CN111518981A - 一种转炉终点磷含量预报方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉终点磷含量预报方法，包括：对转炉中的入炉铁水重量、废钢重量和冶炼过程加入转炉的辅料的重量进行采集；对入炉铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行采集；将采集到的入炉铁水重量、废钢重量、辅料重量、入炉铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行处理，并按预设公式计算，预报转炉终点的磷含量。本发明具有提前预测钢水中的磷含量的功能。可避免钢水磷含量控制过高造成的质量事故，或辅料加入过多造成的成本浪费。通过本方法控制，对转炉操作进行指导，弥补人工经验判断的不足，同时，减少转炉终点等样时间，提高转炉生产的效率。

Description

一种转炉终点磷含量预报方法和系统

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，具体涉及一种转炉终点磷含量预报方法和系统。

背景技术

自动化炼钢技术是集自动化控制、冶金机理、生产工艺、数学模型、人工智能、数学仿真、计算机等多种技术于一体的高难度复杂技术。因为转炉炼钢是一个非常复杂的的多元、多相、高温状态下进行的非特性物理、化学反应过程。存在着许多不确定的因素，且难以准确连续的在线检测转炉吹炼过程中钢水的工艺参数，因此，采用数学模型。

转炉炼钢技术的数学模型中包括转炉终点碳预报模型、温度预报模型、磷含量预报模型、氧含量预报模型、炉渣成分预报模型等。预报模型基于过程测量数据及物料称重等数据采集，通过一定算法，对终点参数进行预测。

磷含量作为大部分钢种的有害元素，是造成钢的“冷脆”现象的主要因素，所以其在钢中的含量要求严格控制在一定范围内。转炉冶炼是钢中磷含量的重要控制手段，需要结合多个工艺操作完成对磷含量的脱除。现有技术中，对磷含量的预测仍采用人工经验方法预测，导致转炉终点磷含量控制不稳定的问题，当磷含量过高时，造成安全事故，当磷含量过低时，辅料加入过多，增加成本。

发明内容

鉴于上述磷含量控制不稳定的问题，提出了本以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种转炉终点磷含量预报方法和系统。

本发明提出的技术方案如下：

一种转炉终点磷含量预报方法，包括：

对转炉中的入炉铁水重量、废钢重量和冶炼过程加入转炉的辅料的重量进行采集；

对转炉入炼钢过程中入炉铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行采集；

将采集到的入炉铁水重量、废钢重量、辅料重量、入炉铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行处理，并按预设公式计算，预报转炉终点的磷含量。

进一步地，所述冶炼过程加入转炉的辅料重量至少包括：入炉石灰重量、轻烧白云石重量、萤石重量和铝矾土重量。

进一步地，所述铁水成分、废钢成分至少包括：碳、硅、锰、磷。

进一步地，所述预设公式为：

其中，W_s是转炉终点炉渣的总重，[％P]₀为入炉铁水的初始磷含量，η_p为转炉终点的脱磷率，W_m为转炉终点钢水的总重，B通过炉渣中各成分质量百分比计算得到，T为转炉终点钢水的温度。

进一步地，所述B的计算公式为：

B＝1.0(％CaO)+0.3(％MgO)-0.5(％P₂O₅)+0.3(％MnO)+1.2(％CaF)-0.2(％Al₂O₃)

其中，％CaO、％MgO、％P₂O₅、％MnO、％CaF、％Al₂O₃表示为各成分所占炉渣质量百分比。

进一步地，W_s范围为3-40t，[％P]₀范围为0.010％-0.150％。

进一步地，η_p范围为0.50-0.95，W_m范围为80-350t。

进一步地，B范围为40-55,T范围为1600-1700℃。

进一步地，本发明还公开了一种转炉终点磷含量预报系统，其特征在于，包括：称量模块、测量模块、计算模块，其中：

称量模块，用于采集加入转炉的铁水重量、废钢重量以及冶炼过程加入转炉的辅料的重量；

测量模块，用于测量入炉铁水和废钢的碳、硅、锰、磷成分含量，以及转炉终点熔池的温度；

计算模块，用于将称量模块及测量模块收集到的各种参数进行汇总并按预设公式计算，预报转炉终点的磷含量。

进一步地，所述计算模块的所述预设公式为：

其中，Ws是转炉终点炉渣的总重，[％P]0为入炉铁水的初始磷含量，ηp为转炉终点的脱磷率，Wm是转炉终点钢水的总重，B通过炉渣中各成分质量百分比计算得到，T是转炉终点钢水的温度。

