一种获取炼钢过程中工序效益的方法
【专利摘要】本发明属于炼钢领域，尤其涉及一种获取炼钢过程中工序效益的方法，该方法包括：根据炼钢的物料平衡和能量平衡，计算得到由含铁炉料冶炼出目标钢水量所需消耗的物料；确定炼钢所要采用的炼钢炉的型式，所述炼钢炉的型式包括：转炉型式和电炉型式；根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期Tt和吨钢利润率B；根据炼钢炉的作业率η5、所述冶炼周期Tt和吨钢利润率B计算得到相应冶炼方式的工序效益Q。为用于炼钢生产过程中选择合理的含铁炉料组成和确定兴建炼钢炉的型式提供了便捷的途径，从而降低炼钢成本，减少资源浪费和环境污染。
【专利说明】一种获取炼钢过程中工序效益的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于炼钢领域，尤其涉及一种获取炼钢过程中工序效益的方法。
【背景技术】
[0002] 随着国内外高品位铁矿资源和优质焦煤资源的大量消耗，再加上环境管理成本的 日益增加，高炉炼铁的生产成本将逐渐增加。此外，国内近些年来钢产量增长迅猛，社会废 钢存量日渐增多，废钢价格将呈下降趋势。再者，由于非高炉炼铁技术的日渐成熟，造成了 海绵铁、直接还原铁以及热压块等可作为废钢替代品的供应量将会逐渐增多，进而非高炉 炼铁的生产成本也会逐步下降。
[0003] 随着废钢及其可替代品的价格下降，对于转炉或电炉炼钢工序来说，现有炉料条 件下的工序效益出现了可优化的空间，然而对炉料结构的调整势必会影响这两种炼钢工序 的冶炼周期，进而影响生产效率，因此就需要一种更有效的用于评估炼钢过程中工序效益 的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：对于转炉或电炉炼钢工序来说，现有炉料条件下 的工序效益出现了可优化的空间，然而对炉料结构的调整势必会影响这两种炼钢工序的冶 炼周期，进而影响生产效率，因此如何综合考虑含铁炉料变化所带来的吨钢利润变化，以及 炼钢环境选择所带来工序成本上变化，来完成炼钢过程中工序效益的评估。
[0005] 为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种获取炼钢过程中工序效益的方法， 其流程包括：
[0006] 根据炼钢的物料平衡和能量平衡，计算得到由含铁炉料冶炼出目标钢水量所需消 耗的物料；确定炼钢所要采用的炼钢炉的型式，所述炼钢炉的型式包括：转炉型式和电炉 型式；根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期T t和 吨钢利润率B ;根据炼钢炉的作业率η 5、所述冶炼周期Tt和吨钢利润率B计算得到相应冶 炼方式的工序效益Q。
[0007] 结合上述一方面提供的方法，存在可选的第二方案，在所述第二方案中：在计算相 应炼钢炉的冶炼周期T t和吨钢利润率B之前，还包括确定炼钢所要采用的真空脱气处理方 式，则所述根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期 Tt和吨钢利润率B，具体包括：
[0008] 根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期 Tt;
[0009] 根据确定的炼钢炉的型式、所述所需消耗的物料和真空脱气处理的工序成本，计 算相应炼钢炉的吨钢利润率。
[0010] 结合上述第二方案，存在可选的第三方案，在所述第三方案中：所述真空脱气的处 理方式包括：
[0011] 利用VD装置的真空脱气处理方式和利用RH装置的真空脱气处理方式。
[0012] 结合上述第一方面的方法、第二方案或第三方案，存在可选的第四方案，所述第四 方案包括：所述根据确认的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼 周期Tt，具体包括：
[0013] 当确定炼钢炉的型式为转炉型式时，所述冶炼周期Tt由公式Tt = tQ+ta计算获 得；式中，为转炉吹氧时间，为吨钢氧气体积需求量，％为转炉的平均吹氧强度， ta为转炉辅助时间；当确定炼钢炉的型式为电炉型式时，所述冶炼周期Tt由公式Tt = max(te, tQ)+ta计算得到；式中，^ 为电炉吹氧时间，其中，&为吨钢氧气体积需求量， ￡"x 60 %为电炉的平均吹氧强度；ta为电炉辅助时间;所述〔=尺cosr?M办为通电时间，其中，E为 吨钢电耗，PeS电炉吨钢输入功率，-吵为功率因数，η2为平均输入功率系数，η3为电效 率，H4为热效率。
[0014] 结合上述第三方案，存在可选的第四方案，在所述第四方案中：所述转炉辅助时间 ta具体为：
[0015] 加废钢操作耗时、兑铁水操作耗时、测温操作耗时、取样操作耗时、出钢操作耗时、 倒渣操作耗时、补炉操作耗时和溅渣护炉操作耗时中一项或者多项操作耗时的总和。
[0016] 结合上述第三方案，存在可选的第五方案，在所述第四方案中：所述电炉辅助时间 ta具体为：
[0017] 加废钢操作耗时、兑铁水操作耗时、接电极操作耗时、测温操作耗时、取样操作耗 时、出钢操作耗时、倒渔操作耗时、补炉操作耗时和出钢口维护操作耗时中一项或者多项操 作耗时的总和。
