CN116949238A - 一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法 - Google Patents

一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116949238A
CN116949238A CN202310963240.0A CN202310963240A CN116949238A CN 116949238 A CN116949238 A CN 116949238A CN 202310963240 A CN202310963240 A CN 202310963240A CN 116949238 A CN116949238 A CN 116949238A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gun
converting
temperature
lance
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310963240.0A
Other languages
English (en)
Inventor
柳玉杰
彭前
何浩
范鼎东
夏云进
陶素芬
孙桂林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Technology AHUT
Original Assignee
Anhui University of Technology AHUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Technology AHUT filed Critical Anhui University of Technology AHUT
Priority to CN202310963240.0A priority Critical patent/CN116949238A/zh
Publication of CN116949238A publication Critical patent/CN116949238A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，属于转炉炼钢技术领域。本发明将历史吹炼数据进行归纳分析，得出多个优选的吹炼枪位，以1420℃、1550℃、1620℃为氧枪变枪位节点，基于转炉热量衡算所得氧枪吹炼枪位的时间和枪位高度的对应关系，实验了转炉氧枪吹炼枪位的动态控制，有效避免了吹炼过程中溢渣、返干、喷溅的发生，保证了吹炼过程平稳运行，精确控制出钢钢水氧含量，提高了生产效率和金属收得率。

Description

一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法。
背景技术
氧枪枪位控制是转炉炼钢的核心操作之一，传统的氧枪枪位控制依赖于工人自身操作经验，通过观察炉口火焰、烟气、渣态来判断氧枪的枪位及吹氧流量，具有很强的随意性，枪位变动缺乏及时性、合理性，有时甚至会判断出错做出恶化炉况的操作，造成转炉溢渣、返干甚至造成喷溅，导致了原材料的浪费，影响正常生产节奏。
随着现代转炉炼钢技术的发展，各种自动化、智能化炼钢技术层出不穷，例如现在常见的火焰分析技术、烟气分析技术、副枪技术等，借助这些反馈手段也出现了一些氧枪枪位自动控制方法，提高了转炉吹炼的自动化、智能化水平，使得吹炼更加规范化、平稳化，提高了金属收得率和生产效率。但目前所有的监测技术都存在滞后性，利用这些滞后信息反馈枪位控制可能会恶化当前炉况，造成更严重的吹炼事故。
专利CN113981167A一种基于铁水分级制度的转炉多模式冶炼方法，首先选取铁水的分级指标，制定铁水分级制度，针对不同级别的铁水，设计与之匹配吹炼模式，在装料前首先获取铁水成分和温度，并选择与之对应的吹炼模式，协助完成冶炼。但吹炼过程中氧枪枪位无法根据反应进程实时调控。
