CN115232923B - 一种vd炉精炼钢液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于炼钢自动化技术领域，具体涉及一种VD炉精炼钢液的方法。本发明提供的VD炉精炼钢液的方法：在摄像头的监测条件下，将钢液进行底吹气体精炼；所述底吹气体精炼时，所述钢液的表面覆盖有熔渣层，底吹气体的流量的计算公式如式1所示：Q1＝K2×W0.35‑K3×S0.5‑K4×ln(h/H)式1。本发明综合考量熔渣翻滚区面积、熔渣层厚度、钢液深度建立了底吹气体的流量的计算公式，不仅能够充分搅拌钢液，增大钢液与熔渣接触面积，降低夹杂物含量和硫含量，提升钢液纯净度而且能够确保熔渣翻滚区面积的波动小，有效避免钢液裸露，溢渣使熔渣完全覆盖钢液。
Description
技术领域
本发明属于炼钢自动化技术领域，具体涉及一种VD炉精炼钢液的方法。
背景技术
真空精炼技术是脱气和降低钢液杂质含量、提高钢液洁净度的有效措施。目前最典型的真空处理方法有VD(vacuum degassing，钢包真空脱气)法、RH(钢液真空循环脱气)法和VOD(真空吹氧脱碳精炼)法。其中，VD法因其造价低廉和良好的脱气、脱硫、去夹杂物效果而得到了广泛的应用。
VD法精炼过程中，通过底吹气体搅拌钢液，能够使炉内钢液充分与熔渣接触并反应，降低钢液的硫含量，并促进夹杂物上浮，提升钢液纯净度。当气体流量过小时，熔渣翻滚区域较小，钢液不能充分与熔渣接触，夹杂物吸附效果差，且脱硫效率低。气体流量过大，钢液过度翻滚并裸露，发生钢液喷溅、溢渣现象，使钢液氧化，增大炉体维护难度。因此，合理的控制底吹气体流量使钢液充分翻滚并避免钢液裸露、溢渣是控制VD法精炼钢液纯净度的关键。
为了提升VD炉底吹气体技术精炼钢液的质量、实现精炼过程的精确控制，中国专利CN104593549A提出的“一种实现VD炉精炼抽真空时底吹气体精确控制的控制方法”根据真空室压力建立底吹氩气流量调控公式，进而使钢液充分搅拌，然而由于实际生产过程中持续底吹使真空室的压力持续波动，况且炉内压力不能直观的反应钢液的翻滚情况，该方法应用受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种VD炉精炼钢液的方法，本发明提供的VD炉精炼钢液的方法不仅能够提升钢液的纯净度，而且能够避免钢液裸露、溢渣，不受VD炉精炼压力的限制。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种VD炉精炼钢液的方法，包括以下步骤：
在摄像头的监测条件下，将钢液进行底吹气体精炼；所述底吹气体精炼时，所述钢液的表面覆盖有熔渣层，底吹气体的流量按照式1所示关系调节：
Q1＝K2×W0.35-K3×S0.5-K4×ln(h/H) 式1；
所述式1中，Q1为底吹气体的流量，单位为L/min；系数K2取值为1.45～2.5；系数K3取值为0.025～0.035；S为摄像头实时监测的熔渣翻滚区面积，单位为mm2；系数K4取值为4.6～5.5；h为熔渣层厚度，单位为mm；H为钢液深度，单位为mm；
所述式1中的S的获得方法包括以下步骤：
采用所述摄像头实时采集所述底吹气体精炼时钢液表面熔渣层图像；
根据所述熔渣层图像的色相差和明度差确定熔渣层图像中熔渣翻滚区的边界，获得所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓；所述色相差≥5～7°，所述明度差≥4～8％；
采用单目摄像头测面积的方法，计算得到所述熔渣翻滚区域的面积。
优选的，进行所述底吹气体精炼之前，还包括将所述钢液进行底吹气体真空精炼；所述钢液的表面覆盖有熔渣层；
所述底吹气体真空精炼包括以下步骤：
在第一底吹气体的条件下，对钢液进行降压抽真空，所述第一底吹气体的流量为8～16L/min；
在第二底吹气体的条件下，对钢液进行保压真空精炼，所述第二底吹气体的流量为20～50L/min，所述保压真空精炼的真空度为≤45Pa；
