基于复吹转炉熔池动态脱碳速率的烟道风机控制方法技术

一种基于复吹转炉熔池动态脱碳速率的烟道风机控制方法，包括以下步骤：a.建立多参数耦合数据库；b.计算顶吹搅拌强度、底吹搅拌强度、氧枪冲击深度和氧枪冲击面积；c.计算熔池动态特征指数；d.对熔池碳含量进行测定，并计算对应的熔池脱碳速率；e.构建熔池脱碳速率与熔池动态特征指数之间的匹配关系数学模型；f.实时计算熔池动态特征指数，得到熔池脱碳速率的预测值；g.计算烟气瞬时发生量；h.根据烟气瞬时发生量对烟道风机的转速进行实时调控。本发明专利技术在构建熔池脱碳速率与熔池动态特征指数之间的匹配关系数学模型的基础上，实现抽风量与熔池生成的气体量的同步联动，使转炉烟气空气燃烧系数趋近于零，大大提高了回收煤气的品质。质。

【技术实现步骤摘要】
基于复吹转炉熔池动态脱碳速率的烟道风机控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于复吹转炉熔池动态脱碳速率的烟道风机控制方法，可提高回收煤气的热值，属于金属的冶炼


技术介绍

[0002]复吹转炉炼钢过程与煤气回收是相互协同的高温多相的冶金过程。受熔池运动、元素浓度的影响脱碳速率呈现“低
‑
高
‑
低”的非线性变化特点，低脱碳速率期的过剩氧气、抽入空气与炉气中CO反应降低了回收煤气的热值。现有技术对转炉熔池碳含量的预报多采用静态模型或终点预报，以炉口安装压差计实现转炉空气抽入量的控制。在正常生产条件下，大多数转炉烟道风机恒速运行，并未与熔池脱碳速率和烟气发生量动态匹配，难以提高回收煤气的品质。
[0003]中国专利《一种转炉煤气回收的方法》(申请号02154179.5)公开了一种转炉煤气回收的方法，其解决采取引风机恒速或炉口采用微负压控制的方式使烟气燃烧过剩系数α未得到有效控制，使煤气中的CO气体燃烧后体积成倍增大、烟尘氧化后粒度细微较难净化，所回收的煤气单位发热值低，回收量少等问题。技术措施为：当开始对转炉进行吹氧冶炼时，首先将裙罩与转炉炉口进行密闭接触，并同时控制风机转速在额定转速的78～82％范围内运行，在此转速下运行1.5～2.5分钟；然后提升风机转速到额定值，即到达最大转速：在转炉吹氧结束前1.5～2.5分钟时，降低风机转速到额定转速的78～82％范围内运行，同时将裙罩提升到最高点；吹氧结束后，进一步降低风机转速到额定转速的58～62％内运行。
[0004]中国专利《一种连续预测转炉熔池碳含量的方法》(申请号200910010672.X) 公开了一种连续预测转炉熔池碳含量的方法，主要包括数据采集、原料控制、操作控制、工艺过程；数据采集中利用炉气流量计对炉气流量进行检测，所有检测信息通过数据通讯系统传输至计算机，经以下两个数学模型 w(C)＝0.1
×
(∑C
ori
‑
∑C
de
)/W
m
(1)，进行分析计算；原料控制中，废钢比为8％～13％，轻型废钢与重型废钢的重量百分比控制在14～ 70％；操作控制中，在吹炼结束前的2～3分钟内保持固定枪位、固定烟罩；工艺过程中，当吹氧量占总吹氧量的比值小于或等于75％时，熔池中碳含量满足公式(1)，当吹氧量占总吹氧量的比值大于75％时，熔池中碳含量满足公式(2)。本专利技术通过数学模型与工艺控制过程相结合，实现连续预测转炉熔池碳含量的目的。
[0005]中国专利《一种转炉冶炼在线预测高碳钢碳含量方法》(申请号 201310399078.0)公开了一种基于炉气分析技术的动态控制模型，可实时得到熔池中高碳环境下快速脱碳期碳含量的信息，可做到高碳钢吹炼一次拉碳90％以上的命中率，大幅度地降低补吹率。
[0006]以上煤气回收方法均未实现烟道风机抽风量与转炉熔池反应生成的气体量的同步联动，而且转炉熔池碳含量的预测是基于炉气参数而前推，属于因果错位，导致预测结果存在较大的误差，风机转速控制精度低，不利于回收煤气热值的提高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于复吹转炉熔池动态脱碳速率的烟道风机控制方法，以提高回收煤气的品质。
[0008]本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：
[0009]一种基于复吹转炉熔池动态脱碳速率的烟道风机控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0010]a.收集复吹转炉设备参数、工艺参数、原辅料参数，建立多参数耦合数据库，收集的参数包括：顶吹氧气流量Q
T
；底吹气体流量Q
B
；钢水重量W；氧枪喷孔直径d；氧枪距离钢水页面高度X；钢水熔池深度L；氧枪的枪孔夹角ξ；氧枪的氧气射流出口线速度v
氧
；氧枪喷嘴前气体压力P0；氧枪出口处氧气的密度ρ
出
；钢液体积V
钢液
；炉气温度T
炉气
；
[0011]b.计算顶吹搅拌强度ε
顶
、底吹搅拌强度ε
底
、氧枪冲击深度h和氧枪冲击面积a：
[0012]ε
顶
＝0.0453
×
Q
T
×
d/(W
×
X)
×
v
氧
×
cosξ
[0013]ε
底
＝(28.5
×
Q
B
×
T/W)
×
lg(1+L/1.48)
[0014]h＝34
×
P0×
d/(X)
1/2
+3.8
[0015]a＝0.25
×
π
×
(1.26
×
(ρ
出
/(ρ
钢
×
g))
1/6
×
(v
氧
×
d)
1/3
×
(X/z)
1/2
)2[0016]式中g为重力加速度；z为常数；T为绝对温度；ρ
钢
为钢液密度；
[0017]c.计算不同参数耦合吹炼时的熔池动态特征指数B：
[0018]B＝(a
×
h/V
钢液
)
×
((ε
顶
+0.1
×
ε
底
)/ε
顶
)；
[0019]d.对不同熔池动态特征指数B的吹炼时段的熔池碳含量进行测定，并计算对应的熔池脱碳速率：
[0020]E＝(D
前
‑
D
后
)/(t
后
‑
t
前
)
[0021]式中，E为熔池脱碳速率；D
前
为前取样点碳含量；D
后
为后取样点碳含量； t
后
为后取样时间；t
前
为前取样时间；
[0022]e.构建熔池脱碳速率E与熔池动态特征指数B之间的匹配关系数学模型F：
[0023]采用曲线拟合方法获取熔池脱碳速率E随熔池动态特征指数B变化的曲线：
[0024]E＝F(B)
[0025]f.在复吹转炉炼钢过程中，控制系统实时计算熔池动态特征指数B，并根据熔池脱碳速率E随熔池动态特征指数B变化的曲线得到对应的熔池脱碳速率 E的预测值E
预
；
[0026]g.根据熔池脱碳速率E的预测值E
预
计算烟气瞬时发生量I：
[0027]I＝E
预
×
W
×
1000
×
22.4
×
T
炉气
/(12
×...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复吹转炉熔池动态脱碳速率的烟道风机控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.收集复吹转炉设备参数、工艺参数、原辅料参数，建立多参数耦合数据库，收集的参数包括：顶吹氧气流量Q
T
；底吹气体流量Q
B
；钢水重量W；氧枪喷孔直径d；氧枪距离钢水页面高度X；钢水熔池深度L；氧枪的枪孔夹角ξ；氧枪的氧气射流出口线速度v
氧
；氧枪喷嘴前气体压力P0；氧枪出口处氧气的密度ρ
出
；钢液体积V
钢液
；炉气温度T
炉气
；b.计算顶吹搅拌强度ε
顶
、底吹搅拌强度ε
底
、氧枪冲击深度h和氧枪冲击面积a：ε
顶
＝0.0453
×
Q
T
×
d/(W
×
X)
×
v
氧
×
cosξε
底
＝(28.5
×
Q
B
×
T/W)
×
lg(1+L/1.48)h＝34
×
P0×
d/(X)
1/2
+3.8a＝0.25
×
π
×
(1.26
×
(ρ
出
/(ρ
钢
×
g))
1/6
×
(v
氧
×
d)
1/3
×
(X/z)
1/2
)2式中g为重力加速度；z为常数；T为绝对温度；ρ
钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯永清，林腾昌，田宝生，邰军凯，霍立桥，马军强，杨帅，张羽，曾加庆，赵伟锋，郭玉静，张兵臣，武献民，樊海云，刘建刚，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：