一种LF精炼炉的脱氧造渣方法与流程

文档序号:12413496阅读:2847来源:国知局

本发明属于钢铁冶金技术领域,具体地,本发明涉及一种LF精炼炉的脱氧造渣方法。



背景技术:

目前国内LF精炼炉车间的造渣过程主要是现场工人根据自己的生产经验决定造渣料的加入量和加入方式,没有固定的操作规程可依,从而导致个别炉次炉渣偏稀、耐材侵蚀严重、连铸过程出现水口堵塞、钢中夹杂物含量不稳定等问题的出现。目前该种经验式精炼方法需要精炼工人有丰富的生产经验,精炼过程中,精炼工人需频繁用铁棍蘸渣以观察炉渣的颜色、流动性,并以此来确定精炼造渣料和脱氧剂的加入数量。精炼工人在炉前操作时,精炼炉前的高温、噪音、粉尘给精炼工人造成了很大的身体伤害,工作环境很恶劣。国内前人开发出的LF精炼炉造渣模型需要精炼工人根据经验判断转炉下渣量、炉渣氧化性等情况,然后再手动输入进造渣模型,但由于精炼工人不掌握转炉冶炼数据及出钢过程的加料数据,并且进站初始条件很难通过肉眼观察的方法观察出来,导致输入的进站初始条件准确性偏低。



技术实现要素:

本发明的目的在于,提供一种LF精炼炉的脱氧造渣方法,采用该方法可利用计算机替代精炼工人去造渣,起到稳定精炼渣系,减少造渣料和脱氧剂的消耗,降低工人劳动强度的目的。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:建立LF精炼炉造渣模型,造渣模型在线读取转炉数据,根据转炉冶炼数据、转炉出钢过程中的加料数据、LF炉钢包进站时刻检测的钢水中酸溶铝含量计算出进站炉渣的氧化性、渣量、成份等进站初始条件;根据进站炉渣中的氧化性确定出脱氧剂加入量;根据目标渣系成份和进站炉渣成份确定出造渣料的加入数量。

更具体地,一种LF精炼炉的脱氧造渣方法,所述方法包括以下步骤:

1)转炉炉渣中FeO百分含量的计算:

利用转炉副枪在吹炼结束时检测的钢水中氧浓度a[O]来计算转炉炉渣中FeO百分含量,具体计算过程为如下过程:

转炉钢水的氧化反应通过如下①式表达:转炉渣中的FeO与钢水中a[O]的平衡方程为:

[Fe]+[O]=(FeO) ①

该式的平衡式可表示为如下②式:

KFeO=aFeO/(a[Fe]×a[O]) ②

由于转炉钢水中a[O]=1,KFeO为固定值,所以理想状态下aFeO与a[O]成正比,由于转炉渣中aFeO数值较小,根据拉乌尔定律,近似认为炉渣中FeO浓度等于FeO活度。

又对转炉钢水中氧浓度a[O]和与之对应的转炉渣成份进行检测,对ωFeO与a[O]的关系进行回归分析,如下③式:

ωFeO=(5+(a[O]/800)×18.2)×(72/56) ③

式①②③中KFeO为铁的氧化反应的平衡常数,a[Fe]、a[O]为钢水中Fe和氧的活度,aFeO为转炉渣中FeO的活度,ωFeO为转炉渣中FeO的质量百分含量(%)。

2)LF炉进站炉渣中FeO含量的计算:

预先在造渣模型的参数设定界面将转炉下渣量设定为固定值Wslag_转炉设定

A:对于转炉出钢过程中只加铝质脱氧剂的钢种,转炉出钢过程中加入过量的铝质脱氧剂,钢包被吊入LF精炼工位后,利用定氧探头检测钢水中酸溶铝含量,根据造渣模型参数界面设定的转炉下渣量、从转炉出钢到LF进站这段时间内钢水中铝元素的减少量来计算LF进站炉渣中FeO含量,如下④式;