在第三底吹气体的条件下，对钢液进行升压破真空，所述第三底吹气体的流量由式2得到：
Q2＝K1×W1.05， 式2；
所述式2中，Q2为第三底吹气体的流量，单位为L/min，系数K1取值为0.47～0.58，W为盛装钢液的钢包容量，单位为t。
优选的，所述底吹气体精炼的时间为12～20min。
优选的，所述钢液的过热度为90～110℃。
优选的，所述熔渣层的厚度为42～78mm。
优选的，盛装钢液的钢包容量为30～300t。
优选的，所述保压真空精炼的时间为12～18min。
优选的，所述摄像头与所述熔渣层的垂直距离为1.5～6m。
优选的，所述摄像头包括外壳87；所述外壳87的腔体内设置有冷却水通道89，所述外壳87的腔体由外壳壁和外壳壁形成；所述外壳的外壳壁上设置有冷却水进口84和冷却水出口85，所述冷却水进口84和冷却水出口85与所述冷却水通道89连通；所述外壳87的外壳壁上设置有保护气体入口86；
所述摄像头还包括位于所述外壳87腔体中的镜头81，所述外壳87靠近所述镜头81的一侧设置有排气通孔81，所述外壳87远离所述镜头81的一侧设置有连接法兰88；
所述摄像头还包括与所述镜头81固定连接的伸缩杆83，所述伸缩杆83穿过所述连接法兰88与所述连接法兰88固定连接。
优选的，所述冷却水通道89中的冷却水的的流量为15～25L/min，所述外壳87腔体中保护气体的流量为5～15L/min。
本发明提供了一种VD炉精炼钢液的方法，包括以下步骤：的表面覆盖有熔渣层，底吹气体的流量按照式1所示关系调节：Q1＝K2×W0.35-K3×S0.5-K4×ln(h/H)式1；所述式1中，Q1为底吹气体的流量，单位为L/min；系数K2取值为1.45～2.5；系数K3取值为0.025～0.035；S为摄像头实时监测的熔渣翻滚区面积，单位为mm2；系数K4取值为4.6～5.5；h为熔渣层厚度，单位为mm；H为钢液深度，单位为mm；所述式1中的S的获得方法包括以下步骤：采用所述摄像头实时采集所述底吹气体精炼时钢液表面熔渣层图像；根据所述熔渣层图像的色相差和明度差确定熔渣层图像中熔渣翻滚区的边界，获得所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓；所述色相差≥5～7°，所述明度差≥4～8％；采用单目摄像头测面积的方法，计算得到所述熔渣翻滚区域的面积。本发明提供的钢液精炼方法采用摄像头实时检测底吹气体精炼过程中熔渣层的波动情况，而且本发明通过摄像头实时拍摄采集钢液进行底吹气体精炼时的熔渣层图像，利用熔渣层图像计算获得底吹气体精炼时熔渣翻滚区面积，本发明综合考量熔渣翻滚区面积、熔渣层厚度、钢液深度建立了底吹气体的流量的计算公式，不仅能够充分搅拌钢液，增大钢液与熔渣接触面积，降低夹杂物含量和硫含量，提升钢液纯净度而且能够确保熔渣翻滚区面积的波动小，有效避免钢液裸露，溢渣使熔渣完全覆盖钢液。由实施例的结果表明，本发明提供的钢液精炼方法获得的精炼钢液夹杂物平均直径<3.5μm，硫含量<30ppm，且精炼过程中，熔渣翻滚区面积波动小于熔渣翻滚区面积的20％，避免钢液裸露，实现了使熔渣完全覆盖钢液。
本发明提供的钢液精炼方法根据摄像头捕捉熔渣表面波动情况进而控制底吹气体流量，与采用真空室压力的调节方法相比，本发明能直观的根据熔渣表面波动情况调控底吹气体流量，与实际炉况匹配度高，调节速度更快，结果更加准确。
进一步的，本发明进行所述底吹气体精炼之前，包括将所述钢液进行底吹气体真空精炼；所述钢液的表面覆盖有熔渣层；所述底吹气体真空精炼包括以下步骤：在第一底吹气体的条件下，对钢液进行降压抽真空，所述第一底吹气体的流量为8～16L/min；在第二底吹气体的条件下，对钢液进行保压真空精炼，所述第二底吹气体的流量为20～50L/min，所述保压真空精炼的真空度为≤45Pa；在第三底吹气体的条件下，对钢液进行升压破真空，所述第三底吹气体的流量的计算公式由式2得到：Q2＝K1×W1.05，式2；所述式2中，Q2为第三底吹气体的流量，单位为L/min，系数K1取值为0.47～0.58，W为盛装钢液的钢包容量，单位为t。本发明对钢液进行底吹气体真空精炼时针对抽真空阶段、保压真空精炼阶段和破真空阶段采用不同的底吹气体流量，不仅能够在正空精炼阶段充分搅拌钢液，增大钢液与熔渣接触面积，降低夹杂物含量和硫含量，提升钢液纯净度而且能够确保真空精炼阶段熔渣翻滚区面积的波动小，有效避免钢液裸露，溢渣使熔渣完全覆盖钢液。
