[發明專利]一種轉爐冶煉在線預測高碳鋼碳含量方法

在審

• 申請號: 201310399078.0
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN104419799A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 萬雪峰;王麗娟;曹東;高學中;馬勇;張榮環;朱曉雷;郭慶濤
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C21C5/30
• 分類號: C21C5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及轉爐冶煉過程在線預測高碳鋼碳含量的方法，特別是基于爐氣分析技術的轉爐在線預測高碳鋼冶煉過程熔池中碳含量方法。?

背景技術

在轉爐自動化煉鋼核心為二級過程模型控制系統，普遍應用靜態模型控制和動態模型控制兩種方法。這些方法均需要準確的入爐原始數據和過程檢測數據。其中原始數據由現實條件而定，因此，如何做好過程檢測對于轉爐吹煉的過程及終點判定便顯得更為重要。轉爐煉鋼的重點任務之一就是如何快速、準確、低成本地得到吹煉過程中熔池碳含量的變化，尤其對于終點脫碳速度尚處于高速狀態的高碳鋼吹煉具有巨大的現實意義和經濟價值。?

在現有技術中，申請號為CN200810055411.5的轉爐煉鋼鋼水連續定碳方法，屬冶金煉鋼技術領域，用于解決利用直插式氣體分析儀及計算機系統，實現實時在線預報鋼水碳含量的問題。申請號CN200910076894.1的轉爐煉鋼全程動態監控方法，采用激光氣體分析儀和料倉口投彈實現轉爐煉鋼全程動態控制，對鋼水成分和溫度進行連續預報和動態檢測，輔助轉爐進行終點判斷。申請號CN200910010672.X的一種連續預測轉爐熔池碳含量的方法，主要包括數據采集、原料控制、操作控制、工藝過程；數據采集中利用爐氣流量計對爐氣流量進行檢測，所有檢測信息通過數據通訊系統傳輸至?計算機；原料控制中，廢鋼比為8%-13%，輕型廢鋼與重型廢鋼的重量百分比控制在14%-70%；操作控制中，在吹煉結束前的2-3分鐘內保持固定槍位、固定煙罩；工藝過程中，以耗氧總量75%為分界線，應用不同的公式預測碳含量。申請號CN200510123304.8的轉爐煉鋼過程與終點控制系統，采用爐氣分析法，在煙氣管道上安裝激光氣體分析儀及溫度檢測計，在除塵后的冷段管道上安裝煙氣流量檢測計，從而獲得包括煙氣成分、煙氣溫度和煙氣流量綜合信息，該信息進入計算機與轉爐其它信息相結合計算出轉爐吹煉過程脫碳速度、脫碳量、反應變化曲線、過程中和接近終點時鋼水中碳含量，以及結合轉爐加入的原料、輔料、吹氧量、爐況、熔池攪拌等信息計算出吹煉中鋼水溫度；該結果直接反饋于轉爐控制計算機，實現生產過程的氧槍槍位控制、吹氧控制、造渣控制吹煉終點提槍控制、底吹控制，轉爐煉鋼過程與終點的控制。申請號CN200820004432.X的在線氣體分析的鋼水連續定碳儀，涉及到利用煙氣分析對轉爐鋼水碳含量的連續預報，包括激光信號發生器和接收器兩部分，其上帶有采樣頭，采樣頭與管道構成激光和氣體傳輸通道。所發射的激光信號穿過煙道被信號接收器接受，該發明能直接實現鋼水的連續定碳。?

以上這些方法均可歸結為爐氣(煙氣)分析技術，但這些方法僅限于轉爐出鋼碳含量小于0.10%的低碳鋼種有效，均未提及如何適用于高碳鋼(碳含量大于0.40%以上)。?

另外比較常見的就是以副槍為代表的接觸式檢測技術，在此基礎上，以靜態模型作為全程控制的主導，結合吹煉終點前副槍檢測結果而進行吹煉調整的動態控制模型在煉鋼過程得以實現。但副槍工藝只能提供吹煉過程中某一瞬時的碳含量和溫度，并不能提供連續的信息。嚴格來說，副槍仍是一種靜態控制手段，只不過檢測點距終點的?時間很短，實質上轉爐生產的大部分時間仍是在靜態模型的指導下進行的，并且由于受到爐口大小等條件的限制，一般在120噸以下的轉爐上不能應用，且由于依賴檢測探頭，其檢測成本高昂。?

再一種檢測碳含量方法，是利用光學感應探頭采集爐口火焰的強度，并把采集到的信息傳輸至光纖譜分系統，由光纖將采集到的各分光譜信息傳輸至多光譜光強復合探測系統，復合探測系統測量由光纖送至的在線爐口瞬態輻射強度，最后由計算機分析獲得實時數據，經數學模型依據各輻射光譜光強與熔池中碳含量的對應關系，從而可以找到能適應不同轉爐的終點控制參數。這種方法對于目前200t以上比較穩定的大型轉爐有效，且[C]<0.06%范圍內的控制有一定的精確度。但這種方法用于[C]>0.06%的情況時，其測量誤差很大。它的這些局限性使得其在非上述條件爐型的推廣使用中面臨著較大的困難。?

關于碳含量的預測可以歸結為3種手段，一是以爐氣(煙氣)分析技術為主，但對出鋼碳含量小于0.10%的低碳鋼種有效；二是副槍接觸式檢測，其成本較高；三是利用光學感應探頭采集爐口火焰的強度，經數學模型預測碳含量，不僅對爐型有要求，而且也僅限于低碳鋼種(碳含量<0.06%)。?