一种两步法确定RH精炼炉冶炼IF钢吹氧量的方法及模型技术

本发明专利技术公开了一种两步法确定RH精炼炉冶炼IF钢吹氧量的方法及模型，涉及钢铁冶金技术领域，为适应钢包状态、包底冷钢、真空槽的差异等因素的变化，精确确定RH吹氧量；本发明专利技术在RH处理前期测定温度、氧含量等，量化钢包、真空槽的不同状态对钢水温度、氧含量的影响，建立计算方法，并分两步计算所需吹氧量，在第一次吹氧后间隔一定时间重新测定温度、氧含量等，进行第二次计算和吹氧；本发明专利技术可以精确确定RH总吹氧量，从而提高RH破空温度控制的准确性，压缩RH处理时间。缩RH处理时间。缩RH处理时间。

【技术实现步骤摘要】
一种两步法确定RH精炼炉冶炼IF钢吹氧量的方法及模型


[0001]本专利技术涉及钢铁冶金
，具体为一种两步法确定RH精炼炉冶炼IF钢吹氧量的方法及模型。

技术介绍

[0002]RH精炼炉是一种高效精炼装备，具有脱碳、脱气、均匀钢水成分和温度、去除夹杂物等多种精炼功能，在IF钢生产发挥着极其重要的作用。IF钢，又称为“无间隙原子钢”，在炼钢时将间隙元素N、C的含量降低到极低的水平，再加入与N、C亲和力强的稳定元素Ti、Nb使之与N和C相结合，形成氮、碳化物而固定，使无限固溶的间隙原子控制成近乎为零的钢，从而具有更为优良的深冲性能。IF钢在汽车、家电等行业得到广泛应用。
[0003]在RH精炼炉冶炼IF钢时，RH钢水氧含量是一个重要的技术参数,RH不同阶段对氧含量有不同要求。RH进站钢水氧含量与RH脱碳效果密切相关，若氧含量过高，则脱碳结束氧含量就偏高，最终影响钢水洁净度水平，若氧含量过低，则会影响脱碳效果，必须在RH处理时通过氧枪供氧以提高氧含量；另外，为保证脱碳效果，脱碳结束时钢水氧含量不宜太低，为保证钢水洁净度，脱碳结束时钢水氧含量也不宜太高，脱碳结束氧含量一般控制在200
‑
500ppm之间。在脱碳结束时通过加铝材的手段脱除钢水氧，此过程为放热反应，在脱氧的同时会导致钢水温度增加。因此，RH氧含量不仅关系到碳元素控制、钢水质量，还影响温度控制准确性。
[0004]保障IF钢RH出站时碳元素合格及温度达标是RH工序的主要目标。为达到此项目标，必须对RH进站钢水氧含量进行精确控制，如果RH进站钢水氧含量未准确命中目标，必须在RH工序采用氧枪供氧的方式来予以调整。目前存在的问题是如何计算RH供氧量。问题存在的原因在于RH实际需要的氧含量不仅与钢水碳含量相关，还与钢包热状态、钢包接钢水前的冷钢数量、RH真空槽状态等因素相关，而这些因素对氧含量的需求具有非常复杂的非线性特征，难以量化，表现为：(1)钢包热状态与钢包接钢水前的冷钢数量对对钢水温度影响较大，不同的钢包热状态与钢包接钢水前的冷钢数量会导致RH处理阶段温降散差大；(2)RH真空槽在停等期间，有的钢厂通过顶枪吹入“焦炉煤气+氧气”对真空槽进行烘烤，烘烤后真空槽耐材氧含量偏高，在后续处理钢水前期，会造成钢水氧含量无规律的增加。
[0005]目前冶金行业在IF钢生产实践中，控制策略主要有以下两种：(1)转炉高氧位高温度出钢,以保证在RH处理时，钢水氧含量能满足脱碳需要且有富余量，在RH脱氧操作脱除脱碳结束氧含量补偿温度后，RH出站温度能达到出站温度要求。此方法的不利效果是转炉耐材侵蚀严重，RH脱碳结束氧含量高，温度高，废钢加入量大；(2)随着IF钢产品质量要求的不断提升以及钢厂转炉炉衬寿命不断提高的要求，转炉降低出钢氧含量及出钢温度成为冶金行业的技术趋势。在这种形势下，RH进站氧含量及RH进站温度经常会出现偏低的现象，需要在RH精炼炉通过顶枪供氧的方式增加钢水氧含量，以保证钢水脱碳效果及温度需求。这种情况与钢包、真空槽等造成钢水氧、温度波动的因素相叠加，吹氧量更加难以确定，RH操作人员依据经验确定RH吹氧量的方法凸显出RH出站温度难以命中目标、RH处理周期延长等不
