CN118028562A - 一种基于烟气的底喷粉转炉tso阶段吹氧量确定方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法，包括步骤（1）在TSO阶段开始后，定期检测烟气中的氧气含量；（2）当烟气中氧气量达到1%及之后，将时间作为横坐标、烟气中氧含量作为纵坐标，使用线性拟合方法对烟气数据进行拟合；（3）当2.2%≤烟气中氧含量＜3%，且拟合斜率介于0.004至0.35之间时，根据一次函数拟合结果和最新的烟气数据来计算距离烟气中氧含量为3%的时间，准备进行TSO结束提枪操作；（4）当烟气中氧含量达到或超过3%时，可判定TSO已结束，开始进行结束吹氧操作。本发明通过烟气分析仪数据，实现了对TSO结束时刻的精确控制，避免了TSO过吹导致成品钢碳含量过低和氧含量过高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种转炉炼钢方法，尤其是一种基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法。
背景技术
在当前底喷粉转炉生产钢铁的过程中，TSO（Top Slag-off）阶段的吹氧量确定一直是一个具有挑战性的问题。TSO阶段是钢液冶炼过程的关键环节，涉及到碳、氧、磷等元素的控制。然而，传统的副枪检测方法应用在底喷粉转炉时存在一系列问题：TSO底吹搅拌较强，熔池中存在‘负压区’，副枪检测容易粘渣等，导致TSO副枪难以测量底喷粉转炉终点。这导致了在TSO阶段的操作存在一定的盲目性，难以精准地控制吹氧量。
当前底喷粉转炉生产钢铁的过程中，TSO阶段的吹氧量确定一直是一个具有挑战性的问题。TSO阶段是钢液冶炼过程的关键环节，涉及到碳、氧、磷等元素的控制。在传统的底喷粉转炉中，副枪通常用于测量TSO阶段的关键参数，如温度、碳含量、氧含量等。然而，副枪在TSO阶段存在检测率低的问题，一般检测率不超过20%。这意味着，在TSO阶段，很难准确地获取有关钢液中的关键元素的信息，导致操作人员难以精确控制吹氧量。
在没有TSO终点检测的情况下，确认TSO吹氧量的难点与痛点变得尤为明显。操作人员无法准确了解TSO阶段何时结束，因此很难在最佳的时机停止吹氧，可能导致过多的氧气引入钢液，使其氧含量过高，或者使碳含量下降过快。这不仅影响了成品钢的质量，还可能导致夹杂物的生成，增加了生产成本和后续处理的难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种TSO终点判断准确的基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括下述步骤：（1）在TSO阶段开始后，定期检测烟气中的氧气含量；
（2）当烟气中氧气量达到1%及之后，将时间作为横坐标、烟气中氧含量作为纵坐标，使用线性拟合方法对烟气数据进行拟合，拟合采用的一次函数形式如式（Ⅰ）所示：
y=Ax+B （Ⅰ）
式中：y表示烟气中氧含量，wt%；x表示TSO执行时间，s；A为斜率；B为截距；
（3）当2.2%≤烟气中氧含量＜3%，且拟合斜率介于0.004至0.35之间时，根据一次函数拟合结果和最新的烟气数据来计算距离烟气中氧含量为3%的时间，准备进行TSO结束提枪操作；
（4）当烟气中氧含量达到或超过3%时，可以判定TSO已经结束，开始进行结束吹氧操作。
进一步的，所述步骤（1），以1秒为单位定期检测烟气中的氧气含量。
进一步的，所述步骤（3），使用最近的至少15组数据进行拟合。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明基于烟气中的氧含量来推测钢液中碳氧反应是否已经达到终点；在整个转炉吹炼的过程中，钢液中的碳会持续与钢液中的氧发生化学反应。在TSO阶段，钢液中的碳含量已经显著下降，导致碳氧反应的剧烈程度显著降低；当钢液中的碳含量进一步降低时，TSO阶段接近尾声，此时烟气中的氧含量会逐步升高；当烟气中的氧含量达到一定阈值（如3wt%）时，可以推断钢液中的碳含量已经达到出钢标准（≤0.05wt%），继续吹氧将导致氧含量过高。
