[發明專利]一種電弧爐煉鋼過程供氧量的計算方法

在審

• 申請號: 202011636836.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112813226A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 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
• 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煉鋼過程供氧量的計算方法，包括如下過程：通過電弧爐煉鋼過程中如下化學方程式計算碳粉、天然氣以及鋼液中C、Si、Fe、Mn、P、S元素燃燒和氧化的需氧量，并依據電弧爐煉鋼過程中起弧期、主熔化期、熔化末期、氧化期四個階段的目的，確定各階段的供氧量。該發明改變了傳統電爐冶煉過程的人工經驗操作模式，充分考慮了電弧爐冶煉過程中碳粉、天然氣及鋼液中C、Si、Mn、Fe、P、S等多種因素，建立出不同階段的供氧制度，實現了電弧爐煉鋼供氧制度的可視化操作，更有利于發揮供氧操作在電弧爐冶煉過程中的節能作用，也有利于實現可靠的泡沫渣工藝，并且對多種原料結構都具備很好的適應性。

技術領域

本發明屬于電弧爐煉鋼技術領域，具體涉及一種電弧爐煉鋼過程供氧量的計算方法。

背景技術

提高電爐煉鋼用氧量，是強化電爐冶煉、提高電爐節奏最有效手段之一。噴吹1Nm³氧氣相當于供給3～4kWh電能。目前，電爐煉鋼氧氣產生的化學能在電爐能量輸入中占有較大的比例，達到20～30％。尤其是在電爐熱裝鐵水后，化學能的比例可達到40％以上，大量輸入氧氣已是現代電爐煉鋼工藝的一個重要特點。

電弧爐煉鋼氧氣噴吹技術是強化電弧爐冶煉的重要手段，主要具有以下功能：(1)氧氣射流穿入熔池攪動鋼液；(2)切割廢鋼，提高廢鋼熔化速度，使熔池溫度均勻；(3)改善渣-鋼動力學條件，快速脫磷；(4)改善泡沫渣操作，屏蔽弧光對爐襯的輻射，有利于提高電熱效率和升溫速率，縮短冶煉時間。電弧爐合理用氧制度是指以電弧爐煉鋼的操作流程為基礎，對電弧爐吹氧采用分時段控制技術，即根據電弧爐不同的爐料情況，將整個冶煉過程分為幾個時段，在不同時段對吹氧流量實施不同的優化控制，合理的供氧制度對電弧爐煉鋼經濟指標的改善起到了重要的作用。

電弧爐冶煉過程的時段劃分和冶煉過程中供電的特點、吹氧目的和鋼液中元素的氧化機理，可分為起弧期、主熔化期、熔化末期、氧化期，根據吹氧的作用分為吹氧助熔、吹氧造泡沫渣、吹氧升溫等階段。目前電弧爐煉鋼供氧量的計算僅限于總氧耗的計算，而各個階段的供氧量的計算方法目前仍未見報道。當原料結構和成分波動較大時，不合理的供氧制度會造成鋼液中元素氧化嚴重，金屬收得率降低，同時也會影響泡沫渣的效果，從而給電爐煉鋼整體工藝的順行和效果帶來不利影響。

發明專利CN104762439 A提供了一種電弧爐供氧量的計算方法，但該發明中需氧量的計算僅考慮了鋼液中C、Si元素氧化的消耗，而Fe、Mn、 P、S等元素及燃氣等消耗氧均未在考慮范圍內，因此所求得的吹氧量不具備較好的適用性。如何根據生產工藝向電弧爐內高效噴吹氧氣直接影響到鋼的質量、能耗和生產作業率，是電爐煉鋼的關鍵，因此，建立一種合理的電弧爐煉鋼供氧模型對于電爐冶煉操作的合理化具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種電弧爐煉鋼過程供氧量的計算方法，至少可以解決現有技術中存在的部分缺陷。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種電弧爐煉鋼過程供氧量的計算方法，包括如下過程：通過電弧爐煉鋼過程中如下化學方程式計算碳粉、天然氣以及鋼液中C、Si、Fe、Mn、 P、S元素燃燒和氧化的需氧量，并依據電弧爐煉鋼過程中起弧期、主熔化期、熔化末期、氧化期四個階段的目的，確定各階段的供氧量；其中，電弧爐煉鋼過程中的化學方程式如下：

CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O；

C(碳粉)+1/2O₂＝CO；

[C]+1/2O₂＝CO；

[Si]+O₂＝(SiO₂)；

[Fe]+1/2O₂＝(FeO)；