CN112575137B - 一种高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，转炉开始吹炼后，在线测量钢水C含量和温度，与二级计算模型计算值进行比较，分别采用不同的冶炼工艺：若C含量、温度均与二级计算模型计算值存在偏差，则加铁矿石3.5‑7.5kg/t钢，加石灰2.0‑3.5kg/t钢，以吹氧量200‑300Nm3为冶炼终点，吹炼过程中，底吹气体按1400m3/h最大流量控制至吹炼结束；若C含量存在偏差，温度命中，则加石灰3.0‑3.5kg/t钢，以吹氧量100‑200Nm3为冶炼终点，在吹炼过程中，底吹气体流量按1000‑1200m3/h控制至吹炼结束；若温度存在偏差，C含量命中，当温度为正偏差时，加铁矿石3.5‑4.5kg/t钢，当温度为负偏差时，加石灰0.7‑1.5kg/t钢，均以吹氧量100‑200Nm3为冶炼终点；在吹炼过程中，底吹气体流量按照600‑800m3/h控制至吹炼结束。本发明可实现高速轨钢转炉高效低成本冶炼。

Description

一种高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法
技术领域
本发明涉及一种高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，属于钢轨钢转炉冶炼技术领域。
背景技术
作为铁路的支撑，钢轨是重要的基础。而高速钢轨由于涉及到人民生命安全，对质量的要求非常苛刻。
在高速轨钢冶炼过程中，内部质量、尤其是成分和夹杂物含量的控制与炼钢过程中的转炉工序息息相关，转炉是炼钢过程的基础，其决定着整个产品的最终质量。如何做到既能高质量地完成钢轨的冶炼，同时又以最低成本实现过程控制，是每一个钢轨生产厂炼钢人员函待解决的课题。
目前国内多数厂家采用带有副枪和二级计算模型控制的转炉炼钢，但由于入炉原料成分波动、工况条件变化、生产组织调整等诸多因素影响，导致转炉终点温度和成分命中率偏低。另一方面，高速轨钢在冶炼过程中，传统工艺在转炉冶炼终点吹炼完成后，需要等化验室检测完钢水终点C和P含量后，方可出钢，而从现场取样、送样到最终化验室检测出最终的结果，至少需要5min，如果C和P不满足要求，还需要再次下枪吹炼后方可出钢，此时间又需要5min左右。这样不仅降低转炉冶炼效率，而且会导致钢轨冶炼的成本的上升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，采用该方法在转炉吹炼终点即能出钢，无需等待化验结果，无需补吹，提高转炉终点命中率，实现高速轨钢转炉高效低成本冶炼。
解决上述技术问题的技术方案是：
高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，转炉开始吹炼后，根据既有二级计算模型，在冶炼过程中在线测量钢水C含量和温度；
若C含量、温度均与二级计算模型计算值存在偏差，则加铁矿石3.5-7.5kg/t钢，加石灰2.0-3.5kg/t钢，并以二级计算模型计算出的吹氧量200-300Nm3为冶炼终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按1400m3/h最大流量进行控制，增强熔池搅拌效果，至吹炼结束；利用铁矿石和石灰的加入为钢水继续脱磷创造条件，同时在终点通过继续吹氧实现钢水温度的提升，再辅以最大流量的底吹气体对熔池进行强烈搅拌，最大限度地实现钢水终点成分和温度的命中；
若C含量与二级计算模型计算值存在偏差，温度命中，则加石灰3.0-3.5kg/t钢，并以二级计算模型计算出的吹氧量100-200Nm3为冶炼终点，同时在吹炼过程中，底吹气体流量按照1000-1200m3/h进行控制，至吹炼结束；利用石灰的加入为钢水继续脱磷创造条件，同时在终点通过继续吹氧实现终点C含量的命中，再辅以大流量的底吹气体对熔池进行强烈搅拌，使钢水终点成分和温度双命中；
若温度与二级计算模型计算值存在偏差，C含量命中，当温度为正偏差时，采取加铁矿石3.5-4.5kg/t钢，并以二级计算模型计算出的吹氧量100-200Nm3为冶炼终点；在吹炼过程中，底吹气体流量按照600-800m3/h进行控制，至吹炼结束；当温度为负偏差时，加石灰0.7-1.5kg/t钢，并以二级计算模型计算出的吹氧量100-200Nm3为冶炼终点；吹炼过程中，底吹气体按照600-800m3/h流量进行控制，至吹炼结束；温度为正偏差时，利用铁矿石的加入充分降温进而防止钢水回磷，同时在终点通过继续吹氧实现终点成分的命中；温度为负偏差时，通过加入一定量的石灰，继续提升钢水脱磷效率，同时在终点通过继续吹氧实现终点温度的命中；以上两种情况的底吹均辅以一定流量的底吹气体实现对熔池的搅拌，为钢水终点成分和温度的双命中打下基础。
上述的高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，所述冶炼过程中，利用副枪在线测量钢水C含量和温度；
所述温度、C含量均与二级计算模型计算值存在偏差是指：温度与二级计算模型计算的目标温度差值大于10℃，C含量大于二级计算模型计算值的0.05%；
所述C含量与二级计算模型计算值存在偏差，温度命中是指：温度与二级计算模型计算的目标温度差值小于10℃，C含量大于二级计算模型计算值的0.05%；
所述温度与模型计算值存在偏差，C含量命中是指：温度与二级计算模型计算的目标温度差值大于10℃，C含量小于二级计算模型计算值的0.05%。
