一种连续预测转炉熔池磷含量的方法及系统与流程

文档序号:20274754发布日期:2020-04-03 19:30阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种连续预测转炉熔池磷含量的方法,其特征在于,所述方法包括:

获取转炉设备参数、原辅料参数以及过程工艺参数;

基于所述转炉设备参数和过程工艺参数,分别计算出熔池气-液反应界面面积和渣-金反应界面面积;

基于所述原辅料参数和过程工艺参数,计算出渣-金反应界面平衡磷浓度;

基于所述气-液反应界面面积、渣-金反应界面面积以及渣-金反应界面平衡磷浓度,计算出转炉吹炼过程中脱磷速率,实现对熔池磷含量的连续计算。

2.如权利要求1所述的连续预测转炉熔池磷含量的方法,其特征在于,所述转炉设备参数包括转炉本体尺寸信息和氧枪参数信息;其中,所述转炉本体尺寸信息包括转炉高度、熔池深度以及转炉熔池半径;所述氧枪参数信息包括氧枪喷头孔数、氧枪喷头夹角以及喉口直径;

所述原辅料参数包括转炉吹炼过程中所用的废钢和造渣料的种类及成分;

所述过程工艺参数包括转炉吹炼开始前铁水和废钢的加入量,铁水温度和成分,吹炼过程中每种造渣料的加入过程信息和吹氧过程信息,所述吹氧过程信息包括吹炼过程中氧枪的枪位、氧气流量、氧压以及吹氧总量。

3.如权利要求2所述的连续预测转炉熔池磷含量的方法,其特征在于,所述基于所述转炉设备参数和过程工艺参数,分别计算出熔池气-液反应界面面积和渣-金反应界面面积,包括:

根据转炉本体尺寸信息,氧枪参数信息、氧枪的枪位以及氧压,利用式(1)和(2)分别计算出气-液反应界面冲击坑面积和渣-金反应界面面积:

其中,acav为气-液反应界面单个冲击坑面积,rcav为气-液反应界面单个冲击坑半径,h为气-液反应界面单个冲击坑高度;

其中,asm为渣-金反应界面面积,nn为氧枪喷头孔数,db为转炉熔池直径;

其中,单个冲击坑的高度和半径分别由式(3)和式(4)计算出:

其中,θ为氧枪喷头夹角,dth为喉口直径,llance为氧枪的枪位,p0为最高供给压力,pa为环境压力。

4.如权利要求3所述的连续预测转炉熔池磷含量的方法,其特征在于,所述基于原辅料参数和过程工艺参数,计算出渣-金反应界面平衡磷浓度,包括:

根据造渣料成分、造渣料的加入过程信息和吹氧过程信息,以物料平衡为依据,分析转炉吹炼过程每个等分时间段内的物料平衡,得到炉渣成分变化模型,利用式(8)计算出炉渣成分:

其中,wi,j为第i个时间段内炉渣中j组分质量分数,wi,j为第i个时间段内炉渣中j组分的质量,wi,jzl为第i个时间段内造渣料带来的j组分的质量,wi,jyh为第i个时间段内铁水元素氧化带来的j组分的质量,wi,slag为第i个时间段内炉渣的质量;

分析熔池每个等分时间段内的热平衡,利用式(9)计算得到熔池温度:

其中,ti为第i个时间段内熔池温度,qi,j为第i个时间段内熔池热量,qin为第i个时间段内熔池获得的热量,qout为第i个时间段内熔池损失的热量,wm为第i个时间段内钢水质量,ws为第i个时间段内炉渣的质量,cm为钢水的热容,cs为炉渣的热容;

根据计算出的炉渣成分和熔池温度,利用式(10)和式(11)计算渣-金反应界面平衡磷浓度:

其中,(%p)i为第i个时间段内渣中p含量,[%p]sm,i为第i个时间段内渣-金反应界面平衡磷浓度,(%cao)i为第i个时间段内渣中cao含量,(%t.fe)i为第i个时间段内渣中fe含量。

5.如权利要求4所述的连续预测转炉熔池磷含量的方法,其特征在于,所述基于所述气-液反应界面面积、渣-金反应界面面积以及渣-金反应界面平衡磷浓度,计算出转炉吹炼过程中脱磷速率,包括:

基于所述气-液反应界面面积、渣-金反应界面面积以及渣-金反应界面平衡磷浓度,利用式(12)计算出转炉吹炼过程中脱磷速率:

其中,[%p]b,i为第i个时间段内熔池磷含量,ρm为钢水密度,kgm为气-液反应界面传质系数,ksm为渣-金反应界面传质系数。

6.如权利要求1-5任一项所述的连续预测转炉熔池磷含量的方法,其特征在于,在实现对熔池磷含量的连续计算之后,所述方法还包括:

将熔池磷含量的计算结果进行存储并通过hmi界面进行显示。

7.一种连续预测转炉熔池磷含量的系统,其特征在于,所述系统包括:

获取模块,用于获取转炉设备参数、原辅料参数以及过程工艺参数;

熔池磷含量计算模块,用于基于所述转炉设备参数和过程工艺参数,分别计算出熔池气-液反应界面面积和渣-金反应界面面积;基于所述原辅料参数和过程工艺参数,计算出渣-金反应界面平衡磷浓度;基于所述气-液反应界面面积、渣-金反应界面面积以及渣-金反应界面平衡磷浓度,计算出转炉吹炼过程中脱磷速率,实现对熔池磷含量的连续计算。

8.如权利要求7所述的连续预测转炉熔池磷含量的系统,其特征在于,所述系统还包括设备及原辅料参数数据库和过程工艺参数数据库;

所述设备及原辅料参数数据库用于存储转炉设备参数和原辅料参数;其中,所述转炉设备参数包括转炉本体尺寸信息和氧枪参数信息;其中,所述转炉本体尺寸信息包括转炉高度、熔池深度以及转炉熔池半径;所述氧枪参数信息包括氧枪喷头孔数、氧枪喷头夹角以及喉口直径;所述原辅料参数包括转炉吹炼过程中所用的废钢和造渣料的种类及成分;

所述过程工艺参数数据库用于存储过程工艺参数,所述过程工艺参数包括转炉吹炼开始前铁水和废钢的加入量,铁水温度和成分,吹炼过程中每种造渣料的加入过程信息和吹氧过程信息,所述吹氧过程信息包括吹炼过程中氧枪的枪位、氧气流量、氧压以及吹氧总量;

所述获取模块用于从所述设备及原辅料参数数据库中获取转炉设备参数和原辅料参数,从所述过程工艺参数数据库中获取过程工艺参数。

9.如权利要求8所述的连续预测转炉熔池磷含量的系统,其特征在于,所述熔池磷含量计算模块包括:

界面面积计算单元,用于根据转炉本体尺寸信息,氧枪参数信息、氧枪的枪位以及氧压,利用式(1)和(2)分别计算出气-液反应界面冲击坑面积和渣-金反应界面面积:

其中,acav为气-液反应界面单个冲击坑面积,rcav为气-液反应界面单个冲击坑半径,h为气-液反应界面单个冲击坑高度;

其中,asm为渣-金反应界面面积,nn为氧枪喷头孔数,db为转炉熔池直径;

其中,单个冲击坑的高度和半径分别由式(3)和式(4)计算出:

其中,θ为氧枪喷头夹角,dth为喉口直径,llance为氧枪的枪位,p0为最高供给压力,pa为环境压力。

平衡磷浓度计算单元,用于根据造渣料成分、造渣料的加入过程信息和吹氧过程信息,以物料平衡为依据,分析转炉吹炼过程每个等分时间段内的物料平衡,得到炉渣成分变化模型,利用式(8)计算出炉渣成分:

其中,wi,j为第i个时间段内炉渣中j组分质量分数,wi,j为第i个时间段内炉渣中j组分的质量,wi,jzl为第i个时间段内造渣料带来的j组分的质量,wi,jyh为第i个时间段内铁水元素氧化带来的j组分的质量,wi,slag为第i个时间段内炉渣的质量;

分析熔池每个等分时间段内的热平衡,利用式(9)计算得到熔池温度:

其中,ti为第i个时间段内熔池温度,qi,j为第i个时间段内熔池热量,qin为第i个时间段内熔池获得的热量,qout为第i个时间段内熔池损失的热量,wm为第i个时间段内钢水质量,ws为第i个时间段内炉渣的质量,cm为钢水的热容,cs为炉渣的热容;

根据计算出的炉渣成分和熔池温度,利用式(10)和式(11)计算渣-金反应界面平衡磷浓度:

其中,(%p)i为第i个时间段内渣中p含量,[%p]sm,i为第i个时间段内渣-金反应界面平衡磷浓度,(%cao)i为第i个时间段内渣中cao含量,(%t.fe)i为第i个时间段内渣中fe含量。

脱磷速率计算单元,用于基于所述气-液反应界面面积、渣-金反应界面面积以及渣-金反应界面平衡磷浓度,利用式(12)计算出转炉吹炼过程中脱磷速率:

其中,[%p]b,i为第i个时间段内熔池磷含量,ρm为钢水密度,kgm为气-液反应界面传质系数,ksm为渣-金反应界面传质系数。

10.如权利要求7-9任一项所述的连续预测转炉熔池磷含量的系统,其特征在于,所述系统还包括结果数据库和结果输出模块;

所述结果数据库用于存储熔池磷含量的计算结果;

所述结果输出模块用于通过hmi界面显示熔池磷含量的计算结果。

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