一种底吹O制造技术

一种底吹O

【技术实现步骤摘要】
一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法
本专利技术涉及炼钢工艺
，尤其涉及一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法。
技术介绍
转炉炼钢工艺能够处理各种成分的铁水及废钢，入炉料可灵活调整，且吹炼周期短，生产能力强，因而成为全球最为广泛的炼钢方法。转炉炼钢工艺以顶吹氧气作为熔池升温及搅拌的手段，配合底吹加强熔池搅拌，为冶金反应提供更好的动力学条件，用以生产达到终点碳含量、磷含量及温度合格的钢水。然而常规转炉冶炼过程熔池搅拌不够强，冶金效果及炼钢成本仍有较大的改善空间。底吹O2-CaO转炉炼钢工艺熔池搅拌增强，脱磷效果好，但是存在一系列的问题：1）吹炼前期底吹O2与熔池硅锰元素反应生成氧化物进入渣中，上浮气体量大大降低，熔池搅拌弱；2）脱磷效果较好，但是CaO粉剂喷吹量不精准，有效利用率仍有待提升；3）底吹混入CO2比例可降低底吹火点区温度，但是混入比例不精准，底吹CO2比例混入过大则造成终点温度低，底吹CO2比例混入过小，则起不到保护底吹枪、增强熔池搅拌的效果。专利申请号201810013096.3公开了一种转炉炼钢工艺，该法介绍了常规转炉炼钢工艺的一种加料及顶吹氧枪相配合的转炉炼钢方式，降低了恒压变枪位供氧时金属损失的问题。该法在实际吹炼中对过程操作要求较高，熔池搅拌有限，终点钢水成分及温度不稳定。因此，如何实现底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程的精准控制，延长底吹喷嘴寿命、强化熔池搅拌强度、防止钢水过氧化、减少钢种夹杂物、降低终点磷含量、缩短吹炼周期、降低生产成本，充分发挥该方法的技术优势是亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法，解决了现有常规转炉炼钢过程终点成分波动大、钢液过氧化、吹炼时间长等技术难题。底吹O2+CO2+CaO转炉工艺的底吹枪为同心环缝管，吹炼过程，由底吹枪中心孔向熔池吹入O2+CO2+CaO，由底吹枪环缝向熔池吹入CH4，顶吹氧枪向熔池吹入高速O2，结合入炉铁水成分数据、转炉吹炼过程炉气成分数据及底吹设备工作条件，基于物料守恒对转炉炼钢过程钢液成分进行预测，通过脱碳速度将吹炼过程划分为前期、中期后期三个阶段，并根据吹炼终点目标成分要求分阶段动态调整顶吹氧气量、底吹气配比及石灰粉流量，在强化转炉熔池搅拌效果的基础上，促进渣金反应平衡的进行；同时避免转炉吹炼终点的过氧化，降低脱氧合金消耗，减少钢中夹杂物数量，改善钢液质量，在提升渣金反应效率的基础上，缩短转炉冶炼周期，再次降低成本。本专利技术时通过以下技术方案实现的：一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法，其特征在于，根据脱碳速率νC将底吹O2-CO2-CaO转炉吹炼过程划分为前期、中期、后期3个阶段；数据计算模块根据入炉总装入量m总、入炉铁水温度T0-1、碳含量[％C]0-1、硅含量[%Si]0-1、废钢比为γ，废钢中碳含量[％C]0-2、硅含量[%Si]0-2、目标碳含量[％C]f及目标温度Tf参数计算出吹炼耗氧量、CO2配比及石灰粉喷入量；根据入炉料结构、熔池升温速度νT及脱碳速率νC，进而通过中心控制系统制定吹炼前期的吹炼操作工艺；吹炼过程通过脱碳速率计算模块计算出脱碳速率νC，并确定吹炼中期、后期的开始时间节点，CO2计算模块通过底吹火点区温度计算模型、脱磷模型计算CO2混入比例，进而制定中期、后期的吹炼操作工艺，降低火点区温度，加强熔池搅拌，促进熔池炉渣金属的反应平衡。通过脱碳速率νC确定吹炼终点，并调整底吹气体参数，然后倒炉出钢。通过该动态控制方法，可降低火点区温度、延长底吹枪寿命，根据不同吹炼阶段增强熔池搅拌，可达到快速脱碳、高效脱磷及避免钢液过氧化、缩短吹炼时间、稳定吹炼终点钢液成分、降低生产成本的目的。进一步地，在底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程，底吹枪为同心环缝管，中心管采用O2+CO2混合气作为载气，将石灰粉从转炉底部直接吹入熔池，环缝喷吹冷却保护气，气体可以是CH4、CO2、N2、Ar。结合转炉入炉料成分和烟气成分，对吹炼过程钢液的成分及温度进行预测，根据目标钢种成分、温度要求，通过底吹火点区温度计算模型、脱磷模型计算CO2混入量，基于熔池脱碳速度，并分阶段动态调控底吹气中的CO2比例。进一步地，如上所述方法控制步骤如下：根据入炉料总量m总、硅含量[%Si]及碱度R要求，由粉剂计算模块计算石灰粉喷入速度，通过公式计算并调整喷吹石灰粉速度；根据顶底吹设备工作反馈参数计算转炉炉气瞬时产生量So-gas，同时根据炉气成分数据，计算出转炉吹炼过程脱碳速度变化，进而确定转炉的吹炼阶段及对应的钢液成分；炉气中CO2、CO、O2、H2的瞬时含量分别为P0-CO2、P0-CO、P0-O2、P0-H2；顶吹氧气流量为QU-O2，底吹中心气为O2+CO2混合气，底吹环缝为CH4，底吹总流量、CO2及CH4比例分别为Qb、εb-CO2、εb-CH4；根据公式2Qb(εb-CH4)=So-gas·Po-H2及底吹工作参数计算及核定炉气流量So-gas，由脱碳速率计算模块计算脱碳速度，通过公式计算转炉吹炼过程的脱碳速度。进一步地，如上所述方法具体控制步骤如下：步骤1：通过数据采集系统获取转炉入炉料结构、关键成分数据及目标参数，将之传输至数据计算模块，并通过中心控制系统制定并控制转炉吹炼前期的操作工艺；步骤2：吹炼前期，根据步骤1制定的操作工艺，顶吹氧枪降至炉内进行吹氧，底吹枪中心管以O2+CO2混合气作为载气，将石灰粉吹入熔池，底吹枪环缝吹入CH4作为保护气，通过烟气成分数据及脱碳速率计算模块得出的脱碳速度νC=()i，确定吹炼前期的结束节点，步骤3：吹炼中期，通过步骤2得到的脱碳速度νC=()i，确定吹炼中期的开始时间，进而制定中期操作方案，步骤4：吹炼后期，通过脱碳速度νC=()i，确定吹炼后期的开始节点，根据升温速率νT，利用CO2计算模块计算后期混入CO2量，进而制定后期操作方案；步骤5：吹炼终点，根据脱碳速率νC=()i确定吹炼结束的时间节点；步骤6：底吹中心孔气体切换为Ar，流量为2500-18400Nm3/h，底吹环缝气体切换为Ar，流量为200-1790Nm3/h，降低熔池搅拌，加速渣铁分离，倒炉出钢。进一步地，步骤（2）所述吹炼前期的具体操作方案如下：底部石灰粉喷吹速度为300-900kg/min；顶吹氧气流量为10000-63000Nm3/h，底吹中心孔O2+CO2总流量为3000-18900Nm3/h，其中CO2比例为0-100%，底吹环缝CH4流量为300-1890Nm3/h，吹炼结束时间为3-6min。进一步地，步骤（3）所述吹炼中期具体操作方案如下：底部石灰粉喷吹速度为300-900kg/min，8-10min停止喷粉；顶吹氧气流量为9000-62000Nm3/h，底吹中心孔O2流量为3000-18900Nm3/h，CO2比例为0，底吹环缝CH4流量为300-1890Nm3/h，吹炼中期结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种底吹O