进一步的，本发明中所述摄像头包括外壳87；所述外壳87的腔体内设置有冷却水通道89，所述外壳(87)的腔体由外壳壁和外壳壁形成；所述外壳的外壳壁上设置有冷却水进口84和冷却水出口85，所述冷却水进口84和冷却水出口85与所述冷却水通道89连通；所述外壳87的外壳壁上设置有保护气体入口86；所述摄像头还包括位于所述外壳87腔体中的镜头81，所述外壳87靠近所述镜头81的一侧设置有排气通孔81，所述外壳87远离所述镜头81的一侧设置有连接法兰88；所述摄像头还包括与所述镜头81固定连接的伸缩杆83，所述伸缩杆83穿过所述连接法兰88与所述连接法兰88固定连接。本发明采用的摄像头内通入冷却水和保护气体，冷却水对摄像头进行冷却，保护气体从摄像头前方流出，可有效避免因钢液飞溅而引起的摄像头设备故障，使摄像头寿命大于5000炉次。
附图说明
图1为本发明实施例使用的VD精炼装置的结构示意图；
图2为本发明实施例使用的摄像头装置的结构示意图；
图1中，1为VD炉炉体，2为漏钢事故包，3为钢包，4为底吹气体，5为熔渣层，6为屏蔽盖，7为摄像头保护气体，8为摄像头；
图2中81为排气通孔，82为镜头，83为伸缩杆，84为冷却水进口，85为冷却水出口，86为保护气体入口，87为外壳，88为连接法兰，89为冷却水通道。
具体实施方式
本发明提供了一种VD炉精炼钢液的方法，包括以下步骤：
在摄像头的监测条件下，将钢液进行底吹气体精炼；所述底吹气体精炼时，所述钢液的表面覆盖有熔渣层，底吹气体的流量按照式1所示关系调节：
Q1＝K2×W0.35-K3×S0.5-K4×ln(h/H) 式1；
所述式1中，Q1为底吹气体的流量，单位为L/min；系数K2取值为1.45～2.5；系数K3取值为0.025～0.035；S为摄像头实时监测的熔渣翻滚区面积，单位为mm2；系数K4取值为4.6～5.5；h为熔渣层厚度，单位为mm；H为钢液深度，单位为mm；
所述式1中的S的获得方法包括以下步骤：
采用所述摄像头实时采集所述底吹气体精炼时钢液表面熔渣层图像；
根据所述熔渣层图像的色相差和明度差确定熔渣层图像中熔渣翻滚区的边界，获得所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓；所述色相差≥5～7°，所述明度差≥4～8％；
采用单目摄像头测面积的方法，计算得到所述熔渣翻滚区域的面积。
在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料/组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，进行所述底吹气体精炼之前，本发明优选还包括将所述钢液进行底吹气体真空精炼；所述钢液的表面覆盖有熔渣层；
所述底吹气体真空精炼包括以下步骤：
在第一底吹气体的条件下，对钢液进行降压抽真空，所述第一底吹气体的流量为8～16L/min；
在第二底吹气体的条件下，对钢液进行保压真空精炼，所述第二底吹气体的流量为20～50L/min，所述保压真空精炼的真空度为≤45Pa；
在第三底吹气体的条件下，对钢液进行升压破真空，所述第三底吹气体的流量的计算公式由如式2得到示：
Q2＝K1×W1.05， 式2；
所述式2中，Q2为第三底吹气体的流量，单位为L/min，系数K1取值为0.47～0.58，W为盛装钢液的钢包容量，单位为t。
在本发明中，所述底吹气体真空精炼时，所述钢液的过热度优选为90～110℃，更优选为95～105℃.
