CN113061684B - 一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法，包括以下步骤：(1)根据音频化渣系统设定最佳化渣曲线；(2)将转炉底吹流量设定为流量由低到高的三级流量模式；(3)吹炼开始，底吹模式设定为第三级流量模式，根据音频曲线偏离情况，转化相应的底吹模式；(4)吹炼至8分钟以后，将底吹模式设定为第一级流量模式，根据音频曲线偏离情况，转化相应的底吹模式；(5)吹炼进入拉碳期，底吹模式设定第二级流量模式，根据音频曲线偏离情况，转化相应的底吹模式。本发明方法在音频曲线达到返干线或者喷溅线之前即可进行及时调整，可以改善顶底复吹转炉底吹化渣效果，解决了转炉对喷溅与返干调整不及时的问题，极大的稳定转炉操作。

Description

一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法

技术领域

本发明属于转炉炼钢领域，尤其涉及一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法。

背景技术

目前国内钢厂转炉炼钢大多采用顶底复吹转炉，复合吹炼法利用底吹气流来克服顶吹氧流对熔池搅拌能力不足的弱点，可使炉内反应接近平衡，减少铁损失，同时又保留了顶吹法容易控制造渣过程的优点，因此具有比顶吹和底吹更好的技术经济指标。

转炉整个吹炼过程根据炉渣氧化性可以分为前期喷溅期、中期返干期、后期喷溅期，为缓解炉渣喷溅或返干，转炉一般采用加料或调整枪位的方式。为检测转炉炉内的反应情况，常采用音频化渣的方法，根据音频化渣反馈结果调整操作。音频化渣技术就是利用计算机和相应软硬件收集炉内噪声来判断炉内渣液面的高度，间接判断炉内化渣情况，在计算机屏幕上形成一定的图形，显示一定的数据给摇炉工作参考和指导。它包括硬件系统和软件系统，音频曲线如附图1所示。图1中镰刀形区域为正常化渣区，化渣区可以根据生产实际情况调整，正常化渣区上部的直线为喷溅线，下部的直线为返干线；喷溅线以上的区域为喷溅区，返干线以下的区域为返干区。另外该系统还能显示枪位变化和氧气流量变化。一般情况而言，音频曲线靠近正常化渣区上部运行时表示化渣良好，音频曲线在中下部运行表示炉渣偏干，返干报警就会闪烁，音频曲线在喷溅线以上运行表示即将或正在喷溅，此时会出现喷溅报警。即传统转炉音频化渣系统的信号仅作为转变操作参考使用。

转炉的炉内反应，既要保证炉渣具有一定的氧化性，又要防止炉渣氧化性过强产生喷溅，需要及时调整操作，防止返干与喷溅。实际生产中，摇炉工可以根据音频曲线变化的斜率和音频曲线的运行情况来判断化渣情况，音频曲线靠近喷溅线，并且曲线的斜率较大，要采取适当的措施来控制喷溅，比和加入造渣料，或者稍微降低枪位；音频曲线靠近返干线，或者音频陆线向下走，且曲线的斜率较大，此时即将发生返干，可以通过提高枪位或者加入铁矿石来调节渣中的氧化铁含量，从而达到控制渣状态的目的。

另外，当炉渣氧化性较强时，需加快炉内碳氧反应速度，此时应降低枪位或者加强底吹搅拌作用；当炉渣氧化性较弱时，此时需降低炉内碳氧反应速度，应提高枪位或者减弱底吹搅拌作用。但是，通过调整枪位来控制反应速度，往往无法达到精确控制，易造成喷溅。而目前转炉底吹方式一般采用全过程固定流量或分阶段固定流量，不能随炉内实时渣况变化进行自适应调整，通常是当音频曲线达到喷溅线或者返干线后，系统警报后认为调整，往往存在滞后性。因此，上述两种控制方式均不能与炉内反应快速完全配合，有时甚至对炉内反应产生抑制作用，降低底吹反应效果。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的，由于底吹流量提前设定，不能随炉内实时渣况变化进行自适应调整，从而导致底吹改善效果差，底吹作用发挥不明显的问题，提供一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法。本发明的控制方法可以根据音频曲线及时改善转炉化渣效果，提高转炉炼钢控制水平。