利后果。
[0006]申请号为2004100846882，名称为一种确定RH精炼过程中吹氧量和冷材加入量的方法的专利技术专利中，公开了一种利用神经网络模型处理自然降温因素提高测温准确性，在RH处理开始时预先确定吹氧量和冷材加入量，缩短RH处理时间，最终提高钢液质量的方法；但是其存在的问题是：(1)确定RH精炼处理完成时刻的钢液预测温度：考虑了向钢液中加入合金,包括脱氧铝材引起的温度变化分量,实际上脱氧铝材引起的温度变化分量与脱碳结束氧含量相关,因此应该考虑合金(不包括脱氧铝材)、脱碳结束氧含量两因素所引起的温度变化分量；(2)未考虑“RH处理时间”这一影响RH精炼处理完成时刻的钢液预测温度的主要因素；(3)“钢包状态”的差异对钢液温度影响较大，此专利仅考虑“上一炉浇铸结束至本炉出钢开始时刻”时间间隔这一因素，未考虑钢包耐材使用寿命等因素对钢液温度的影响；(4)根据钢包底部的冷钢数量对“包底冷钢”进行分级,现场实践中，对钢包底部的冷钢数量探测度手段欠缺，多是通过目测估计，因此偏差较大；(5)未考虑通过顶枪吹入“焦炉煤气+氧气”对真空槽进行烘烤后对钢水增氧这一因素。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种两步法确定RH精炼炉冶炼IF钢吹氧量的方法及模型，以适应钢包状态、包底冷钢、真空槽的差异等因素的变化，可以精确确定RH吹氧量，从而提高RH破空温度控制的准确性，压缩RH处理时间。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种两步法确定RH精炼炉冶炼IF钢吹氧量的方法及模型，包括以下具体步骤：
[0009]第一步：
[0010](1)确定RH破空的目标温度T
目标
；
[0011](2)RH开始处理前，第一次定氧，得钢水温度T1、钢水氧含量O1；
[0012](3)确定IF钢的RH标准冶炼时间t
标准
、修正冶炼时间t
修正
；
[0013](4)确定IF钢在RH处理期间自然温降T
自然温降1
；
[0014](5)根据钢水RH出站碳含量要求确定IF钢脱碳结束目标氧含量O
目标
；
[0015](6)根据RH进站成分以及RH出站的目标成分，确定本炉除脱氧铝材外应加入的合金加入量，以及所加合金引起的温降T
合金1
；
[0016](7)不考虑脱碳终点脱氧操作的温度补偿值，根据步骤(2)至(6)计算RH破空时的钢水温度T
破空1
；
[0017](8)计算
△
T1＝T
破空1
‑
T
目标
；
[0018](9)计算脱碳期不吹氧、不加碳粉脱氧、不加铝材脱氧条件下脱碳结束氧含量O
脱碳结束1
，如果O
脱碳结束1
‑
O
目标
≥0，则不需要吹氧进行脱碳，否则需要吹氧进行脱碳,脱碳吹氧量1以命中脱碳结束氧含量等于O
目标
为依据；
[0019](10)计算脱碳吹氧后脱碳终点钢水氧含量O
吹氧后1
；
[0020](11)计算脱碳吹氧后脱碳终点氧含量O
吹氧后1
在脱氧操作时对钢水温度补偿量T
补偿1
；
[0021](12)计算