专利CN114317868A公开了一种转炉氧枪吹炼枪位的动态控制方法，其将吹炼加入物质的种类和数量进行归纳分类，通过大数据对各类条件下的氧枪吹炼枪位进行拉曲线处理，拟合出对应条件下该炉次的氧枪吹炼枪位动态控制曲线，得出在吹炼任意时刻的氧枪控制枪位的高度，实现氧枪吹炼枪位的自动控制；基于数据拟合氧枪吹炼枪位的时间-枪位高度的数轴对应关系，实现了转炉氧枪吹炼枪位的动态控制。该拟合过程为通过大数据得出的统计模型，未考虑到转炉过程中的反应，尤其是脱碳反应造成的钢水喷溅，不涉及机理性的调控，因此调控精准度差。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有氧枪吹炼枪位的调控未结合转炉过程中的反应导致调控精准度差的问题，本发明提供一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，引入转炉过程中的反应因素，实现转炉氧枪吹炼枪位的动态控制。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
根据现有转炉研究表明，喷溅、返干的发生都与转炉温度和碳氧反应速率密切相关，常见的转炉前期喷溅大多是因为，吹炼开始时氧枪枪位较高，一段时间后渣中积累了大量FeO，当温度到达1420℃，脱碳反应速率开始急剧上升，大量炉气携带炉渣、钢水从炉口喷出造成喷溅。因此，避免喷溅就必须在该温度点之前就进行枪位调整，这是对现场工人的操作水平的极大考验；喷溅发生速度极快，前后往往不超过30S，常规的氧枪枪位控制方法由于需要根据监测设备反馈的信息进行枪位调整，往往在喷溅发生后才能动作，喷溅损失已经无法挽回。
本发明提供一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、采集数据：实时采集本次冶炼过程中的原辅料加入信息及吹氧信息，其中原辅料信息包括；铁水质量、铁水成分、废钢质量、造渣辅料质量，吹氧信息包括：吹氧流量、吹氧时间。
步骤S2、拟合优选吹炼枪位：搜集转炉冶炼的实际生产数据，根据铁水条件和冶炼目标，拟合出不同温度区间下对应的多个优选吹炼枪位；
拟合的优选吹炼枪位用以下公式表示：
其中，H[Si]∈(a,b)为硅含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η1为对硅含量的枪位拟合系数；
H[C]∈(a,b)为碳含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η2为对碳含量的枪位拟合系数；
HT∈(a,b)为温度在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η3为对温度的枪位拟合系数；
其中，枪位拟合系数根据炉况和实际生产中调整所得；n为炉次；
进一步地，拟合吹炼枪位H[Si]∈(a,b)时，基于Si的氧化曲线，发现含量为0.25、0.6、0.9时初反应速率出现拐点，即将Si含量设置为4个区间：(0，0.25)、(0.25，0.6)、(0.6，0.9)、(0.9，2)，硅含量单位：wt％。
进一步地，拟合吹炼枪位H[C]∈(a,b)时，基于C的氧化曲线，发现含量为0.4、3.2时初反应速率出现拐点，即将C含量设置为3个区间：(0，0.4)、(0.4，3.2)、(3.2，6)，碳含量单位：wt％。
进一步地，拟合吹炼枪位HT∈(a,b)时，基于元素的选择氧化原理和氧化速率曲线可知，1420℃以下时，Si、Mn元素优先氧化，1420-1550℃时C元素缓慢氧化，1550-1620℃时C元素剧烈氧化，1620℃以上P元素发生还原反应，即将温度设置为4个区间：(1200，1420)、(1420，1550)、(1550，1620)、(1620，1700)，温度单位：℃。
步骤S3、计算变枪位时刻点：进行转炉整体热量衡算，计算变枪位时刻点，所述变枪位时刻点为炉温到达1420℃、1550℃、1620℃对应时间点，根据铁水成分和冶炼目标自动选择下一步冶炼枪位；
其中变枪位时刻点设定为炉温到达1420℃、1550℃、1620℃对应时间点，其原理为，1420℃是Si/C两种元素选择氧化的温度节点，当熔池温度低于1420℃时，Si元素优先与O元素发生氧化反应；当熔池温度高于1420℃时，C元素优先与O元素发生氧化反应。1550
℃、1620℃为碳氧反应速率曲线上的拐点，低于1550℃时碳氧反应速率逐渐增大，1550-1620℃时，碳氧反应速率达到最大值并保持，高于1620℃时，碳氧反应速率下降。
所述变枪位时刻点为炉温到达1420℃、1550℃、1620℃对应时间点，转炉整体温度衡算所得钢水温度用以下公式表示：
