CN113435037B - 一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，首先对转炉历史生产数据进行大数据分析，优选出前期氧枪枪位、供氧流量、加料时机和加料量，并对其进行标准化操作固化；根据铸余重量和转炉静态模型计算，在进行优选出的前期氧枪枪位、供氧流量、加料时机和加料量操作时，加入石灰和生白云石，加入量分别为整个生产过程中应加入石灰和生白云石总量的23±3％；通过声纳分析设备连续收集检测分析转炉冶炼时炉内声音的音频强度数值并绘制实时曲线图，并在音频强度数值先升高再下降到57％‑41％区间时，提枪倒渣。应用本发明可以方便操作人员准确判断提枪倒渣时机，提高标准化作业水平，降低铸余冶炼发生喷溅污染环境的概率。

Description

一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法。
背景技术
钢水浇铸完，钢包中剩余的渣和钢统称为铸余。钢厂为降低钢铁料消耗，通常会将铸余回收兑入转炉进行冶炼。由于铸余中带渣量较多，且渣量重量波动范围较大，转炉冶炼前期需进行倒渣作业，否则冶炼过程发生爆发性喷溅的风险很大，容易产生环保事件。但铸余冶炼前期提枪倒渣的时机，时间间隔短，很难准确判断。提枪倒渣稍早，流动性良好和适度泡沫化炉渣还未形成，难以快速足量倒渣且渣中金属铁质量分数高，渣铁分离困难，摇炉工很难将炉渣倒出。提枪倒渣稍晚，熔池碳剧烈反应会造成炉渣泡沫化严重，炉渣直接从炉口溢出，产生喷溅。
转炉冶炼过程中，高速氧流冲击熔池发出噪音，可以通过声纳分析设备采集此噪声源并进行分析，以确定熔池炉渣的活跃程度。在冶炼前期，转炉渣层很薄，声纳分析设备采集的音频强度数值先升高，随着冶炼过程的进行，渣层逐渐增厚，声纳分析设备采集的音频强度数值逐步下降，冶炼中后期声纳分析设备采集的音频强度数值也会随着炉渣活跃程度的变化而变化。
授权专利申请CN105177216A“一种判断转炉双渣提枪时机的方法”利用转炉烟气分析设备中的一氧化碳曲线确定熔池温度,并作为双渣提枪时机的判定依据,在烟气分析设备显示CO浓度达到22-28％区间时,提枪进行双渣操作。该方法因为接受铸余停等时间影响，铸余兑入转炉温度和带渣量波动大，尤其在铸余带渣量大时不适用。
实审专利申请CN201910583656.3“一种基于视频智能算法的转炉喷溅预测方法及系统”提供一种基于视频智能算法的转炉喷溅预测方法及预测系统，包括有图像采集设备采集转炉冶炼过程中炉口火焰连续图像信息；对炉口火焰连续图像信息中发生喷溅的区间进行逐帧标记；构建转炉喷溅预测模型，并对转炉喷溅预测模型进行训练优化；根据训练优化后的转炉喷溅预测模型预测转炉冶炼过程是否发生喷溅。但在铸余冶炼数据量相对较少，且带渣量大时，爆发性喷溅时间短促，根据炉口火焰判断往往来不及。
实审专利申请CN201910916514.4“界定转炉吹炼期发生喷溅的固化经验方法”通过收集若干炉吹炼过程中未发生喷溅的转炉吹炼记录中的煤气浓度数据，形成煤气浓度最小值曲线，在实际炼钢过程中，取得煤气浓度实时变化曲线，当某一个吹炼时点，煤气浓度实时变化曲线超过煤气浓度最小值曲线时，提示存在喷溅风险，及时采取相应调整枪位的措施，待煤气浓度实时变化曲线回到煤气浓度最小值曲线下方后，警报解除。但在铸余冶炼带渣量波动范围大，渣层厚度变化大对煤气浓度造成一定干扰。
在环保政策持续收紧的形势下，钢铁企业需做好环保工作有效遏制转炉冶炼过程喷溅的发生，才能赢得更好的发展。部分钢厂操作工通过观察炉口火焰变化判定提枪时机，但操作工经验水平存在明显差距，仅凭经验判断偏差较大，发生喷溅的概率较高，且不利于标准化作业。因此，针对以上问题，有必要发明一种判断铸余冶炼前期倒渣时机的方法。
发明内容
