适用于120t顶底复吹转炉的钢种冶炼成本控制方法技术

本发明专利技术公开一种适用于120t顶底复吹转炉的钢种冶炼成本控制方法。本发明专利技术根据理论分析和生产实践总结出120吨转炉冶炼过程中的钢水过氧化损失、脱氧成本、脱磷成本与钢水中C、P含量之间的定量关系，并分析利用高碳锰铁、中碳锰铁、硅锰合金、金属锰、硅铁对钢水进行增硅、增锰的合金成本及对钢水中C、P的含量的影响，得出控制至目标Si、Mn、C、P的优化控制方法，能降低转炉冶炼成本，并将转炉冶炼成本与各影响因素之间的关系利用数字和公式来表达，替代了原有的经验炼钢模式，以提高转炉标准化操作的水平。水平。

【技术实现步骤摘要】
适用于120t顶底复吹转炉的钢种冶炼成本控制方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及一种适用于120吨顶底复吹转炉的钢种冶炼成本控制方法。

技术介绍

[0002]中国是年产粗钢量超过10亿吨的钢铁大国，钢铁广泛应用于国民生产的各个领域，随着经济的发展，客户对钢铁性能的个性化定制现象越来越多，每个钢厂一般都需冶炼几百个钢种，不同钢种成份中的C、Si、Mn、P含量不同，对合金成本的控制方法也不同，转炉炼钢工也都有各自控制合金成本的方法，相同合金成份目标含量的钢种在不同的炼钢工人控制下会产生不同的合金成本，由于转炉炼钢工操作水平的优劣会对炼钢合金成本造成0～50元/吨钢的波动。
[0003]影响转炉冶炼成本的因素主要包括转炉脱碳所造成的钢水过氧化损失、钢水过氧化导致的脱氧剂加入量增多、添加进入钢水的合金成本、钢水深脱磷成本，这四个因素相互关联，相互影响，彼此相关性强，需将这几个影响因素当做一个整体来看待。比如含有C、P等杂质较多的锰合金的价格低，但加入钢水中后会引起钢水中C、P的升高，因此转炉吹炼过程在需相应将钢水中C、P控制至更低值，深脱C、P会相应的增加一部分冶炼成本并会增多脱氧剂消耗，但总成本不一定会升高，因此需综合考虑各个影响因素对转炉冶炼成本的影响，而不能只单一考虑某一项影响因素。
[0004]目前国内钢铁企业主要通过转炉炼钢工的生产经验来控制转炉冶炼成本，标准化作业和自动化的程度不足，转炉冶炼成本控制程度的优劣与转炉炼钢工的水平关系很大，转炉冶炼成本的波动大。目前公布的现有技术缺乏稳定控制转炉冶炼成本的方法。
[0005]现有技术中有使用神经网络优化炼钢成本的报道，比如中国专利文献CN106119458A(CN201610456942.X)，提供一种基于BP神经网络的转炉炼钢工艺成本优化控制方法及系统，其中的方法包括：根据转炉炼钢的工艺选择影响成本的控制参数；构建建模样本集；获得归一化样本集；构建三层的BP神经网络算法；采用BP神经网络算法对通过模拟转炉炼钢实验所得数据进行建模，获取神经网络参数；利用遗传算法对BP神经网络算法对所构建的模型进行优化，获取所构建模型的最值，并根据所构建模型的最值确定最优控制参数；根据获取的最优控制参数成本值与建模样本集中的最小成本值的对比结果，确定转炉炼钢工艺的最小成本值。利用本专利技术，能够解决转炉炼钢成本高的问题。
[0006]该专利通过迭代计算的方法计算了转炉炼钢过程中的括铁水量、废钢量、造渣材料加入量、入炉铁水的温度、出钢温度、白云石加入量、石灰石加入量、铁矿石加入量、氧气消耗量、氧枪位置对转炉炼钢成本的影响，该专利计算了转炉出钢之前的冶炼成本，但未考虑不同钢种目标成份中的C、Si、Mn、P含量对转炉炼钢成本的影响，也未考虑加入含有C、P等杂质不同的锰合金、Si合金对转炉炼钢成本的影响。现有的技术中没有根据钢种目标成份中的C、Si、Mn、P含量智能计算出转炉冶炼终点最经济的C、P含量控制值、最经济的含硅和锰合金的加入种类和加入量的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决现有技术中存在的以上问题，提供一种适用于120t顶底复吹转炉的钢种冶炼成本控制方法及成本计算方法。
