[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)爐煉鋼煙氣分析定碳方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810372680.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108647407B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉青;孫建坤;李南;曹玲玲;林文輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;C21C5/28
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐煉鋼煙氣分析定碳方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。本方法包括步驟為：首先，依據(jù)質(zhì)量守恒原理，結(jié)合轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中檢測(cè)設(shè)備獲取的煙氣CO、CO₂百分含量和煙氣流量計(jì)算出熔池脫碳速率；其次，將熔池混勻度的概念引入到終點(diǎn)碳曲線擬合指數(shù)模型；然后，根據(jù)冶金熔渣分子理論結(jié)合生產(chǎn)鋼種特性，獲取冶煉終渣成分和冶煉終點(diǎn)鋼水溫度，計(jì)算出冶煉熔池極限碳含量W[C]₀；最終，得到轉(zhuǎn)爐煉鋼煙氣分析定碳模型。本方法中的模型引入熔池混勻度概念，充分考慮了氧槍槍位、頂吹氧氣流量以及底吹氣體流量操作工藝參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池脫碳過(guò)程的影響；并根據(jù)實(shí)際冶煉鋼種利用熔渣活度計(jì)算得出熔池極限碳含量w[C]₀，準(zhǔn)確性更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別是指一種轉(zhuǎn)爐煉鋼煙氣分析定碳方法。

背景技術(shù)

氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前世界上最主要的煉鋼方法，我國(guó)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)鋼量占總產(chǎn)鋼量的90％以上，脫碳反應(yīng)貫穿轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的始終。轉(zhuǎn)爐吹煉是否到達(dá)冶煉終點(diǎn)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就是轉(zhuǎn)爐煉鋼熔池鋼水碳含量是否滿足出鋼要求；在這方面，目前各鋼廠大中型轉(zhuǎn)爐廣泛采用副槍技術(shù)來(lái)獲得冶煉終點(diǎn)的鋼水碳含量。然而，采用副槍不能連續(xù)獲得轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)如脫碳速率等關(guān)鍵冶煉信息，并且副槍技術(shù)運(yùn)行成本較高。隨著計(jì)算機(jī)和各類檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，轉(zhuǎn)爐煙氣分析技術(shù)由于不受轉(zhuǎn)爐爐口尺寸大小限制的優(yōu)勢(shì)，能連續(xù)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)煉鋼反應(yīng)進(jìn)程，且對(duì)轉(zhuǎn)爐節(jié)約成本、縮短冶煉周期以及冶煉終點(diǎn)碳-溫預(yù)測(cè)等具有重要指導(dǎo)意義，因此近年來(lái)重新得到人們重視。

目前，大多數(shù)轉(zhuǎn)爐煙氣分析控制模型采用過(guò)程碳積分模型或終點(diǎn)碳曲線擬合模型。由于國(guó)內(nèi)廢鋼管理過(guò)于粗放，廢鋼原料初始成分沒(méi)有準(zhǔn)確的信息，加上分析檢測(cè)和稱量誤差等引起的鐵水碳含量的誤差，使得基于碳質(zhì)量守恒的積分模型中初始碳含量的計(jì)算誤差較大(有時(shí)可達(dá)±0.50％),而中低碳鋼終點(diǎn)碳含量的控制精度要求為±0.02％。因此,只有消除初始碳含量的誤差才能達(dá)到高精度控制。轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳曲線擬合模型重點(diǎn)關(guān)注吹煉后期，當(dāng)前常見(jiàn)的終點(diǎn)碳曲線擬合模型有三次方模型和指數(shù)模型，這兩種轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳曲線擬合模型雖然避開(kāi)了初始碳含量難以精準(zhǔn)確定的問(wèn)題，但是并未考慮實(shí)際吹煉過(guò)程氧槍槍位、頂吹氧氣流量以及底吹氣體流量等操作工藝參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池脫碳速率的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種轉(zhuǎn)爐煉鋼煙氣分析定碳方法。該方法是在指數(shù)定碳模型的基礎(chǔ)上引入了熔池混勻度的概念，完善了對(duì)冶煉過(guò)程熔池脫碳行為的表征，提高了計(jì)算的精度。所謂熔池混勻度，是指某一時(shí)刻轉(zhuǎn)爐頂吹射流、底吹流股和熔池CO氣泡對(duì)熔池的攪拌混勻強(qiáng)度，用來(lái)表征頂吹射流、底吹流股和熔池CO氣泡對(duì)熔池脫碳反應(yīng)的影響。通過(guò)水模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明：一定范圍內(nèi)，槍位、頂吹氣量、底吹氣量和熔池CO氣泡與熔池?cái)嚢杌靹驈?qiáng)度成線性關(guān)系。該方法充分考慮了槍位、頂吹流量及底吹流量等操作工藝參數(shù)對(duì)熔池?cái)嚢璧挠绊懀黠@提高了在轉(zhuǎn)爐冶煉末期碳含量預(yù)測(cè)的精確度。避免了基于碳質(zhì)量守恒的積分模型對(duì)初始碳含量難以精準(zhǔn)確定的問(wèn)題，同時(shí)又改進(jìn)了終點(diǎn)碳曲線擬合模型未考慮吹煉過(guò)程氧槍槍位、頂吹氧氣流量以及底吹氣體流量等操作工藝參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池脫碳速率的影響。

該方法包括以下步驟：

S1：依據(jù)質(zhì)量守恒原理，結(jié)合轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中檢測(cè)設(shè)備獲取的煙氣CO、CO₂百分含量和煙氣流量計(jì)算出熔池脫碳速率；

S2：將熔池混勻度的概念引入到終點(diǎn)碳曲線擬合指數(shù)模型；

S3：根據(jù)冶金熔渣分子理論結(jié)合生產(chǎn)鋼種特性，獲取冶煉終渣成分和冶煉終點(diǎn)鋼水溫度，計(jì)算出冶煉熔池極限碳含量W[C]₀；

S4：得到轉(zhuǎn)爐煉鋼煙氣分析定碳模型，得到轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳含量，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼水含碳量的預(yù)測(cè)。

其中：

S1中熔池脫碳速率是根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程碳平衡，結(jié)合煙氣中CO、CO₂百分含量和煙氣流量計(jì)算得出，具體公式為：