针对背景技术中存在的铸余冶炼前期倒渣时机难以把握的技术难题，本发明提供了一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，方便操作人员准确判断提枪倒渣时机，提高标准化作业水平，降低铸余冶炼发生喷溅污染环境的概率。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
本发明一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，包括如下步骤：
对转炉的历史生产数据进行大数据分析，优选出前期氧枪枪位、供氧流量、加料时机和加料量，并对其进行标准化操作固化；
根据铸余重量和转炉静态模型计算，在进行优选出的前期氧枪枪位、供氧流量、加料时机和加料量操作时，加入石灰和生白云石，该石灰加入量为整个生产过程中应加入石灰总量的23±3％，该生白云石加入量为整个生产过程中应加入生白云石总量的23±3％；
通过声纳分析设备连续收集检测分析转炉冶炼时炉内声音的音频强度数值并绘制实时曲线图，然后根据该实时曲线图确定熔池炉渣活跃程度,并作为铸余冶炼前期提枪倒渣时机的判定依据，在铸余冶炼前期音频强度数值先升高再下降到57％-41％区间时，提枪进行倒渣作业。
进一步地，所述的冶炼前期为冶炼开始的4min内。
进一步地，在优选出的前期氧枪枪位、供氧流量和加料时机分别为开吹氧枪枪位设定1.95±0.15m,供氧流量62000±1000m3/h，供氧200-500m3时，加入石灰和生白云石。
进一步地，当铸余重量在(0，25]吨时，音频强度数值下降到41％-43％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量在(25，40]吨时，音频强度数值下降到43％-46％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量在(40，55]吨时，音频强度数值下降到46％-49％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量在(55，70]吨时，音频强度数值下降到49％-52％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量＞70吨时，音频强度数值下降到52％-57％的范围内时，提枪倒渣。
与现有的技术相比，本发明所述的一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，通过使用声纳分析设备得出的音频强度数值曲线判断熔池炉渣活跃程度，从而确保了转炉铸余冶炼前期提枪倒渣时机的准确性，避免了提枪倒渣稍早熔池温度低，渣料未能充分熔化，炉渣不够泡，渣铁无法分离，摇炉工很难将炉渣倒出，以及提枪倒渣稍晚，熔池碳剧烈反应造成炉渣泡沫化严重，炉渣直接从炉口溢出，产生喷溅。
附图说明
图1：一般不倒渣炉次冶炼时炉内的音频强度曲线示意图；
图2：提枪倒渣炉次冶炼铸余时炉内的音频强度曲线示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，本申请中使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
图1示出了一般不倒渣炉次冶炼时炉内的音频强度曲线示意图，在300t转炉冶炼过程中，高速氧流冲击熔池发出噪音，可以通过声纳分析设备采集此噪声源并进行分析，以确定熔池炉渣的活跃程度，这里的声纳分析设备为由麦克风及其保护装置、信号前置放大器、声纳处理仪和计算机等组成的成套系统，可根据转炉的综合特性对吹炼过程中的声音进行频谱和幅度分析，得到一个音强指数信号并绘制出一条随冶炼时间变化的曲线，为操作人员判断熔池炉渣的活跃程度提供参考。未进行冶炼时，转炉所处厂区环境的各类噪声的音频强度数值一般保持在20％左右；在冶炼前期，转炉渣层很薄，声纳分析设备采集的音频强度数值先升高，随着冶炼过程的进行，渣层逐渐增厚，声纳分析设备采集的音频强度数值下降，冶炼中期，转炉进行快速脱碳，炉渣出现“返干”，音频强度再次升高，音频强度曲线再次出现一个峰值，冶炼后期随着脱碳速度的放缓，音频强度数值再次下降。
