CN109609718B - 一种基于气体解析的炼钢过程布料方法 - Google Patents

一种基于气体解析的炼钢过程布料方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，包括：计算炼钢过程中需要的石灰总量、白云石总量和矿石总量；利用炉气解析系统测量炉气中的O2、CO、CO2含量值，并将测得的O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统；二级控制系统接收炉气中的O2、CO、CO2含量信息，并根据O2、CO、CO2含量值控制投料过程。炉气中的不同气体含量值的变化可反映转炉内的不同冶炼时期，根据气体含量值控制投料过程，可有效避免过程加料时机不当、物料消耗高、喷溅等系列问题，满足顶底复吹转炉所有的冶炼操作要求，解决原单纯的副枪控制方法造成的冶炼过程根据设定值进行操作而无法调整的问题，极大的稳定转炉操作，提高终点命中率。

Description

一种基于气体解析的炼钢过程布料方法
技术领域
本申请涉及转炉炼钢技术领域，尤其涉及一种基于气体解析的炼钢过程布料方法。
背景技术
转炉是炼钢的主要设备之一，其产量占我国总钢产量的80％以上。转炉炼钢的原料除铁水和废钢等主料外，还包括石灰、白云石、矿石等。
目前国内多数钢厂转炉较多采用副枪操作进行炼钢操作，利用副枪系统预先采集的信息进行计算，冶炼过程按照静态模型控制，只有冶炼终点测完第一支副枪探头时进行动态微调。
但是，现有冶炼过程无法实现全程的动态调整功能，造成过程加料时机不当、物料消耗高、喷溅等系列问题，且不能进行终点预报，操作人员无法提前得到终点预报，终点命中率低。
发明内容
本申请提供了一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，以解决冶炼过程中加料时机不当、物料消耗高、喷溅的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
本申请实施例公开了一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，包括：计算炼钢过程中需要的石灰总量、白云石总量和矿石总量；
利用炉气解析系统测量炉气中的O2、CO、CO2含量值，并将测得的O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统；
所述二级控制系统根据接收到的O2、CO、CO2含量值控制投料过程，其中：
当炉气中的O2含量值为12％～18％、CO含量值为6％～10％时，所述二级控制系统控制第一次投料，第一次投料包括石灰、白云石和矿石，其中，石灰为所述石灰总量的60％～70％、白云石占为所述白云石总量的100％、矿石为所述矿石总量的30％～40％；
当炉气中O2含量为0.5％～1.0％、CO含量为40％～50％、CO2含量为20％～30％时，所述二级控制系统控制第二次投料，将剩余石灰分为2～3批次加入转炉；
当炉气中O2含量小于0.5％、CO含量为45％～55％、CO2含量为20％～30％时所述二级控制系统控制第三次投料：将剩余矿石分为5～7批次加入转炉。
可选的，所述投料过程还包括：当炉气中CO含量为15％～20％、CO2含量为20％～25％时，将钢水中残余碳含量进行预报，若预报碳含量比钢种的目标碳含量高，二级控制系统以目标碳含量为基准，计算额外矿石量，并将额外矿石量分为1～2批次加入炉内；若预报碳含量低于或等于钢种的目标碳含量，则指导操作人员进行正常的拉碳作业。
可选的，所述基于气体解析的炼钢过程布料方法还包括：转炉装料前，确保二级系统及炉气解析系统正常运作，装料结束后，炉体回零位，开始降枪吹炼。
可选的，所述炉气为炉气解析系统从转炉烟道蒸发冷却器出口位置抽取的经过喷淋冷却后的炉气。
可选的，当炉气中的O2含量值为12％～18％、CO含量值为6％～10％时，所述二级控制系统控制第一次投料，第一次投料包括石灰、白云石和矿石，其中，石灰为所述石灰总量的65％、白云石为所述白云石总量的100％、矿石为所述矿石总量的35％；
