[發明專利]一種電弧爐使用預熱式氧槍的煉鋼過程控制方法及系統

有效

• 申請號: 201610496316.3
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN105969936B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 朱榮;胡紹巖;董凱;劉潤藻;劉福海;馬國宏;魏光升;王云;王雪亮;李智崢;武文合
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于電弧爐煉鋼技術領域，特別涉及一種電弧爐使用預熱式氧槍的煉鋼過程控制方法及系統。

背景技術

目前，電弧爐煉鋼的供氧主要是通過位于熔池上方的氧槍來完成，氧槍噴頭采用拉瓦爾噴管結構產生超音速射流，利用氧氣射流的動能穿透爐氣和渣層與鋼水接觸并發生反應。

電弧爐氧槍產生的超音速氧氣射流吹入熔池，一方面提供熔池氧化所需的氧，另一方面提供熔池攪拌所需的攪拌功；電弧爐的不同冶煉階段對供氧量和攪拌功需求不同，合理控制供氧量和攪拌功對提高電弧爐冶煉效率具有重要意義。

在電弧爐煉鋼過程中，爐壁氧槍尺寸和位置是固定的，氧氣流量是冶煉過程中唯一可調的供氧參數，氧氣射流的沖擊攪拌能力隨氧氣流量的變化而變化，無法實現氧氣流量和沖擊力的獨立控制；同時氧氣流量的變化使得氧槍工作在非設計工況下，進一步惡化了超音速氧氣射流的射流特性，降低了氧氣利用率以及氧氣射流對熔池的沖擊攪拌效果。

專利號為ZL201210233080.6，名稱為“一種預熱氧氣提高射流速度的吹氧煉鋼方法”的專利公開了通過氧槍噴吹被預熱的高溫氧氣，可顯著增加氧氣的射流速度。但現有的電弧爐煉鋼生產中供氧參數單一、氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力無法獨立控制。

發明內容

本發明的目的就是克服現有技術的不足，提供了一種電弧爐使用預熱式氧槍的煉鋼過程控制方法及系統，解決了現有的電弧爐煉鋼生產中供氧參數單一、氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力無法獨立控制的問題，以不同冶煉階段的工藝需求為基礎，分時段調節供氧流量和氧氣溫度，實現氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力的獨立控制，提高電弧爐冶煉效率和氧氣利用效率，降低能量消耗和金屬料消耗。

本發明一種電弧爐使用預熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，包括：將電弧爐冶煉過程分解為多個冶煉階段的步驟，判斷電弧爐冶煉過程中所處冶煉階段的步驟，以及在每個所述冶煉階段中分時段調節氧氣流量和氧氣溫度，實現氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力獨立控制的步驟。

進一步的，氧氣流量的調節范圍為100-4000Nm³/h，氧氣溫度調節范圍為25-500℃。

進一步的，所述多個冶煉階段包括：吹氧助熔階段、造泡沫渣脫磷階段、快速脫碳階段、吹煉末期。

進一步的，吹氧助熔階段氧氣流量的范圍為500-2000Nm³/h；造泡沫渣脫磷階段的氧氣流量的范圍為1000-3000Nm³/h，快速脫碳階段的氧氣流量的范圍為2000-4000Nm³/h，吹煉末期的氧氣流量的范圍為1500-3000Nm³/h。

進一步的，吹氧助熔階段氧氣溫度的范圍為200-500℃；造泡沫渣脫磷階段的氧氣溫度的范圍為25-300℃，快速脫碳階段的氧氣溫度的范圍為100-300℃，吹煉末期的氧氣溫度的范圍為300-500℃。

進一步的，所述煉鋼過程控制方法通過控制系統完成，所述控制系統包括：爐況判斷模塊、需求分析模塊、流量計算模塊、溫度計算模塊、供氧執行模塊；需求分析模塊前接爐況判斷模塊，后接流量計算模塊和溫度計算模塊，所述后接流量計算模塊和溫度計算模塊均后接供氧執行模塊。

進一步的，上述煉鋼過程控制方法具體包括以下步驟：

步驟一、判斷冶煉所處的階段；從第一批料加入電弧爐開始，爐況判斷模塊實時判斷冶煉所處的階段：吹氧助熔階段、造泡沫渣脫磷階段、快速脫碳階段或吹煉末期；當判斷煉鋼過程將進入下一階段時，將階段特征信息傳輸給需求分析模塊；所述階段特征信息包括：爐料結構、冶煉時間、供氧量、熔池溫度、電極輸入功率、高溫成像設備反饋的圖像信息；

步驟二、計算供氧需求特征指數；需求分析模塊依據采集到的階段特征信息，計算出供氧需求特征指數I：

I＝I_O×10+I_I；

其中：I_O、I_I分別為氧化性需求指數和沖擊性需求指數；吹氧助熔階段，I_O為2-5，I_I為4-5；造泡沫渣脫磷階段，I_O為5-6，I_I為4-5；快速脫碳階段，I_O為7-9，I_I為7-8；吹煉末期，I_O為5-7，I_I為8-9；