其中，Q铁为铁水物理热，单位：kJ；Q氧为元素氧化放热及成渣热，单位：kJ；Q烟为烟尘氧化放热，单位：kJ；Q气为炉气物理热，单位：kJ；Q渣铁为渣中铁珠物理热，单位：kJ；Q喷为喷溅物理热，单位：kJ；Q损为热辐射、冷却吸收物理热，单位：kJ；C钢为钢水比热容；m钢为钢水质量，单位：kg；C渣为炉渣比热容；m渣为炉渣质量，单位：kg。
其中,Q铁＝W铁×{0.744×(Tf-25)+217.486+0.8368×(T铁-Tf)},Q铁为铁水物理热，T铁为铁水温度，Tf为钢水熔点。
其中，Q氧＝Mi×ΔHi，Mi为钢种原辅料氧化及成渣的质量，ΔHi为钢种原辅料的反应热。
其中，M烟为烟尘量，w(FeO)为烟尘中FeO含量，w(Fe2O3)为烟尘中Fe2O3含量。
其中，Q气＝M炉×1.136×(T炉-25)，M炉为炉气质量，T炉为炉气温度。
其中，Q渣铁＝M渣铁×{0.699×(Tf-25)+271.96+0.8368×(T炉渣-Tf)}，M渣铁为渣中铁珠量，Tf为钢水熔点，T炉渣为炉渣温度。
其中，Q喷＝M喷×[0.699×(Tf-25)+271.96+0.8368×(T钢水-Tf)]，M喷为喷溅金属质量，取铁水质量的1％，Tf为钢水熔点，T钢水为出钢温度。
其中，Q损＝(Q铁+Q氧+Q烟)×η损，η损为热量损失系数，所述热量损失系数根据热辐射、冷却吸收结合实际过程进行调整。
进一步地，计算元素氧化放热时，C元素10％氧化成CO2，90％氧化成CO；Fe元素60％氧化成FeO，40％氧化成Fe2O3。
进一步地，计算烟尘氧化放热时，Fe元素72％氧化为FeO，28％氧化为Fe2O3。
进一步地，计算热辐射、冷却吸收物理热时，损失热量为整体热量的3.75％。
步骤S4、对氧枪吹炼枪位动态控制：冶炼开始后，实时读取步骤S1所采集数据，将所采集数据按步骤S3公式计算得钢水温度，当温度达到步骤S3所述变枪位温度点时，改变氧枪吹炼枪位到步骤S2所述优选吹炼枪位，实现对氧枪吹炼枪位的动态控制。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，将历史吹炼枪位进行分区间拟合，得到对应条件下的优选枪位，采集吹炼实时加料信息进行转炉热平衡计算，预测转炉实际钢水温度，当温度到达1420℃、1550℃、1620℃对应时刻改变枪位，实现氧枪吹炼枪位的自动控制，实现转炉氧枪吹炼枪位动态控制，有效避免吹炼过程中溢渣、返干、喷溅的发生，保证了吹炼过程平稳运行，精确控制出钢钢水氧含量，提高了生产效率和金属收得率。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为实施例1转炉氧枪吹炼枪位的动态控制曲线；
图2为实施例2转炉氧枪吹炼枪位的动态控制曲线；
图3为实施例3转炉氧枪吹炼枪位的动态控制曲线。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
实施例1
实施例1炉次冶炼钢种为HRB400，目标成分如下：
表1-1钢种目标参数
根据历史生产数据，利用枪位拟合公式 可得，在本炉次铁水条件下冶炼的优选枪位为900mm、1200mm、1100mm、1150mm。
根据公式获得图1所示的转炉氧枪吹炼枪位的动态控制曲线。
一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、采集数据：实时采集本次冶炼过程中的原辅料加入信息及吹氧信息，其中原辅料信息包括；铁水质量、铁水成分、废钢质量、造渣辅料质量，所述造渣辅料包括石灰石、轻烧白云石、烧结矿、镁球和污泥球；吹氧信息包括：吹氧流量、吹氧时间；
表1-2铁水及原辅料的工艺参数
铁水质量/t 钢水温度/℃ [C]/wt％ [Si]/wt％ [Mn]/wt％ [P]/wt％ 废钢质量/t
94 1338 4.77 0.62 0.29 0.109 16.4
石灰石/kg 轻烧白云石/kg 烧结矿/kg 镁球/kg 污泥球/kg 吹氧流量/Nm3/h 吹氧时间/min
3642 1163 1600 300 380 21000 13.2
步骤S2、拟合优选吹炼枪位：搜集转炉冶炼的实际生产数据，根据铁水条件和冶炼目标，拟合出不同温度区间下对应的多个优选吹炼枪位；
拟合的优选吹炼枪位用以下公式表示：
其中，n为炉次；
H[Si]∈(a,b)为硅含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η1为对硅含量的枪位拟合系数；
表1-3硅含量相关工艺参数
