[發明專利]一種連續預測轉爐熔池磷含量的方法及系統

有效

• 申請號: 201911099315.5
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110954670B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 包燕平;鄒長東;王達志;王耀;王敏;麻晗
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;江蘇沙鋼集團有限公司
• 主分類號: G01N33/205
• 分類號: G01N33/205;G06F30/00;C21C5/30
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種連續預測轉爐熔池磷含量的方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取轉爐設備參數、原輔料參數以及過程工藝參數；

基于所述轉爐設備參數和過程工藝參數，分別計算出熔池氣-液反應界面面積和渣-金反應界面面積；

基于所述原輔料參數和過程工藝參數，計算出渣-金反應界面平衡磷濃度；

基于所述氣-液反應界面面積、渣-金反應界面面積以及渣-金反應界面平衡磷濃度，計算出轉爐吹煉過程中脫磷速率，實現對熔池磷含量的連續計算；

其中，所述轉爐設備參數包括轉爐本體尺寸信息和氧槍參數信息；其中，所述轉爐本體尺寸信息包括轉爐高度、熔池深度以及轉爐熔池半徑；所述氧槍參數信息包括氧槍噴頭孔數、氧槍噴頭夾角以及喉口直徑；

所述原輔料參數包括轉爐吹煉過程中所用的廢鋼和造渣料的種類及成分；

所述過程工藝參數包括轉爐吹煉開始前鐵水和廢鋼的加入量，鐵水溫度和成分，吹煉過程中每種造渣料的加入過程信息和吹氧過程信息，所述吹氧過程信息包括吹煉過程中氧槍的槍位、氧氣流量、氧壓以及吹氧總量；

所述基于所述轉爐設備參數和過程工藝參數，分別計算出熔池氣-液反應界面面積和渣-金反應界面面積，包括：

根據轉爐本體尺寸信息，氧槍參數信息、氧槍的槍位以及氧壓，利用式(1)和(2)分別計算出氣-液反應界面沖擊坑面積和渣-金反應界面面積：

其中，A_cav為氣-液反應界面單個沖擊坑面積，r_cav為氣-液反應界面單個沖擊坑半徑，h為氣-液反應界面單個沖擊坑高度；

其中，A_sm為渣-金反應界面面積，n_n為氧槍噴頭孔數，D_b為轉爐熔池直徑；

其中，單個沖擊坑的高度和半徑分別由式(3)和式(4)計算出：

其中，θ為氧槍噴頭夾角，d_th為喉口直徑，L_lance為氧槍的槍位，P₀為最高供給壓力，P_a為環境壓力；

基于原輔料參數和過程工藝參數，計算出渣-金反應界面平衡磷濃度，包括：

根據造渣料成分、造渣料的加入過程信息和吹氧過程信息，以物料平衡為依據，分析轉爐吹煉過程每個等分時間段內的物料平衡，得到爐渣成分變化模型，利用式(8)計算出爐渣成分：

其中，w_i，j為第i個時間段內爐渣中j組分質量分數，W_i，j為第i個時間段內爐渣中j組分的質量，W_i，jzl為第i個時間段內造渣料帶來的j組分的質量，W_i，jyh為第i個時間段內鐵水元素氧化帶來的j組分的質量，W_i，slag為第i個時間段內爐渣的質量；

分析熔池每個等分時間段內的熱平衡，利用式(9)計算得到熔池溫度：

其中，T_i為第i個時間段內熔池溫度，Q_i，j為第i個時間段內熔池熱量，Q_in為第i個時間段內熔池獲得的熱量，Q_out為第i個時間段內熔池損失的熱量，W_m為第i個時間段內鋼水質量，W_s為第i個時間段內爐渣的質量，C_m為鋼水的熱容，C_s為爐渣的熱容；

根據計算出的爐渣成分和熔池溫度，利用式(10)和式(11)計算渣-金反應界面平衡磷濃度：

其中，(％P)_i為第i個時間段內渣中P含量，[％P]_sm,i為第i個時間段內渣-金反應界面平衡磷濃度，(％CaO)_i為第i個時間段內渣中CaO含量，(％T.Fe)_i為第i個時間段內渣中Fe含量；

所述基于所述氣-液反應界面面積、渣-金反應界面面積以及渣-金反應界面平衡磷濃度，計算出轉爐吹煉過程中脫磷速率，包括：

基于所述氣-液反應界面面積、渣-金反應界面面積以及渣-金反應界面平衡磷濃度，利用式(12)計算出轉爐吹煉過程中脫磷速率：

其中，[％P]_b,i為第i個時間段內熔池磷含量，ρ_m為鋼水密度，k_gm為氣-液反應界面傳質系數，k_sm為渣-金反應界面傳質系數。