本发明与现有技术相比至少具有以下有益效果：

本发明提供的这种转炉终点磷含量预报方法和系统，通过采集加入转炉的铁水重量、加入转炉的石灰等辅料的重量；收集转炉入炉铁水和废钢成分，将收集到的各种参数进行计算，并预报转炉终点的磷含量。

本方法具有提前预测钢水中的磷含量的功能。可避免钢水磷含量控制过高造成的质量事故，或辅料加入过多造成的成本浪费。通过本方法控制，对转炉操作进行指导，弥补人工经验判断的不足，同时，减少转炉终点等样时间，提高转炉生产的效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明实施例1中，一种转炉终点磷含量预报方法流程图；

图2是本发明实施例2中，一种转炉终点磷含量预报系统结构图。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种转炉终点磷含量预报方法，包括：

对转炉中的入炉铁水重量、废钢重量和冶炼过程加入转炉的辅料的重量进行采集；

在一些优选实施例中，冶炼过程过程加入转炉的辅料重量至少包括：入炉石灰重量、轻烧白云石重量、萤石重量和铝矾土重量。

对转炉入炉铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行采集；

在一些优选实施例中，入炉铁水成分包括：碳、硅、锰、磷；入炉废钢成分包括：的碳、硅、锰、磷等。

将采集到的铁水重量、废钢重量、辅料重量、铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行处理，并按预设公式计算，预报转炉终点的磷含量。

具体的，用于预报转炉终点的磷含量的预设公式为：

其中，W_s是转炉终点炉渣的总重，[％P]₀为入炉铁水的初始磷含量，η_p为转炉终点的脱磷率，W_m为转炉终点钢水的总重，B通过炉渣中各成分质量百分比计算得到，T为转炉终点钢水的温度。

具体的，所述B的计算公式为：

B＝1.0(％CaO)+0.3(％MgO)-0.5(％P₂O₅)+0.3(％MnO)+1.2(％CaF)-0.2(％Al₂O₃)

其中，％CaO、％MgO、％P₂O₅、％MnO、％CaF、％Al₂O₃表示为各成分所占炉渣质量百分比。所述百分比通过已知加入的石灰重量、轻烧白云石重量、萤石重量、及铝矾土重量进行折算。

通过大量实验和实际操作过程经验总结，在一些优选实施例中，

所述公式中W_s是转炉终点炉渣的总重，重量范围为3-40t；以冶炼过程加入的石灰及轻烧进行计算，石灰和轻烧的收得率按0.85，总渣量＝(CaO_石灰+CaO_轻烧)×2.2；

所述公式中[％P]₀为入炉铁水的初始磷含量，质量百分比范围为0.010-0.150％，在转炉入炉前通过测量系统获得，直接代入公式；

所述公式中W_m是转炉终点钢水的总重，重量范围为80-350t。以入炉铁水和废钢重量通过计算得到，W_m＝(W_铁水+W_废钢)×0.92；

所述公式中T是转炉终点钢水的温度，范围为1600-1700℃，根据转炉冶炼终点，副枪测量温度代入计算。

本实施例公开的一种转炉终点磷含量预报方法，本方法具有提前预测钢水中的磷含量的功能。可避免钢水磷含量控制过高造成的质量事故，或辅料加入过多造成的成本浪费。通过本方法控制，对转炉操作进行指导，弥补人工经验判断的不足，同时，减少转炉终点等样时间，提高转炉生产的效率。

实施例2

本实施例公开了一种转炉终点磷含量预报系统，包括：称量模块、测量模块、计算模块，其中：

称量模块1，用于采集加入转炉的铁水重量、废钢重量以及冶炼过程加入转炉的辅料的重量；

具体的，冶炼过程过程加入转炉的辅料重量至少包括：入炉石灰重量、轻烧白云石重量、萤石重量和铝矾土重量。

测量模块2，用于测量入炉铁水和废钢的碳、硅、锰、磷成分含量，以及转炉终点熔池的温度；

计算模块3，用于将称量模块1及测量模块2收集到的各种参数进行汇总并按预设公式计算，预报转炉终点的磷含量。

具体的，所述计算模块计算的预设公式为：

其中，W_s是转炉终点炉渣的总重，[％P]₀为入炉铁水的初始磷含量，η_p为转炉终点的脱磷率，W_m为转炉终点钢水的总重，B通过炉渣中各成分质量百分比计算得到，T为转炉终点钢水的温度。