H[C]∈(a,b)为碳含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η2为对碳含量的枪位拟合系数；
表1-4碳含量相关工艺参数
HT∈(a,v)为温度在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η3为对温度的枪位拟合系数；
表1-5钢水温度相关工艺参数
实施例1中，铁水[Si]＝0.62wt％，对应的η1＝0.28，n＝128，[C]＝4.77wt％，对应的η2＝0.48，n＝188，依据表1-5计算不同钢水温度区间对应的氧枪枪位；
根据得到温度区间为(1200，1420)时的Hopt为900mm，温度区间为(1420，1550)时的Hopt为1200mm，温度区间为(1550，1620)时的Hopt为1100mm，温度区间为(1620，1700)时的Hopt为1150mm。
步骤S3、计算变枪位时刻点：进行转炉整体热量衡算，计算变枪位时刻点，所述变枪位时刻点为炉温到达1420℃、1550℃、1620℃对应时间点，根据铁水成分和冶炼目标自动选择下一步冶炼枪位；转炉整体温度衡算所得钢水温度用以下公式表示：
其中，Q铁为铁水物理热，单位：kJ；
Q铁＝W铁×{0.744×(Tf-25)+217.486+0.8368×(T铁-Tf)},T铁为铁水温度，为1338℃，Tf为钢水熔点，为1550℃，W铁为铁水质量，为94t，得到Q铁为铁水物理热，为125493971kJ。
Q氧为元素氧化放热及成渣热，单位：kJ；Q氧＝QC+QSi+QMn+Qp+QFe+QCaO，以QC为例，QC＝ΔC×Hc，其中ΔC为铁水C含量与钢种目标C含量差值，Hc为C元素摩尔氧化放热，QC＝48785484kJ、QSi＝14765841kJ、QMn＝8475547kJ、Qp＝2884741kJ、QFe＝13447852kJ；QCaO为成渣热，QCaO＝MCaO×HCaO，其中MCaO为CaO质量，HCaO为单位质量CaO成渣放热，QCaO＝7490112kJ；计算时，C元素10％氧化成CO2，90％氧化成CO；Fe元素60％氧化成FeO，40％氧化成Fe2O3；石灰石CaO为68.6％，轻烧白云石CaO为55.4％，计算得到Q氧为95849577kJ。
Q烟为烟尘氧化放热，单位：kJ；
M烟为烟尘量，w(FeO)为烟尘中FeO含量，w(Fe2O3)为烟尘中Fe2O3含量，w(FeO)＝78％，w(Fe2O3)＝22％。计算得到Q烟为6455742kJ。
Q气为炉气物理热，单位：kJ；Q气＝M炉×1.136×(T炉-25)，M炉为炉气质量，为2484kg，T炉为炉气温度，为1650℃，计算得到Q气为4585052kJ。
Q渣铁为渣中铁珠物理热，单位：kJ；
Q渣铁＝M渣铁×{0.699×(Tf-25)+271.96+0.8368×(T炉渣-Tf)}，M渣铁为渣中铁珠量，为1660kg，Tf为钢水熔点，为1550℃，T炉渣为炉渣温度，为1620℃，计算得到Q渣铁为2318208kJ。
Q喷为喷溅物理热，单位：kJ；Q喷＝M喷×[0.699×(Tf-25)+271.96+0.8368×(T钢水-Tf)]，M喷为喷溅金属质量，取铁水质量的1％，为1150kg，Tf为钢水熔点，为1550℃，T钢水为出钢温度，为1650℃，计算得到Q喷为1605677kJ。
Q损为热辐射、冷却吸收物理热，单位：kJ；Q损＝(Q铁+Q氧+Q烟)×η损，η损为热量损失系数，为3.75％，计算得到Q损为11454976kJ。
C钢为钢水比热容，为0.699kJ/kg·℃；m钢为钢水质量，m钢＝m铁水+m废钢-M渣铁-M喷，质量为111.7t；C渣为炉渣比热容，为1.045kJ/kg·℃；m渣为炉渣质量，为5.3t。
步骤S4、对氧枪吹炼枪位动态控制：冶炼开始后，实时读取步骤S1所采集数据，将所采集数据按步骤S3公式计算得钢水温度，当温度达到步骤S3所述变枪位温度点时，改变氧枪吹炼枪位到步骤S2所述优选吹炼枪位，实现对氧枪吹炼枪位的动态控制。根据转炉整体温度衡算，将钢水温度T＝1420℃带入上述转炉整体温度衡算公式，可反算出参与氧化反应的元素量：ΔC＝541kg、ΔSi＝387kg、ΔMn＝263kg、ΔP＝128kg，根据氧化反应方程式C+O2＝CO2、Si+O2＝SiO2、/>得吹氧总量为1517kg，即1062Nm3，实施例1中设置吹氧流量为21000Nm3/h，由吹氧总量/吹氧流量计算得到钢水温度达到1420℃的时间为182s，即开始182s时，温度达到1420℃。
