一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明主要属于炼钢技术领域，具体涉及一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法及系统。在冶炼的炼钢出钢过程中，根据冶炼终点钢液参数，结合精炼环节目标钢液预期参数，对所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量进行计算并完成在线配比，确定出钢过程的喷粉脱氧工艺参数，采用喷枪直接向出钢钢流喷射载气?脱氧粉剂高速粉气流，实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧，精准控制出钢钢液成分。本发明所述方法和系统能够提高脱氧剂利用效率，稳定精炼环节冶炼工艺节奏，提高产品质量。
【专利说明】
一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法及系统
技术领域
[0001]本发明主要属于炼钢技术领域，具体涉及一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法及系统。
【背景技术】
[0002]现代炼钢，包括转炉和电弧炉炼钢，广泛采用强化供氧技术进行冶炼。强化供氧冶炼技术在加快炼钢节奏的同时，也带来了冶炼终点困难等问题，终点钢液过氧化问题普遍存在严重。
[0003]转炉炼钢过程供氧强度大，由于其冶炼终点控制模型存在一定误差，往往会出现终点钢液过氧化现象，特别是在炉龄中后期，由于底吹喷嘴堵塞和熔池形状不规则变化，熔池冶金反应动力学条件变差，终点钢液过氧化现象进一步恶化。电弧炉炼钢由于其特殊的炉型结构，熔池搅拌强度弱，动力学条件较差，为缩短冶炼时间、降低电耗，广泛采用强化供氧技术，但电弧炉炼钢通常采用终点人工取样检测和经验判定方法控制电弧炉冶炼终点，该方法由于离线检测和经验判定的局限性，实际生产过程中电弧炉炼钢终点钢液氧含量偏高；同时，由于电弧炉冶炼工况复杂，依赖电弧炉炼钢静态模型、动态模型和烟气分析的电弧炉炼钢终点控制方法可靠性不高，也往往出现冶炼终点钢液过氧化现象。
[0004]实际生产过程中，往往采用直接向出钢钢包内投入块状硅铁合金、硅锰合金等脱氧剂的方法进行钢液预脱氧。钢液预脱氧效果对后续冶炼过程钢中夹杂物控制至关重要，但此方法中，脱氧剂加入量不易控制，块状脱氧剂利用效率较低，消耗较高，而且预脱氧后钢液成分等不易稳定控制。因此，如何精准控制出钢后钢液氧含量、降低脱氧剂消耗，同时稳定生产节奏，是目前保证转炉炼钢和电弧炉炼钢流程高效化冶炼和产品质量的关键和突出问题。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提出一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法及系统，稳定转炉和电弧炉出钢后钢液成分，减少脱氧剂使用量，为后续精炼环节提供高品质钢液。本发明所述方法在冶炼过程根据终点钢液成分、温度和钢液重量等相关参数，结合精炼环节所需目标钢液成分及温度要求，在线对所需脱氧粉剂成分进行计算并完成配比，动态调整脱氧粉剂和载气喷吹参数，采用喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧，精准控制出钢钢液成分，提高脱氧剂利用效率，稳定精炼环节冶炼工艺节奏，提高产品质量。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，在冶炼的炼钢出钢过程中，根据冶炼终点钢液参数，结合精炼环节目标钢液预期参数，对所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量进行计算并完成在线配比，确定出钢过程的喷粉脱氧工艺参数，采用喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧，精准控制出钢钢液成分。