本发明所述最佳化渣区域即图1中镰刀形区域(正常化渣区)。音频化渣系统的最佳化渣区域根据不同转炉的实际参数，根据大量实验数据确定，对于同一炉役该区域基本固定，最佳化渣曲线也相应确定。

所述最佳化渣曲线为位于最佳化渣区域中心位置的一条曲线，即正常吹炼后，最佳化渣区域出现下端曲线时相同横坐标下，以最佳化渣区域的上端曲线和下端曲线所对应的纵坐标之和的二分之一为纵坐标，所有的横坐标和其对应的纵坐标所对应的点的集合组成的曲线。

所述喷溅区域为喷溅线以上的区域，返干区域为返干线以下的区域。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法，包括以下步骤：

(1)根据音频化渣系统提供的最佳化渣区域，进一步设定最佳化渣曲线；(2)将转炉底吹流量设定为流量由低到高的三级流量模式，分别为第一级流量模式、第二级流量模式、第三级流量模式；

(3)吹炼开始，底吹模式设定为第三级流量模式，根据音频化渣检测结果，当音频曲线偏离最佳化渣曲线，向返干区域靠近，且持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第二级流量模式；当再次出现音频曲线偏离最佳化渣曲线，向返干区域靠近，且持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第一级流量模式；

(4)吹炼至8分钟以后时，炉内反应进入返干期，将底吹模式设定为第一级流量模式，根据音频化渣检测结果，当音频曲线偏离最佳化渣曲线，向喷溅区域靠近，且持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第二级流量模式；当再次出现音频曲线偏离最佳化渣曲线，向喷溅区域靠近，且持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第三级流量模式；

(5)吹炼进入拉碳期，底吹模式设定第二级流量模式，当音频曲线偏离最佳化渣曲线，且向返干区域靠近，持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第一级流量模式；当音频曲线偏离最佳化渣曲线，向喷溅区域靠近，且持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第三级流量模式，直至吹炼结束。

优选的，步骤(1)中所述最佳化渣曲线为位于最佳化渣区域中心位置的一条曲线。进一步优选的，步骤(1)中所述最佳化渣曲线为：正常吹炼后，相同横坐标下，以最佳化渣区域的上端曲线和下端曲线所对应的纵坐标之和的二分之一为纵坐标，所有的横坐标和其对应的纵坐标所对应的点的集合组成的曲线。

优选的，步骤(2)中，所述三级流量模式分别对应弱吹、中吹、强吹三种底吹流量。

进一步优选的，所述步骤(2)中，第一级流量模式、第二级流量模式、第三级流量模式的流量分别为单枪60L/min、单枪100L/min、单枪150L/min。单枪流量根据底吹枪设计参数与前期具体使用情况确定，该数值大小不影响模式转化时间。

优选的，步骤(3)～(5)中，底吹模式转化方法是：将音频化渣系统处理后的噪音信号传输给转炉操作一级系统，由转炉操作一级系统通过调节阀门开度控制底吹流量改变，实现噪音信号与底吹流量的联动控制。

优选的，步骤(3)～(5)中，所述设定的模式转化时间为3～10秒。由于音频化渣信息反馈的延时，若转化时间低于3秒，底吹控制阀门一直处于调节过程中，底吹供气流量波动较大，影响底吹供气，若转化时间高于10秒，则底吹调节相对滞后，不利于调整炉渣氧化性。

进一步优选的，步骤(3)～(5)中，所述设定的模式转化时间为5秒，设定该模式转化时间能使音频曲线达到最接近最佳化渣曲线的效果。

本发明中所述的持续偏离，要求偏离趋势一直不变且超过5秒时，才需要调整。若音频曲线偏离了最佳化渣曲线，但是曲线是来回波动，并非一直向返干区或喷溅区靠近，此时不需要调整模式。