本发明一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，首先对转炉的历史生产数据(即转炉之前生产铸余时的数据)进行大数据分析，优选出冶炼前期氧枪枪位、供氧流量、加料时机和加料量，并对其进行标准化操作固化，消除这些因素对后续声纳分析设备收集转炉冶炼时炉内声音的音频强度数值的干扰；在转炉前一炉出完钢，正常翻渣留渣，溅渣护炉，加废钢，兑铸余，兑铁水，开始冶炼，然后根据铸余重量和转炉静态模型(转炉静态模型是根据转炉的操作条件及相应吹止目标等建立的一种模型，主要用于计算加入物料的数量和消耗氧气的量，广泛应用于各钢厂“一键式炼钢”技术中，是一种成熟的技术，在此不再敷述)计算要加入物料的数量和消耗氧气的量，以300t转炉为例，以优选出的开吹氧枪枪位设定在1.95±0.15m,供氧流量62000±1000m3/h，供氧200-500m3时，加入石灰和生白云石，该石灰加入量为整个生产过程中应加入石灰总量的23±3％，该生白云石加入量为整个生产过程中应加入生白云石总量的23±3％；通过声纳分析设备连续收集检测分析炉内声音的音频强度数值并绘制实时曲线图，然后根据该实时曲线图确定熔池炉渣活跃程度,并作为铸余冶炼前期提枪倒渣时机的判定依据，在音频强度数值先升高再下降到57％-41％区间时，提枪进行倒渣作业。
更为具体地，当铸余重量在(0，25]吨时，音频强度数值下降到41％-43％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量在(25，40]吨时，音频强度数值下降到43％-46％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量在(40，55]吨时，音频强度数值下降到46％-49％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量在(55，70]吨时，音频强度数值下降到49％-52％的范围内时，提枪倒渣；当铸余重量＞70吨时，音频强度数值下降到52％-57％的范围内时，提枪倒渣。
图2示出了一个提枪倒渣炉次冶炼铸余时炉内的音频强度曲线示意图，冶炼前期(冶炼开始4min内)音频强度数值先上升并在达到峰值后开始下降，下降过程中，当音频强度数值处于57％-41％区间时，提枪倒渣，然后继续冶炼。
本发明亦可根据音频强度数值的曲线图在冶炼前期先升高后下降时的斜率进行判断，若音频曲线下降时斜率较大时，提枪时机越接近57％；若音频曲线下降时斜率较小时，提枪时机越接近41％。
本发明在某钢得到了很好的应用，为了更好的对本发明进行说明，以该厂300t转炉的四次冶炼实例进行说明。
实施例1：
300吨转炉，前一炉出完钢，正常翻渣留渣，溅渣护炉，加废钢，兑铸余，兑铁水，开始冶炼。入炉条件：铸余重量42吨，铁水C4.62％，Si0.48％，Mn0.14％，P0.12％，S0.029％，V0.05％，Ti0.078％，铁水预处理后温度1368℃，铁水重量255吨，普通废钢重量35吨。
通过计算，石灰加入2.8吨，生白云石加入0.9吨，供氧200m3后，开阀加料，氧枪枪位1.95m，供氧流量63000m3/h。供氧3min11s，声纳音频强度数值先升高后下降到46％时，提枪倒渣，摇炉至53.2°时，炉渣从炉口流入渣罐，共倒出渣重4.7吨，倒渣后冶炼平稳无喷溅，出钢量311吨。
实施例2：
300吨转炉，前一炉出完钢，正常翻渣留渣，溅渣护炉，加废钢，兑铸余，兑铁水，开始冶炼。入炉条件：铸余重量20吨，铁水C4.46％，Si0.44％，Mn0.14％，P0.12％，S0.033％，V0.05％，Ti0.073％，铁水预处理后温度1314℃，铁水重量301吨，自循环废钢重量20.7吨。