所述温度为正偏差是指副枪测量的温度大于二级计算模型计算值10℃以上，温度为负偏差是指副枪测量的温度小于二级计算模型计算值10℃以上。
本发明中，铁矿石是指转炉炼钢过程中加入的以FeO为主要成分的原料，主要作用是冷却剂；石灰是指转炉炼钢过程中加入的以CaO为主要成分的原料，主要作用是造渣。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在有二级计算模型的炼钢工艺条件下，根据副枪测量情况进行工艺控制，节约冶炼终点等待化验成分时间，生产冶炼周期平均减少3.5分钟，降低生产成本12.5元/吨，提升了转炉冶炼终点命中率，实现钢轨钢质量稳定控制，满足铁路标准要求；
本发明采用炼钢厂内部工艺变化，为系统内资源，不额外增加生产成本，操作简便，效果稳定，为高速钢轨钢转炉冶炼自动出钢控制提供了技术支持，具有广阔的应用前景。
具体实施方式：
本发明涉及一种高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，为了更好的解释本发明，下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明；
实施例1：
内部钢种代码为P06的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级计算模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.40wt%，温度为1615℃，模型计算值为C含量0.30wt%，温度为1590℃，针对此种情况采取的措施如下：加铁矿石7.5kg/t，合计1012.5kg，石灰3.5kg/t，合计472.5kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量300Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照1400m3/h最大流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.019wt%，低于标准要求的0.030%，满足了钢轨质量要求，实现了不等样出钢，比正常炉次减少冶炼时间3.2分钟。
实施例2：
内部钢种代码为P08的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级计算模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.35wt%，温度为1602℃，模型计算值为C含量0.29wt%，温度为1591℃，针对此种情况采取的措施如下：加铁矿石3.5kg/t，合计472.5kg，加石灰2.0kg/t，合计270kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量200Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照1400m3/h最大流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.016wt%，低于标准要求的0.030%，满足了钢轨质量要求，实现了不等样出钢。相比正常炉次，冶炼时间减少3.8分钟。
实施例3：
内部钢种代码为P09的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.35wt%，温度为1615℃，模型计算值为C含量0.29wt%，温度为1610℃，针对此种情况采取的措施如下：加石灰3.0kg/t，合计405kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量100Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照1000m3/h流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.016%，低于标准要的0.030%，满足了标准要求，减少了等样时间，实现了不等样出钢。相比正常炉次，冶炼时间减少4分钟。
实施例4：
内部钢种代码为P10的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.39%，温度为1615℃，模型计算值为C含量0.30%，温度为1612℃，针对此种情况采取的措施如下：加石灰3.5kg/t，合计472.5kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量200Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照1200m3/h流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.017%，低于标准要的0.030%，满足了标准要求，减少了等样时间，实现了不等样出钢。相比正常炉次，冶炼时间减少3.3分钟。
实施例5：