[0007]进一步地，所述方法适用于80_350t转炉或30_250t电弧炉的炼钢出钢过程。
[0008]进一步地，所述喷枪采用单管或环缝套管；
其中，所述环缝套管包括用于喷吹载气-脱氧粉剂的中心管和用于喷吹保护气的环缝管，所述中心管内径尺寸为8?30_，壁厚1.5~8_，中心管与环缝管的环缝间隙为I?1mm;
所述喷枪出口采用直管型喷嘴或拉瓦尔型喷嘴，喷枪出口水平夹角为O?60°，喷枪距离出钢口 100-1500_。
[0009]进一步地，载气为氮气、氩气和二氧化碳中的任意一种或者任意两种以上的混合气体;所述环缝管喷吹的保护气体为氮气、氩气、二氧化碳和空气中的任意一种或任意两种以上的混合气体。
[0010]进一步地，所述脱氧粉剂为碳粉、煤粉、硅铁粉、硅锰粉、铝锰粉和硅钙复合脱氧剂中的任意一种或者任意两种以上的混合物;所述脱氧粉剂的颗粒直径为15μπι~3.0_。
[0011]进一步地，出钢过程的喷粉脱氧工艺参数控制为:载气流量为50?1000Nm3/h，脱氧粉剂喷吹速率为O?200kg/min，喷吹保护气体的流量为10?500Nm3/h、喷枪出口距离出钢钢流50_600mm。
[0012]进一步地，所述方法具体包括以下步骤:
(I)精炼环节目标钢液预期参数的设定:目标钢液参数数据库根据冶炼钢种设定精炼环节的目标钢液预期参数，所述目标钢液预期参数包括目标钢液氧含量、目标钢液碳含量、目标钢液硅含量、目标钢液温度；
(2)冶炼终点钢液参数的采集:钢液成分及温度数据采集模块获取冶炼终点钢液参数，所述冶炼终点钢液参数包括终点钢液氧含量、终点钢液碳含量、终点钢液娃含量、终点钢液温度、终点钢液重莖;
(3)出钢过程喷粉脱氧工艺参数的确定:根据步骤(I)和(2)中获得的精炼环节目标钢液预期参数以及冶炼终点钢液参数，脱氧粉剂组分计算模块基于物料平衡和能量平衡对脱氧粉剂所需组成成分及各成分质量进行计算；
喷吹工艺制定模块计算获得出钢过程喷粉脱氧工艺参数，出钢过程的喷粉脱氧工艺参数控制为:载气流量为50?1000Nm3/h，脱氧粉剂喷吹速率为O?200kg/min，环缝管喷吹保护气体的流量为10?500Nm3/h，喷枪出口距离出钢钢流50-600mm;
(4)脱氧粉剂组分的在线配比:脱氧粉剂在线配比系统根据步骤(3)中脱氧粉剂组分计算模块的计算结果完成脱氧粉剂各组分的在线称量与混合配比，将配比完成后脱氧粉剂置于喷粉罐贮存；
(5)喷枪初始位置的调控:喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，将喷枪运动至初始设定位置；
(6)出钢过程在线喷粉脱氧:开始出钢，出钢钢流稳定后，喷吹工艺制定模块启动喷粉系统和供气系统，根据出钢过程喷粉脱氧工艺参数，控制喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，进行出钢过程的在线喷粉脱氧；
(7)喷枪位置动态调整:脱氧粉剂喷吹过程中，根据炉体倾斜位置和角度，喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，动态调整喷枪位置；
(8)结束在线喷粉脱氧:喷粉系统和供气系统在喷吹工艺制定模块作用下停止喷吹脱氧粉剂，出钢过程喷粉结束，喷枪复位，等待下一炉出钢。
[0013]—种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧系统，所述系统应用所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，所述在线喷粉脱氧系统包括控制系统、脱氧粉剂在线配比系统、喷粉系统、供气系统、气源、喷枪夹持机构、喷枪;所述控制系统包含钢液成分及温度数据采集模块、目标钢液参数数据库、脱氧粉剂组分计算模块、喷吹工艺制定模块、喷枪夹持机构运动控制模块；