【技术特征摘要】
1.一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法，其特征在于，根据脱碳速率νC将底吹O2-CO2-CaO转炉吹炼过程划分为前期、中期、后期3个阶段；数据计算模块根据入炉总装入量m总、入炉铁水温度T0-1、碳含量[％C]0-1、硅含量[%Si]0-1、废钢比为γ，废钢中碳含量[％C]0-2、硅含量[%Si]0-2、目标碳含量[％C]f及目标温度Tf参数计算出吹炼耗氧量、CO2配比及石灰粉喷入量；根据入炉料结构、熔池升温速度νT及脱碳速率νC，进而通过中心控制系统制定吹炼前期的吹炼操作工艺；吹炼过程通过脱碳速率计算模块计算出脱碳速率νC，并确定吹炼中期、后期的开始时间节点，CO2计算模块通过底吹火点区温度计算模型、脱磷模型计算CO2混入比例，进而制定中期、后期的吹炼操作工艺，降低火点区温度，加强熔池搅拌，促进熔池炉渣金属的反应平衡。


2.根据权利要求1所属的一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法，其特征在于在底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程，底吹枪为同心环缝管，中心管采用O2+CO2混合气作为载气，将石灰粉从转炉底部直接吹入熔池，环缝喷吹冷却保护气，气体是CH4、CO2、N2、Ar；结合转炉入炉料成分和烟气成分，对吹炼过程钢液的成分及温度进行预测，根据目标钢种成分、温度要求，通过底吹火点区温度计算模型、脱磷模型计算CO2混入量，基于熔池脱碳速度，并分阶段动态调控底吹气中的CO2比例。


3.根据权利要求1所属的一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法，其特征在于控制步骤如下：
根据入炉料总量m总、硅含量[%Si]及碱度R要求，由粉剂计算模块计算石灰粉喷入速度，通过公式计算并调整喷吹石灰粉速度；根据顶底吹设备工作反馈参数计算转炉炉气瞬时产生量So-gas，同时根据炉气成分数据，计算出转炉吹炼过程脱碳速度变化，进而确定转炉的吹炼阶段及对应的钢液成分；炉气中CO2、CO、O2、H2的瞬时含量分别为P0-CO2、P0-CO、P0-O2、P0-H2；顶吹氧气流量为QU-O2，底吹中心气为O2+CO2混合气，底吹环缝为CH4，底吹总流量、CO2及CH4比例分别为Qb、εb-CO2、εb-CH4；根据公式2Qb(εb-CH4)=So-gas·Po-H2及底吹工作参数计算及核定炉气流量So-gas，由脱碳速率计算模块计算脱碳速度，通过公式计算转炉吹炼过程的脱碳速度。


4.根据权利要求1或3所述的一种底吹O2-CO2-CaO转炉炼钢过程动态控制方法，其特征在于具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，李伟峰，魏光升，董凯，冯超，刘润藻，周赟，韩宝臣，吴学涛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11