内部钢种代码为P1B的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.33%，温度为1615℃，模型计算值为C含量0.32%，温度为1600℃，针对此种情况采取的措施如下：加铁矿石4.5kg/t，合计607.5kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量200Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照800m3/h流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.021%，低于标准要的0.030%，满足了标准要求，减少了等样时间，实现了不等样出钢。相比正常炉次，冶炼时间减少4.2分钟。
实施例6：
内部钢种代码为P02的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.35%，温度为1610℃，模型计算值为C含量0.35%，温度为1599℃，针对此种情况采取的措施如下：加铁矿石3.5kg/t，合计472.5kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量100Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照600m3/h流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.015%，低于标准要的0.030%，满足了标准要求，减少了等样时间，实现了不等样出钢。相比正常炉次，冶炼时间减少3.6分钟。
实施例7：
内部钢种代码为P04的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.40%，温度为1600℃，模型计算值为C含量0.39%，温度为1610℃，针对此种情况采取的措施如下：加石灰0.7kg/t，合计94.5kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量100Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照600m3/h流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.018%，低于标准要的0.030%，满足了标准要求，减少了等样时间，实现了不等样出钢。相比正常炉次，冶炼时间减少3.5分钟。
实施例8：
内部钢种代码为M96的钢轨钢，在公称容量为120t的转炉冶炼中，出钢量按135t计算，根据二级模型计算量进行吹炼和控制，第一次副枪测量C含量为0.40%，温度为1590℃，模型计算值为C含量0.40%，温度为1605℃，针对此种情况采取的措施如下：加入石灰1.5kg/t，合计202.5kg，并将终点控制延后至模型计算出的吹氧量200Nm3为终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按照800m3/h流量进行控制，本次出钢后，转炉终点P含量为0.020%，低于标准要的0.030%，满足了标准要求，减少了等样时间，实现了不等样出钢。相比正常炉次，冶炼时间减少4分钟。
根据本发明的实例，可以在参考模型计算的条件下，根据副枪测量情况，进行铁矿石和石灰的加入，并进行吹氧量和底吹气体流量的控制，实现不等样出钢。在提升钢轨钢质量的同时，提升了转炉冶炼效率，降低了生产成本。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，其特征在于：转炉开始吹炼后，根据既有二级计算模型，在冶炼过程中在线测量钢水C含量和温度；
若C含量、温度均与二级计算模型计算值存在偏差，则加铁矿石3.5-7.5kg/t钢，加石灰2.0-3.5kg/t钢，并以吹氧量200-300Nm3为冶炼终点，同时在吹炼过程中，底吹气体按1400m3/h最大流量进行控制，至吹炼结束；
若C含量与二级计算模型计算值存在偏差，温度命中，则加石灰3.0-3.5kg/t钢，并以吹氧量100-200Nm3为冶炼终点，同时在吹炼过程中，底吹气体流量按照1000-1200m3/h进行控制，至吹炼结束；
若温度与二级计算模型计算值存在偏差，C含量命中，当温度为正偏差时，加铁矿石3.5-4.5kg/t钢，并以吹氧量100-200Nm3为冶炼终点；在吹炼过程中，底吹气体流量按照600-800m3/h进行控制，至吹炼结束；当温度为负偏差时，加石灰0.7-1.5kg/t钢，并以吹氧量100-200Nm3为冶炼终点；吹炼过程中，底吹气体按照600-800m3/h流量进行控制，至吹炼结束；
所述温度为正偏差是指副枪测量的温度大于二级计算模型计算值10℃以上，温度为负偏差是指副枪测量的温度小于二级计算模型计算值10℃以上；
所述温度、C含量均与二级计算模型计算值存在偏差是指：温度与二级计算模型计算的目标温度差值大于10℃，C含量大于二级计算模型计算值的0.05%；
所述C含量与二级计算模型计算值存在偏差，温度命中是指：温度与二级计算模型计算的目标温度差值小于10℃，C含量大于二级计算模型计算值的0.05%；
所述温度与二级计算模型计算值存在偏差，C含量命中是指：温度与二级计算模型计算的目标温度差值大于10℃，C含量小于二级计算模型计算值的0.05%。
2.如权利要求1所述的高速轨钢转炉冶炼直接出钢的方法，其特征在于：所述冶炼过程中，利用副枪在线测量钢水C含量和温度。
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