优选的，步骤(3)～(5)中，底吹气源根据钢种需求包括氮气或氩气。

优选的，步骤(5)中，吹炼结束后，底吹模式调整为第二级流量模式，直至出钢结束。

本发明具体实施方式提供的一个或者多个实施例，至少具有以下技术效果：

通过本发明提供的一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法，在音频曲线达到返干线或者喷溅线之前即可进行及时调整，可以改善顶底复吹转炉底吹化渣效果，解决了转炉对喷溅与返干调整不及时的问题，极大的稳定转炉操作，提高炉渣的反应能力。

如果在转炉吹炼过程因调整不及时发生喷溅，这不可避免的要损失部分金属料，而且限制了转炉供氧强度的提升，若发生返干，则影响炉渣的脱磷效果，产生回磷，严重时将影响转炉正常出钢。相对于转炉底吹固定流量与分阶段流量设定，本方法通过音频化渣检测结果做为底吹流量调整依据，提高转炉整个吹炼阶段的化渣效果，大大降低了炉渣发生喷溅与返干的比例，吹损率降低1.2％，成本可降低约1.5元/吨。

附图说明

图1是音频化渣曲线示意图；

图2是本发明的基于音频化渣的转炉动态底吹方法流程示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例来对本发明进行详细描述：

本发明的一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法主要在于改善提高转炉整个吹炼阶段的化渣效果。发明人通过对转炉炉内各阶段反应特点进行研究，考虑不同时期炉渣状态对炉内反应的影响，通过对底吹流量的动态调整，提高转炉的炉渣反应能力，促进整个冶炼过程的快速平稳。

实施例1

一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法，该实施例中生产钢种Q345R，以120T转炉为例，加入铁水130t，废钢10t，铁水硅含量0.55％，磷含量0.145％，铁水温度1322℃，Q345R要求磷含量≤0.020％。

控制方法如下：

(1)吹炼开始，底吹设定第三级流量模式(单枪150L/min)，若音频曲线向返干区域靠近超过5秒，底吹自动转化为第二级流量模式(单枪100L/min)，直至转化为第一级流量模式(单枪60L/min)。

(2)吹炼至8分钟以后时，炉内反应进入返干期，底吹流量设定为第一级流量模式，根据音频化渣检测结果，若音频曲线向喷溅区域靠近超过5秒，底吹自动转化为第二级流量模式，直至转化为第三级流量模式。

(3)吹炼进入拉碳期，底吹设定第二级流量模式，若音频曲线向返干区域靠近超过5秒，底吹自动转化为第一级流量模式，若音频曲线向喷溅区域靠近超过5秒，底吹自动转化为第三级流量模式，直至吹炼结束。

(6)吹炼结束后，底吹模式调整为第二级流量模式，直至出钢结束。

按照以上控制方法进行控制，具体炉次H204-08155，冶炼Q345R，目标磷0.018％，结果如下：

采用该操作方法，冶炼过程控制稳定，未出现喷溅与返干，终点测定磷0.015％，出钢量132.2t，吹损5.6％，成分控制合格，金属收得率较高。

实施例2

同实施例1不同的是，设定模式转化时间为3秒，结果如下：

采用该操作方法，相同操作模型下，冶炼过程控制稳定，未出现喷溅与返干，终点测定磷0.025％，出钢量131.5t，吹损6.2％，成分控制合格。

实施例3

同实施例1不同的是，设定模式转化时间为9秒，结果如下：

采用该操作方法，冶炼过程控制稳定，未出现喷溅与返干，终点测定磷0.023％，出钢量131.2t，吹损6.5％，成分控制合格。

另外，发明人通过不同模式转化时间的实验得出，模式转换时间低于3秒或者高于10秒，均不能及时改善炉内化渣效果，因此模式转换时间设定5秒为最佳设定。

对比例

采用常规分阶段固定流量的底吹方法控制转炉化渣，炉次H204-08265，冶炼Q345R，加入铁水130t，废钢10t，铁水硅含量0.52％，磷含量0.149％，铁水温度1319℃，Q345R要求磷含量≤0.020％.