实施例1的转炉氧枪吹炼枪位的动态控制曲线如图1所示，钢水初始温度为1338℃，氧枪初始位置在900mm，在182s时，温度达到1420℃，调整氧枪位高度为1200mm；在547s时，温度达到1550℃，调整氧枪位高度为1100mm；在721s时，温度达到1620℃，调整氧枪位高度为1150mm。
实施例2
实施例2炉次冶炼钢种为HRB400E，目标成分如下：
表2-1钢种目标参数
步骤S1、采集数据：实时采集本次冶炼过程中的原辅料加入信息及吹氧信息，其中原辅料信息包括；铁水质量、铁水成分、废钢质量、造渣辅料质量，所述造渣辅料包括石灰石、轻烧白云石、烧结矿、镁球和污泥球；吹氧信息包括：吹氧流量、吹氧时间；
表2-2原辅料加入信息及吹氧信息
铁水质量/t 铁水温度/℃ [C]/wt％ [Si]/wt％ [Mn]/wt％ [P]/wt％ 废钢质量/t
96.5 1290 5.03 0.48 0.32 0.132 18
石灰石/kg 轻烧白云石/kg 烧结矿/kg 镁球/kg 污泥球/kg 吹氧流量/Nm3/h 吹氧时间/min
2860 860 643 300 0 21000 12.8
步骤S2、拟合优选吹炼枪位：搜集转炉冶炼的实际生产数据，根据铁水条件和冶炼目标，拟合出不同温度区间下对应的多个优选吹炼枪位；
拟合的优选吹炼枪位用以下公式表示：
其中，n为炉次；
H[Si]∈(a,b)为硅含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η1为对硅含量的枪位拟合系数；
表2-3硅含量相关工艺参数
H[C]∈(a,b)为碳含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η2为对碳含量的枪位拟合系数；
表2-4碳含量相关工艺参数
HT∈(a,b)为温度在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η3为对温度的枪位拟合系数；
表2-5钢水温度相关工艺参数
实施例2中铁水[Si]＝0.001wt％，对应的η1＝0.21，n＝102，
[C]＝5.03wt％，对应的η2＝0.41，n＝237，
依据表2-5计算不同钢水温度区间对应的氧枪枪位；
得到温度区间为(1200，1420)时的Hopt为1000mm，温度区间为(1420，1550)时的Hopt为1150mm，温度区间为(1550，1620)时的Hopt为1000mm，温度区间为(1620，1700)时的Hopt为1100mm。
步骤S3、计算变枪位时刻点：进行转炉整体热量衡算，计算变枪位时刻点，所述变枪位时刻点为炉温到达1420℃、1550℃、1620℃对应时间点，根据铁水成分和冶炼目标自动选择下一步冶炼枪位；
转炉整体温度衡算所得钢水温度用以下公式表示：
其中，Q铁＝125788445kJ，Q氧＝104572135kJ，Q烟＝70145175kJ，Q气＝18124781kJ，Q渣铁＝1147841kJ，Q喷＝1521412kJ，Q损＝12054171kJ；C钢＝0.699kJ/kg·℃，m钢＝112t，C渣＝1.045kJ/kg·℃，m渣＝5.6t。
步骤S4、对氧枪吹炼枪位动态控制：冶炼开始后，实时读取步骤S1所采集数据，将所采集数据按步骤S3公式计算得钢水温度，当温度达到步骤S3所述变枪位温度点时，改变氧枪吹炼枪位到步骤S2所述优选吹炼枪位，实现对氧枪吹炼枪位的动态控制。根据转炉整体温度衡算，将钢水温度T＝1420℃带入上述转炉整体温度衡算公式，可反算出吹氧总量为1275kg，即892.5Nm3，实施例2中设置吹氧流量为21000Nm3/h，由吹氧总量/吹氧流量计算得到钢水温度达到1420℃的时间为153s，即开始153s时，温度达到1420℃。
实施例2的转炉氧枪吹炼枪位的动态控制曲线如图2所示，即钢水初始温度为1290℃，氧枪初始位置在1000mm，在153s时，温度达到1420℃，调整氧枪位高度为1150mm；在518s时，温度达到1550℃，调整氧枪位高度为1000mm；在697s时，温度达到1620℃，调整氧枪位高度为1100mm。
实施例3
实施例3炉次冶炼钢种为HRB600，目标成分如下：
表3-1钢种目标参数
步骤S1、采集数据：实时采集本次冶炼过程中的原辅料加入信息及吹氧信息，其中原辅料信息包括；铁水质量、铁水成分、废钢质量、造渣辅料质量，所述造渣辅料包括石灰石、轻烧白云石、烧结矿、镁球和污泥球；吹氧信息包括：吹氧流量、吹氧时间；