[0008]本专利技术根据理论分析和生产实践总结出120吨转炉冶炼过程中的钢水过氧化损失、脱氧成本、脱磷成本与钢水中C、P含量之间的定量关系，并分析利用高碳锰铁、中碳锰铁、硅锰合金、金属锰、硅铁对钢水进行增硅、增锰的合金成本及对钢水中C、P的含量的影响，得出控制至目标Si、Mn、C、P的优化控制方法，能降低转炉冶炼成本，并将转炉冶炼成本与各影响因素之间的关系利用数字和公式来表达，替代了原有的经验炼钢模式，以提高转炉标准化操作的水平。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一种适用于120t顶底复吹转炉的钢种冶炼成本控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011](1)计算转炉吹炼终点的C含量控制值：
[0012]如果钢种成分中转炉冶炼成本的转炉吹炼终点的C碳含量控制值如式
③
，
[0013]即：ω
C
‑
终点
＝0.10
ꢀꢀ③
[0014]如果则转炉吹炼终点钢水中碳含量控制值如式
⑤
:
[0015][0016]如果则转炉吹炼终点钢水中碳含量控制值如式
⑦
:
[0017]ω
C
‑
终点
＝0.04
ꢀꢀ⑦
；
[0018](2)不同钢种目标成份下的含硅和锰合金最优加入种类及加入数量计算：
[0019]如果，且则在转炉出钢过程中加入硅锰合金和高碳锰铁合金对钢水进行增锰和增硅最经济，合金成本最低，
[0020]且硅锰合金的加入量为：
[0021]高锰合金的加入量为：
[0022]如果，且则在转炉出钢过程中加入硅锰合金、中碳锰铁合金对钢水进行增锰和增硅最经济，合金成本最低，且硅锰合金的加入量为：中碳锰铁合金的加入量
为：
[0023]如果，且0.04≤ω
C
‑
目标
≤0.06，则在转炉出钢过程中加入硅铁合金和金属锰合金对钢水进行增硅和增锰最经济，合金成本最低，
[0024]且硅铁合金的加入量如式
[0025][0026]金属锰合金的加入量如式
[0027][0028]如果，且ω
C
‑
目标
>0.06，则在转炉出钢过程中加入硅铁合金和硅锰合金对钢水进行增硅和增锰最经济，合金成本最低，
[0029]硅铁合金的加入量如式
[0030][0031]硅锰铁合金的加入量如式
[0032][0033]如果，且0.04≤ω
C
‑
目标
≤0.06，则在转炉出钢过程中加入硅铁合金和低碳低磷硅锰合金对钢水进行增硅和增锰最经济，合金成本最低，
[0034]硅铁合金的加入量如式
[0035][0036]低碳低磷硅锰合金的加入量如式
[0037][0038]式中，W
硅铁
、W
中锰
、W
低碳低磷硅锰
、W
金属锰
、W
硅锰
、W
高锰
分别为硅铁合金、中碳锰铁合金、低碳低磷硅锰合金、金属锰合金、硅锰合金、、高碳锰铁合金的加入量(t合金/t钢)；
[0039](3)转炉吹炼终点的P含量控制值：
[0040][0041]式中：ω
P
‑
终点
为转炉吹炼终点的P含量控制值(％)；
P
‑
目标
为钢材成品目标成份中的P含量控制值(％)；W
i
‑
Mn
为添加的第i种含锰合金的重量，(t)；θ
iMn
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于120t顶底复吹转炉的钢种冶炼成本控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)计算转炉吹炼终点的C含量控制值：如果钢种成分中转炉冶炼成本的转炉吹炼终点的C碳含量控制值如式
③
，即：ω
C
‑
终点
＝0.10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ③
如果则转炉吹炼终点钢水中碳含量控制值如式
⑤
:如果则转炉吹炼终点钢水中碳含量控制值如式
⑦
:ω
C
‑
终点
＝0.04
ꢀꢀ⑦
；(2)不同钢种目标成份下的含硅和锰合金最优加入种类及加入数量计算：如果，且则在转炉出钢过程中加入硅锰合金和高碳锰铁合金对钢水进行增锰和增硅最经济，合金成本最低，且硅锰合金的加入量为：高锰合金的加入量为：如果，且则在转炉出钢过程中加入硅锰合金、中碳锰铁合金对钢水进行增锰和增硅最经济，合金成本最低，且硅锰合金的加入量为：中碳锰铁合金的加入量为：如果，且0.04≤ω
C
‑
目标
≤0.06，则在转炉出钢过程中加入硅铁合金和金属锰合金对钢水进行增硅和增锰最经济，合金成本最低，且硅铁合金的加入量如式且硅铁合金的加入量如式金属锰合金的加入量如式金属锰合金的加入量如式如果，且ω