当炉气中O2含量为0.5％～1.0％、CO含量为40％～50％、CO2含量为20％～30％时，所述二级控制系统控制第二次投料，将剩余石灰分为3批次加入转炉，剩余石灰为所述石灰总量的35％；
当炉气中O2含量小于0.5％、CO含量为45％～55％、CO2含量为20％～30％时所述二级控制系统控制第三次投料：将剩余矿石分为6批次加入转炉，剩余矿石为矿石总量的65％。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供了一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，包括：计算炼钢过程中需要的石灰总量、白云石总量和矿石总量；利用炉气解析系统测量炉气中的O2、CO、CO2含量值，并将测得的O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统；二级控制系统接收炉气中的O2、CO、CO2含量信息，并根据O2、CO、CO2含量值控制投料过程。炉气中的O2、CO、CO2含量值的变化可反映转炉内的不同冶炼时期，根据O2、CO、CO2含量值控制投料过程，可有效避免过程加料时机不当、物料消耗高、喷溅等系列问题，可以满足顶底复吹转炉所有的冶炼操作要求，解决原单纯的副枪控制方法造成的冶炼过程根据设定值进行操作而无法调整的问题，极大的稳定转炉操作，提高终点命中率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例一
本申请实施例提供了一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，包括：
转炉装料前，确保二级系统及炉气解析系统正常运作，装料结束后，炉体回零位，开始降枪吹炼。
计算炼钢过程中需要投入的石灰总量、白云石总量和矿石总量。
利用炉气解析系统测量炉气中的O2、CO、CO2含量值，并将测得的O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统。
所述炉气为炉气解析系统从转炉烟道蒸发冷却器出口位置抽取的经过喷淋冷却后的炉气。具体的，所述炉气为利用炉气解析系统中的2台抽离泵，从转炉烟道蒸发冷却器出口位置，将经过喷淋冷却后的炉气抽出。
所述二级控制系统根据接收到的O2、CO、CO2含量值控制投料过程，其中：
当炉气中的O2含量值为12％～18％、CO含量值为6％～10％时，所述二级控制系统控制第一次投料，第一次投料包括石灰、白云石和矿石，其中，石灰为所述石灰总量的60％～70％、白云石占为所述白云石总量的100％、矿石为所述矿石总量的30％～40％。
开吹后，当炉气成分中O2含量值到达12％～18％，且出现明显下降走势；CO含量值到达6％～10％，且出现明显上升走势，说明此时氧枪供入的氧气与炉内铁液开始进行初步的燃烧反应，确定打火正常。此时，炉气解析系统将所测炉气内O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统，二级系统将此时的炉气内O2、CO、CO2含量值作为第一批料的加料触发点。第一次投料包括石灰、白云石和矿石，其中，石灰为所述石灰总量的60％～70％、白云石占为所述白云石总量的100％、矿石为所述矿石总量的30％～40％。
当炉气中O2含量为0.5％～1.0％、CO含量为40％～50％、CO2含量为20％～30％时，所述二级控制系统控制第二次投料，将剩余石灰分为2～3批次加入转炉。
第一批料加料结束，炉气成分中O2、CO、CO2含量值继续变化，当O2含量值降低到0.5％～1.0％，CO含量值提升至40％～50％，CO2含量值提升至20％～30％时，根据碳氧反应理论及实践研究，此刻的碳氧反应逐步开始剧烈，同时，说明硅元素与锰元素的氧化反应基本接近尾声，熔池热量快速增加、炉内气体量大量提升，此时所述二级控制系统控制第二次投料，第二次投料主要针对剩余石灰，将剩余石灰分为2～3批次加入转炉。至此投入转炉内的石灰的和为计算得到的石灰总量的100％。对此刻的炼钢反应进行压制，稳定吹炼前期的控制，有效避免因第二批物料渣料投入不及时，造成渣料喷溅。
当炉气中O2含量小于0.5％、CO含量为45％～55％、CO2含量为20％～30％时，所述二级控制系统控制第三次投料：将剩余矿石分为5～7批次加入转炉。
在硅锰氧化反应期结束以后，碳氧反应到达相对激烈的时间，炉气成分存在一个相对稳定的时期，此时间段内，O2含量值基本稳定在0.5％以内，CO2含量值稳定在20％～30％，CO含量值稳定在45％～55％，此时以稳定过程反应为目标，炉气中的O2、CO、CO2含量值反馈给二级系统后，二级系统根据相对稳定的炉气成分制定出可稳定维持过程升温的布料措施，所述二级控制系统控制第三次投料。第三次投料主要针对矿石加入进行合理分配，确定在炉气成分相对稳定的阶段内，将剩余矿石分为5～7批次，每批次占总量的8％～15％，陆续加入。至此投入转炉内的矿石的和为计算得到的石灰总量的100％。
当炉气中CO含量为15％～20％、CO2含量为20％～25％时，将钢水中残余碳含量进行预报，若预报碳含量比钢种的目标碳含量高，二级控制系统以目标碳含量为基准，计算额外矿石量，并将额外矿石量分为1～2批次加入炉内；若预报碳含量低于或等于钢种的目标碳含量，则指导操作人员进行正常的拉碳作业。
冶炼接近终点，熔池内的钢水中碳含量已基本氧化，炉内反应减缓，此时炉内气体量急剧降低，炉气中的CO2含量值降低至15％～20％之，CO含量值到达20％～25％，炉气解析系统将所测炉气成分反馈二级系统，二级系统接收到所有数据后，判定冶炼基本结束，停止过程物料计算及布料分配，根据系统核心公式推导出钢水中残余碳含量，进行预报。
其中，预报碳含量与钢种的目标碳含量进行对比；若预报碳含量高于钢种的目标碳含量，二级控制系统以目标碳含量为基准，计算额外矿石量并将额外矿石量的矿石分为1～2批次加入炉内，使炉内钢水降温，延迟供氧时间，确保碳进一步被氧化，以达到目标碳含量；若预报碳含量低于或等于钢种的目标碳含量，则指导操作人员进行正常的拉碳作业。
以上实施例中每次投料过程中渣料的具体投料批数由操作人员根据业内技术知识进行分析、确认；气体含量值呈上升趋势或下降趋势，可根据系统操作界面形成的相应气体的含量值曲线趋势来判断。
实施例二
本申请实施例提供了一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，包括：
转炉装料前，确保二级系统及炉气解析系统正常运作，装料结束后，炉体回零位，开始降枪吹炼。
计算炼钢过程中需要投入的石灰总量、白云石总量和矿石总量。
利用炉气解析系统测量炉气中的O2、CO、CO2含量值，并将测得的O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统。
当炉气中的O2含量值为12％～18％、CO含量值为6％～10％时，所述二级控制系统控制第一次投料，第一次投料包括石灰、白云石和矿石，其中，石灰为所述石灰总量的65％、白云石为所述白云石总量的100％、矿石为所述矿石总量的35％。
当炉气中O2含量为0.5％～1.0％、CO含量为40％～50％、CO2含量为20％～30％时，所述二级控制系统控制第二次投料，将剩余石灰分为3批次加入转炉，剩余石灰为所述石灰总量的35％。
当炉气中O2含量小于0.5％、CO含量为45％～55％、CO2含量为20％～30％时所述二级控制系统控制第三次投料：将剩余矿石分为6批次加入转炉，剩余矿石为矿石总量的65％。
当炉气中CO含量为15％～20％、CO2含量为20％～25％时，将钢水中残余碳含量进行预报，若预报碳含量比钢种的目标碳含量高，二级控制系统以目标碳含量为基准，计算额外矿石量，并将额外矿石量分为1～2批次加入炉内；若预报碳含量低于或等于钢种的目标碳含量，则指导操作人员进行正常的拉碳作业。
实施例三
