CN112613161B - 一种半钢炼钢的热平衡计算方法和应用 - Google Patents

一种半钢炼钢的热平衡计算方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种半钢炼钢的热平衡计算方法和利用热平衡计算方法调整热源的方法。该计算方法可广泛使用于采用半钢作为炼钢原材料的钢铁企业，通过统计分析得出半钢炼钢转炉生产过程中各可统计的热收入项和热支出项热系数，在半钢炼钢转炉生产前根据热系数快速计算出富余热量和热源调整材料加入量，在炼钢转炉生产过程中再对热源进行微调，确保过程稳定受控，转炉终点温度命中目标。该技术改进或工艺发明为半钢炼钢转炉快速、稳定的热平衡计算提供了解决方案。

Description

一种半钢炼钢的热平衡计算方法和应用
技术领域
本发明涉及半钢炼钢技术领域，尤其涉及一种半钢炼钢的热平衡计算方法和应用。
背景技术
炼钢热平衡是炼钢过程中热量的收入和支出的平衡关系。炼钢过程做好热平衡计算可确保过程均衡升温、终点温度命中目标，确保终点一次拉碳命中目标、减少补吹，同时还可最大化利用炼钢热源用于提高废钢消耗和降低渣料消耗。稳定可靠的热平衡计算不仅能提高钢水质量，还能有效的降低生产成本。
部分炼钢厂炼钢转炉采用“半钢”冶炼，经提钒工艺后铁水中的硅元素被几乎完全氧化，半钢热源条件差且半钢碳温波动大，炼钢转炉的热平衡计算难度较大、过程控制难度大，炼钢转炉终点易出现热源不足和热源过剩的情况，热源不足造成炼钢转炉终点深吹、吹损较大，热源过剩造成渣料消耗高、终点等样出钢、补吹等，炼钢转炉的钢铁料消耗大、生产效率低。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供半钢炼钢的热平衡计算方法及应用，本申请利用计算方法可对热源进行微调，确保了半钢炼钢过程中稳定受控、转炉终点温度命中目标。
有鉴于此，本申请提供了一种半钢炼钢的热平衡计算方法，包括富余热量和热源调整材料加入量的计算；
所述富余热量的计算式如式(Ⅰ)所示：
富余热量＝(半钢C含量-终点目标C含量)*a+半钢温度*b+半钢硅含量*c-转炉等待时间*d-半钢等待时间*e-渣料量*f-40-炉内剩钢量*g-(215-半钢量)*h-终点目标温度+i(Ⅰ)；
所述热源调整材料加入量的计算方法为：
富余热量＜0时，硅铁加入量＝富余热量/5.5，或无烟煤增碳剂加入量＝富余热量/3；
富余热量＞0时，废钢加入量＝富余热量/8，或冷态渣钢加入量＝富余热量/10；
其中，a为半钢中0.01％的C在吹炼过程中升温a℃，热系数为+a，a为1.1～1.2；
半钢温度热系数为+b，b为1.01～1.05；
半钢中0.01％的Si在吹炼过程中升温c℃，热系数为+c，c为5.2～5.7；
转炉等待未生产，则1min温降为d℃，热系数为-d，d为0.3～0.5；
半钢测温离站后等待未生产，则1min温降为e℃，热系数-e，e为0.2～0.4；
1t渣料量的温降为f℃，热系数为-f，f为5.5～6.5；
1t炉内剩钢温降为g℃，热系数为-g，g为1.8～2.2；
半钢量以215t为基数，热系数为-h，h为1.2～1.4；
终点C≤0.05％时，i＝40，终点C＞0.05％时，i＝0；
所述富余热量以200t炼钢转炉量为基础。
优选的，a为1.15，b为1，c为5.5。
优选的，d为0.4，e为0.3。
优选的，f为6，g为2，h为1.3。
本申请还提供了一种热源调整的方法，包括：
硅铁、无烟煤增碳剂或冷态渣钢的加入量根据权利要求1所述的热源调整材料加入量的计算方法准确控制；
实际加入废钢量和权利要求1所述的热源调整材料加入量的计算方法中废钢加入量不符时，将实际废钢加入量占用的富余热量减去后，再以得到的富余热量计算硅铁、无烟煤增碳剂或冷态渣钢的加入量，并在吹炼前期加入；
所述实际加入废钢量和权利要求1所述的热源调整材料加入量的计算方法中废钢加入量相符时，在生产过程中根据来渣情况和副枪过程测量热量情况加入硅铁、无烟煤增碳剂或渣钢进行热源微调。
本申请提供了一种半钢炼钢的热平衡计算方法，其通过统计分析得出半钢炼钢转炉生产过程中各可统计的热收入项和热支出项系数，由此在半钢炼钢转炉生产前根据热系数快速计算出富余热量和热源调整材料加入量，在炼钢转炉生产过程中再根据上述计算值对热源进行微调，确保了半钢炼钢过程稳定受控，转炉终点温度命中目标。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于半钢炼钢热平衡计算难度大，易出现热源不足和热源过剩的问题，本申请提供了一种半钢炼钢的热平衡计算方法，其可快速计算出富余热量和热源调整材料加入量以利用上述富余热量和热源调整材料加入量对热源进行调整，确保过程稳定受控，转炉终点温度命中目标，提高生产效率，降低生产成本。具体的，本发明实施例公开了一种半钢炼钢的热平衡计算方法，包括富余热量和热源调整材料加入量的计算；