WFeO=Wslag_转×(ωFeO/100)-(W加铝-出钢-W铝损-脱溶解氧-W检测-LF进站)×(q1/100) ④

B:对于转炉出钢过程中即加铝质脱氧剂又加硅类合金的钢种,由于钢水中硅含量较高,脱氧过程的限制环节为炉渣中氧向反应界面的传输,脱氧速度只与炉渣中FeO含量有关,以②式计算LF进站炉渣中FeO含量;

WFeO=Wslag_转×(ωFeO/100)×(1-q2/100) ⑤

式④⑤中WFeO为进站炉渣中FeO质量,(kg);Wslag_转为转炉下渣量,(kg);W加铝-出钢为转炉出钢过程中加入的铝质脱氧剂质量,(kg);W铝损-脱溶解氧为脱钢水中溶解氧消耗的铝质脱氧剂质量,(kg);W检测-LF进站为进站检测到的酸溶铝质量,(kg);q1为铝脱炉渣中氧的效率,(%),根据经验数据获得;q2为出钢过程中炉渣中FeO被脱除的比例,(%),根据经验数据获得;以上参数中的Wslag_转、q1、q2需在造渣模型的参数界面中进行设定。

3)转炉下渣量Wslag_转炉设定的修订:

每隔2-5炉通过光谱分析法检测进站炉渣成份,并将检测结果带入④、⑤式来反推转炉下渣量,并写入参数设置表,代替原参数设置表中的Wslag_转,来修订转炉下渣量设定值Wslag_转,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

4)铝粒加入量的计算:

LF精炼过程中加入铝粒的作用主要是为了脱除炉渣中FeO,铝粒被抛洒到炉渣表面上后,铝粒在炉渣中溶化并与炉渣中FeO反应,反应动力学条件非常好,脱氧迅速。以下⑥式计算铝粒加入量;

W=WFeO×(γ1/q1) ⑥

式⑥中W为需加入的铝的质量,(kg);γ1为铝占脱氧剂的比例,(%);q1为铝脱炉渣中氧的效率,(%);

5)碳化钙加入量计算:

碳化钙有脱氧和作为气源使炉渣泡沫化的作用,以下⑦式计算碳化钙加入量,并对碳化钙的加入量设定一个下限,若计算结果小于下限,则按下限量加入,已达到使炉渣泡沫化的作用。

WCaC2=WFeO×(γ2/q4) ⑦

碳化钙还有作为气源使炉渣泡沫化的作用,所以对碳化钙的加入量设定一个下限,若计算结果小于下限,则按下限量加入。

式⑦中WCaC2为需加入碳化钙的量,(kg);γ2为碳化钙占脱氧剂的比例,(%);q4为碳化钙的利用率,(%);

6)铝线喂入量计算

铝线主要起调整钢水中酸溶铝成份的作用。

以下⑧式计算铝线喂入量

W铝线=GAl×100/q3-W检测-LF进站

式⑧中W铝线为喂入的铝线质量,GAl为钢水成份中目标铝的质量,(kg);q3为铝转换为酸溶铝的转化率,(%);

7)石灰加入量的计算:

精炼炉添加石灰能达到调节炉渣碱度、黏度、流动性的作用,合适的石灰加入量能达到脱硫、埋弧、吸附夹杂的效果。

将钢种分为普通钢种和低硫钢种两类,并在参数界面设定好普通钢种和低硫钢种对应的目标精炼渣成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值。

钢包进站后,首先预先读出该钢种的硫含量要求,是属于普通钢种还是低硫钢种,然后选择出对应的渣系中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值,同时又由于在LF精炼渣常用成份范围内随着Al2O3含量的增多,炉渣熔点、黏度会降低,为保持炉渣良好的黏度,在Al2O3含量增多时,需相应的提高石灰加入量。

首先,根据转炉下渣量、转炉渣成份、转炉出钢加铝质脱氧剂的量、钢包耐材侵蚀量、LF铝加入量、钢水酸溶铝目标值计算出炉渣中的的Al2O3总质量;根据转炉下渣量、转炉渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率计算出炉渣中的的SiO2总质量,进而根据设定好的目标渣系成份计算出生成目标渣系成份需要的石灰质量,再减去炉渣中已有的石灰质量(包括转炉渣中的石灰质量、出钢过程中加入渣料的石灰质量)即为LF精炼炉需补加的石灰质量,式⑨⑩⑾分别计算炉渣中Al2O3的总质量、SiO2的总质量和LF精炼炉需要加入的石灰质量:

W渣_Al2O3=W耐材_Al2O3+Wslag_转×(θ转_Al2O3/100)+W转炉出钢_Al2O3量+WLF_Al2O3量

W渣_SiO2=Wslag_转×(θ转_SiO2/100)+W合金烧损_SiO2量

W石灰=(W渣_Al2O3+W渣_SiO2)×k1+W渣_Al2O3-Wslag_转×(θ转_CaO/100)-W转炉出钢_CaO量

⑨⑩⑾式中:W渣_Al2O3为渣中三氧化二铝的质量,(kg);W渣_SiO2为渣中二氧化硅的质量,(kg);W石灰为LF精炼炉需要加入的石灰量,(kg);W耐材_Al2O3为冲刷掉钢包耐材中三氧化二铝的质量,(kg);W转炉出钢_Al2O3量为转炉出钢过程中由于脱氧生成的Al2O3的质量,(kg);WLF_Al2O3量为LF精炼过程中由于脱氧生成的Al2O3的质量,(kg);W合金烧损_SiO2量为由于硅合金烧损生成的SiO2的量,(kg);W转炉出钢_CaO量为转炉出钢过程中加入的石灰质量,(kg);θ转_Al2O3为转炉渣中的三氧化二铝的百分含量,(%);θ转_SiO2为转炉渣中二氧化硅的百分含量,(%);θ转_CaO为转炉渣中CaO的百分含量,(%);。k1为目标类型铝酸钙中WCaO和WSiO2+WAl2O3的质量比;以上参数中的W耐材_Al2O3、θ转_Al2O3、θ转_SiO2、θ转_CaO、k1、k2需在造渣模型的参数界面中进行设定。

8)目标渣系成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值的修订

每隔2-5炉通过光谱分析法检测LF精炼终点炉渣成份,并将检测出的炉渣成份与造渣模型计算出的终点炉渣成份进行对比,根据对比结果计算出造渣模型的偏差,根据偏差值修订目标渣系成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值,并写入参数设置表,代替原参数设置表中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

具体修订过程为如下:

k2=(WCaO-检测-WAl2O3-检测)/(WSiO2-检测+WAl2O3-检测)-k1

根据⑿式计算出k2,然后利用k1-k2值替代原造渣模型设定界面中的k1值,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

式⑾中的k2为渣模型对于渣系成份计算的偏差,WCaO-检测、WAl2O3-检测、WSiO2-检测、WAl2O3-检测为通过光谱分析法检测出的LF精炼终点炉渣成份中的CaO、Al2O3、SiO2百分含量。

本发明的方法可以采用高级程序语言C#编程LF精炼炉智能脱氧造渣模型,预报界面直接嵌入到莱钢已有模型“智能炼钢”中。

本发明的优点如下:

1、本发明利用计算的方法造渣来替代人工经验式脱氧造渣,能解决人工操作的不稳定性,稳定了精炼渣系,提高了产品质量,并且降低了工人劳动强度,使精炼工人可以远离恶劣的炉前操作环境。

2、按照本发明提供的方法,每隔2-5炉通过光谱分析法检测LF精炼进站渣和终点渣成份,用于修正转炉下渣量和目标渣系成份,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算,能大大提高模型运算的准确率。

附图说明

图1为本发明提供的脱氧造渣方法计算过程中的逻辑关系图。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示,一种LF精炼炉的脱氧造渣方法,所述方法包括以下步骤:

1)转炉炉渣中FeO百分含量的计算:

利用转炉副枪在吹炼结束时检测的钢水中氧浓度a[O]来计算转炉炉渣中FeO百分含量,具体计算过程为如下过程:

转炉钢水的氧化反应通过如下①式表达:转炉渣中的FeO与钢水中a[O]的平衡方程为:

[Fe]+[O]=(FeO) ①

该式的平衡式可表示为如下②式:

KFeO=aFeO/(a[Fe]×a[O]) ②

由于转炉钢水中a[O]=1,KFeO为固定值,所以理想状态下aFeO与a[O]成正比,由于转炉渣中aFeO数值较小,根据拉乌尔定律,近似认为炉渣中FeO浓度等于FeO活度。

又对转炉钢水中氧浓度a[O]和与之对应的转炉渣成份进行检测,对ωFeO与a[O]的关系进行回归分析,如下③式:

ωFeO=(5+(a[O]/800)×18.2)×(72/56) ③

式①②③中KFeO为铁的氧化反应的平衡常数,a[Fe]、a[O]为钢水中Fe和氧的活度,aFeO为转炉渣中FeO的活度,ωFeO为转炉渣中FeO的质量百分含量(%)。

转炉副枪在吹炼结束时检测的钢水中氧浓度a[O]为400ppm,利用③式计算出转炉渣中FeO的浓度为18.1%

2)LF炉进站炉渣中FeO含量的计算:

预先在造渣模型的参数设定界面将转炉下渣量设定为固定值Wslag_转炉设定

对于转炉出钢过程中只加铝质脱氧剂的钢种,转炉出钢过程中加入过量的铝质脱氧剂,钢包被吊入LF精炼工位后,利用定氧探头检测钢水中酸溶铝含量,根据造渣模型参数界面设定的转炉下渣量、从转炉出钢到LF进站这段时间内钢水中铝元素的减少量来计算LF进站炉渣中FeO含量,如下④式;

WFeO=Wslag_转×(ωFeO/100)-(W加铝-出钢-W铝损-脱溶解氧-W检测-LF进站)×(q1/100) ④

式④中WFeO为进站炉渣中FeO质量,(kg);Wslag_转为转炉下渣量,(kg);W加铝-出钢为转炉出钢过程中加入的铝质脱氧剂质量,(kg);W铝损-脱溶解氧为脱钢水中溶解氧消耗的铝质脱氧剂质量,(kg);W检测-LF进站为进站检测到的酸溶铝质量,(kg);q1为铝脱炉渣中氧的效率,(%),根据经验数据获得;以上参数中的Wslag_转、q1需在造渣模型的参数界面中进行设定。

预先在造渣模型的参数设定界面将转炉下渣量设定为固定值Wslag_转炉设定,设定转炉下渣量为1.2吨,该钢种在转炉出钢过程中加铝质脱氧剂180kg,钢包被吊入LF精炼工位后,利用定氧探头检测钢水中酸溶铝含量为0.01%,钢水为120吨,q1为150%,经计算进站炉渣中FeO质量为73.2kg。

3)转炉下渣量Wslag_转炉设定的修订:

每隔2炉通过光谱分析法检测进站炉渣成份,并将检测结果带入④式来反推转炉下渣量,并写入参数设置表,代替原参数设置表中的Wslag_转,来修订转炉下渣量设定值Wslag_转,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

通过光谱分析法检测进站炉渣成份,经检测进站炉渣中FeO浓度为4%,并计算出进站炉渣总质量为1.7吨,计算出进站炉渣中FeO质量为68kg,带入④式修正转炉下渣量为1171kg,将该数值代替原参数设置表中的Wslag_转,来修订转炉下渣量设定值Wslag_转,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

4)铝粒加入量的计算:

LF精炼过程中加入铝粒的作用主要是为了脱除炉渣中FeO,铝粒被抛洒到炉渣表面上后,铝粒在炉渣中溶化并与炉渣中FeO反应,反应动力学条件非常好,脱氧迅速。以下⑥式计算铝粒加入量;

W=WFeO×(γ1/q1) ⑥

式⑥中W为需加入的铝的质量,(kg);γ1为铝占脱氧剂的比例,(%);q1为铝脱炉渣中FeO的效率,(%)

γ1为70%,q1为150%,经计算W为34.2kg

5)碳化钙加入量计算

碳化钙有脱氧和作为气源使炉渣泡沫化的作用,以以下⑦式计算碳化钙加入量,并对碳化钙的加入量设定一个下限,若计算结果小于下限,则按下限量加入,已达到使炉渣泡沫化的作用。