表3-2原辅料加入信息及吹氧信息
铁水质量/t 铁水温度/℃ [C]/wt％ [Si]/wt％ [Mn]/wt％ [P]/wt％ 废钢质量/t
98.3 1310 4.48 0.55 0.53 0.132 20.6
石灰石/kg 轻烧白云石/kg 烧结矿/kg 镁球/kg 污泥球/kg 吹氧流量/Nm3/h 吹氧时间/min
3675 1971 1957 300 0 21000 13.5
步骤S2、拟合优选吹炼枪位：搜集转炉冶炼的实际生产数据，根据铁水条件和冶炼目标，拟合出不同温度区间下对应的多个优选吹炼枪位；
拟合的优选吹炼枪位用以下公式表示：
其中，n为炉次；
H[Si]∈(a,b)为硅含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η1为对硅含量的枪位拟合系数；
表3-3硅含量相关工艺参数
H[C]∈(a,b)为碳含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η2为对碳含量的枪位拟合系数；
表3-4碳含量相关工艺参数
HT∈(a,b)为温度在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η3为对温度的枪位拟合系数；
表3-5钢水温度相关工艺参数
实施例3中铁水[Si]＝0.30wt％，对应的η1＝0.41，n＝178，
[C]＝0.22wt％，对应的η2＝0.33，n＝134，
依据表3-5计算不同钢水温度区间对应的氧枪枪位；
得到温度区间为(1200，1420)时的Hopt为1200mm，温度区间为(1420，1550)时的Hopt为1100mm，温度区间为(1550，1620)时的Hopt为950mm，温度区间为(1620，1700)时的Hopt为1050mm。
步骤S3、计算变枪位时刻点：进行转炉整体热量衡算，计算变枪位时刻点，所述变枪位时刻点为炉温到达1420℃、1550℃、1620℃对应时间点，根据铁水成分和冶炼目标自动选择下一步冶炼枪位；
转炉整体温度衡算所得钢水温度用以下公式表示：
其中，Q铁＝119738269kJ，Q氧＝98102726kJ，Q烟＝6455742kJ，Q气＝17850521kJ，Q渣铁＝1020658kJ，Q喷＝1429269kJ，Q损＝11268546kJ；C钢＝0.699kJ/kg·℃，m钢＝115.6t，C渣＝1.045kJ/kg·℃，m渣＝6.4t。
步骤S4、对氧枪吹炼枪位动态控制：冶炼开始后，实时读取步骤S1所采集数据，将所采集数据按步骤S3公式计算得钢水温度，当温度达到步骤S3所述变枪位温度点时，改变氧枪吹炼枪位到步骤S2所述优选吹炼枪位，实现对氧枪吹炼枪位的动态控制。根据转炉整体温度衡算，将钢水温度T＝1420℃带入上述转炉整体温度衡算公式，可反算出吹氧总量为1450kg，即1015Nm3，实施例3中设置吹氧流量为21000Nm3/h，由吹氧总量/吹氧流量计算得到钢水温度达到1420℃的时间为174s，即开始174s时，温度达到1420℃。
实施例3的转炉氧枪吹炼枪位的动态控制曲线如图3所示，即钢水初始温度为1310℃，氧枪初始位置在1200mm，在174s时，温度达到1420℃，调整氧枪位高度为1100mm；在539s时，温度达到1550℃，调整氧枪位高度为950mm；在713s时，温度达到1620℃，调整氧枪位高度为1050mm。
对比例1
在企业生产HRB400钢种时，选取连续20个未使用本方法的生产炉次数据与20个使用本方法的生产炉次数据进行对比，其中吹氧总量、总渣料消耗、金属收得率为炼钢成本考核，消耗越低越好，收得率越高越好；吹氧时间生产效率考核，时间越短越好；温度命中率、C含量命中率为生产达标率考核，命中率越高越好；喷溅次数、溢渣次数为生产事故考核，次数越少越好。对比结果如下表所示：
表4实际生产考核对比
考核类型 未使用本方法 使用本方法
吹氧总量/m3 93682 88741
总渣料消耗/kg 64830 61840
金属收得率/％ 92.6 94.2
吹氧时间/s 15874 15138
温度命中率/％ 84.2 90.2
C含量命中率/％ 87.4 91.6
喷溅次数 1 0
溢渣次数 2 1