[0018] 结合上述第三方案至第五方案中任一方案，可选的还存在第六方案，在所述第六 方案中：所述转炉的平均吹氧强度知取值为3. 0?5. ONmVa · min);所述的电炉的平均吹 氧强度％取值为I. 〇?3. ONm3/ (t · min)。
[0019] 结合上述已公开的第一方面的方法或各可选方案中任一方案，还存在第七可选方 案，在所述第七可选方案中：所述根据确认的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相 应炼钢炉的吨钢利润率B，具体包括：
[0020] 所述的吨钢利润B由公式B = JIPs-Rps-Ruj-Rvd (Rrh)-Hd (Reaf)计算得到，式中， Ps为铸述价格；η为钢水到铸述的收得率；Rps表示脱硫的工序成本、Ru表示钢包精炼炉的 工序成本、R vd表示利用VD装置真空脱气处理的工序成本、Rkh表示利用RH装置真空脱气处 理的工序成本、R rc表示连铸的工序成本、R111表示转炉的工序成本和Reaf表示电炉的工序成 本；其中，R kh和Rvd根据确定的真空脱气处理方式进行选择；Rui和Reaf根据确定的炼钢炉的 型式选其一；R PS、Rp Rvd和Reh根据含铁炉料、目标钢水的钢种和确定出的炼钢环境进行配 置。
[0021] 结合上述已公开的第一方面的方法或各可选方案中任一方案，还存在第八可选方 案，在所述第八可选方案中：所述根据炼钢炉的作业率H 5、所述冶炼周期Tt和吨钢利润率 B计算得到相应冶炼方式的工序效益Q，具体为：
[0022] 所述工序效益Q由公式G = 计算得到，式中，a为由吹氧强度确定的系数； Il5为转炉或电炉的作业率。
[0023] 结合上述已公开的第一方面的方法或各可选方案中任一方案，还存在第九可选方 案，在所述第九可选方案中：所述的系数a取值为0?2。
[0024] 本发明与现有技术相比，具有以下主要有益效果：
[0025] 综合考虑炼钢生产吨钢利润和随含铁炉料组成变化的冶炼周期、作业率和吨钢利 润率计算获得炼钢过程工序效益，相比以往仅通过考察炼钢生产吨钢利润更为全面也更为 科学。为用于炼钢生产过程中选择合理的含铁炉料组成和确定兴建炼钢炉的型式提供了便 捷的途径，从而降低炼钢成本，减少资源浪费和环境污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。
[0027] 图1为本发明实施例提供的一种获取炼钢过程中工序效益的方法的流程图；
[0028] 图2为本发明实施例提供的一种获取炼钢过程中工序效益的方法的流程图；
[0029] 图3为本发明实施例提供的一种获取炼钢过程中工序效益的方法的流程图；
[0030] 图4为发明实施例提供的转炉工序效益和电炉工序效益随废钢价格的变化关系 曲线。
【具体实施方式】
[0031] 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它 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032] 实施例一
[0033] 本发明实施例一提供的一种获取炼钢过程中工序效益的方法，所述方法适用于各 种炼钢方式，尤其适用于现在越来越多替代废钢材料，作为冶炼钢水的环境。参见流程图1， 所述方法包括：
[0034] 在步骤202中，根据炼钢的物料平衡和能量平衡，计算得到由含铁炉料冶炼出目 标钢水量所需消耗的物料。
[0035] 所述炼钢过程物料消耗由炼钢过程中涉及的物料平衡和热平衡计算得到。炼钢过 程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上。其主要目的是比较整个冶 炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高 炼钢技术经济指标提供某些定量依据。随着废钢替代品的增加，例如：海绵铁、直接还原铁 以及热压块等，对于冶炼目标钢水量需要依据含铁炉料和所消耗的物料重新进行计算。
[0036] 在步骤204中，确定炼钢所要采用的炼钢炉的型式，所述炼钢炉的型式包括：转炉 型式和电炉型式。
[0037] 在步骤206中，根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢 炉的冶炼周期T t和吨钢利润率B。
[0038] 在具体实现中，所述炼钢炉的型式和所述消耗的物料，会在冶炼的多个环节影响 炼钢炉的冶炼周期T t和吨钢利润率B，所述环节包括：电炉吹氧、通电时间、电炉辅助时间 (或者转炉辅助时间）。
[0039] 在步骤208中，根据炼钢炉的作业率Il5、所述冶炼周期Tt和吨钢利润率B计算得 到相应冶炼方式的工序效益Q。
[0040] 在具体应用中，计算出几种冶炼方式中工序效益Q值较大的冶炼方式，则为经过 本方法得出的针对特定含铁炉料冶炼目标钢水量的优选方法。
[0041] 优选的，步骤208中所述工序效益Q由公式（1)计算得到：
【权利要求】
1. 一种获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，包括： 根据炼钢的物料平衡和能量平衡，计算得到由含铁炉料冶炼出目标钢水量所需消耗的 物料； 确定炼钢所要采用的炼钢炉的型式，所述炼钢炉的型式包括：转炉型式和电炉型式； 根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期Tt和吨 钢利润率B ; 根据炼钢炉的作业率H5、所述冶炼周期Tt和吨钢利润率B计算得到相应冶炼方式的 工序效Q。
2. 根据权利要求1所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，在计算相应 炼钢炉的冶炼周期Tt和吨钢利润率B之前，还包括确定炼钢所要采用的真空脱气处理方 式，则所述根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期 Tt和吨钢利润率B，具体包括： 根据确定的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期Tt ; 根据确定的炼钢炉的型式、所述所需消耗的物料和真空脱气处理的工序成本，计算相 应炼钢炉的吨钢利润率。
3. 根据权利要求2所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述真空脱 气的处理方式包括： 利用VD装置的真空脱气处理方式和利用RH装置的真空脱气处理方式。
4. 根据权利要求1-3任一所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述 根据确认的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的冶炼周期Tt，具体包 括： 当确定炼钢炉的型式为转炉型式时，所述冶炼周期Tt由公式Tt = 计算获得；式
转炉吹氧时间，&为吨钢氧气体积需求量，％为转炉的平均吹氧强度，t a为转 炉辅助时间； 当确定炼钢炉的型式为电炉型式时，所述冶炼周期Tt由公式Tt = max (te, tQ)+ta计算
为电炉吹氧时间，其中，为吨钢氧气体积需求量，％为电炉的平均吹 氧强度；ta为电炉辅助时间；
为通电时间，其中，E为吨钢电耗，Pe为电炉 吨钢输入功率，为功率因数，n2为平均输入功率系数，n3为电效率，n4为热效率。
5. 根据权利要求4所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述转炉辅 助时间ta具体为： 加废钢操作耗时、兑铁水操作耗时、测温操作耗时、取样操作耗时、出钢操作耗时、倒渔 操作耗时、补炉操作耗时和溅渣护炉操作耗时中一项或者多项操作耗时的总和。
6. 根据权利要求4所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述电炉辅 助时间ta具体为： 加废钢操作耗时、兑铁水操作耗时、接电极操作耗时、测温操作耗时、取样操作耗时、出 钢操作耗时、倒渣操作耗时、补炉操作耗时和出钢口维护操作耗时中一项或者多项操作耗 时的总和。
7. 根据权利要求4-6所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述转炉 的平均吹氧强度知取值为3. O?5. ONm3At ? min);所述的电炉的平均吹氧强度％取值为 I. 0 ?3. ONm3/ (t ? min)。
8. 根据权利要求1-7任一所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述 所述根据确认的炼钢炉的型式和所述所需消耗的物料，计算相应炼钢炉的吨钢利润率B，具 体包括： 所述的吨钢利润B由公式B = nPs-Rps-Ruj-Rvd (Rrii) _R〇：_Ru)(IW)计算得到，式中，Ps为 铸述价格；rI为钢水到铸述的收得率；Rps表不脱硫的工序成本、Ru?表不钢包精炼炉的工序 成本、Rvd表示利用VD装置真空脱气处理的工序成本、Rkh表示利用RH装置真空脱气处理的 工序成本、表示连铸的工序成本、Rui表示转炉的工序成本和Reaf表示电炉的工序成本； 其中，Reh和Rvd根据确定的真空脱气处理方式进行选择；Rui和R eaf根据确定的炼钢炉的型 式选其一；RPS、IWRVD和Rkh根据含铁炉料、目标钢水的钢种和确定出的炼钢环境进行配置。
9. 根据权利要求1-8任一所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述 根据炼钢炉的作业率n5、所述冶炼周期Tt和吨钢利润率B计算得到相应冶炼方式的工序 效益Q，具体为： 所述工序效益Q由公式
^计算得到，式中，a为由吹氧强度确定的系数；115为 转炉或电炉的作业率。
10. 根据权利要求9所述的获取炼钢过程中工序效益的方法，其特征在于，所述的系数 a取值为0?2。
【文档编号】C21C5/28GK104328241SQ201410623754
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】陈洪智, 马春武 申请人:中冶南方工程技术有限公司