本发明通过烟气分析仪数据，实现了对TSO结束时刻的精确控制，避免了TSO过吹导致成品钢的碳含量过低和氧含量过高的问题。通过降低精炼前钢中氧含量，本发明还有助于减少钢中夹杂物的生成，提高了成品钢的质量；与传统的副枪测量方法相比，本发明更可靠，避免了由于检测率低而导致的TSO终点判断不准确的问题。本发明还利用烟气的趋势对提枪时机进行预测，有利于操作人员判断TSO所处的阶段以及确定氧气枪在末期压枪处理的时机等，从而实现了TSO的精细化操作。本发明还提供了倒计时提醒，以帮助操作人员更精确地判断TSO的终点，并可以实现一系列连锁自动化化操作，提高了操作的效率和准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1拟合的一次函数曲线示意图；
图2是本发明实施例2拟合的一次函数曲线示意图。
具体实施方式
本基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法包括下述步骤：
（1）在TSO阶段开始后，以1秒为单位定期检测烟气中的氧气含量；将时间作为横坐标，烟气中氧含量作为纵坐标，将数据记录至数字化表格中，以备分析。
（2）当钢液中的碳含量较高时，烟气中的氧气含量较低，因为碳与氧会生成二氧化碳；在这个阶段，氧气含量低于1%。在这个阶段，认为TSO尚未达到尾声，可以继续吹氧。
（3）当烟气中氧气量达到1%及之后，烟气中的氧含量开始缓慢上升，表明TSO已经接近尾声；在这时，启动拟合程序，使用线性拟合方法对烟气数据进行分析。拟合过程中，仅使用最近的至少15组数据进行拟合。将时间作为横坐标、烟气中氧含量作为纵坐标，拟合采用的一次函数形式如式（Ⅰ）所示：
y=Ax+B （Ⅰ）
式中：y表示烟气中氧含量，wt%；x表示TSO执行时间，s；A为斜率；B为截距。
当0.002≤拟合斜率达到≤0.004时，需要严格监测烟气中的氧含量和斜率两个参数。
（4）当烟气中的氧气含量进一步上升，达到1.5～2.5%的范围时，拟合斜率会逐步增加。
（5）当2.2%≤烟气中氧含量＜3%，且式（Ⅰ）拟合斜率介于0.004至0.35之间时，根据一次函数拟合结果和最新的烟气数据来计算距离烟气中氧含量为3%的时间，准备进行TSO结束提枪操作。
（6）当烟气中氧含量达到或超过3%时，可以判定TSO已经结束，开始进行结束吹氧操作，需要提升氧气枪的高度并降低氧气流量，以结束吹氧。
实施例1：本基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法具体如下所述。
以冶炼某炉次为例，铁水装入量为253吨，铁水成分：碳：4.4%，硅：0.3%，锰0.3%，磷：0.12%，硫：0.006%。铁水温度1350℃。TSC阶段吹氧11205Nm3。TSC碳含量0.3%，TSC温度1585℃。
（1）以1秒为单位定期检测烟气中的氧气含量，TSO阶段结束氧气变化趋势如图1所示。在第355秒前氧气含量低于1%，TSO停吹判断程序不启动。
（2）当时间达到400s时，烟气中氧含量达到1%，根据公式（Ⅰ）进行拟合，斜率为0.00272、截距为-0.01289。拟合斜率达到0.002至≤0.004之间的条件，此时持续监控氧含量和拟合直线的斜率变化情况。
（3）烟气中的氧气含量进一步上升，达到1.5～2.5%的范围时，拟合斜率会逐步增加，拟合斜率为0.00465、截距为-1.43112。