从40个炉次的实际生产来看，使用本方法有效避免了吹炼过程中溢渣、返干、喷溅的发生，保证了吹炼过程平稳运行，精确控制出钢钢水氧含量，提高了生产效率和金属收得率。
最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、采集数据：实时采集冶炼过程中的原辅料加入信息及吹氧信息；
步骤S2、拟合优选吹炼枪位：根据铁水条件和冶炼目标，拟合出不同温度区间下对应的多个优选吹炼枪位；
拟合的优选吹炼枪位用以下公式表示：
其中，H[Si]∈(a,b)为硅含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η1为对硅含量的枪位拟合系数；
H[C]∈(a,b)为碳含量在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η2为对碳含量的枪位拟合系数；
HT∈(a,v)为温度在区间(a，b)时的历史吹炼枪位，单位：mm；
η3为对温度的枪位拟合系数；
n为炉次，单位：次；
步骤S3、计算变枪位时刻点：进行转炉整体热量衡算，计算变枪位时刻点，根据铁水成分和冶炼目标自动选择下一步冶炼枪位；
步骤S4、对氧枪吹炼枪位动态控制：实时读取步骤S1所采集数据，按步骤S3公式计算钢水温度，当温度达到步骤S3所述变枪位温度点时，改变氧枪吹炼枪位到步骤S2所得优选吹炼枪位。
2.根据权利要求1所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，拟合吹炼枪位H[Si]∈(a,b)时将Si含量设置4个区间：(0，0.25)、(0.25，0.6)、(0.6，0.9)、(0.9，2)，硅含量单位：wt％。
3.根据权利要求1所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，拟合吹炼枪位H[C]∈(a,b)时将C含量设置3个区间：(0，0.4)、(0.4，3.2)、(3.2，6)，碳含量单位：wt％。
4.根据权利要求1所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，拟合吹炼枪位HT∈(a,b)时将钢水温度设置4个区间：(1200，1420)、(1420，1550)、(1550，1620)、(1620，1700)，温度单位：℃。
5.根据权利要求1所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，步骤3)转炉整体温度衡算所得钢水温度用以下公式表示：
其中，Q铁为铁水物理热，单位：kJ；Q氧为元素氧化放热及成渣热，单位：kJ；Q烟为烟尘氧化放热，单位：kJ；Q气为炉气物理热，单位：kJ；Q渣铁为渣中铁珠物理热，单位：kJ；Q喷为喷溅物理热，单位：kJ；Q损为热辐射、冷却吸收物理热，单位：kJ；C钢为钢水比热容；m钢为钢水质量，单位：kg；C渣为炉渣比热容；m渣为炉渣质量，单位：kg。
6.根据权利要求5所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，所述变枪位时刻点为炉温到达1420℃、1550℃、1620℃对应时间点。
7.根据权利要求6所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，变枪位温度点为吹氧总量/吹氧流量，所述吹氧总量根据整体温度衡算公式得到。
8.根据权利要求7所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，计算Q氧时，C元素10％氧化成CO2，90％氧化成CO；Fe元素60％氧化成FeO，40％氧化成Fe2O3。
9.根据权利要求8所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，计算Q烟时，Fe元素72％氧化为FeO，28％氧化为Fe2O3。
10.根据权利要求9所述基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法，其特征在于，计算Q损时，损失热量为Q铁、Q氧和Q烟总和的3.75％。
