数学模型计算，获得计算值；3).根据计算值判断炉衬损耗程度，确定是否需要修复；所述钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型为：设LF炉的标称钢水容量为40T，当采用“电炉+LF”冶炼工艺时，y＝0.0017x3‑0.0427x2+0.4244x+38.132(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)；y＝0.0007x3‑0.0187x2+0.2091x+39.4112(第一次炉衬修补后，y≤41时)；当采用“电炉+LF+VD”冶炼工艺时，y＝0.0018x3‑0.0351x2+0.3526x+38.2934(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)；y＝0.0026x3‑0.0297x2+0.2122x+39.6608(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)，式中：x为当前冶炼次数，y为当前冶炼次数的钢水重量值。

Description

一种确定LF炉炉衬修复周期的方法
技术领域
本发明涉及冶金电炉炼钢炉衬维护维修领域，具体是一种确定LF炉炉衬修 复周期的方法。
背景技术
在炼钢生产中，为了能很好地浇注钢锭，不致在浇注完以后钢水有多余或 不足；以及为了了解炼钢炉内壁的耗损情况，为LF炉的补炉，重砌提供依据和 参考，准确地知道LF炉钢水的重量显得非常重要。
LF炉在使用过程中，由于钢液及炉渣对炉衬耐火材料的浸蚀，以及电弧对 炉壁的作用，使LF炉炉壁逐渐耗损而减薄。随着LF炉冶炼次数的增加，电炉 耗损越严重，容积不断增大，钢液重量不断增重。炉衬耗损到一定程度，就需 要补炉或重新砌炉。
钢水重量的改变，主要是因为LF炉容积的改变，而容积的改变是受LF炉 内壁炉衬的耗损影响的。如果能找出LF炉使用次数与钢水重量变化的规律，在 使用过程中，我们只需知道某一炉钢水是此电炉的具体使用次数，就可以根据 此函数式算出此炉钢水的重量，为浇注钢锭提供理论依据，为何时补炉或重新 砌炉提供基础数据。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种通过该方法指导 操作人员及时、准确地修补、重彻炉衬，以及能够运用在实时监控炉衬意外损 耗上的确定LF炉炉衬修复周期的方法。它是在LF炉炉外精炼过程中，利用LF 炉钢水重量随LF炉使用次数的变化规律，得到LF炉钢水重量随LF炉冶炼次数 及炉衬损耗程度变化的数学模型，从而指导LF炉的补炉和重砌。
本发明采用的技术方案是，一种确定LF炉炉衬修复周期的方法，包括步骤： 1).建立求解钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型；2). 实测当前冶炼次数的钢水重量值，将当前冶炼次数值及钢水重量值带入数学模 型计算，获得计算值；3).根据计算值判断炉衬损耗程度，确定是否需要修复； 所述钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型为：设LF炉的 标称钢水容量为40T，当采用“电炉+LF”冶炼工艺时，
y＝0.0017x3-0.0427x2+0.4244x+38.132(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)；
y＝0.0007x3-0.0187x2+0.2091x+39.4112(第一次炉衬修补后，y≤41时)；
当采用“电炉+LF+VD”冶炼工艺时，
y＝0.0018x3-0.0351x2+0.3526x+38.2934(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)；
y＝0.0026x3-0.0297x2+0.2122x+39.6608(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)， 式中：x为当前冶炼次数，y为当前冶炼次数的钢水重量值。
本发明的有益效果是：本发明中，通过所述钢水重量随LF炉冶炼次数及炉 衬损耗程度变化的数学模型，一方面可指导工人何时进行炉衬的修补，何时进 行炉衬的重彻；另一方面，可随时监控炉衬意外损耗情况。如果因为某种原因 导致耐火材料脱落或破坏时，可从钢水重量的突变反应炉衬的损坏情况，从而 指导工人及时补炉，避免一时不慎导致炉衬的加速耗损。
在没有称量钢包车的企业，完全可以根据此拟合方程式在生产中作为指导 性的公式算出每炉钢水的重量。但前提条件必须是：耐火材料质量稳定，操作 程序正确无误。
根据统计，运用钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模 型，某钢厂的1#电炉用LF炉，平均每炉至少可少炼钢水500公斤，节约的电 费、材料费、人工费等合计约600元。以此计算，以每天电炉冶炼6炉计算， 可节约费用3000元，5台电炉每天可节约15000元，全年以200天计算，可节 约300万元。同时，因可有效指导LF炉的补炉和重砌，使该厂的生产更加有序 和可靠，生产效率得到较大的提高，社会声誉得到了较大的提升。
此公式和方法可推广到全国的炼钢厂和铸造厂使用，将为企业创造极大的 经济价值。同时，因LF炉修补和炉衬重砌的时间都能有效控制和把握，使炼钢 厂和铸造厂的生产可以更有计划地进行。
因此，本项目在在全国范围内都有较强的普适性，有非常好的运用前景。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是钢水重量和冶炼次数的原始数据散点图。
图2是利用MATLAB曲线cubic拟合的图形。
图3是利用MATLAB曲线spline拟合图的图形。
图4是最小二乘法不同阶数的曲线拟合的图形。
具体实施方式
用MATLAB软件分析比较全段拟合与分段拟合的误差及失真情况，得出最符 合实际的钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型(即LF炉炉 衬寿命函数表达式)。最终实现：当电炉钢水出钢重量达到40.5吨时，及时修 补炉衬；当电炉钢水出钢重量达到41吨时，及时进行炉衬重彻。