在本发明中，所述底吹气体真空精炼时，所述熔渣层厚度优选为42～78mm，更优选为45～75mm。
在本发明中，所述底吹气体真空精炼优选在VD炉中进行。
在本发明中，所述底吹气体真空精炼时，所述钢液盛装于钢包中。
在本发明中，盛装钢液的钢包容量优选为30～300t，更优选为35～280t。
在本发明中，所述降压抽正空的时间优选为2～5min。
在本发明中，所述第一底吹气体的流量优选为8.5～15L/min。
在本发明中，所述第一底吹气体优选为氮气或惰性气体，所述惰性气体优选为氩气。
在本发明中，当所述钢液为冶炼钢种成分含有氮元素时，所述第一底吹气体优选为氮气；当所述钢液为冶炼钢种成分不含氮元素时，所述第一底吹气体优选为惰性气体，更优选为氩气。
在本发明中，所述第二底吹气体的流量优选为25～48L/min。
在本发明中，所述保压真空精炼的真空度优选为≤45Pa，更优选为30～45Pa，进一步优选为35～40Pa。
在本发明中，所述保压真空精炼的时间优选为12～18min，更优选为15～16.5min。
在本发明中，所述第二底吹气体优选为氮气或惰性气体，所述惰性气体优选为氩气。
在本发明中，当所述钢液为冶炼钢种成分含有氮元素时，所述第二底吹气体优选为氮气；当所述钢液为冶炼钢种成分不含氮元素时，所述第二底吹气体优选为惰性气体，更优选为氩气。
在本发明中，进行所述升压破真空之前，本发明优选还包括向所述钢液中加入合金元素。
在本发明中，所述第三底吹气体的流量的计算公式如式2所示：
Q2＝K1×W1.05， 式2；
所述式2中，Q2为第三底吹气体的流量，单位为L/min，系数K1取值为0.47～0.58，W为盛装钢液的钢包容量，单位为t。
在本发明中，所述系数K1取值优选为0.5～0.55。
在本发明中，所述升压破真空的时间优选为1～5min。
在本发明中，所述第三底吹气体优选为氮气或惰性气体，所述惰性气体优选为氩气。
在本发明中，当所述钢液为冶炼钢种成分含有氮元素时，所述第三底吹气体优选为氮气；当所述钢液为冶炼钢种成分不含氮元素时，所述第三底吹气体优选为惰性气体，更优选为氩气。
在本发明中，所述底吹气体真空精炼优选在摄像头的监测条件下进行。
在本发明中，所述底吹气体精炼时，所述摄像头与所述熔渣层的垂直距离优选为1.5～6m，更优选为2～5.5m。
在本发明中，所述所述底吹气体真空精炼使用的摄像头的具体结构优选与所述底吹气体精炼时的摄像头的具体结构相同。
本发明优选在底吹气体真空精炼时，采用所述摄像头对所述底吹气体真空精炼进行检测，避免钢液裸露，同时检测钢液底吹气体真空精炼过程中故障的发生，即使处理。
在本发明中，所述钢液优选经过底吹气体真空精炼后，连续进行所述底吹气体精炼。
在本发明中，所述底吹气体精炼时，所述钢液的过热度优选为90～110℃，更优选为95～105℃.