WCaC2=WFeO×(γ2/q4) ⑦

碳化钙还有作为气源使炉渣泡沫化的作用,所以对碳化钙的加入量设定一个下限,若计算结果小于下限,则按下限量加入。

式⑦中WCaC2为需加入碳化钙的量,(kg);γ2为碳化钙占脱氧剂的比例,(%);q4为碳化钙的利用率,(%);

设定碳化钙的加入量下限为30kg,γ2为30%,q4为70%,经计算WCaC2为31kg,大于下限,碳化钙按31kg加入。

6)铝线喂入量计算:

铝线主要起调整钢水中酸溶铝成份的作用。

以下⑧式计算铝线喂入量:

W铝线=GAl×100/q3-W检测-LF进站

式⑧中W铝线为喂入的铝线质量,GAl为钢水成份中目标铝的质量,(kg);q3为铝转换为酸溶铝的转化率,(%)

目标酸溶铝含量为0.03%,钢水为120吨q3设定为50%,经计算GAl为36kg,W铝线为60kg。

7)石灰加入量的计算:

精炼炉添加石灰能达到调节炉渣碱度、黏度、流动性的作用,合适的石灰加入量能达到脱硫、埋弧、吸附夹杂的效果。

将钢种分为普通钢种和低硫钢种两类,并在参数界面设定好普通钢种和低硫钢种对应的目标精炼渣成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值。

钢包进站后,首先预先读出该钢种的硫含量要求,该钢种属于低硫钢种,然后选择出对应的渣系中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值,同时又由于在LF精炼渣常用成份范围内随着Al2O3含量的增多,炉渣熔点、黏度会降低,为保持炉渣良好的黏度,在Al2O3含量增多时,需相应的提高石灰加入量。

首先,根据转炉下渣量、转炉渣成份、转炉出钢加铝质脱氧剂的量、钢包耐材侵蚀量、LF铝加入量、钢水酸溶铝目标值计算出炉渣中的的Al2O3总质量;根据转炉下渣量、转炉渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率计算出炉渣中的的SiO2总质量,进而根据设定好的目标渣系成份计算出生成目标渣系成份需要的石灰质量,再减去炉渣中已有的石灰质量(包括转炉渣中的石灰质量、出钢过程中加入渣料的石灰质量)即为LF精炼炉需补加的石灰质量,式⑨⑩⑾分别计算炉渣中Al2O3的总质量、SiO2的总质量和LF精炼炉需要加入的石灰质量:

W渣_Al2O3=W耐材_Al2O3+Wslag_转×(θ转_Al2O3/100)+W转炉出钢_Al2O3量+WLF_Al2O3量

W渣_SiO2=Wslag_转×(θ转_SiO2/100)+W合金烧损_SiO2量

W石灰=(W渣_Al2O3+W渣_SiO2)×k1+W渣_Al2O3-Wslag_转×(θ转_CaO/100)-W转炉出钢_CaO量 ⑾⑨⑩⑾式中:W渣_Al2O3为渣中三氧化二铝的质量,(kg);W渣_SiO2为渣中二氧化硅的质量,(kg);W石灰为LF精炼炉需要加入的石灰量,(kg);W耐材_Al2O3为冲刷掉钢包耐材中三氧化二铝的质量,(kg);W转炉出钢_Al2O3量为转炉出钢过程中由于脱氧生成的Al2O3的质量,(kg);WLF_Al2O3量为LF精炼过程中由于脱氧生成的Al2O3的质量,(kg);W合金烧损_SiO2量为由于硅合金烧损生成的SiO2的量,(kg);W转炉出钢_CaO量为转炉出钢过程中加入的石灰质量,(kg);θ转_Al2O3为转炉渣中的三氧化二铝的百分含量,(%);θ转_SiO2为转炉渣中二氧化硅的百分含量,(%);θ转_CaO为转炉渣中CaO的百分含量,(%);。k1为目标类型铝酸钙中WCaO和WSiO2+WAl2O3的质量比;以上参数中的W耐材_Al2O3、θ转_Al2O3、θ转_SiO2、θ转_CaO、k1需在造渣模型的参数界面中进行设定。