本发明是一种确定LF炉炉衬修复周期的方法，包括步骤：
1).建立求解钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型；
2).实测当前冶炼次数的钢水重量值，将当前冶炼次数值及钢水重量值带 入数学模型计算，获得计算值；
3).根据计算值判断炉衬损耗程度，确定是否需要修复；所述钢水重量随 LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型为：
设LF炉的标称钢水容量为40T，
当采用“电炉+LF”冶炼工艺时，
y＝0.0017x3-0.0427x2+0.4244x+38.132①(第一次炉衬修补前，y≤40.5 时)；
y＝0.0007x3-0.0187x2+0.2091x+39.4112②(第一次炉衬修补后，y≤41时)；
当采用“电炉+LF+VD”冶炼工艺时，
y＝0.0018x3-0.0351x2+0.3526x+38.2934③(第一次炉衬修补前，y≤40.5 时)；
y＝0.0026x3-0.0297x2+0.2122x+39.6608④(第一次炉衬修补前，y≤41时)
式中：x为当前冶炼次数，y为当前冶炼次数的钢水重量值。
说明：LF炉刚开始投入使用时，钢水重量y≤40.5，用公式①，当钢水重 量y达到40.5吨时，修补炉衬；修补炉衬后用公式②，当钢水重量y达到41 吨时，重彻炉衬；公式③④的使用方法同①②。
本发明中，通过所述钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学 模型，一方面可指导工人何时进行炉衬的修补，何时进行炉衬的重彻；另一方 面，可随时监控炉衬意外损耗情况。如果因为某种原因导致耐火材料脱落或破 坏时，可从钢水重量的突变反应炉衬的损坏情况，从而指导工人及时补炉，避 免一时不慎导致炉衬的加速耗损。
在没有称量钢包车的企业，完全可以根据此拟合方程式在生产中作为指导 性的公式算出每炉钢水的重量。但前提条件必须是：耐火材料质量稳定，操作 程序正确无误。
根据统计，运用钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模 型，某钢厂的1#电炉用LF炉，平均每炉至少可少炼钢水500公斤，节约的电 费、材料费、人工费等合计约600元。以此计算，以每天电炉冶炼6炉计算， 可节约费用3000元，5台电炉每天可节约15000元，全年以200天计算，可节 约300万元。同时，因可有效指导LF炉的补炉和重砌，使该厂的生产更加有序 和可靠，生产效率得到较大的提高，社会声誉得到了较大的提升。
此公式和方法可推广到全国的炼钢厂和铸造厂使用，将为企业创造极大的 经济价值。同时，因LF炉修补和炉衬重砌的时间都能有效控制和把握，使炼钢 厂和铸造厂的生产可以更有计划地进行。
因此，本项目在在全国范围内都有较强的普适性，有非常好的运用前景。
上述所述钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型做如 下思路推导：
(1)对所提供的LF炉使用次数与钢水重量的基础数据进行分析，用传统 数值计算方法对LF炉使用次数与钢水重量进行非线性回归，得出二者之间的理 论计算公式。
(2)利用MATLAB数值分析软件，对LF炉使用次数与钢水重量进行数值分 析，矩阵计算，非线性动态仿真和建模，建立LF炉使用次数与钢水重量的关系 和公式，通过模拟分析，直观表现二者之间的动态关系。
(3)对用传统数值计算方法和用MATLAB数值分析方法得出的LF炉使用次 数与钢水重量的关系进行比较分析，最终得到最符合实际使用情况的理论计算 公式。
其流程大致如下(全段拟合和分段拟合过程大致相同)：
第一步，统计原始数据，根据生产实际情况统计得出；
表1原始数据表
第二步，参见图1所示：编写M程序，绘制钢水重量和冶炼次数的原始数据 散点图；
第三步，参见图2所示：用MATLAB曲线cubic拟合，得出相应的函数方程式；
第四步，参见图3所示：用MATLAB曲线spline拟合，编写钢水重量和冶炼次 数spline插值拟合程序，得出相应的函数方程式；
第五步，参见图4所示：最小二乘法不同阶数的曲线拟合，得出不同阶数的 函数方程式；
第六步，比较以上各拟合误差及失真情况；
第七步，得出符合实际的钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的 数学模型，进而推定炉衬的耗损情况。
以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述具体 技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依 然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (1)

1.一种确定LF炉炉衬修复周期的方法，其特征在于，该方法包括步骤：
1).建立求解钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型；
2).实测当前冶炼次数的钢水重量值，将当前冶炼次数值及钢水重量值带入数学模型计算，获得计算值；
3).根据计算值判断炉衬损耗程度，确定是否需要修复；
所述钢水重量随LF炉冶炼次数及炉衬损耗程度变化的数学模型为：
设LF炉的标称钢水容量为40T，
当采用“电炉+LF”冶炼工艺时，
y＝0.0017x3-0.0427x2+0.4244x+38.132(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)；
y＝0.0007x3-0.0187x2+0.2091x+39.4112(第一次炉衬修补后，y≤41时)；
当采用“电炉+LF+VD”冶炼工艺时，
y＝0.0018x3-0.0351x2+0.3526x+38.2934(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)；
y＝0.0026x3-0.0297x2+0.2122x+39.6608(第一次炉衬修补前，y≤40.5时)，
式中：
x当前冶炼次数，
y当前冶炼次数的钢水重量值。
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