CN111254251B - 一种基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法 - Google Patents
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- CN111254251B CN111254251B CN201811455527.8A CN201811455527A CN111254251B CN 111254251 B CN111254251 B CN 111254251B CN 201811455527 A CN201811455527 A CN 201811455527A CN 111254251 B CN111254251 B CN 111254251B
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Abstract
本发明涉及转炉炼钢技术领域，特别涉及一种基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，包括以下步骤：设定炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表和炉底维护模式工艺静态表，采集炉龄、采集实际炉底厚度值最低值，计算炉底厚度偏差值；根据炉底厚度偏差值读取炉底维护模式工艺静态表对应的炉底维护模式和溅渣总时间进行枪位自动控制；本发明在不同的冶炼工艺，结合相应的炉龄阶段炉底厚度标准，选择采用涨炉底、保持炉底、降炉底三种不同的炉底维护模式，来确定溅渣过程枪位和溅渣各阶段枪位的时间分配；在溅渣过程中自动调整溅渣枪位；即能保证转炉炉底厚度的动态平衡，使转炉底吹充分发挥冶金效果，又能保证炉底不漏钢的安全厚度。
Description
技术领域
本发明涉及转炉炼钢技术领域，特别涉及一种基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法。
背景技术
转炉溅渣工艺是在转炉出完钢，对转炉终点炉渣进行成份调整后，利用氧枪高压氮气的吹溅，在炉衬表面形成一层高熔点的熔渣层，并与炉衬很好地粘结附着。根据炉衬各部位的厚薄程度，通过溅渣时枪位的调整，达到炉衬内部均匀附着炉渣的目的，保持炉型的稳定。其中炉底的厚度是溅渣枪位调整的主要依据，以达到转炉底吹在全炉役发挥最佳的冶金效果。底吹冶金效果应保持终点钢水碳氧积＜0.0025，大于0.0025底吹冶金效果弱化，对炉内反应平衡有着严重的影响，增大了钢铁料的消耗，同时出钢自由氧增高，脱氧夹杂多而降低钢水的纯净度。在炉役的不同阶段，炉底厚度上涨会导致底吹孔堵塞，底吹的冶金效果变差，甚至丧失，对生产超低碳钢种困难，冶炼成本及钢水质量受到严重的影响。炉底厚度下降，炉衬安全得不到保证，易导致转炉在炉役后期炉底漏钢的风险。因此，溅渣枪位根据转炉的不同炉龄阶段，炉底厚度要求，以保持炉底厚度的动态平衡为目的来进行调整。
目前转炉造渣工艺分为常规冶炼和留渣冶炼的方式。留渣冶炼与常规冶炼的主要不同点，是将上一炉的终点炉渣部分或全部留到下一炉进行利用。留渣操作的炉次，溅渣枪位和时间分配与常规炉次不同，否则存在部分液态流动性渣存在炉内，在下炉兑铁水时具有一定的安全风险。
目前公开的专利号为“CN201510890756.2转炉溅渣护炉的方法”中，其公布了含有一种根据转炉的炉龄确定氧枪的溅渣枪位的方法。此种溅渣枪位的确定方法与转炉炉底的炉衬厚度毫无关联，如果炉底上涨或下降，溅渣枪位不能较好的保持炉底厚度的动态平衡，也就不能保证转炉底吹的冶金效果和炉底漏钢的风险。另一公开的专利号为“CN201110460195.4脱碳转炉少渣溅渣工艺”中，枪位控制直接采用低枪位溅渣，也没有与相应炉役阶段的炉底厚度相关。公开的专利号为“CN201310300680.4少渣冶炼条件下稳定转炉炉底残厚的溅渣方法”，溅渣枪位根据溅渣目标位置调节，没有考虑与相应炉役阶段的炉底厚度。公开的专利号为“CN201510087284.7一种转炉溅渣护炉的方法”，溅渣枪位直接采用低高低的溅渣枪位模式，没有考虑与相应炉役阶段的炉底厚度。公开的专利号为“CN201510196737.X转炉溅渣护炉的方法”，是适用于中高碳钢冶炼的转炉溅渣护炉的方法，同样也没有涉及到溅渣枪位的调整的描述。公开的专利号为“CN201610369092.X一种控制转炉炉型的溅渣护炉方法”，溅渣枪位是人工根据炉衬测厚数据进行不同模式调整，但没有明确根据炉底厚度进行调整的方法来考虑底吹的复吹效果，并没有实现溅渣枪位的自动控制。公开的专利号为
