CN112575155B - 一种控制钢坯脱碳层的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制钢坯脱碳层的工艺，属于钢铁冶金技术领域，提供一种能够有效控制和改善脱碳层厚度的一种控制钢坯脱碳层的工艺；包括加热炉过程控制系统，同时在钢坯加热炉的预热段、加热段和均热段分别安装氧含量检测探头以检测各控制段分别的氧含量m，并将所检测的氧含量m输入加热炉过程控制系统中与加热炉过程控制系统中的空气过剩系数n相互关联控制；在钢坯加热过程中，以t为检测周期地对各控制段进行周期性的氧含量m的检测，并根据氧含量m的检测结果调整对应的空气过剩系数n。本发明工艺立足于传统控制钢坯脱碳层技术，结合现场加热炉实际，提出一种有效控制和改善脱碳层的技术，使得控制手段更为清晰，控制过程可量化。

Description

一种控制钢坯脱碳层的工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种控制钢坯脱碳层的工艺。
背景技术
控制钢坯脱碳对钢坯整体质量、性能有极其重要的影响，钢铁生产行业，对钢坯脱碳影响最大的工艺是加热工艺；因此，围绕加热工艺开展了诸多的研究和控制，传统控制方式为控制加热温度和控制加热时间，在满足轧制要求的前提下，温度尽量低，时间尽量短是控制的总法则，但是由于工艺需求和轧制现场情况，实际钢坯的加热时间、加热温度都比设计要大很多，造成钢坯脱碳层比较厚实。
针对脱碳实际，行业又开发了刷涂料，隔绝钢坯氧化，但是刷涂料，吨钢成本增加30-80元，入不敷出，降低了产品的市场竞争力。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种能够有效控制和改善脱碳层厚度的一种控制钢坯脱碳层的工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制钢坯脱碳层的工艺，包括加热炉过程控制系统，同时在钢坯加热炉的预热段、加热段和均热段分别安装氧含量检测探头以检测各控制段分别的氧含量m，并将所检测的氧含量m输入加热炉过程控制系统中与加热炉过程控制系统中的空气过剩系数n相互关联控制；钢坯在预热段采用强氧化、在加热段采用弱氧化以及在均热段采用弱还原方式的气氛进行烧钢，各控制段的具体控制参数如下：
预热段：氧含量m：6％-10％；空气过剩系数n：1.3-1.5；
加热段：氧含量m：3％-6％；空气过剩系数n：1.1-1.2；
均热段：氧含量m：0％-3％；空气过剩系数n：0.9-1.1；
在钢坯加热过程中，以t为检测周期地对各控制段进行周期性的氧含量m的检测，加热炉过程控制系统根据氧含量m的检测结果调整对应控制段的空气过剩系数n，其具体调整过程为：当氧含量m大于在对应段内的控制参数范围的上限时，控制空气过剩系数n在对应段内的控制范围内向减小的方向进行调整；当氧含量m小于在对应段内的控制参数范围的下限时，控制空气过剩系数n在对应段内的控制范围内向增大的方向进行调整；直到氧含量m位于对应段内的控制参数范围内。
进一步的是：氧含量检测探头安装位置根据加热炉所采用的燃烧方式不同而采取不同的安装位置，具体为：
加热炉为普通步进式加热炉时，氧含量检测探头安装在各个控制段的侧面位置；
加热炉为蓄热式加热炉时，氧含量检测探头安装在各个控制段的排烟口位置。
进一步的是：检测周期t为1s或2s。
进一步的是：氧含量检测探头的检测精度为±0.1％。
进一步的是：空气过剩系数n每次调整值为0.1。
本发明的有益效果是：本发明工艺立足于传统控制钢坯脱碳层技术，结合现场加热炉实际，提出一种有效控制和改善脱碳层的技术，使得控制手段更为清晰，控制过程可量化。该技术投资费用相对较低，见效快，同时能一定程度上促进加热炉的节能降耗。
(1)本发明不需要对工艺、设备进行大的改造，投资低；
(2)本发明以现有的工艺为基础，具有在所有轧钢加热炉炉上推广应用的前景。