在本发明中，所述底吹气体精炼时，所述熔渣层厚度优选为42～78mm，更优选为45～75mm。
在本发明中，所述底吹气体精炼优选在VD炉中进行。
在本发明中，所述底吹气体精炼时，所述钢液盛装于钢包中。
在本发明中，所述底吹气体精炼时，盛装钢液的钢包容量优选为30～300t，更优选为35～280t。
在本发明中，所述底吹气体精炼时，所述底吹气体的流量按照如式1所示关系调节：
Q1＝K2×W0.35-K3×S0.5-K4×ln(h/H) 式1；
所述式1中，Q1为底吹气体的流量，单位为L/min，系数K2取值为1.45～2.5，系数K3取值为0.025～0.035，S为摄像头实时监测的熔渣翻滚区面积，单位为mm2，系数K4取值为4.6～5.5，h为熔渣层厚度，单位为mm，H为钢液深度，单位为mm。
在本发明中，系数K2取值优选为1.5～2.35。
在本发明中，系数K3取值优选为0.026～0.034。
在本发明中，系数K4取值优选为4.65～5.45。
在本发明中，所述式1中的S的获得方法包括以下步骤：
采用所述摄像头实时采集所述钢液进行底吹气体精炼时钢液表面熔渣层图像；
根据所述熔渣层图像的色相差和明度差确定熔渣层图像中熔渣翻滚区的边界，获得所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓；所述色相差≥5～7°，所述明度差≥4～8％；
采用单目摄像头测面积的方法，计算得到所述熔渣翻滚区域的面积。
本发明对所述单目摄像头侧面积的具体方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方法进行即可。
本发明采用摄像头实时采集熔渣层图像，根据所述熔渣层图像的色相差和明度差利用计算机软件确定熔渣层图像中熔渣翻滚区的边界，获得所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓，其中所述色相差≥5～7°，所述明度差≥4～8％，然后采用单目摄像头测面积的方法，利用计算机软件计算得出熔渣翻滚区面积，同时，本发明也能判断钢液是否完全被熔渣覆盖，同时也可以根据图像直接获取熔池表面的温度分布。
本发明利用计算机软件识别并分析摄像头所拍摄的熔渣层图像，根据熔渣层图像的色相差和明度差判定熔渣翻滚区边界，进而结合计算机软件内嵌的图像处理芯片和算法由熔渣翻滚区边界计算得出熔渣翻滚区面积。
在本发明中，所述熔渣翻滚区边界的判定方法为：将熔渣层图像经过降噪处理后，当熔渣层图像内的区域同时满足色相差≥5～7°，明度差≥4～8％时，即判定该区域为熔渣翻滚区边界。
在本发明中，所述底吹气体精炼的时间优选为12～20min，更优选为14.5～17min。
在本发明中，所述底吹气体精炼使用的VD炉结构如图1所示。
在本发明中，所述底吹气体精炼使用的摄像头的结构示意图如图2所示。
在本发明中，所述摄像头优选包括外壳87；所述外壳87的腔体中设置有冷却水通道89，所述外壳87的腔体由外壳壁和外壳壁形成；所述外壳的外壳壁上设置有冷却水进口84和冷却水出口85，所述冷却水进口84和冷却水出口85与所述冷却水通道89连通；所述外壳87的外壳壁上设置有保护气体入口86。
在本发明中，所述摄像头优选还包括位于所述外壳87腔体中的镜头81，所述外壳87靠近所述镜头81的一侧设置有排气通孔81，所述外壳87远离所述镜头81的一侧设置有连接法兰88。
在本发明中，所述摄像头优选还包括与所述镜头81固定连接的伸缩杆83，所述伸缩杆83穿过所述连接法兰88与所述连接法兰88固定连接。
在本发明，所述摄像头与图像处理软件信号连接。
在本发明中，所述冷却水通道89中的冷却水的的流量优选为15～25L/min，更优选为17.5～23.5L/min。
在本发明中，所述冷却水从VD炉外流入冷却水通道内，对摄像头降温，再排出至VD炉外。
在本发明中，所述外壳87腔体中保护气体的流量优选为5～15L/min，更优选为8～12.5L/min。
在本发明中，所述保护气体从VD炉外进入壳体腔体中，再从镜头正前方的排气通孔流出至VD炉体内部，可防止飞溅钢液污染镜头。
在本发明中，所述底吹气体真空精炼和底吹气体精炼均优选在摄像头监测条件下进行，本发明优选根据摄像头所监测的图像，手动控制底吹气体真空精炼和底吹气体精炼时底吹气体流量，避免钢液裸漏，控制熔渣翻滚区面积。