所述富余热量的计算式如式(Ⅰ)所示：
富余热量＝(半钢C含量-终点目标C含量)*a+半钢温度*b+半钢硅含量*c-转炉等待时间*d-半钢等待时间*e-渣料量*f-40-炉内剩钢量*g-(215-半钢量)*h-终点目标温度+i(Ⅰ)；
所述热源调整材料加入量的计算方法为：
富余热量＜0时，硅铁加入量＝富余热量/5.5，或无烟煤增碳剂加入量＝富余热量/3；
富余热量＞0时，废钢加入量＝富余热量/8，或冷态渣钢加入量＝富余热量/10；
其中，a为半钢中0.01％的C在吹炼过程中升温a℃，热系数为+a，a为1.1～1.2；
半钢温度热系数为+b，b为1.01～1.05；
半钢中0.01％的Si在吹炼过程中升温c℃，热系数为+c，c为5.2～5.7；
转炉等待未生产，则1min温降为d℃，热系数为-d，d为0.3～0.5；
半钢测温离站后等待未生产，则1min温降为e℃，热系数-e，e为0.2～0.4；
1t渣料量的温降为f℃，热系数为-f，f为5.5～6.5；
1t炉内剩钢温降为g℃，热系数为-g，g为1.8～2.2；
半钢量以215t为基数，热系数为-h，h为1.2～1.4；
终点C≤0.05％时，i＝40，终点C＞0.05％时，i＝0；
所述富余热量以200t炼钢转炉量为基础。
本申请首先统计分析出各热收入项和热支出项的热系数，以根据热收入项和热支出项计算出富余热量。在本申请中，热收入项系数和热支出项系数是以200t炼钢转炉来统计的，若数量增加则热收入项系数和热支出项系数乘以相对应的倍数。
具体的，本申请中，热收入项热系数：半钢中0.01％的C在吹炼过程中升温a℃，热系数为+a，a为1.1～1.2；半钢温度热系数为+b+b，b为1.01～1.05；半钢中0.01％的Si在吹炼过程中升温c℃，热系数为+c，c为5.2～5.7；吹炼过程中加入100Kg无烟煤增碳剂升温3℃，热系数为﹢3；吹炼过程中加入100Kg硅铁升温18℃，热系数为﹢18；若终点C≤0.05％，则考虑氧化铁升温40℃，终点C＞0.05％，则不考虑氧化铁升温；
2、热支出项热系数：1t废钢的降温8℃，热系数为-8；1t冷态渣钢降温10℃，热系数为-10；1t渣料的温降为f℃，热系数为-f，f为5.5～6.5；1t炉内剩钢温降为g℃，热系数为-g，g为1.8～2.2；半钢量以215t为基数，热系数为-h，h为1.2～1.4，大于215t则多出1t升温h℃，小于215t则差1t降温h℃；转炉等待未生产，则1min温降为d℃，热系数为-d，d为0.3～0.5；半钢测温离站后等待未生产，则1min温降为e℃，热系数-e，e为0.2～0.4；吹炼过程中其他热损失统一考虑为-40℃。
在确定上述热收入项和热支出项之后，则根据实际半钢炼钢中的情况将相关的参数代入，即可得到富余热量。
在得到富余热量之后，则废钢加入量、硅铁、冷态渣钢等热源调整材料的加入量则可以相应的确定；富余热量＜0：硅铁加入量＝富余热量/5.5或无烟煤增碳剂加入量＝富余热量/3；富余热量＞0：废钢加入量＝富余热量/8或冷态渣钢加入量＝富余热量/10。
本申请还提供了一种热源调整的方法，包括：
硅铁、无烟煤增碳剂或冷态渣钢等加入量可以准确控制，实际废钢加入量可能与废钢加入量不符；
若实际加入废钢量和计算的废钢加入量不符，则将实际废钢加入量占用的富余热量减去后，再以得到的富余热量计算硅铁、无烟煤增碳剂或冷态渣钢的加入量，并在吹炼前期加入；
所述实际加入废钢量和所计算的废钢加入量相符，则在生产过程中根据来渣情况和副枪过程测量热量情况加入少量硅铁、无烟煤增碳剂或渣钢进行热源微调；
在实际生产中可先加入废钢，在废钢加入量与上述计算的废钢加入量不相符时，可快速调整热源，在吹炼过程中还可根据实际情况进行热源微调，实现过程的稳定受控，终点命中目标。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的半钢炼钢的热平衡计算方法和应用进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例
1)经统计分析西昌钢钒200t炼钢转炉热收入项和热支出项的热系数如下：
