【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢铁冶金，具体为一种评估lf精炼末期钢渣匹配性的方法。
技术介绍
1、高品质钢在制造过程中对洁净化、精准化、均质化和细晶化的要求更严苛。钢铁材料洁净化是否达标是判断钢铁材料质量与性能的指标之一。在lf精炼过程中，精炼渣与钢水发生的物理化学反应可以起到脱氧、脱硫、夹杂物改性及吸附夹杂物等作用，此过程可有效提高钢水洁净度。精炼渣的化学成分决定了该精炼渣的熔化温度、黏度、表面张力、碱度及较低的氧化性等多项物理、化学性质，与钢水成分相匹配的精炼渣成分，不仅进一步促进了钢水脱氧、脱硫、吸附钢水中夹杂物，还可以有效抑制钢渣中sio2等成分对钢水的二次氧化等作用。因此，评估lf精炼末期钢渣间匹配程度对钢材因洁净度导致质量、性质不合格的回溯过程起到重要作用，对工作人员在lf精炼过程中渣料的添加具有指导意义。
2、经检索，专利公开号：cn112501390a，用于去除镁铝尖晶石夹杂物的精炼渣系的设计方法。该设计方法包括建立镁铝尖晶石夹杂物运动模型，获得镁铝尖晶石夹杂物位移与时间的关系，判断镁铝尖晶石夹杂物所处状态；计算不同尺寸夹杂物去除应满足的精炼渣系的粘度和界面特性条件；绘制去除优势区图；根据钢种要求获得钢材中未去除夹杂物最大尺寸，并根据去除优势区图选取目标渣粘度及表面张力系数；根据目标渣粘度和所述表面张力系数分别计算得到第一精炼渣系成分组成和第二精炼渣系成分组成，取其交集确定目标精炼渣系成分组成。该方法有利于对去除镁铝尖晶石夹杂物所用精炼渣进行设计，目的在于提高钢水洁净度。但该方法缺少在工业实际生产中夹杂物在钢-渣界
3、专利公开号：cn113761477a，一种熔渣黏度预测与成分控制模型的构建方法。该方法事先选定炉渣成分范围，通过熔渣成分范围设计二次回归正交试验方案，得到炉渣成分质量分数范围。使用旋转柱体法测试该熔渣黏度值，结合熔渣成分，利用arrhenius方程搭建粘度参数方程，构建熔渣黏度预测模型，绘制黏度等值图。结合熔渣挥发性，对熔渣取样做xrf成分分析，修正黏度预测模型和等值图，最终实现对熔渣黏度与成分的有效控制。但该方法使用经验式熔渣成分设计，事先选定炉渣成分，并未考虑到钢水成分与炉渣成分是否相匹配问题；其次该方法只考虑熔渣黏度问题，炉渣氧化性、熔化温度及碱度等多项有效指标均未考虑，效果较为单一。
4、专利公开号：cn108875285a，一种钢水精炼渣成分设计方法。该方法首先建立和求解钢渣界面处夹杂物运动模型，然后定量化评价夹杂物尺寸、夹杂物密度、渣相密度、渣相粘度、钢水密度、钢水粘度、夹杂物在钢渣界面处的润湿性对夹杂物在钢渣界面处运动去除过程的影响，确定夹杂物能够去除时的渣相粘度范围和渣相成分范围，同时结合钢中夹杂物目标成分控制要求，确定最优的精炼渣成分范围。该方法可以兼顾控制夹杂物成分、减少夹杂物数量且可预先确定不同钢种生产是所需的精炼渣成分目标，但其在考虑夹杂物受力分析和夹杂物位移时忽略了夹杂物横向受力及横向位移，且夹杂物在进入渣层后随着时间延长，仍有可能被再次卷入钢水中，增加位移参数误差。
5、鉴于此，我们提出一种评估lf精炼末期钢渣匹配性的方法，本专利技术根据特定的钢种成分和wagner方程确定钢水中组元活度，再结合钢渣平衡理论及炉渣共存理论，计算出炉渣中各组元的质量作用浓度，进而求出与该钢种成分最匹配的理论平衡炉渣成分。基于上述各项经典理论，计算出与钢水成分相匹配的理论炉渣成分，利用理论炉渣成分评估实际炉渣成分与钢水成分是否匹配，对实际生产中渣系成分调整和精炼过程渣料的添加量具有指导意义，有利于降低企业生产成本、提高钢产品性能及质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种评估lf精炼末期钢渣匹配性的方法，根据特定钢种成分，基于钢-渣平衡热力学条件，结合wagner方程、炉渣结构共存理论，构建钢-渣平衡热力学模型，计算出与该钢种成分最匹配的理论cao-al2o3-sio2-mgo四元渣系炉渣成分，旨在明确生产过程中存在的问题及改进方向，降低企业生产成本、提高钢产品性能及质量。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种评估lf精炼末期钢渣匹配性的方法，包括以下步骤：