本发明提供的钢液精炼方法优选在VD炉中进行。本发明利用炉内摄像头实时监控炉内熔渣面波动，通过图像处理控制软件得出熔渣翻滚区面积，根据炉容量、钢液深度、熔渣厚度和熔渣翻滚区面积调节底吹气体流量，促进钢液与熔渣接触。本发明的精炼方法可充分搅拌钢液，增大钢液与熔渣接触面积，降低夹杂物含量和硫含量，提升钢液纯净度，并避免钢液裸露和溢渣现象发生。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例在VD炉内安装本发明提供的结构示意图如图2所示的摄像头，利用本发明提供的的摄像头测量钢液温度；具体步骤如下：
(1)调整钢液过热度和熔渣厚度，钢包进入VD炉前，调整钢包内钢液过热度为90～110℃，熔渣厚度为42～78mm；
(2)开启摄像头并向摄像头内通入冷却水和保护气体，钢包进入VD炉后，开启VD炉内摄像头，向摄像头内部的冷却水通道通入冷却水，向摄像头内部的气体通道通入保护气体，启动图像控制软件，采用摄像头实时采集钢液精炼时的熔渣层图像；根据所述熔渣层图像的色相差和明度差确定熔渣层图像中熔渣翻滚区的边界，获得所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓；所述色相差≥5～7°，所述明度差≥4～8％；采用单目摄像头测面积的方法，根据所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓计算熔渣翻滚区面积；
(3)真空处理钢液并通入底吹气体，调整第一底吹气体流量为8～16L/min，随后启动真空泵，进行真空处理，当炉内压力降至30～45Pa后，调整第二底吹气体流量为20～50L/min，持续12～18min；
(4)调整炉内压力升压破真空，结合控制软件中内嵌的第三底吹气体的流量公式调整第三底吹气体流量，使炉内压力升至大气压，随后破真空；所述第三底吹气体流量公式为：Q2＝K1×W1.05，其中Q2为第三底吹气体流量，单位为L/min，K1取值为0.47～0.58，W为钢包容量，单位为t；
(5)对钢液进行底吹气体精炼，根据炉内摄像头所捕捉的熔渣翻滚区面积，结合控制软件中内嵌的第四底吹气体流量公式控制第四底吹气体流量，进行软吹，持续12～20min，随后出钢。所述的第四底吹气体流量公式为：Q1＝K2×W0.35-K3×S0.5-K4×ln(h/H),其中，Q1为第四底吹气体流量，单位为L/min，K2取值为2.5～1.45，K3取值为0.025～0.035，S为摄像头实时检测的熔渣翻滚区面积，单位为mm2，K4取值为4.6～5.5，h为熔渣厚度，单位为mm，H为钢液深度，单位为mm，本实施例的具体精炼参数如表1所示。
实施例2
与实施例1的精炼方法基本相同，不同之处在于，本实施例的精炼参数如表1所示。
实施例3
与实施例1的精炼方法基本相同，不同之处在于，本实施例的精炼参数如表1所示。
对比例1
根据生产经验手动调节VD炉底吹流量，在真空处理阶段和精炼阶段采用固定的底吹流量，采用测温枪测量钢液温度。本对比例的精炼参数如表1所示。
表1实施例1～3VD炉的精炼精炼参数
实施过程中，实施例1～3的实施方案生产顺行，未出现溢渣现象，底吹气体精炼(软吹过程)中钢液完全被熔渣覆盖，未出现钢液裸露现象。在对比例1方案实施过程中，通过观察孔发现溢渣现象，关停底吹氩气1min后，溢渣现象消失。
根据摄像头捕捉的熔渣层图像对实施例1～3实施方案进行熔渣翻滚区面积统计分析。
具体分析方法为：对熔渣翻滚区的面积进行统计，统计熔渣翻滚区面积波动范围与熔渣翻滚区平均面积的比值，其中，熔渣翻滚区面积波动为熔渣翻滚区面积的最大值与最小值的差值。统计结果如表2所示。由表2可以看出，实施例1～3的实施方案中，钢液裸露区面积波动均小于20％，面积稳定。这表明本发明提供的提升VD炉内钢液纯净度的精炼方法，可使熔渣翻滚区面积稳定。
表2熔渣翻滚区面积波动范围与熔渣翻滚区平均面积的比值
取VD精炼结束后的钢液对实施例1～3实施方案和对比例1对比方案进行夹杂物统计的分析。
具体分析方法为：对实施例1～3实施方案和对比例1对比方案得到的钢液的夹杂物直径和数量进行统计，结果如表3所示。由表3可以得出：实施例1～3实施方案中夹杂物的平均直径均<3.5μm，且夹杂物数量密度量<35个/mm2；而对比例1对比方案中夹杂物的平均直径>6.0μm，夹杂物密度>60个/mm2，远大于实施例1～3实施方案。这说明本发明的提升VD炉内钢液纯净度的精炼方法能促进夹杂物上浮，使钢液内夹杂物尺寸细小且数量少，提升铸坯的纯净度。