(3)本发明具有普适性，适合各种类似工艺。
附图说明
图1为本发明所述的一种控制钢坯脱碳层的工艺的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
需要说明，若本发明中有涉及方向性指示用语，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。若本发明中有涉及数量的用语，如“多”、“多个”、“若干”等，具体指的是两个及两个以上。
本发明所述的一种控制钢坯脱碳层的工艺，包括加热炉过程控制系统，同时在钢坯加热炉的预热段、加热段和均热段分别安装氧含量检测探头以检测各控制段分别的氧含量m，并将所检测的氧含量m输入加热炉过程控制系统中与加热炉过程控制系统中的空气过剩系数n相互关联控制；钢坯在预热段采用强氧化、在加热段采用弱氧化以及在均热段采用弱还原方式的气氛进行烧钢，各控制段的具体控制参数如下：
预热段：氧含量m：6％-10％；空气过剩系数n：1.3-1.5；
加热段：氧含量m：3％-6％；空气过剩系数n：1.1-1.2；
均热段：氧含量m：0％-3％；空气过剩系数n：0.9-1.1；
在钢坯加热过程中，以t为检测周期地对各控制段进行周期性的氧含量m的检测，加热炉过程控制系统根据氧含量m的检测结果调整对应控制段的空气过剩系数n，其具体调整过程为：当氧含量m大于在对应段内的控制参数范围的上限时，控制空气过剩系数n在对应段内的控制范围内向减小的方向进行调整；当氧含量m小于在对应段内的控制参数范围的下限时，控制空气过剩系数n在对应段内的控制范围内向增大的方向进行调整；直到氧含量m位于对应段内的控制参数范围内。
其中，对于氧含量检测探头的安装位置，具体可根据加热炉所采用的燃烧方式不同而采取不同的安装位置，以确保所检测的氧含量的准确性。如当加热炉为普通步进式加热炉时，氧含量检测探头安装在各个控制段的侧面位置；而当加热炉为蓄热式加热炉时，氧含量检测探头安装在各个控制段的排烟口位置。另外，为确保所检测的氧含量的精度，进一步可优选设置氧含量检测探头的检测精度为±0.1％。
另外，本发明中对于各控制段的具体控制参数，其为实验室通过实验获得的控制钢坯脱碳层的相对最佳的控制参数；在满足上述控制参数范围的情况下，即可使得钢坯在预热段采用强氧化、在加热段采用弱氧化以及在均热段采用弱还原方式的气氛进行烧钢。当然，理论上该控制参数可根据实验数据进行优化调整。
另外，对于检测周期t，具体可优选设置为1s或2s；当然，也可设置为其它合理的数值。
另外，在每次调整空气过剩系数n时，可优选设置其每次调整值为0.1；即根据调整方向为增大或减小，每次调整其增大或减小0.1。
本发明中的空气过剩系数n，实际为现有技术中的加热炉过程控制系统中的控制参数，通过控制空气过剩系数n，以实现加热炉过程控制系统对空气供给量的控制，本发明中通过各个控制段增加设置氧含量检测探头，以实现对各控制段内的氧气含量的检测，同时通过对氧气含量的参数范围设置，并将氧气含量与空气过剩系数n进行关联控制，以此实现通过对氧气含量的周期性自动检测达到对空气过剩系数n的自动关联控制，进而实现对各控制段的空气供给量的自动调节控制，以最终达到有效控制和改善脱碳层厚度的目的。
具体实施例一
某钢厂，拥有3台加热炉，其中1台蓄热式，2台普通步进式，年产量120万吨，原生产产品的脱碳层厚度为0.2-0.5mm，平均0.42mm，加热炉平均单耗1.52Gj/t，采用温度时间模式控制钢坯的脱碳层，氧化烧损1.05。
采用本发明所述工艺改方案如下：
(1)根据加热工艺特点，通过实验室试验，结合加热炉的三段控制模式，在预热段采用强氧化、在加热段采用弱氧化以及在均热段采用弱还原方式的气氛进行烧钢，能最有效降低脱碳层厚度，并具体设定如下控制参数：
Figure GDA0003565081350000031
Figure GDA0003565081350000041