CN202310963240.0A 2023-07-31 2023-07-31 一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法 Pending CN116949238A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310963240.0A CN116949238A (zh) 2023-07-31 2023-07-31 一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310963240.0A CN116949238A (zh) 2023-07-31 2023-07-31 一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116949238A true CN116949238A (zh) 2023-10-27

Family

ID=88458148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310963240.0A Pending CN116949238A (zh) 2023-07-31 2023-07-31 一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116949238A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117724430A (zh) * 2024-01-03 2024-03-19 山东诺德能源科技有限公司 一种生产自动调度方法及调度系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117724430A (zh) * 2024-01-03 2024-03-19 山东诺德能源科技有限公司 一种生产自动调度方法及调度系统
CN117724430B (zh) * 2024-01-03 2024-05-14 山东诺德能源科技有限公司 一种生产自动调度方法及调度系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101555537B (zh) 一种半钢炼钢的方法
CN108913837A (zh) 一种转炉高废钢比冶炼工艺
CN104911295B (zh) 一种转炉少渣料加入的冶炼方法
CN103773917B (zh) 含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法
CN109609714B (zh) 一种大型高炉炉芯堆积的诊断方法
CN116949238A (zh) 一种基于温度判定的转炉氧枪吹炼枪位动态控制方法
CN108424994B (zh) 一种降低铁水扒渣损失的方法
CN113981167B (zh) 一种基于铁水分级制度的多模式冶炼方法
CN110273047A (zh) 一种热态铸余渣返铁水包的钢水回收方法
CN110551867A (zh) 一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法
CN113913583B (zh) 一种炉渣改质和溅渣护炉方法
CN107502704B (zh) 一种降低半钢炼钢铸坯中氧化铝夹杂的方法
JP2012136767A (ja) 転炉りん濃度推定方法
CN113961865A (zh) 一种大型转炉精确控制tsc阶段调温剂加入量的方法
CN116911057A (zh) 一种转炉炼钢吹炼过程熔池温度实时预测方法
CN101864508B (zh) 小渣量转炉炼钢方法
CN114672718B (zh) 高牌号硅钢的冶炼方法
CN102943144B (zh) 可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法
CN102296235B (zh) 热轧钢板、热轧钢板的生产装置、和热轧钢板的生产方法
CN113435037B (zh) 一种判断300t转炉铸余冶炼前期倒渣时机的方法
CN113736948B (zh) 一种dc04钢转炉冶炼终点不等样的脱磷控制方法
CN112481439B (zh) 一种转炉低磷钢的冶炼工艺
CN114645108A (zh) 一种残铁的处理方法
CN114085956A (zh) 无取向硅钢rh顶枪喷粉脱硫工艺
JP4140939B2 (ja) 転炉吹錬方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination