[發明專利]一種電爐煉鋼的過程控制方法

在審

• 申請號: 202010314884.3
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111363887A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 操龍虎;陳洪智;徐永斌
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C5/54
• 代理公司: 北京大誠新創知識產權代理有限公司 11848
• 代理人: 何建華

本發明涉及一種電爐煉鋼的過程控制方法，該方法首先依據廢鋼配料模型，以獲得電爐冶煉最低成本的廢鋼配料方案；再依據廢鋼配料方案，采用物料平衡和熱平衡模型，以獲得在最佳泡沫渣形成條件下所需的輔料加入量；然后依據供碳和供氧模型、并根據泡沫渣埋弧的要求，以獲得最佳的碳粉噴吹流量和供氧流量；最后依據熱平衡模型求得電爐冶煉各階段的電力消耗，以獲得各階段的供電制度。該發明不僅能夠節約電爐冶煉的成本，同時還能給電爐煉鋼操作提供指導，有利于冶煉電耗及過程的控制。

技術領域

本發明涉及電弧爐煉鋼領域，具體是涉及一種電爐煉鋼的過程控制方法。

背景技術

近年來，由于鋼鐵市場的復蘇，鋼鐵行業又呈現良好的發展態勢。但由于目前廢鋼和電力價格一直處于高位，使得短流程電弧爐煉鋼的成本較長流程轉爐煉鋼成本不具競爭優勢。電爐煉鋼的成本主要包括鋼鐵料的成本、電力成本、電極成本、合金及輔料成本、煉鋼燃料成本等。廢鋼是電弧爐煉鋼的最重要原料，是煉鋼總成本的最主要組成部分。在實際情況下，作為原料的廢鋼種類較多，成分和密度波動很大，而且價格差距也較大。

目前國內廢鋼鐵的供應量仍不能有效滿足鋼鐵市場的需求，廢鋼鐵價格一直處于高位狀態。因此，對廢鋼進行科學的配比是實現電爐煉鋼降低噸鋼成本的重要環節。雖然電力、合金及輔料成本及煉鋼燃料成本占總煉鋼成本的比重僅為20％左右，但由于電爐鋼利潤較小及鋼產量巨大，合理的能源及輔料搭配對于鋼鐵企業均有很大的幫助。

現有電爐冶煉節能降耗的主要措施集中在機械設備改善、自動化及智能化控制等方面，而從工藝本身上一般是依據人工經驗的方式進行冶煉，比如電爐廢鋼配料、泡沫渣控制、供碳和供氧制度及供電制度等，且多從單一方向去控制，沒有去從統一整體考慮。由于廢鋼價格的高位，廢鋼配料模型是構建優化電弧爐煉鋼成本的核心步驟之一，通過該模型可計算得到電弧爐冶煉中廢鋼配料的最低成本。公告號為CN110516402A和CN110490672A的中國專利公布了優化電弧爐煉鋼配料的方法，該方法相對于人工經驗能顯著節約電爐冶煉的成本。

另外，電爐的工藝控制也是影響電爐冶煉能耗和節奏的重要因素，其主要包括泡沫渣的控制及供電制度的控制,因此從廢鋼配料到過程工藝的聯合控制不僅有助于降低冶煉成本，還能保證冶煉過程的順暢。此外，泡沫渣的合理控制涉及到供碳和供氧制度及輔料加入制度，供電制度需要明確電爐各階段電力的消耗量。

發明內容

本發明旨在提供一種電爐煉鋼的過程控制方法，其根據多組合模型，在滿足工藝指標的前提下，構建出合理的電弧爐煉鋼過程控制方法，達到節約煉鋼成本，提高生產效率的目的。

具體方案如下：

一種電爐煉鋼的過程控制方法，包括以下步驟：

(1)依據廢鋼配料模型，以獲得電爐冶煉最低成本的廢鋼配料方案；

(2)依據廢鋼配料方案，采用物料平衡和熱平衡模型，以獲得在最佳泡沫渣形成條件下所需的輔料加入量；

(3)依據供碳和供氧模型、并根據泡沫渣埋弧的要求，以獲得最佳的碳粉噴吹流量和供氧流量；

(4)依據熱平衡模型求得電爐冶煉各階段的電力消耗，以獲得各階段的供電制度。

優選的，所述廢鋼配料模型基于目標成分、廢鋼堆密度、各類型廢鋼加入量為約束條件，以廢鋼、合金及電力成本為優化配料的目標函數，并依據線性規劃模型求得最低成本的廢鋼配料方案。

優選的，所述線性規劃模型的具體計算方法如下：

目標函數：min f(x)＝CX+DY+rs/w·UX；

約束條件：q(G-E)≤AHJX+BKY≤q(G+E)；

w/(ρ+f)≤XP≤w/(ρ-f)；

IX＝wq；