如表1所示，以冶炼Q345R、目标碳0.06％为例，转炉布料控制情况：
经计算得到石灰总量6367kg，白云石总量1724kg，矿石总量3077kg；
表1以冶炼Q345R、目标碳0.06％为例，转炉布料控制情况
Figure GDA0001972219580000041
综上所述，本申请提供了一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，包括：计算炼钢过程中需要的石灰总量、白云石总量和矿石总量；利用炉气解析系统测量炉气中的O2、CO、CO2含量值，并将测得的O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统；二级控制系统接收炉气中的O2、CO、CO2含量信息，并根据O2、CO、CO2含量值控制投料过程。炉气中的O2、CO、CO2含量值的变化可反映转炉内的不同冶炼时期，根据O2、CO、CO2含量值控制投料过程，可有效避免过程加料时机不当、物料消耗高、喷溅等系列问题，可以满足顶底复吹转炉所有的冶炼操作要求，解决原单纯的副枪控制方法造成的冶炼过程根据设定值进行操作而无法调整的问题，极大的稳定转炉操作，提高终点命中率。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种基于气体解析的炼钢过程布料方法，其特征在于，包括：
计算炼钢过程中需要的石灰总量、白云石总量和矿石总量；
利用炉气解析系统测量炉气中的O2、CO、CO2含量值，并将测得的O2、CO、CO2含量值反馈至二级控制系统；
所述二级控制系统根据接收到的O2、CO、CO2含量值控制投料过程，其中：
当炉气中的O2含量值为12％～18％、CO含量值为6％～10％时，所述二级控制系统控制第一次投料，第一次投料包括石灰、白云石和矿石，其中，石灰为所述石灰总量的60％～70％、白云石占为所述白云石总量的100％、矿石为所述矿石总量的30％～40％；
当炉气中O2含量为0.5％～1.0％、CO含量为40％～50％、CO2含量为20％～30％时，所述二级控制系统控制第二次投料，将剩余石灰分为2～3批次加入转炉；
当炉气中O2含量小于0.5％、CO含量为45％～55％、CO2含量为20％～30％时所述二级控制系统控制第三次投料：将剩余矿石分为5～7批次加入转炉。
2.根据权利要求1所述基于气体解析的炼钢过程布料方法，其特征在于，所述投料过程还包括：当炉气中CO含量为15％～20％、CO2含量为20％～25％时，将钢水中残余碳含量进行预报，若预报碳含量比钢种的目标碳含量高，二级控制系统以目标碳含量为基准，计算额外矿石量，并将额外矿石量分为1～2批次加入炉内；若预报碳含量低于或等于钢种的目标碳含量，则指导操作人员进行正常的拉碳作业。
3.根据权利要求1所述基于气体解析的炼钢过程布料方法，其特征在于，还包括：转炉装料前，确保二级系统及炉气解析系统正常运作，装料结束后，炉体回零位，开始降枪吹炼。
4.根据权利要求1所述基于气体解析的炼钢过程布料方法，其特征在于，所述炉气为炉气解析系统从转炉烟道蒸发冷却器出口位置抽取的经过喷淋冷却后的炉气。
5.根据权利要求1所述基于气体解析的炼钢过程布料方法，其特征在于，当炉气中的O2含量值为12％～18％、CO含量值为6％～10％时，所述二级控制系统控制第一次投料，第一次投料包括石灰、白云石和矿石，其中，石灰为所述石灰总量的65％、白云石为所述白云石总量的100％、矿石为所述矿石总量的35％；
当炉气中O2含量为0.5％～1.0％、CO含量为40％～50％、CO2含量为20％～30％时，所述二级控制系统控制第二次投料，将剩余石灰分为3批次加入转炉，剩余石灰为所述石灰总量的35％；
当炉气中O2含量小于0.5％、CO含量为45％～55％、CO2含量为20％～30％时所述二级控制系统控制第三次投料：将剩余矿石分为6批次加入转炉，剩余矿石为矿石总量的65％。
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