“CN201711045549.2控制转炉炉衬厚度的方法”，该方法主要通过溅渣枪位下降时缓慢阶梯式进行下降和利用侧吹喷头的炉衬厚的部位进行吹氧，目的是控制炉帽及出钢面的炉型，也没有涉及根据炉底厚度对溅渣枪位的调整。公开的专利号为“CN201610166049.3一种复吹转炉的炉底控制方法”，该方法主要通过给出不同炉龄阶段所对应的炉底厚度控制标准，此标准对于不同公称吨位的转炉是不同的，只适用于某一公称吨位的转炉，存在局限性。其溅渣枪位主要根据“终点碳氧积”来确定，给出的是溅渣时间总时间和枪位的控制范围，实施的自由度很大，也未能实现溅渣枪位的自动控制。
目前溅渣工艺方法的缺点，溅渣枪位都是达到不同目的经验值，没有考虑到不同工艺条件下的炉底厚度，保持炉底厚度的动态平衡，不能做到全炉役复吹，达到转炉底吹在全炉役发挥最佳的冶金效果；同时没有实现溅渣枪位的自动控制。
基于以上情况和目前的工艺，急需开发一种基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，包括以下步骤：
步骤1，设定炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表和炉底维护模式工艺静态表；
所述炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表中记录了不同炉龄阶段转炉对应的炉底厚度；如表1；
所述炉底维护模式工艺静态表记录了不同冶炼方式、不同数值范围内的炉底厚度偏差值X对应的炉底维护模式和溅渣总时间；如表2；
表1：炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表
随着炉龄不断增加，炉底的侵蚀量也会增加，这是必然的结果。通过溅渣对炉底的维护，使得炉底的侵蚀速度在可控的范围内，即每炉0.05mm的正常侵蚀速度，从而保证整个炉役的炉底安全，又保证底吹的冶金搅拌效果。故炉役的各阶段的最大炉龄对应的厚度H1、H2…是该炉龄阶段最佳的厚度。
表2：炉底维护模式工艺静态表
由于溅渣时炉底会附着渣层的原因，(炉底实际厚度最低值-标准炉底厚度)X，会发生波动。
表中B是各炉龄阶段基于最佳厚度的上限差值，超过此上限值说明炉底附着过厚的渣层而影响底吹的搅拌效果；
表中B1是各炉龄阶段基于最佳厚度的下限差值，超过此下限值说明炉底侵蚀速度过快而不能保证炉底安全。
表中T1、T2、T3表示从开始溅渣至结束的总时间，是经验值，时间长炉底的溅渣层相对较厚，时间短炉底溅渣层相对较薄，其中T1是溅渣的最长时间，超过此时间炉渣偏干，没有流动性，不能继续附着炉底；T3是溅渣时炉渣稠化附着，保证溅渣效果的最短时间，低于此时间不能保证炉衬其它部位的溅渣效果。
步骤2，当转炉冶炼结束，确定冶炼模式，采集出钢完成信号；控制转炉回到零位，并确定零位信号收到；
步骤3，采集炉龄、采集实际炉底厚度值最低值；
步骤4，读取所述炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表，计算炉底厚度偏差值X，所述炉底厚度偏差值X＝实际炉底厚度最低值-炉底厚度标准值；
步骤5，利用步骤4计算的炉底厚度偏差值X读取所述炉底维护模式工艺静态表；按照炉底维护模式工艺静态表中的炉底维护模式和溅渣总时间进行枪位自动控制；
步骤6，依据步骤5的结果，控制不同溅渣枪位和溅渣各阶段对应溅渣时间。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中的冶炼方式包括常规冶炼和留渣冶炼。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中的炉底维护模式包括涨炉底、保持炉底、降炉底三种模式。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为常规冶炼、炉底厚度偏差值X＜B时，采用涨炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间22.22％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间11.11％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间11.11％→320cm占总溅渣时间11.11％→350cm占总溅渣时间22.23％。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为常规冶炼、B≤炉底厚度偏差值X≤B1时，当B≤(炉底厚度最低值-标准炉底厚度)≤B1，采用保持炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间25.00％→320cm占总溅渣时间12.50％→300cm占总溅渣时间12.50％→320cm占总溅渣时间12.50％→300cm占总溅渣时间12.50％→220cm占总溅渣时间12.50％→280cm占总溅渣时间12.50％。