（4）烟气中的氧含量达到2.2%以上，持续拟合烟气这个氧含量，拟合斜率为0.14125、截距为-110.41。继续拟合可以发现拟合直线的斜率持续上升，达到0.141后稳定。根据拟合直线的具体形式计算出需要多长时间达到TSO终点，式（Ⅰ）中y定为已知量3.0%，A-B为当前时刻的拟合值，那么可以求出x为TSO终点的时间，和当前时间的差值即为倒计时时间。
倒计时：当氧含量达到2.2%时对应时间为823s，按照拟合结果可以预测当氧含量达到3%对应的时刻为829s，那么倒计时的开始时间为5s。
（5）到达步骤（4）所计算的倒计时时间后，检测到烟气中的氧气含量为3.1%，该数据为第一个高于3%的数据，可以判定TSO已经结束，此时需要提升氧气枪的高度并降低氧气流量，以结束吹氧。
实施例2：本基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法具体如下所述。
以冶炼某炉次为例，铁水装入量为247吨，铁水成分：碳：4.5%，硅：0.2%，锰0.2%，磷：0.10%，硫：0.005%。铁水温度1320℃。TSC阶段吹氧11508Nm3。TSC碳含量0.25%，TSC温度1603℃。
（1）以1秒为单位定期检测烟气中的氧气含量，TSO阶段结束氧气变化趋势如图2所示。在第355秒前氧气含量低于1%，TSO停吹判断程序不启动。
（2）当时间达到400s时，烟气中氧含量达到1%，根据公式（Ⅰ）进行拟合，斜率为0.0027、截距为0.34732。拟合斜率达到0.002至≤0.004之间的条件，此时持续监控氧含量和拟合直线的斜率变化情况。
（3）烟气中的氧气含量进一步上升，达到1.5～2.5%的范围时，拟合斜率会逐步增加，拟合斜率为0.00321、截距为0.06407。
（4）烟气中的氧含量达到2.2%以上，持续拟合烟气这个氧含量，拟合斜率为0.07596、截距为-51.34441。继续拟合可以发现拟合直线的斜率持续上升，达到0.076后稳定。根据拟合直线的具体形式计算出需要多长时间达到TSO终点，式中y定为已知量3%，A-B为当前时刻的拟合值。那么可以求出x为TSO终点的时间，和当前时间的差值即为倒计时时间。
倒计时：当氧含量达到2.2%时对应时间为705s，按照拟合结果可以预测当氧含量达到3%对应的时刻为716s，那么倒计时的开始时间为11s。
（5）到达步骤（4）所计算的倒计时时间、即本炉次在冶炼TSO阶段的第715s后，检测到烟气中的氧气含量为3.04%，该数据为第一个高于3%的数据，可以判定TSO已经结束，此时需要提升氧气枪的高度并降低氧气流量，以结束吹氧。
Claims (3)
1.一种基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）在TSO阶段开始后，定期检测烟气中的氧气含量；
（2）当烟气中氧气量达到1%及之后，将时间作为横坐标、烟气中氧含量作为纵坐标，使用线性拟合方法对烟气数据进行拟合，拟合采用的一次函数形式如式（Ⅰ）所示：
y=Ax+B （Ⅰ）
式中：y表示烟气中氧含量，wt%；x表示TSO执行时间，s；A为斜率；B为截距；
（3）当2.2%≤烟气中氧含量＜3%，且拟合斜率介于0.004至0.35之间时，根据一次函数拟合结果和最新的烟气数据来计算距离烟气中氧含量为3%的时间，准备进行TSO结束提枪操作；
（4）当烟气中氧含量达到或超过3%时，可以判定TSO已经结束，开始进行结束吹氧操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法，其特征在于：所述步骤（1），以1秒为单位定期检测烟气中的氧气含量。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于烟气的底喷粉转炉TSO阶段吹氧量确定方法，其特征在于：所述步骤（3），使用最近的至少15组数据进行拟合。
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