根据所述钢液成分及温度数据采集模块采集的冶炼终点钢液参数以及所述目标钢液参数数据库设定的精炼环节目标钢液预期参数，所述脱氧粉剂组分计算模块基于物理平衡和能量平衡原理在线计算所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量；
所述喷吹工艺制定模块用于计算确定出钢过程喷粉脱氧工艺参数，所述喷粉脱氧工艺参数包括脱氧粉剂喷吹速率、载气喷吹流量、环缝保护气喷吹流量、喷枪出口与出钢钢流的距离;并且所述喷吹工艺制定模块通过控制喷粉系统和供气系统完成载气-脱氧粉剂高速粉气流的动态喷吹；
所述脱氧粉剂在线配比系统用于根据所述脱氧粉剂组分计算模块的计算结果完成脱氧粉剂的在线配比。
[0014]进一步地，所述在线喷粉脱氧系统还包括用于调整喷枪位置的喷枪夹持机构;所述控制系统还包括嗔枪夹持机构运动控制t旲块，所述嗔枪夹持机构运动控制t旲块用于控制所述喷枪夹持机构的运动，所述喷枪夹持机构运动控制模块能够根据炉体倾斜位置和角度，动态调整喷枪位置。
[0015]进一步地，所述钢液成分及温度数据采集模块用于采集冶炼终点钢液参数，所述冶炼终点钢液参数包括终点钢液氧含量、终点钢液碳含量、终点钢液娃含量、终点钢液温度、终点钢液重量；
所述目标钢液参数数据库用于根据冶炼钢种的种类设定精炼环节目标钢液预期参数，所述目标钢液参数包括目标钢液氧含量、目标钢液碳含量、目标钢液硅含量、目标钢液温度。
[0016]本发明的有益技术效果:
本发明所述方法能够实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧，精准控制出钢钢液成分，提高脱氧剂利用效率，可将出钢后钢液氧含量偏差稳定控制在±0.002%，显著提高脱氧剂利用效率，冶炼过程合金料消耗降低10%以上，稳定精炼环节冶炼工艺节奏，提高产品质量。
【附图说明】
[0017]图1为本发明转炉和电弧炉炼钢出钢过程在线喷粉脱氧系统连接图；
图2为本发明喷枪与出钢钢流相对位置不意图；
图3为本发明炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法及系统的控制逻辑框图；
附图标记:1.控制系统、2.环缝供气系统、3.喷粉系统、4.载气供气系统、5.喷枪夹持机构运动控制模块、6.转炉或电弧炉、7.出钢口、8.喷粉罐、9.粉剂流量控制系统、10.载气源、11.载气流量控制模块、12.喷枪环缝气源、13.喷枪环缝气流量控制模块、14.粉气流输送管道、15.喷枪环缝气输送管道、16.喷枪夹持机构、17.粉气流分配器、18.喷枪、19.出钢钢流、20.脱氧粉剂线配比系统、21-24为各类脱氧粉剂贮存罐。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0020]实施例1
一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法，在冶炼的炼钢出钢过程中，根据冶炼终点钢液参数，结合精炼环节目标钢液预期参数，对所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量进行计算并完成在线配比，确定出钢过程的喷粉脱氧工艺参数，采用喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧，精准控制出钢钢液成分，利用高速粉气流能冲击，使脱氧粉剂深入出钢钢液与钢液充分接触，脱氧粉剂与钢液中氧发生剧烈冶金反应，明显提高脱氧粉剂利用效率和钢液中冶金反应强度。
[0021]在本实施例中，所述方法应用于10t电弧炉炼钢，在电弧炉出钢钢流两侧安装有两支喷枪，喷枪内径14mm，环缝间隙3mm，采用不锈钢材质。喷枪出口采用直管型喷嘴设计，喷枪出口与水平面夹角30°。脱氧粉剂采用碳粉、硅铁合金、硅锰合金和铝锰合金，脱氧粉剂颗粒直径为600μπι，单枪喷粉速率为O?50kg/min。载气为二氧化碳，单枪载气流量50?I OOONmVh ο环缝气体为氮气，单枪流量为10?500Nm3/h。所述方法具体为:
(I)精炼环节目标钢液预期参数的设定:目标钢液参数数据库根据冶炼钢种设定精炼环节的目标钢液预期参数，所述目标钢液预期参数包括目标钢液氧含量0.028%(质量百分比)、目标钢液碳含量0.10%(质量百分比)、目标钢液硅含量0.10%(质量百分比)、目标钢液温度 1630 °C;
(2 )冶炼终点钢液参数的采集:钢液成分及温度数据采集模块获取电弧炉冶炼终点钢液参数，所述冶炼终点钢液参数包括终点钢液氧含量0.054%(质量百分比)、终点钢液碳含量0.096%(质量百分比)、终点钢液硅含量0.060%(质量百分比)、终点钢液温度1670°C、终点钢液重量10t;
(3)出钢过程喷粉脱氧工艺参数的确定:根据步骤(I)和(2)中获得的精炼环节目标钢液预期参数以及冶炼终点钢液参数，脱氧粉剂组分计算模块基于物理平衡和能量平衡原理对脱氧粉剂所需组成成分及各成分质量进行计算，计算结果为:碳粉30kg、娃铁合金15kg、娃猛合金5kg、招猛合金10kg;
喷吹工艺制定模块计算获得出钢过程喷粉脱氧工艺参数:具体为利用终点钢液质量和出钢口出钢速度计算出钢时间；利用脱氧粉剂质量、喷枪数目和出钢时间计算单枪脱氧粉剂喷吹速率;利用粉剂喷吹速率、粉气比和粉气流输送管道参数计算载气流量;利用单枪粉剂喷吹速率和载气流量确定喷枪出口至出钢钢流距离和环缝气喷吹流量。所述出钢过程喷粉脱氧工艺参数具体为:出钢时间为120s、单枪脱氧粉剂喷吹速率为20kg/min、载气流量为300Nm3/h、环缝管喷吹保护气的流量为100Nm3/h、喷枪出口至出钢钢流距离为400mm ； (4)脱氧粉剂组分的在线配比:脱氧粉剂在线配比系统根据步骤(3)中脱氧粉剂组分计算模块的计算结果完成脱氧粉剂各组分的在线称量与混合配比，具体配比为:脱氧粉剂组分碳粉30kg、硅铁合金15kg、硅锰合金5kg、铝锰合金1kg;将配比完成后脱氧粉剂置于喷粉罐贮存；
(5)喷枪初始位置的调控:喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，将喷枪运动至至距离出钢钢流400mm处(初始设定位置)；
(6)出钢过程在线喷粉脱氧:电弧炉开始出钢，1s后出钢钢流稳定，喷吹工艺制定模块启动喷粉系统和供气系统，根据出钢过程喷粉脱氧工艺参数，控制喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，进行出钢过程的在线喷粉脱氧;控制单枪喷粉速率为20kg/min、载气流量为300 Nm3/h、环缝气体流量为100Nm3/h;
(7)喷枪位置动态调整:脱氧粉剂喷吹过程中，根据炉体倾斜位置和角度，喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，动态调整喷枪位置；
(8)结束在线喷粉脱氧:喷粉90s后，喷粉系统和供气系统在喷吹工艺制定模块作用下停止喷吹脱氧粉剂，出钢过程喷粉结束，喷枪复位，等待下一炉出钢。
[0022]采用本发明所述方法后，该10t电弧炉炼钢出钢后钢包内钢液氧含量稳定在
0.0028%±0.001%，冶炼过程合金料消耗降低15?20%，明显提升了钢液质量，稳定了后续精炼和连铸环节工艺及生产节奏。
[0023]实施例2
一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧方法，在冶炼的炼钢出钢过程中，根据冶炼终点钢液参数，结合精炼环节目标钢液预期参数，对所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量进行计算并完成在线配比，确定出钢过程的喷粉脱氧工艺参数，采用喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧，精准控制出钢钢液成分，利用高速粉气流能冲击，使脱氧粉剂深入出钢钢液与钢液充分接触，脱氧粉剂与钢液中氧发生剧烈冶金反应，明显提高脱氧粉剂利用效率和钢液中冶金反应强度。
[0024]在本实施例中该方法应用于150t转炉炼钢炼钢，在电弧炉出钢钢流两侧分别安装有2支喷枪，喷枪内径8mm，环缝间隙2mm，采用不锈钢材质。喷枪出口采用拉瓦尔型喷嘴设计，喷枪出口与水平面夹角45°。脱氧粉剂采用碳粉、硅钙复合脱氧剂和铝锰合金，脱氧粉剂颗粒直径为300μπι，单枪喷粉速率为O?30kg/min，载气为氩气，单枪载气流量50?500Nm3/h。环缝气体为二氧化碳，单枪流量为10~500^113/11。所述方法具体为:
(I)精炼环节目标钢液预期参数的设定:目标钢液参数数据库根据冶炼钢种设定精炼环节的目标钢液预期参数，所述目标钢液预期参数包括目标钢液氧含量0.024%(质量百分比)、目标钢液碳含量为0.10%(质量百分比)、目标钢液硅含量0.16%(质量百分比)、目标钢液温度1620 °C;
(2 )冶炼终点钢液参数的采集:钢液成分及温度数据采集模块获取电弧炉冶炼终点钢液参数，所述冶炼终点钢液参数包括终点钢液氧含量0.046%(质量百分比)、终点钢液碳含量0.08%(质量百分比)、终点钢液硅含量0.060%(质量百分比)、终点钢液温度1670°C、终点钢液重量150t;
(3)出钢过程喷粉脱氧工艺参数的确定:根据步骤(I)和(2)中获得的精炼环节目标钢液预期参数以及冶炼终点钢液参数，脱氧粉剂组分计算模块基于物料平衡和能量平衡对脱氧粉剂所需组成成分及各成分质量进行计算，计算结果为:碳粉80kg、硅钙复合脱氧剂65kg、招猛合金35kg ；
喷吹工艺制定模块计算获得出钢过程喷粉脱氧工艺参数:具体为利用终点钢液质量和出钢口出钢速度计算出钢时间；利用脱氧粉剂质量、喷枪数目和出钢时间计算单枪脱氧粉剂喷吹速率;利用粉剂喷吹速率、粉气比和粉气流输送管道参数计算载气流量;利用单枪粉剂喷吹速率和载气流量确定喷枪出口至出钢钢流距离和环缝气喷吹流量。在本实施例中控制出钢时间为180s、单枪脱氧粉剂喷吹速率为15kg/min、载气流量为200Nm3/h、环缝管喷吹保护气的流量为10NmVh，喷枪出口至出钢钢流距离为250_ ；
(4)脱氧粉剂组分的在线配比:脱氧粉剂在线配比系统根据步骤(3)中脱氧粉剂组分计算模块的计算结果完成脱氧粉剂各组分的在线称量与混合配比，具体配比为:碳粉80kg、硅钙复合脱氧剂65kg、铝锰合金35kg;将配比完成后脱氧粉剂置于喷粉罐贮存；
(5)喷枪初始位置的调控:喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，将喷枪运动至至距离出钢钢流250_处(初始设定位置)；
(6)出钢过程在线喷粉脱氧:电弧炉开始出钢，1s后出钢钢流稳定，喷吹工艺制定模块启动喷粉系统和供气系统，根据出钢过程喷粉脱氧工艺参数，控制喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，进行出钢过程的在线喷粉脱氧;控制单枪喷粉速率为15kg/min、载气流量为200 Nm3/h、环缝气体流量为100Nm3/h;
(7)喷枪位置动态调整:脱氧粉剂喷吹过程中，根据炉体倾斜位置和角度，喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，动态调整喷枪位置；
(8)结束在线喷粉脱氧:喷粉180s后，喷粉系统和供气系统在喷吹工艺制定模块作用下停止喷吹脱氧粉剂，出钢过程喷粉结束，喷枪复位，等待下一炉出钢。
[0025]采用本发明所述方法后，该150t电弧炉炼钢出钢后钢包内钢液氧含量稳定在
0.0024%±0.001%，冶炼过程合金料消耗降低10?12%，明显提升了钢液质量，稳定了后续精炼和连铸环节工艺及生产节奏。
[0026]实施例3
如图1-3所示，一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧系统，所述系统应用实施例1或实施例2所述方法;所述系统应用于转炉或电弧炉6冶炼的炼钢出钢过程，所述在线喷粉脱氧系统包括控制系统1、脱氧粉剂在线配比系统20、喷粉系统3、供气系统(包括环缝供气系统2和载气供气系统4)、气源(包括载气源10和喷枪环缝气源12)、喷枪夹持机构16、喷枪18;所述控制系统包含钢液成分及温度数据采集模块、目标钢液参数数据库、脱氧粉剂组分计算模块、喷吹工艺制定模块、喷枪夹持机构运动控制模块；
根据所述钢液成分及温度数据采集模块采集的冶炼终点钢液参数以及所述目标钢液参数数据库设定的精炼环节目标钢液预期参数，所述脱氧粉剂组分计算模块在线计算所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量；
所述喷吹工艺制定模块计算确定出钢过程喷粉脱氧工艺参数，所述出钢过程喷粉脱氧工艺参数包括出钢过程时间、脱氧粉剂、载气和保护气体的喷吹参数，具体为利用终点钢液质量和出钢口出钢速度计算出钢时间；利用脱氧粉剂质量、喷枪数目和出钢时间计算单枪脱氧粉剂喷吹速率;利用粉剂喷吹速率、粉气比和粉气流输送管道参数计算载气流量;利用单枪粉剂喷吹速率和载气流量确定喷枪出口至出钢钢流距离和环缝气喷吹流量。并且所述喷吹工艺制定模块通过控制喷粉系统和供气系统完成载气-脱氧粉剂高速粉气流的动态喷吹；
所述喷枪18采用单管型或环缝套管设计，中心管内径尺寸为8?30mm，壁厚0.5?8mm，环缝间隙I?10mm。喷枪18出口采用直管型喷嘴或拉瓦尔型喷嘴设计，喷枪出口水平夹角O?60°(图2中角A)，喷枪出口距离出钢钢流50-600mm(图2中距离D)，喷枪18距离出钢口7距离200-1500mm(图2中距离L)。所述喷枪中心管喷吹载气-脱氧粉剂高速粉气流，环缝管喷吹保护性气体以保证高速粉气流冲击动能。所述载气为氮气、氩气和二氧化碳中的任意一种或任意两种以上的混合气体。所述脱氧粉剂为碳粉、煤粉、硅铁合金、硅锰合金、铝锰合金和硅钙复合脱氧剂中的任意一种或任意两种以上的混合物，脱氧粉剂颗粒直径为15μπι~3.0mm。环缝保护气体为氮气、氩气、二氧化碳和空气中的任意一种或任意两种以上的混合气体。所述喷枪中心管喷出的载气-脱氧粉剂高速粉气流的载气流量和喷粉速率以及环缝管喷吹环缝保护性气体的流量动态可调。
[0027]本实施例中所述系统适用于80_350t转炉炼钢或30_250t电弧炉炼钢出钢过程喷粉脱氧。根据炉型及炉容量不同，安装I?8支喷枪进行供气喷粉冶炼，喷枪数目根据冶炼工艺要求和现场操作条件确定。所述高速粉气流分配器粉气流出口数目与喷枪数目一致。
[0028]通过控制系统1、喷枪夹持机构16、喷枪的环缝气供气系统2、喷粉系统3、载气供气系统4可实现喷枪位置和喷吹参数动态可调。本发明可根据冶炼工况和工艺要求动态调整脱氧粉剂、载气和环缝气体喷吹参数，实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧。控制载气流量为50?100NmVh，脱氧粉剂喷吹速率为O?200kg/min，环缝管喷吹气体流量为10?500Nm3/h。
[0029]所述脱氧粉剂在线配比系统用于根据所述脱氧粉剂组分计算模块的计算结果完成脱氧粉剂的在线配比，配比前不同的脱氧粉剂分别贮存在各类脱氧粉剂贮存罐中21-24，配比完成后脱氧粉剂置于喷粉罐8贮存，然后经由粉剂流量控制系统9控制脱氧粉剂流入粉气流输送管道14中的流量，进入粉气流输送管道14的脱氧粉剂经由粉气流分配器17从喷枪18中心管喷出；
载气供气系统4包括载气源10和载气流量控制模块11，载气源10经由载气流量控制模块11控制流量后，流入粉气流输送管道14，载气提供动力将脱氧粉剂从喷枪18的中心管喷出；
环缝供气系统2包括喷枪环缝气源(储存保护气)12和喷枪环缝气流量控制模块13，喷枪环缝气源12经由喷枪环缝气流量控制模块13控制流量后，流入喷枪环缝气输送管道15，环缝气输送管道15与喷枪18连接，喷枪环缝气源从喷枪18的环缝喷出。