设定W耐材_Al2O3为120kg、θ转_Al2O3为2%、θ转_SiO2为14%、θ转_CaO为45%、k1为1.5,过程计算中W转炉出钢_Al2O3量为317kg,WLF_Al2O3量为132.6kg,W渣_Al2O3为593.6kg,W合金烧损_SiO2量为0,W转炉出钢_CaO量为600kg,W渣_SiO2为168kg。

经计算W石灰为591kg。

8)目标渣系成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值的修订:

每隔2炉通过光谱分析法检测LF精炼终点炉渣成份,并将检测出的炉渣成份与造渣模型计算出的终点炉渣成份进行对比,根据对比结果计算出造渣模型的偏差,根据偏差值修订目标渣系成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值,并写入参数设置表,代替原参数设置表中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

具体修订过程为如下:

k2=(WCaO-检测-WAl2O3-检测)/(WSiO2-检测+WAl2O3-检测)-k1

根据⑿式计算出k2,然后利用k1-k2值替代原造渣模型设定界面中的k1值,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

式⑾中的k2为渣模型对于渣系成份计算的偏差,WCaO-检测、WAl2O3-检测、WSiO2-检测、WAl2O3-检测为通过光谱分析法检测出的LF精炼终点炉渣成份中的CaO、Al2O3、SiO2百分含量。

经检测LF精炼终点炉渣成份为CaO:59%,Al2O3:21%,SiO2:7%,计算出k2为-0.14,利用k1-k2值1.36替代原造渣模型设定界面中的k1值,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

本实施例可用高级程序语言C#编程LF精炼炉智能脱氧造渣模型,预报界面直接嵌入到莱钢已有模型“智能炼钢”中。

该炉次使用智能脱氧造渣模型进行脱氧造渣,白渣成渣时间为8分钟,精炼终点钢水中酸溶铝含量在内控范围内,炉渣碱度、黏度适中,钢水中全氧含量为25ppm,S为0.003%,使用智能脱氧造渣模型对精炼钢水的质量有明显的提升。

实施例2

如图1所示,一种LF精炼炉的脱氧造渣方法,所述方法包括以下步骤:

1)转炉炉渣中FeO百分含量的计算:

利用转炉副枪在吹炼结束时检测的钢水中氧浓度a[O]来计算转炉炉渣中FeO百分含量,具体计算过程为如下过程:

转炉钢水的氧化反应通过如下①式表达:转炉渣中的FeO与钢水中a[O]的平衡方程为:

[Fe]+[O]=(FeO) ①

该式的平衡式可表示为如下②式:

KFeO=aFeO/(a[Fe]×a[O]) ②

由于转炉钢水中a[O]=1,KFeO为固定值,所以理想状态下aFeO与a[O]成正比,由于转炉渣中aFeO数值较小,根据拉乌尔定律,近似认为炉渣中FeO浓度等于FeO活度。

又对转炉钢水中氧浓度a[O]和与之对应的转炉渣成份进行检测,对ωFeO与a[O]的关系进行回归分析,如下③式:

ωFeO=(5+(a[O]/800)×18.2)×(72/56) ③

式①②③中KFeO为铁的氧化反应的平衡常数,a[Fe]、a[O]为钢水中Fe和氧的活度,aFeO为转炉渣中FeO的活度,ωFeO为转炉渣中FeO的质量百分含量(%)。

转炉副枪在吹炼结束时检测的钢水中氧浓度a[O]为350ppm,利用③式计算出转炉渣中FeO的浓度为16.7%。

2)LF炉进站炉渣中FeO含量的计算:

预先在造渣模型的参数设定界面将转炉下渣量设定为固定值Wslag_转炉设定

该钢种转炉出钢过程中即加铝质脱氧剂又加硅类合金的钢种,由于钢水中硅含量较高,脱氧过程的限制环节为炉渣中氧向反应界面的传输,脱氧速度只与炉渣中FeO含量有关,以②式计算LF进站炉渣中FeO含量:

WFeO=Wslag_转×(ωFeO/100)×(1-q2/100) ⑤

式⑤中WFeO为进站炉渣中FeO质量,(kg);Wslag_转为转炉下渣量,(kg);q2为出钢过程中炉渣中FeO被脱除的比例,(%),根据经验数据获得;以上参数中的Wslag_转、q2需在造渣模型的参数界面中进行设定。