C
‑
目标
>0.06，则在转炉出钢过程中加入硅铁合金和硅锰合金对钢
水进行增硅和增锰最经济，合金成本最低，硅铁合金的加入量如式硅铁合金的加入量如式硅锰铁合金的加入量如式硅锰铁合金的加入量如式如果，且0.04≤ω
C
‑
目标
≤0.06，则在转炉出钢过程中加入硅铁合金和低碳低磷硅锰合金对钢水进行增硅和增锰最经济，合金成本最低，硅铁合金的加入量如式硅铁合金的加入量如式低碳低磷硅锰合金的加入量如式低碳低磷硅锰合金的加入量如式式中，W
硅铁
、W
中锰
、W
低碳低磷硅锰
、W
金属锰
、W
硅锰
、W
高锰
分别为硅铁合金、中碳锰铁合金、低碳低磷硅锰合金、金属锰合金、硅锰合金、、高碳锰铁合金的加入量(t合金/t钢)；(3)转炉吹炼终点的P含量控制值：式中：ω
P
‑
终点
为转炉吹炼终点的P含量控制值(％)；ω
P
‑
目标
为钢材成品目标成份中的P含量控制值(％)；W
i
‑
Mn
为添加的第i种含锰合金的重量，(t)；θ
iMn
‑
p
为添加的第i种含锰合金中的P含量(％)，W
i
‑
Si
为添加的第i种含硅合金的重量，(t)；θ
iSi
‑
p
为添加的第i种含硅合金中的P含量(％)，W
钢水
钢为钢水重量，(t)；(4)按照步骤(1)～(3)的计算公式根据钢材成品目标成份中的C、Mn、P含量控制值自动计算出转炉冶炼终点最经济的C、P含量控制值、含硅和锰合金的加入种类和加入量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于钢种由C、Si、Mn、P、S、Nb、V或Ti中的几种成分组成的钢种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，转炉吹炼终点的C含量控制值满足以下公式：ω
C
‑
终点
+ω
C
‑
锰
+ω
C
‑
LF
≤ω
C
‑
目标
ꢀꢀꢀ①
式
①
中ω
C
‑
终点
为：转炉吹炼终点的C含量控制值(％)；ω
C
‑
锰
为后续添加含锰合金所导致的碳含量增加值(％)；ω
C
‑
LF
为LF冶炼过程中石墨电极所导致的碳含量增加值(％)；ω
C
‑
目标
为钢材成品目标成份中的C含量控制值(％)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，式
①
中ω
C
‑
锰
的值近似认为ω
Mn
‑
目标
/50，ω
C
‑
LF
的值近似认为是0.02％，其中ω
Mn
‑
目标
为钢材成品目标成份中的Mn含量控制值(％)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，不同钢种目标成份下的含硅和锰合金的加入种类需满足以下3个式子：
上式
⑨⑩
中ω
C
‑
目标
为钢材成品目标成份中的C含量控制值(％)；ω
C
‑
终点
为：转炉吹炼终点的C含量控制值(％)；ω
C
‑
LF
为LF冶炼过程中石墨电极所导致的碳含量增加值(％)；W
钢水
为钢水重量，(t)；W
i
‑
Mn
为添加的第i种含锰合金的重量，(t)；θ
i
‑
C
为添加的第i种含锰合金中的C含量(％)，ω
Si
‑
目标
钢材成品目标成份中的Si含量控制值(％)；W
i
‑
Si
为添加的第i种含硅合金的重量，(t)；θ
i
‑
Si
为添加的第i种含硅合金中的Si含量(％)，θ
i
‑
Mn
为添加的第i种含锰合金中的锰含量(％)；ω
Mn
‑
目标
钢材成品目标成份中的Mn含量控制值(％),ω
Mn
‑
残余
为转炉吹炼结束且未加合金时钢水中残余的Mn含量(％)。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，转炉吹炼终点的P含量控制值需满足以下公式：式中：ω
P
‑
终点
为转炉吹炼终点的P含量控制值(％)；ω
P...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪银，亓伟伟，孙建卫，吴僧，王圣章，王利，郝帅，王孝科，杜金科，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：