[發明專利]一種電弧爐冶煉的能量輸入控制方法

有效

• 申請號: 202011333340.8
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112609038B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 操龍虎;徐永斌;成劍明;陳洪智;李偉堅
• 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;G05B19/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 徐瑛

本發明提供了一種電弧爐冶煉的能量輸入控制方法，首先確定電弧爐冶煉所需的變壓器容量及電抗器容量，同時根據電弧爐的爐容大小確定短網設計參數，然后在已確定的短網設計參數基礎上，根據供電制度模型確定不同電壓和電抗器容量下的最佳工作電流，并根據起弧期的耐材磨損指數、氧化期的泡沫渣埋弧所需的弧長約束條件，選定不同階段的供電方案，最后通過物料平衡和熱平衡計算，確定各階段的電能消耗，并反饋到不同階段的供電方案中，計算得到不同階段的供電時間。該方法改變了傳統電爐冶煉過程的人工經驗操作模式，并可對多種原料結構都具備很好的適應性，改善冶煉周期過長及電能消耗高等問題，有利于得到更佳合理的供電制度。

技術領域

本發明屬于電爐煉鋼技術領域，具體涉及一種電弧爐冶煉的能量輸入控制方法。

背景技術

近年來，鋼鐵工業大力推進供給側結構性改革，行業發展質量有所改善，但鋼鐵產業布局與環境承載力不協調等問題也日益突出。隨著我國社會積蓄廢鋼資源不斷增長，電力供應更加重組，合理利用廢鋼資源，有序發展電弧爐短流程煉鋼工藝，已成為鋼鐵行業實現結構優化的目標方向。目前我國短流程煉鋼工藝占比僅10％左右，遠低于發達國家水平。

從當前的狀況來看，限制國內電爐發展的主要因素為主要為以下兩點：

(1)廢鋼價格，目前國內廢鋼價格居高不下，全廢鋼電爐煉鋼的短流程成本比高爐-轉爐長流程高近500元，這使得電爐相比于轉爐煉鋼不具成本優勢，這直接限制了電爐的發展。

(2)冶煉周期，目前電爐冶煉周期正常在50-60min之間，先進電爐的冶煉周期可達到40min以內，但仍與轉爐冶煉周期有一定的差距，這對于大型鋼廠不是最佳的選擇。

隨著社會廢鋼的不斷累積，綠色化發展的迫切需求，短流程電爐煉鋼必將會迎來高速發展。然而，目前電弧爐煉鋼的供電仍然主要以人工經驗為主，不僅會造成電能的浪費，同時也有可能會對電爐的爐襯造成傷害。因此開發出合理的供電模型，實現變壓器的高效率供電，同時提高電爐冶煉節奏，降低電弧對爐襯的輻射危害。

在針對上述問題，中國專利CN109136462A提供了一種電弧爐冶煉供電方法，該供電方法主要以人工經驗總結而來，對其他電弧爐及不同原料結構的情況不具備廣泛的適用性，這使得電弧爐煉鋼供電制度缺乏較好的經濟性和合理性。因此，急需開發一種適用性強的電弧爐冶煉的能量輸入控制模型，對電弧爐煉鋼提供可靠的供電模型，對電爐冶煉供電控制和操作有重要的指導意義。

發明內容

本發明的目的是針對目前電弧爐冶煉中供電制度人工經驗的不足，提供一種電弧爐冶煉的能量輸入控制方法，克服人工經驗帶來的供電制度不合理所導致的經濟性差和對電爐爐襯的輻射危害等問題，同時合理的供電制度也有助于提高冶煉效率和節能降耗。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種電弧爐冶煉的能量輸入控制方法，包括如下步驟：

根據電弧爐的出鋼量及相應的國家標準確定電弧爐冶煉所需的變壓器容量及電抗器容量，同時根據電弧爐的爐容大小確定短網設計參數；

基于確定的短網設計參數，并根據冶煉周期和噸鋼電耗的乘積最小為優化目標的供電制度模型確定不同電壓和電抗器容量下的最佳工作電流；

基于確定的最佳工作電流，并結合起弧期的耐材磨損指數約束以及氧化期的泡沫渣埋弧所需弧長約束條件，選定起弧期、主熔化期、熔化末期和氧化期四個不同階段的供電方案，所述供電方案包括電壓檔位、電抗檔位及電流大小；

根據電弧爐煉鋼的原料成分和原料結構，通過物料平衡和熱平衡計算，確定不同階段的電能消耗，并反饋到上述選定的對應不同階段的供電方案中，計算得到不同階段的供電時間。

進一步的，還包括依據不同階段的供電方案和供電時間，計算得到綜合功率因數和電效率，并反饋到物料平衡和熱平衡計算中，重新計算得到不同階段的準確供電時間。