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为常规冶炼、炉底厚度偏差值X＞B1，采用降炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间28.57％→320cm占总溅渣时间14.29％→300cm占总溅渣时间14.29％→320cm占总溅渣时间14.29％→300cm占总溅渣时间14.29％→260cm占总溅渣时间14.27％。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为留渣冶炼、炉底厚度偏差值X＜B时，采用涨炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间22.22％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间7.41％→320cm占总溅渣时间14.81％→300cm占总溅渣时间7.41％→320cm占总溅渣时间14.81％→350cm占总溅渣时间11.11％→260cm占总溅渣时间11.12％。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为留渣冶炼、B≤炉底厚度偏差值X≤B1时，采用保持炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间22.22％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间7.41％→320cm占总溅渣时间14.81％→300cm占总溅渣时间7.41％→280cm占总溅渣时间12.50％→260cm占总溅渣时间12.50％。
优选地，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为留渣冶炼、炉底厚度偏差值X＞B1时，采用降炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间28.57％→320cm占总溅渣时间14.29％→300cm占总溅渣时间11.90％→320cm占总溅渣时间11.90％→300cm占总溅渣时间11.90％→260cm占总溅渣时间21.44％。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
本发明在不同的冶炼工艺，结合相应的炉龄阶段炉底厚度标准，选择采用涨炉底、保持炉底、降炉底三种不同的炉底维护模式，来确定溅渣过程枪位和溅渣各阶段枪位的时间分配；在溅渣过程中自动调整溅渣枪位；即能保证转炉炉底厚度的动态平衡，使转炉底吹充分发挥冶金效果，又能保证炉底不漏钢的安全厚度；
梅钢炼钢厂从2018年开始使用该技术方案后，全炉役实现100％的复吹率，钢铁料消耗有效平均降低10kg/吨钢；使用该技术方案后，出钢自由氧能有效平均降低100PPM，很大程度提高了钢水纯净度；同时，该技术方案实现了全过程自动控制溅渣枪位，避免了人工溅渣控制的不稳定性，提高了转炉自动化冶炼水平。
附图说明
图1为基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制流程图。
具体实施方式
实施例1：
某炉次，炉龄1550，采用常规冶炼工艺，转炉出完钢后准备溅渣。
1.依据工艺条件，设定炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表。
表1：炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表
表2：炉底维护模式工艺静态表
2.当转炉冶炼结束，确定冶炼模式(常规冶炼)，采集出钢完成信号。
3.控制转炉回到“0”位，并确定“0”位信号收到。
4.采集炉龄为1550，采集实际炉底厚度值最小值为1225mm。
5.读取炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表，计算炉龄阶段炉底厚度实际值与标准值的偏差，炉底厚度偏差＝实际炉底厚度最低值-炉底厚度标准值，得出：炉底厚度偏差＝1225-1250＝-25mm。
6.依据静态表2确定维护炉底的溅渣模式为涨炉底模式，和溅渣总时间为4min。
7.依据不同炉底维护模式和溅渣总时间，控制不同溅渣枪位和对应溅渣时间。
a)常规冶炼涨炉底模式：(炉底厚度最低值-标准炉底厚度)＜20mm，采用涨炉底模式。所述溅渣枪位具体为260cm占总溅渣时间22.22％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间11.11％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间11.11％→320cm占总溅渣时间11.11％→350cm占总溅渣时间22.23％。