通过计算，石灰加入2.8吨，生白云石加入1吨，供氧200m3后，开阀加料，氧枪枪位1.95m，供氧流量63000m3/h。供氧3min36s，声纳音频强度数值先升高后下降到42％时，提枪倒渣，摇炉至58.8°时，炉渣从炉口流入渣罐，共倒出渣重3.5吨，倒渣后冶炼平稳无喷溅，出钢量319吨。
实施例3：
300吨转炉，前一炉出完钢，正常翻渣留渣，溅渣护炉，加废钢，兑铸余，兑铁水，开始冶炼。入炉条件：铸余重量77吨，铁水C4.62％，Si0.61％，Mn0.13％，P0.11％，S0.02％，V0.05％，Ti0.125％，铁水预处理后温度1386℃，铁水重量230吨，自循环废钢重量31.9吨。
通过计算，石灰加入3.4吨，生白云石加入0.9吨，供氧200m3后，开阀加料，氧枪枪位1.95m，供氧流量63000m3/h。供氧1min53s，声纳音频强度数值先升高后下降到55％时，提枪倒渣，摇炉至41.1°时，炉渣从炉口流入渣罐，共倒出渣重10.5吨，倒渣后冶炼平稳无喷溅，出钢量313吨。
实施例4：
300吨转炉，前一炉出完钢，正常翻渣留渣，溅渣护炉，加废钢，兑铸余，兑铁水，开始冶炼。入炉条件：铸余重量64吨，铁水C4.91％，Si0.35％，Mn0.13％，P0.11％，S0.011％，V0.05％，Ti0.096％，铁水预处理后温度1373℃，铁水重量245吨，普通废钢重量34.9吨。
通过计算，石灰加入2.4吨，生白云石加入0.8吨，供氧200m3后，开阀加料，氧枪枪位1.95m，供氧流量63000m3/h。供氧2min39s，声纳音频强度数值先升高后下降到49％时，提枪倒渣，摇炉至44.3°时，炉渣从炉口流入渣罐，共倒出渣重6.3吨，倒渣后冶炼平稳无喷溅，出钢量321吨。

Claims (3)

1.一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，包括如下步骤：
对转炉的历史生产数据进行大数据分析，优选出前期氧枪枪位、供氧流量、加料时机和加料量，并对其进行标准化操作固化；
根据铸余重量和转炉静态模型计算，在进行优选出的前期氧枪枪位、供氧流量、加料时机和加料量操作时，加入石灰和生白云石，该石灰加入量和生白云石加入量分别为整个生产过程中应加入石灰总量的23±3％和应加入生白云石总量的23±3％；
通过声纳分析设备连续收集检测分析转炉冶炼时炉内声音的音频强度数值并绘制实时曲线图，然后根据该实时曲线图确定熔池炉渣活跃程度,并作为铸余冶炼前期提枪倒渣时机的判定依据，在冶炼前期音频强度数值先升高再下降到57％-41％区间时，提枪进行倒渣作业，具体为：
当铸余重量在(0，25]吨时，音频强度数值下降到41％-43％的范围内时，提枪倒渣；
当铸余重量在(25，40]吨时，音频强度数值下降到43％-46％的范围内时，提枪倒渣；
当铸余重量在(40，55]吨时，音频强度数值下降到46％-49％的范围内时，提枪倒渣；
当铸余重量在(55，70]吨时，音频强度数值下降到49％-52％的范围内时，提枪倒渣；
当铸余重量＞70吨时，音频强度数值下降到52％-57％的范围内时，提枪倒渣。
2.根据权利要求1所述的一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，其特征在于：所述的冶炼前期为冶炼开始的4min内。
3.根据权利要求1或2所述的一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法，其特征在于：在优选出的前期氧枪枪位、供氧流量和加料时机分别为开吹氧枪枪位设定1.95±0.15m,供氧流量62000±1000m3/h，供氧200-500m3时，加入石灰和生白云石。
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