[0030]所述在线喷粉脱氧系统还包括用于调整喷枪位置的喷枪夹持机构16;所述控制系统还包括喷枪夹持机构运动控制模块5，所述喷枪夹持机构运动控制模块5用于控制所述喷枪夹持机构16的运动，所述喷枪夹持机构运动控制模块能够根据炉体倾斜位置和角度，动态调整喷枪位置。
[0031]所述钢液成分及温度数据采集模块用于采集冶炼终点钢液参数，所述冶炼终点钢液参数包括终点钢液氧含量、终点钢液碳含量、终点钢液娃含量、终点钢液温度、终点钢液重量；
所述目标钢液参数数据库用于根据冶炼钢种的种类设定精炼环节目标钢液预期参数，所述目标钢液参数包括目标钢液氧含量、目标钢液碳含量、目标钢液硅含量、目标钢液温度。
【主权项】
1.一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，在冶炼的炼钢出钢过程中，根据冶炼终点钢液参数，结合精炼环节目标钢液预期参数，对所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量进行计算并完成在线配比，确定出钢过程的喷粉脱氧工艺参数，采用喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，实现炼钢出钢过程在线喷粉脱氧，精准控制出钢钢液成分。2.根据权利要求1所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，所述方法适用于80-350t转炉或30-250t电弧炉的炼钢出钢过程。3.根据权利要求1所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，所述喷枪采用单管或环缝套管； 其中，所述环缝套管包括用于喷吹载气-脱氧粉剂的中心管和用于喷吹保护气的环缝管，所述中心管内径尺寸为8?30_，壁厚1.5~8_，中心管与环缝管的环缝间隙为I?1mm; 所述喷枪出口采用直管型喷嘴或拉瓦尔型喷嘴，喷枪出口水平夹角为O?60°，喷枪距离出钢口 100-1500_。4.根据权利要求3所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，载气为氮气、氩气和二氧化碳中的任意一种或者任意两种以上的混合气体;所述环缝管喷吹的保护气体为氮气、氩气、二氧化碳和空气中的任意一种或任意两种以上的混合气体。5.根据权利要求1所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，所述脱氧粉剂为碳粉、煤粉、硅铁粉、硅锰粉、铝锰粉和硅钙复合脱氧剂中的任意一种或者任意两种以上的混合物;所述脱氧粉剂的颗粒直径为15ym~3.0mm。6.根据权利要求1所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，出钢过程的喷粉脱氧工艺参数控制为:载气流量为50?100NmVh，脱氧粉剂喷吹速率为O?200kg/min，喷吹保护气体的流量为10?500Nm3/h、喷枪出口距离出钢钢流50-600mm。7.根据权利要求1所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤: (1)精炼环节目标钢液预期参数的设定:目标钢液参数数据库根据冶炼钢种设定精炼环节的目标钢液预期参数，所述目标钢液预期参数包括目标钢液氧含量、目标钢液碳含量、目标钢液硅含量、目标钢液温度； (2)冶炼终点钢液参数的采集:钢液成分及温度数据采集模块获取冶炼终点钢液参数，所述冶炼终点钢液参数包括终点钢液氧含量、终点钢液碳含量、终点钢液娃含量、终点钢液温度、终点钢液重莖; (3)出钢过程喷粉脱氧工艺参数的确定:根据步骤(I)和(2)中获得的精炼环节目标钢液预期参数以及冶炼终点钢液参数，脱氧粉剂组分计算模块基于物料平衡和能量平衡对脱氧粉剂所需组成成分及各成分质量进行计算； 