8.按照步骤a)参数中的时间段和枪位高度进行枪位自动控制。
9.溅渣枪位自动控制流程结束。
通过实施涨炉底的溅渣模式后，炉底厚度逐渐上涨，实际测量炉底最小厚度1285mm，此炉龄阶段X＝1285-1250＝35mm达到20≤X≤100的控制范围，实现炉底厚度动态平衡，保证了底吹的冶金效果，终点碳氧积0.0018，钢铁料消耗1048kg/吨钢，出钢自由氧452ppm，保证钢水质量降低成本的同时保证了计划炉役后期炉底厚度安全。
实施例2：
某炉次，炉龄6210，采用留渣冶炼工艺，转炉出完钢后准备溅渣。
1.依据工艺条件，设定炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表。
表1：炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表
表2：炉底维护模式工艺静态表
2.当转炉冶炼结束，确定冶炼模式(留渣冶炼)，采集出钢完成信号。
3.控制转炉回到“0”位，并确定“0”位信号收到。
4.采集炉龄为6210，采集实际炉底厚度值最小值为861mm。
5.读取炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表，计算炉龄阶段炉底厚度实际值与标准值的偏差，炉底厚度偏差＝实际炉底厚度最低值-炉底厚度标准值，得出：炉底厚度偏差＝861-750＝111mm。
6.依据静态表2确定维护炉底的溅渣模式为涨炉底模式，和溅渣总时间为3min。
7.依据不同炉底维护模式和溅渣总时间，控制不同溅渣枪位和对应溅渣时间。
a)留渣冶炼降炉底模式：(炉底厚度最低值-标准炉底厚度)＞100mm，采用降炉底模式。所述溅渣枪位具体为260cm占总溅渣时间28.57％→320cm占总溅渣时间14.29％→300cm占总溅渣时间11.90％→320cm占总溅渣时间11.90％→300cm占总溅渣时间11.90％→260cm占总溅渣时间21.44％。
8.按照步骤a)参数中的时间段和枪位高度进行枪位自动控制。
9.溅渣枪位自动控制流程结束。
通过实施降炉底的溅渣模式后，炉底厚度逐渐下降，实际测量炉底最小厚度813mm，此炉龄阶段X＝813-750＝63mm达到20≤X≤100的控制范围，实现炉底厚度动态平衡，保证了底吹的冶金效果，终点碳氧积0.0020，钢铁料消耗1052kg/吨钢，出钢自由氧471ppm，保证钢水质量降低成本的同时保证了计划炉役后期炉底厚度安全。
对比例1：
某炉次，炉龄1660，采用常规冶炼工艺，转炉出完钢后准备溅渣。
1.控制转炉回到“0”位，并确定“0”位信号收到。
2.测量实际炉底厚度值最小值为1233mm，炉底厚度偏差＝实际炉底厚度最低值-炉底厚度标准值，得出：炉底厚度偏差＝1233-1250＝-17mm。
3.确定溅渣总时间4min
4.操作工降低氧枪至炉内，操作溅渣枪位具体为250cm占总溅渣时间28.55％→285cm占总溅渣时间22.5％→300cm占总溅渣时间23％→350cm占总溅渣时间25.95％。
5.溅渣结束操作工停止溅渣。
6.通过实施操作工按照经验溅渣后，实际测量炉底最小厚度1230mm，此炉龄阶段X＝1230-1250＝-20mm，没有达到20≤X≤100的控制范围，终点碳氧积0.0022，钢铁料消耗1050kg/吨钢，出钢自由氧462ppm。虽然保证了底吹冶金效果，但炉底厚度持续下降，不能保证此炉役后期炉底厚度安全，有漏钢的风险。
对比例2：
某炉次，炉龄6531，采用留渣冶炼工艺，转炉出完钢后准备溅渣。
1.控制转炉回到“0”位，并确定“0”位信号收到。
2.测量实际炉底厚度值最小值为855mm，炉底厚度偏差＝实际炉底厚度最低值-炉底厚度标准值，得出：炉底厚度偏差＝855-750＝105mm。
3.确定溅渣总时间3min
4.操作工降低氧枪至炉内，操作溅渣枪位具体为260cm占总溅渣时间28.55％→315cm占总溅渣时间22.5％→300cm占总溅渣时间23％→270cm占总溅渣时间25.95％。
5.溅渣结束操作工停止溅渣。
6.通过实施操作工按照经验溅渣后，实际测量炉底最小厚度859mm，此炉龄阶段X＝859-750＝109mm，没有达到20≤X≤100的控制范围，终点碳氧积0.0030，钢铁料消耗1082kg/吨钢，出钢自由氧635ppm。虽然炉底厚度持续上涨，保证了此炉役后期炉底厚度的安全，但底吹搅拌变弱，达不到底吹的冶金效果，钢铁料消耗高，钢水的纯净度明显降低，带来钢水质量下降和成本增加的风险。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，设定炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表和炉底维护模式工艺静态表；