(2)在加热炉各个控制段上安装氧含量检测探头，氧含量检测仪控制精度±0.1；其中，氧含量检测探头安装根据加热炉所采用的燃烧方式不同而有所不同：普通步进式加热炉，安装在各个控制段的侧面；蓄热式加热炉安装在各个段的排烟口。
使用烟气温度：0-1300℃；
气源压力：0.05Mpa--0.5Mpa，根据现场状况调整气压，保证由真空发生器喷；
气源接管直径：6mm；
烟气压力：-20KPa--+20KPa；
烟气流速：小于5M/s；
探头材质：304不锈钢或316不锈钢；
导流管材质：2520、GH3039、碳化硅或刚玉管；
法兰规格：外径155mm螺丝孔孔距125mm其他规格可选配；
(3)进一步的把氧含量检测探头检测的氧气含量引入加热炉过程控制系统并与空气过剩系数相互关联控制；并设置氧含量检测周期为2秒，设置每次空气过剩系数n的调整值为0.1。
通过实施本发明所述工艺后，脱碳层厚度平均控制在0.38mm，吨钢单耗降低为1.45Gj/t，随着加热时间的减少，氧化烧损随之减少0.02，则实施创效：
项目受益产品产量120万吨，项目贡献度为0.6
(1)煤气单耗降低(温度降低，在炉时间减少)
(实施前单耗-实施后单耗)×本工序受益产量×物料价格×技术贡献度-研发投入，另
板坯出炉温度平均降低约35℃，煤气单耗由1.23GJ/t降低为1.18GJ/t，混合煤气1GJ价格43.59元；
效益：W1＝((1.52-1.45)*43.59*0.6*120＝219.70万元
(2)提升成材率(减少氧化烧损)
烧损降低量×本工序受益产量×(原料价格-废品回收价值)×技术贡献度-研发投入
烧损降低0.35％，铁皮与正品差价2000元/t。效益：W2＝(0.03*120)/100*2000*0.6＝43.20万元
则项目实施期间创效＝W1+W2＝219.70+43.2＝262.9万元。

Claims (4)

1.一种控制钢坯脱碳层的工艺，其特征在于：包括加热炉过程控制系统，同时在钢坯加热炉的预热段、加热段和均热段分别安装氧含量检测探头以检测各控制段分别的氧含量m，并将所检测的氧含量m输入加热炉过程控制系统中与加热炉过程控制系统中的空气过剩系数n相互关联控制；钢坯在预热段采用强氧化、在加热段采用弱氧化以及在均热段采用弱还原方式的气氛进行烧钢，各控制段的具体控制参数如下：
预热段：氧含量m：6％-10％；空气过剩系数n：1.3-1.5；
加热段：氧含量m：3％-6％；空气过剩系数n：1.1-1.2；
均热段：氧含量m：0％-3％；空气过剩系数n：0.9-1.1；
在钢坯加热过程中，以t为检测周期地对各控制段进行周期性的氧含量m的检测，加热炉过程控制系统根据氧含量m的检测结果调整对应控制段的空气过剩系数n，其具体调整过程为：当氧含量m大于在对应段内的控制参数范围的上限时，控制空气过剩系数n在对应段内的控制范围内向减小的方向进行调整；当氧含量m小于在对应段内的控制参数范围的下限时，控制空气过剩系数n在对应段内的控制范围内向增大的方向进行调整；直到氧含量m位于对应段内的控制参数范围内；
其中，检测周期t为1s或2s。
2.如权利要求1所述的一种控制钢坯脱碳层的工艺，其特征在于：氧含量检测探头安装位置根据加热炉所采用的燃烧方式不同而采取不同的安装位置，具体为：
加热炉为普通步进式加热炉时，氧含量检测探头安装在各个控制段的侧面位置；
加热炉为蓄热式加热炉时，氧含量检测探头安装在各个控制段的排烟口位置。
3.如权利要求1所述的一种控制钢坯脱碳层的工艺，其特征在于：氧含量检测探头的检测精度为±0.1％。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种控制钢坯脱碳层的工艺，其特征在于：空气过剩系数n每次调整值为0.1。
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