4、s1、获取钢水中al、si含量及渣中mgo、cao含量；
5、s2、根据步骤s1中al、si含量，结合wagner方程，计算钢水中al、si元素活度；
6、s3、根据步骤s2中钢水中al、si元素活度，结合钢渣平衡原理和炉渣共存理论，计算渣中各组元的活度和钢渣界面的平衡氧含量；
7、s4、根据步骤s3中计算的渣中组元活度，结合质量守恒定律，计算出与钢水中al、si平衡的al2o3、sio2含量，并将理论al2o3、sio2含量与实际炉渣中al2o3、sio2含量进行对比，评估钢渣匹配程度。
8、优选的，在钢渣界面同时发生铝、硅与氧之间的反应，如下式所示：
9、
10、其中，%al、%si为钢水中al、si含量，%o为钢渣界面的平衡氧含量， fal、 fsi为al、si元素的活度系数， fo为钢渣界面的平衡氧活度，、为al2o3、sio2的质量作用浓度， kal、 ksi为钢水中al、si元素的化学反应平衡常数。
11、优选的，所述步骤s3中，根据钢渣平衡原理、炉渣共存理论，将各结构单元的平衡摩尔分数定义为质量作用浓度，表达式如（1）所示：
12、（1）式中ni是结构单元的质量作用浓度，ni是渣中该组元的平衡摩尔数，是渣中总摩尔数；
13、结合渣中各结构单元，摩尔数及质量作用浓度得到以下关系式（2）：
14、
15、n1—n22分别为cao-sio2-al2o3-mgo四元渣系中22个分子的质量作用浓度，k1—k18分别为cao-sio2-al2o3-mgo四元渣系中18个复杂分子化合物的化学反应平衡常数；
16、根据质量守恒定律，所有结构单元的质量作用浓度之和为1，可得以下公式：n1+n2+n3+...+n20+n21+n22=1（3）。
17、优选的，步骤s3中，结合钢水中al、si含量、关系式（2）、化学反应平衡常数及钢渣界面平衡氧含量可构成以下等式：
18、（4）
19、 （5）
20、式中，%al、%si为钢水中al、si含量，%o为钢渣界面平衡氧含量；n3为al2o3的质量作用浓度，n4为sio2的质量作用浓度，t为绝对温度；
21、根据上述计算结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种评估LF精炼末期钢渣匹配性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的评估LF精炼末期钢渣匹配性的方法，其特征在于，在钢渣界面同时发生铝、硅与氧之间的反应，如下式所示：
3.根据权利要求2所述的评估LF精炼末期钢渣匹配性的方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据钢渣平衡原理、炉渣共存理论，将各结构单元的平衡摩尔分数定义为质量作用浓度，表达式如（1）所示：
4.根据权利要求3所述的评估LF精炼末期钢渣匹配性的方法，其特征在于，步骤S3中，结合钢水中Al、Si含量、关系式（2）、化学反应平衡常数及钢渣界面平衡氧含量可构成以下等式：
【技术特征摘要】
1.一种评估lf精炼末期钢渣匹配性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的评估lf精炼末期钢渣匹配性的方法，其特征在于，在钢渣界面同时发生铝、硅与氧之间的反应，如下式所示：
3.根据权利要求2所述的评估lf精炼末期钢渣匹配性的方法，其特征在于，所述步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：田大成，李世健，秦振，董钰泽，
申请(专利权)人：苏州思萃熔接技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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