A)热收入项热系数：半钢中0.01％的C在吹炼过程中升温1.15℃，热系数为+1.15；半钢温度热系数为+1；半钢中0.01％的Si在吹炼过程中升温5.5℃，热系数为+5.5；吹炼过程中加入100Kg无烟煤增碳剂升温3℃，热系数为﹢3；吹炼过程中加入100Kg升温18℃，热系数为﹢18；若终点C≤0.05％，则考虑氧化铁升温40℃，终点C＞0.05％，则不考虑氧化铁升温；
B)热支出项热系数：1t废钢的降温8℃，热系数为-8；1t冷态渣钢降温10℃，热系数为-10；1t渣料的温降为6℃，热系数为-6；1t炉内剩钢温降为2℃，热系数为-2；半钢量以215t为基数，热系数为-1.3，大于215t则多出1t升温1.3℃，小于215t则差1t降温1.3℃；转炉等待未生产，则1min温降为0.4℃，热系数为-0.4；半钢测温离站后等待未生产，则1min温降为0.3℃，热系数-0.3；吹炼过程中其他热损失统一考虑为-40℃；
各热收入项和热支出项的热系数在工装和生产工艺不变或未出现其他特殊情况不发生改变；
2)生产前根据来料情况和热系数计算出富余热量的热源调整材料的加入量
在半钢炼钢转炉生产前根据热系数快速计算出富余热量和废钢加入量：
A)富余热量＝(半钢C含量-终点目标C含量)*1.15+半钢温度+半钢硅含量*5.5-转炉等待时间*0.4-半钢等待时间*0.3-渣料量*6-40-炉内剩钢量*2-(215-半钢量)*1.3-终点目标温度+40(终点目标C≤0.05时)；
B)热源调整材料加入量：富余热量＜0：硅铁加入量＝富余热量/5.5或无烟煤增碳剂加入量＝富余热量/3；富余热量＞0：废钢加入量＝富余热量/8或冷态渣钢加入量＝富余热量/10。
攀钢集团西昌钢钒有限公司炼钢厂半钢炼钢，采用此种热平衡计算方法后，炼钢转炉终点温度命中率(目标温度±10℃)达91％，炼钢转炉深吹比例降低至2％。
例：富余热量＝(350-5)
*1.15+1380+15*5.5-10*0.4-10*0.3-12*6-40-0*2-(215-220)
*1.3-1620+40＝166.75；
富余热量>0，热源调整材料使用废钢，废钢加入量＝166.75/8＝20.84t。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种半钢炼钢的热平衡计算方法，包括富余热量和热源调整材料加入量的计算；
所述富余热量的计算式如式(Ⅰ)所示：
富余热量＝(半钢C含量-终点目标C含量)*a+半钢温度*b+半钢硅含量*c-转炉等待时间*d-半钢等待时间*e-渣料量*f-40-炉内剩钢量*g-(215-半钢量)*h-终点目标温度+i (Ⅰ)；
所述热源调整材料加入量的计算方法为：
富余热量＜0时，硅铁加入量＝富余热量/5.5，或无烟煤增碳剂加入量＝富余热量/3；
富余热量＞0时，废钢加入量＝富余热量/8，或冷态渣钢加入量＝富余热量/10；
其中，a为半钢中0.01％的C在吹炼过程中升温a℃，热系数为+a，a为1.1～1.2；
半钢温度热系数为+b，b为1.00～1.05；
半钢中0.01％的Si在吹炼过程中升温c℃，热系数为+c，c为5.2～5.7；
转炉等待未生产，则1min温降为d℃，热系数为-d，d为0.3～0.5；
半钢测温离站后等待未生产，则1min温降为e℃，热系数-e，e为0.2～0.4；
1t渣料量的温降为f℃，热系数为-f，f为5.5～6.5；
1t炉内剩钢温降为g℃，热系数为-g，g为1.8～2.2；
半钢量以215t为基数，热系数为-h，h为1.2～1.4；
终点C≤0.05％时，i＝40，终点C＞0.05％时，i＝0；
所述富余热量以200t炼钢转炉量为基础。
2.根据权利要求1所述的热平衡计算方法，其特征在于，a为1.15，b为1，c为5.5。
3.根据权利要求1所述的热平衡计算方法，其特征在于，d为0.4，e为0.3。
4.根据权利要求1所述的热平衡计算方法，其特征在于，f为6，g为2，h为1.3。
5.一种热源调整的方法，包括：
硅铁、无烟煤增碳剂或冷态渣钢的加入量根据权利要求1所述的热源调整材料加入量的计算方法准确控制；
实际加入废钢量和权利要求1所述的热源调整材料加入量的计算方法中废钢加入量不符时，将实际废钢加入量占用的富余热量减去后，再以得到的富余热量计算硅铁、无烟煤增碳剂或冷态渣钢的加入量，并在吹炼前期加入；
所述实际加入废钢量和权利要求1所述的热源调整材料加入量的计算方法中废钢加入量相符时，在生产过程中根据来渣情况和副枪过程测量热量情况加入硅铁、无烟煤增碳剂或渣钢进行热源微调。
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