△
T2＝
△
T1+T
补偿1
,如果
△
T2≥0，则不需要吹氧升温；否则需要吹氧升温，升温吹氧量1使吹氧升温补偿的温度为
‑△
T2；
[0022](13)将步骤(9)中的脱碳吹氧量1与步骤(12)中的升温吹氧量1相加，得到RH总吹
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两步法确定RH精炼炉冶炼IF钢吹氧量的方法及模型，其特征在于，包括以下具体步骤：第一步：(1)确定RH破空的目标温度T
目标
；(2)RH开始处理前，第一次定氧，得钢水温度T1、钢水氧含量O1；(3)确定IF钢的RH标准冶炼时间t
标准
、修正冶炼时间t
修正
；(4)确定IF钢在RH处理期间自然温降T
自然温降1
；(5)根据钢水RH出站碳含量要求确定IF钢脱碳结束目标氧含量O
目标
；(6)根据RH进站成分以及RH出站的目标成分，确定本炉除脱氧铝材外应加入的合金加入量，以及所加合金引起的温降T
合金1
；(7)不考虑脱碳终点脱氧操作的温度补偿值，根据步骤(2)至(6)计算RH破空时的钢水温度T
破空1
；(8)计算
△
T1＝T
破空1
‑
T
目标
；(9)计算脱碳期不吹氧、不加碳粉脱氧、不加铝材脱氧条件下脱碳结束氧含量O
脱碳结束1
，如果O
脱碳结束1
‑
O
目标
≥0，则不需要吹氧进行脱碳，否则需要吹氧进行脱碳,脱碳吹氧量1以命中脱碳结束氧含量等于O
目标
为依据；(10)计算脱碳吹氧后脱碳终点钢水氧含量O
吹氧后1
；(11)计算脱碳吹氧后脱碳终点氧含量O
吹氧后1
在脱氧操作时对钢水温度补偿量T
补偿1
；(12)计算
△
T2＝
△
T1+T
补偿1
,如果
△
T2≥0，则不需要吹氧升温；否则需要吹氧升温，升温吹氧量1使吹氧升温补偿的温度为
‑△
T2；(13)将步骤(9)中的脱碳吹氧量1与步骤(12)中的升温吹氧量1相加，得到RH总吹氧量1；(14)根据RH总吹氧量1进行吹氧。第二步：(15)吹氧结束后在5
‑
15分钟期间第二次定氧，得钢水温度T2、钢水氧含量O2；(16)确定第二次定氧时刻距RH处理结束的时间间隔t
间隔
；(17)确定IF钢在RH剩余处理期间自然温降T
自然温降2
；(18)确定除脱氧铝材外还未加入的合金引起的钢水温降T
合金2
；(19)不考虑脱碳终点脱氧操作的温度补偿值，根据步骤(15)至(18)计算RH破空时的钢水温度T
破空2
；(20)计算
△
T3＝T
破空2
‑
T
目标
；(21)计算第二次定氧后不吹氧、不加碳粉脱氧、不加铝材脱氧条件下脱碳结束氧含量O
脱碳结束2
，如果O
脱碳结束2
‑
O
目标
≥0，则不需要吹氧进行脱碳；否则需要吹氧进行脱碳，脱碳吹氧量2以命中脱碳结束氧含量等于O
目标
为依据；(22)计算脱碳吹氧后脱碳终点钢水氧含量O
吹氧后2
；(23)计算脱碳吹氧后脱碳终点氧含量O
吹氧后2
在脱氧操作时对钢水温度补偿量T
补偿2
；(24)计算
△
T4＝
△
T3+T
补偿2
，如果
△
T4≥0，则不需要吹氧升温；否则需要吹氧升温,升温吹氧量2使吹氧升温补偿的温度为
‑△
T4；(25)将步骤(21)中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李应江，李宝庆，胡晓光，龙胜平，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：