具体的，所述B的计算公式为：

B＝1.0(％CaO)+0.3(％MgO)-0.5(％P₂O₅)+0.3(％MnO)+1.2(％CaF)-0.2(％Al₂O₃)

其中，％CaO、％MgO、％P₂O₅、％MnO、％CaF、％Al₂O₃表示为各成分所占炉渣质量百分比。所述百分比通过已知加入的石灰重量、轻烧白云石重量、萤石重量、及铝矾土重量进行折算。

通过大量实验和实际操作过程经验总结，在一些优选实施例中，

所述公式中W_s是转炉终点炉渣的总重，重量范围为3-40t；以冶炼过程加入的石灰及轻烧进行计算，石灰和轻烧的收得率按0.85，总渣量＝(CaO_石灰+CaO_轻烧)×2.2；

所述公式中[％P]₀为入炉铁水的初始磷含量，质量百分比范围为0.010-0.150％，在转炉入炉前通过测量系统获得，直接代入公式；

所述公式中W_m是转炉终点钢水的总重，重量范围为80-350t。以入炉铁水和废钢重量通过计算得到，W_m＝(W_铁水+W_废钢)×0.92；

所述公式中T是转炉终点钢水的温度，范围为1600-1700℃，根据转炉冶炼终点，副枪测量温度代入计算；

本实施例公开的一种转炉终点磷含量预报系统，本系统具有提前预测钢水中的磷含量的功能。可避免钢水磷含量控制过高造成的质量事故，或辅料加入过多造成的成本浪费。通过本系统控制，对转炉操作进行指导，弥补人工经验判断的不足，同时，减少转炉终点等样时间，提高转炉生产的效率。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示非排它性的“或者”。

Claims (10)

1.一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，包括：

对转炉中的入炉铁水重量、废钢重量和冶炼过程加入转炉的辅料的重量进行采集；

对入炉铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行采集；

将采集到的入炉铁水重量、废钢重量、辅料重量、入炉铁水成分、废钢成分以及转炉终点钢水的温度进行处理，并按预设公式计算，预报转炉终点的磷含量。

2.如权利要求1所述的一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，所述冶炼过程加入转炉的辅料重量至少包括：入炉石灰重量、轻烧白云石重量、萤石重量和铝矾土重量。

3.如权利要求1所述的一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，所述入炉铁水成分、废钢成分至少包括：碳、硅、锰、磷。

4.如权利要求1所述的一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，所述预设公式为：

其中，W_s是转炉终点炉渣的总重，[％P]₀为入炉铁水的初始磷含量，η_p为转炉终点的脱磷率，W_m为转炉终点钢水的总重，B通过炉渣中各成分质量百分比计算得到，T为转炉终点钢水的温度。

5.如权利要求4所述的一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，

所述B的计算公式为：

B＝1.0(％CaO)+0.3(％MgO)-0.5(％P₂O₅)+0.3(％MnO)+1.2(％CaF)-0.2(％Al₂O₃)

其中，％CaO、％MgO、％P₂O₅、％MnO、％CaF、％Al₂O₃表示为各成分所占炉渣质量百分比。

6.如权利要求4所述的一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，W_s范围为3-40t，[％P]₀范围为0.010％-0.150％。

7.如权利要求4所述的一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，η_p范围为0.50-0.95，W_m范围为80-350t。

8.如权利要求4所述的一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于，B范围为40-55，T范围为1600-1700℃。

9.一种转炉终点磷含量预报系统，其特征在于，包括：称量模块、测量模块、计算模块，其中：

称量模块，用于采集加入转炉的铁水重量、废钢重量以及冶炼过程加入转炉的辅料的重量；

测量模块，用于测量入炉铁水和废钢的碳、硅、锰、磷成分含量，以及转炉终点熔池的温度；

计算模块，用于将称量模块及测量模块收集到的各种参数进行汇总并按预设公式计算，预报转炉终点的磷含量。

10.如权利要求9所述的一种转炉终点磷含量预报系统，其特征在于，所述计算模块的所述预设公式为：

其中，W_s是转炉终点炉渣的总重，[％P]₀为入炉铁水的初始磷含量，η_p为转炉终点的脱磷率，W_m为转炉终点钢水的总重，B通过炉渣中各成分质量百分比计算得到，T为转炉终点钢水的温度。

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