喷吹工艺制定模块计算获得出钢过程喷粉脱氧工艺参数，出钢过程的喷粉脱氧工艺参数控制为:载气流量为50?1000Nm3/h，脱氧粉剂喷吹速率为O?200kg/min，环缝管喷吹保护气体的流量为10?500Nm3/h，喷枪出口距离出钢钢流50-600mm; (4)脱氧粉剂组分的在线配比:脱氧粉剂在线配比系统根据步骤(3)中脱氧粉剂组分计算模块的计算结果完成脱氧粉剂各组分的在线称量与混合配比，将配比完成后脱氧粉剂置于喷粉罐贮存； (5)喷枪初始位置的调控:喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，将喷枪运动至初始设定位置； (6)出钢过程在线喷粉脱氧:开始出钢，出钢钢流稳定后，喷吹工艺制定模块启动喷粉系统和供气系统，根据出钢过程喷粉脱氧工艺参数，控制喷枪直接向出钢钢流喷射载气-脱氧粉剂高速粉气流，进行出钢过程的在线喷粉脱氧； (7)喷枪位置动态调整:脱氧粉剂喷吹过程中，根据炉体倾斜位置和角度，喷枪夹持机构运动控制模块通过控制喷枪夹持机构的运动，动态调整喷枪位置； (8)结束在线喷粉脱氧:喷粉系统和供气系统在喷吹工艺制定模块作用下停止喷吹脱氧粉剂，出钢过程喷粉结束，喷枪复位，等待下一炉出钢。8.—种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧系统，所述系统应用权利要求1-7之一所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧的方法，其特征在于，所述在线喷粉脱氧系统包括控制系统、脱氧粉剂在线配比系统、喷粉系统、供气系统、气源、喷枪夹持机构、喷枪;所述控制系统包含钢液成分及温度数据采集模块、目标钢液参数数据库、脱氧粉剂组分计算模块、喷吹工艺制定模块、喷枪夹持机构运动控制模块； 根据所述钢液成分及温度数据采集模块采集的冶炼终点钢液参数以及所述目标钢液参数数据库设定的精炼环节目标钢液预期参数，所述脱氧粉剂组分计算模块基于物理平衡和能量平衡原理在线计算所需脱氧粉剂的组成成分及各组分质量； 所述喷吹工艺制定模块用于计算确定出钢过程喷粉脱氧工艺参数，所述喷粉脱氧工艺参数包括脱氧粉剂喷吹速率、载气喷吹流量、环缝保护气喷吹流量、喷枪出口与出钢钢流的距离;并且所述喷吹工艺制定模块通过控制喷粉系统和供气系统完成载气-脱氧粉剂高速粉气流的动态喷吹； 所述脱氧粉剂在线配比系统用于根据所述脱氧粉剂组分计算模块的计算结果完成脱氧粉剂的在线配比。9.根据权利要求8所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧系统，其特征在于，所述在线喷粉脱氧系统还包括用于调整喷枪位置的喷枪夹持机构;所述控制系统还包括喷枪夹持机构运动控制t旲块，所述嗔枪夹持机构运动控制t旲块用于控制所述嗔枪夹持机构的运动，所述喷枪夹持机构运动控制模块能够根据炉体倾斜位置和角度，动态调整喷枪位置。10.根据权利要求8所述一种炼钢出钢过程在线喷粉脱氧系统，其特征在于，所述钢液成分及温度数据采集模块用于采集冶炼终点钢液参数，所述冶炼终点钢液参数包括终点钢液氧含量、终点钢液碳含量、终点钢液娃含量、终点钢液温度、终点钢液重量； 所述目标钢液参数数据库用于根据冶炼钢种的种类设定精炼环节目标钢液预期参数，所述目标钢液参数包括目标钢液氧含量、目标钢液碳含量、目标钢液硅含量、目标钢液温度。
【文档编号】C21C7/06GK106048136SQ201610602812
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610602812.2, CN 106048136 A, CN 106048136A, CN 201610602812, CN-A-106048136, CN106048136 A, CN106048136A, CN201610602812, CN201610602812.2
【发明人】朱荣, 魏光升, 董凯, 刘润藻, 胡绍岩, 吴学涛, 王云, 苏荣芳, 王洪, 张月亮
【申请人】北京科技大学, 北京荣诚京冶科技有限公司