所述炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表中记录了不同炉龄阶段转炉对应的炉底厚度；
所述炉底维护模式工艺静态表记录了不同冶炼方式、不同数值范围内的炉底厚度偏差值X对应的炉底维护模式和溅渣总时间；
步骤2，当转炉冶炼结束，确定冶炼模式，采集出钢完成信号；控制转炉回到零位，并确定零位信号收到；
步骤3，采集炉龄、采集实际炉底厚度值最低值；
步骤4，读取所述炉底厚度与不同炉龄阶段关联值静态表，计算炉底厚度偏差值X，所述炉底厚度偏差值X＝实际炉底厚度最低值-炉底厚度标准值；
步骤5，利用步骤4计算的炉底厚度偏差值X读取所述炉底维护模式工艺静态表；按照炉底维护模式工艺静态表中的炉底维护模式和溅渣总时间进行枪位自动控制；
步骤6，依据步骤5的结果，控制不同溅渣枪位和溅渣各阶段对应溅渣时间。
2.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中的冶炼方式包括常规冶炼和留渣冶炼。
3.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中的炉底维护模式包括涨炉底、保持炉底、降炉底三种模式。
4.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为常规冶炼、炉底厚度偏差值X＜B时，采用涨炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间22.22％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间11.11％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间11.11％→320cm占总溅渣时间11.11％→350cm占总溅渣时间22.23％。
5.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为常规冶炼、B≤炉底厚度偏差值X≤B1时，当B≤(炉底厚度最低值-标准炉底厚度)≤B1，采用保持炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间25.00％→320cm占总溅渣时间12.50％→300cm占总溅渣时间12.50％→320cm占总溅渣时间12.50％→300cm占总溅渣时间12.50％→220cm占总溅渣时间12.50％→280cm占总溅渣时间12.50％。
6.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为常规冶炼、炉底厚度偏差值X＞B1，采用降炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间28.57％→320cm占总溅渣时间14.29％→300cm占总溅渣时间14.29％→320cm占总溅渣时间14.29％→300cm占总溅渣时间14.29％→260cm占总溅渣时间14.27％。
7.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为留渣冶炼、炉底厚度偏差值X＜B时，采用涨炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间22.22％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间7.41％→320cm占总溅渣时间14.81％→300cm占总溅渣时间7.41％→320cm占总溅渣时间14.81％→350cm占总溅渣时间11.11％→260cm占总溅渣时间11.12％。
8.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为留渣冶炼、B≤炉底厚度偏差值X≤B1时，采用保持炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间22.22％→320cm占总溅渣时间11.11％→300cm占总溅渣时间7.41％→320cm占总溅渣时间14.81％→300cm占总溅渣时间7.41％→280cm占总溅渣时间12.50％→260cm占总溅渣时间12.50％。
9.如权利要求1所述的基于炉底厚度的转炉溅渣枪位自动控制方法，其特征在于，所述炉底维护模式工艺静态表中，冶炼方式为留渣冶炼、炉底厚度偏差值X＞B1时，采用降炉底模式；控制溅渣枪位具体顺序为：260cm占总溅渣时间28.57％→320cm占总溅渣时间14.29％→300cm占总溅渣时间11.90％→320cm占总溅渣时间11.90％→300cm占总溅渣时间11.90％→260cm占总溅渣时间21.44％。
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