表3夹杂物尺寸及数量统计
取VD精炼结束后的钢液对实施例1～3实施方案和对比例1对比方案进行硫含量检测分析。
具体分析方法为：对实施例1～3实施方案和对比例1对比方案钢液的硫含量进行测量，结果如表4所示。由表4可以得出：实施例1～3实施方案硫含量小<30ppm，而对比例1对比方案中硫含量>35ppm，大于实施例1～3实施方案。这说明本发明的提升VD炉内钢液纯净度的精炼方法能有效促进钢液与熔渣接触，降低硫含量，提升铸坯的纯净度。
表4硫含量测量结果
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在摄像头的监测条件下，将钢液进行底吹气体精炼；所述底吹气体精炼时，所述钢液的表面覆盖有熔渣层，底吹气体的流量按照式1所示关系调节：
Q1＝K2×W0.35-K3×S0.5-K4×ln(h/H)式1；
所述式1中，Q1为底吹气体的流量，单位为L/min；系数K2取值为1.45～2.5；系数K3取值为0.025～0.035；S为摄像头实时监测的熔渣翻滚区面积，单位为mm2；系数K4取值为4.6～5.5；h为熔渣层厚度，单位为mm；H为钢液深度，单位为mm；
所述式1中的S的获得方法包括以下步骤：
采用所述摄像头实时采集所述底吹气体精炼时钢液表面熔渣层图像；
根据所述熔渣层图像的色相差和明度差确定熔渣层图像中熔渣翻滚区的边界，获得所述熔渣层图像中熔渣翻滚区域轮廓；所述色相差为5～7°，所述明度差为4～8％；
采用单目摄像头测面积的方法，计算得到所述熔渣翻滚区域的面积。
2.根据权利要求1所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，进行所述底吹气体精炼之前，还包括将所述钢液进行底吹气体真空精炼；所述钢液的表面覆盖有熔渣层；
所述底吹气体真空精炼包括以下步骤：
在第一底吹气体的条件下，对钢液进行降压抽真空，所述第一底吹气体的流量为8～16L/min；
在第二底吹气体的条件下，对钢液进行保压真空精炼，所述第二底吹气体的流量为20～50L/min，所述保压真空精炼的真空度为≤45Pa；
在第三底吹气体的条件下，对钢液进行升压破真空，所述第三底吹气体的流量由式2得到：
Q2＝K1×W1.05，式2；
所述式2中，Q2为第三底吹气体的流量，单位为L/min，系数K1取值为0.47～0.58，W为盛装钢液的钢包容量，单位为t。
3.根据权利要求1所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，所述底吹气体精炼的时间为12～20min。
4.根据权利要求1或2所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，所述钢液的过热度为90～110℃。
5.根据权利要求1或2所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，所述熔渣层的厚度为42～78mm。
6.根据权利要求1或2所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，盛装钢液的钢包容量为30～300t。
7.根据权利要求2所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，所述保压真空精炼的时间为12～18min。
8.根据权利要求1所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，所述摄像头与所述熔渣层的垂直距离为1.5～6m。
9.根据权利要求1或8所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，所述摄像头包括位于外壳(87)腔体中的镜头(82)，所述外壳(87)靠近所述镜头(82)的一侧设置有排气通孔(81)，所述外壳(87)远离所述镜头(82)的一侧设置有连接法兰(88)；
所述摄像头还包括与所述镜头(82)固定连接的伸缩杆(83)，所述伸缩杆(83)穿过所述连接法兰(88)与所述连接法兰(88)固定连接。
10.根据权利要求9所述的VD炉精炼钢液的方法，其特征在于，所述外壳(87)腔体中由保护气体入口(86)通入的保护气体的流量为5～15L/min。
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