控制情况如下：

(1)吹炼开始，底吹设定单枪150L/min流量模式，吹炼过程化渣较快，吹炼3min后，出现喷溅，持续时间2min，加入部分石灰压喷。

(2)吹炼至8分钟以后时，底吹设定单枪60L/min，吹炼至9min时炉内出现返干，一直持续到10.5min，返干时间1.5min，提枪150mm，吹炼至12min，因高枪位时间较长，发生喷溅。

(3)吹炼进入拉碳期，底吹设定单枪100L/min，直至吹炼结束，出钢是炉内炉渣泡沫化严重，向前倒炉倒渣后正常出钢。

按照上述控制方法，吹炼终点测定磷0.028％，终点磷高进行点吹处理，出钢量130.5t，吹损6.8％，成分控制不合格，金属收得率相对较低。

两种方法原料条件相近，但是分别采用不同的底吹控制方法。与实施例相比，对比例除了前期喷溅以外，由于返干时间长终点磷高经过点吹处理，钢水氧化性更强，钢水中氧化物夹杂更多，金属收得率相对较低，成本更高。

本说明书中若有未作详细记载的内容，均为本领域的现有技术，此处不再赘述。

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于音频化渣的转炉动态底吹方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据音频化渣系统提供的最佳化渣区域，进一步设定最佳化渣曲线；所述最佳化渣曲线为位于最佳化渣区域中心位置的一条曲线，是正常吹炼后，最佳化渣区域出现下端曲线时，相同横坐标下，以最佳化渣区域的上端曲线和下端曲线所对应的纵坐标之和的二分之一为纵坐标，所有的横坐标和其对应的纵坐标所对应的点的集合组成的曲线；

（2）将转炉底吹流量设定为流量由低到高的三级流量模式，分别为第一级流量模式、第二级流量模式、第三级流量模式；

（3）吹炼开始，底吹模式设定为第三级流量模式，根据音频化渣检测结果，当音频曲线偏离最佳化渣曲线，且向返干区域靠近，持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第二级流量模式；当再次出现音频曲线偏离最佳化渣曲线，且向返干区域靠近，持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第一级流量模式；

（4）吹炼至8分钟以后时，炉内反应进入返干期，将底吹模式设定为第一级流量模式，根据音频化渣检测结果，当音频曲线偏离最佳化渣曲线，且向喷溅区域靠近，持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第二级流量模式；当再次出现音频曲线偏离最佳化渣曲线，且向喷溅区域靠近，持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第三级流量模式；

（5）吹炼进入拉碳期，底吹模式设定第二级流量模式，当音频曲线偏离最佳化渣曲线，且向返干区域靠近，持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第一级流量模式；当音频曲线偏离最佳化渣曲线，且向喷溅区域靠近，持续偏离时间超过设定的模式转化时间时，底吹模式转化为第三级流量模式，直至吹炼结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述三级流量模式分别对应弱吹、中吹、强吹三种底吹流量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，第一级流量模式、第二级流量模式、第三级流量模式的流量分别为单枪60L/min、单枪100L/min、单枪150L/min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）~（5）中，底吹模式转化方法是：将音频化渣系统处理后的噪音信号传输给转炉操作一级系统，由转炉操作一级系统通过调节阀门开度控制底吹流量改变，实现噪音信号与底吹流量的联动控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）~（5）中，所述设定的模式转化时间为3~10秒。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）~（5）中，所述设定的模式转化时间为5秒。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）~（5）中，底吹气源根据钢种需求包括氮气或氩气。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中，吹炼结束后，底吹模式调整为第二级流量模式，直至出钢结束。

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