预先在造渣模型的参数设定界面将转炉下渣量设定为固定值Wslag_转炉设定,设定转炉下渣量为1.2吨,该钢种转炉出钢过程中即加铝质脱氧剂又加硅类合金,q1为60%,经计算进站炉渣中FeO质量为80.2kg。

3)转炉下渣量Wslag_转炉设定的修订:

每隔5炉通过光谱分析法检测进站炉渣成份,并将检测结果带入④式来反推转炉下渣量,并写入参数设置表,代替原参数设置表中的Wslag_转,来修订转炉下渣量设定值Wslag_转,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

通过光谱分析法检测进站炉渣成份,经检测进站炉渣中FeO浓度为5%,并计算出进站炉渣总质量为1.7吨,计算出进站炉渣中FeO质量为85kg,带入④式修正转炉下渣量为1229kg,将该数值代替原参数设置表中的Wslag_转,来修订转炉下渣量设定值Wslag_转,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

4)铝粒加入量的计算:

LF精炼过程中加入铝粒的作用主要是为了脱除炉渣中FeO,铝粒被抛洒到炉渣表面上后,铝粒在炉渣中溶化并与炉渣中FeO反应,反应动力学条件非常好,脱氧迅速。以下⑥式计算铝粒加入量:

W=WFeO×(γ1/q1) ⑥

式⑥中W为需加入的铝的质量,(kg);γ1为铝占脱氧剂的比例,(%);q1为铝脱炉渣中FeO的效率,(%);

γ1为70%,q1为150%,经计算W为37.4kg。

5)碳化钙加入量计算:

碳化钙有脱氧和作为气源使炉渣泡沫化的作用,以以下⑦式计算碳化钙加入量,并对碳化钙的加入量设定一个下限,若计算结果小于下限,则按下限量加入,已达到使炉渣泡沫化的作用。

WCaC2=WFeO×(γ2/q4) ⑦

碳化钙还有作为气源使炉渣泡沫化的作用,所以对碳化钙的加入量设定一个下限,若计算结果小于下限,则按下限量加入。

式⑦中WCaC2为需加入碳化钙的量,(kg);γ2为碳化钙占脱氧剂的比例,(%);q4为碳化钙的利用率,(%);

设定碳化钙的加入量下限为30kg,γ2为30%,q4为70%,经计算WCaC2为34.4kg,大于下限,碳化钙按35kg加入。

6)铝线喂入量计算:

铝线主要起调整钢水中酸溶铝成份的作用。

以下⑧式计算铝线喂入量:

W铝线=GAl×100/q3-W检测-LF进站

式⑧中W铝线为喂入的铝线质量,GAl为钢水成份中目标铝的质量,(kg);q3为铝转换为酸溶铝的转化率,(%);

目标酸溶铝含量为0.03%,W检测-LF进站为12kg,钢水为120吨q3设定为50%,经计算GAl为36kg,W铝线为60kg。

7)石灰加入量的计算:

精炼炉添加石灰能达到调节炉渣碱度、黏度、流动性的作用,合适的石灰加入量能达到脱硫、埋弧、吸附夹杂的效果。

将钢种分为普通钢种和低硫钢种两类,并在参数界面设定好普通钢种和低硫钢种对应的目标精炼渣成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值。

钢包进站后,首先预先读出该钢种的硫含量要求,改钢种属于低硫钢种,然后选择出对应的渣系中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值,同时又由于在LF精炼渣常用成份范围内随着Al2O3含量的增多,炉渣熔点、黏度会降低,为保持炉渣良好的黏度,在Al2O3含量增多时,需相应的提高石灰加入量。

首先,根据转炉下渣量、转炉渣成份、转炉出钢加铝质脱氧剂的量、钢包耐材侵蚀量、LF铝加入量、钢水酸溶铝目标值计算出炉渣中的的Al2O3总质量;根据转炉下渣量、转炉渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率计算出炉渣中的的SiO2总质量,进而根据设定好的目标渣系成份计算出生成目标渣系成份需要的石灰质量,再减去炉渣中已有的石灰质量(包括转炉渣中的石灰质量、出钢过程中加入渣料的石灰质量)即为LF精炼炉需补加的石灰质量,式⑨⑩⑾分别计算炉渣中Al2O3的总质量、SiO2的总质量和LF精炼炉需要加入的石灰质量:

W渣_Al2O3=W耐材_Al2O3+Wslag_转×(θ转_Al2O3/100)+W转炉出钢_Al2O3量+WLF_Al2O3量

W渣_SiO2=Wslag_转×(θ转_SiO2/100)+W合金烧损_SiO2量

W石灰=(W渣_Al2O3+W渣_SiO2)×k1+W渣_Al2O3-Wslag_转×(θ转_CaO/100)-W转炉出钢_CaO量

⑨⑩⑾式中:W渣_Al2O3为渣中三氧化二铝的质量,(kg);W渣_SiO2为渣中二氧化硅的质量,(kg);W石灰为LF精炼炉需要加入的石灰量,(kg);W耐材_Al2O3为冲刷掉钢包耐材中三氧化二铝的质量,(kg);W转炉出钢_Al2O3量为转炉出钢过程中由于脱氧生成的Al2O3的质量,(kg);WLF_Al2O3量为LF精炼过程中由于脱氧生成的Al2O3的质量,(kg);W合金烧损_SiO2量为由于硅合金烧损生成的SiO2的量,(kg);W转炉出钢_CaO量为转炉出钢过程中加入的石灰质量,(kg);θ转_Al2O3为转炉渣中的三氧化二铝的百分含量,(%);θ转_SiO2为转炉渣中二氧化硅的百分含量,(%);θ转_CaO为转炉渣中CaO的百分含量,(%);。k1为目标类型铝酸钙中WCaO和WSiO2+WAl2O3的质量比;以上参数中的W耐材_Al2O3、θ转_Al2O3、θ转_SiO2、θ转_CaO、k1需在造渣模型的参数界面中进行设定。

设定W耐材_Al2O3为120kg、θ转_Al2O3为2%、θ转_SiO2为14%、θ转_CaO为45%、k1为1.5,过程计算中W转炉出钢_Al2O3量为247kg,WLF_Al2O3量为139kg,W渣_Al2O3为530kg,W合金烧损_SiO2量为137,W转炉出钢_CaO量为600kg,W渣_SiO2为305kg;

经计算W石灰为642.5kg。

8)目标渣系成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值的修订:

每隔5炉通过光谱分析法检测LF精炼终点炉渣成份,并将检测出的炉渣成份与造渣模型计算出的终点炉渣成份进行对比,根据对比结果计算出造渣模型的偏差,根据偏差值修订目标渣系成份中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值,并写入参数设置表,代替原参数设置表中的WCaO/(WSiO2+WAl2O3)值用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

具体修订过程为如下:

k2=(WCaO-检测-WAl2O3-检测)/(WSiO2-检测+WAl2O3-检测)-k1

根据⑿式计算出k2,然后利用k1-k2值替代原造渣模型设定界面中的k1值,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

式⑾中的k2为渣模型对于渣系成份计算的偏差,WCaO-检测、WAl2O3-检测、WSiO2-检测、WAl2O3-检测为通过光谱分析法检测出的LF精炼终点炉渣成份中的CaO、Al2O3、SiO2百分含量。

经检测LF精炼终点炉渣成份为CaO:56%,Al2O3:17%,SiO2:10%,计算出k2为-0.06,利用k1-k2值1.44替代原造渣模型设定界面中的k1值,用于下一炉钢运行造渣模型时的计算。

本实施例可用高级程序语言C#编程LF精炼炉智能脱氧造渣模型,预报界面直接嵌入到莱钢已有模型“智能炼钢”中。

该炉次使用智能脱氧造渣模型进行脱氧造渣,白渣成渣时间为7分钟,精炼终点钢水中酸溶铝含量在内控范围内,炉渣碱度、黏度适中,钢水中全氧含量为30ppm,S为0.005%,使用智能脱氧造渣模型对精炼钢水的质量有明显的提升。

最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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