基于转炉烟气分析的熔池碳含量及温度动态预报

基于烟气分析获得烟气流量及成分,应用碳平衡原理构建的碳积分数学模型可动态预测熔池中的碳含量;对炉气信息延迟性、炉气量、枪位系数和脱碳速率拐点a与b等参数的修正,能够提高熔池碳含量动态预报的精度。在熔池碳含量动态预报的基础上,基于热平衡理论和碳氧反应热力学构建了熔池温度动态预报模型,通过脱碳速率拐点a和b的修正以及分阶段模型的构建,能够提高熔池温度的预报精度。在此基础上采用Visual Basic 6.0和SQL Server 2000数据库构建了熔池碳含量和温度动态预报系统,利用该系统对一定时期的46炉冶炼数据进行了离线运行,结果表明:终点w(C)0.2%时,预报偏差小于0.02%命中率为84.8%,模型终点温度预报偏差小于20℃命中率为84.8%,C-T双命中率达到73.9%,基本满足冶炼对终点命中率的要求。     

转炉吹炼后期碳含量预报的改进指数模型

介绍了几种主要的转炉烟气分析碳含量预报模型,并分析了其中的指数衰减模型及其三种改进算法的基本原理和优缺点。在综合三种模型优点的基础上,提出了基于“极限碳含量拟合+曲线同步更新”算法的改进指数模型。首先,利用历史炉次吹炼后期的脱碳氧效率和碳含量数据,通过指数拟合得到“历史脱碳曲线”和极限碳含量参数;其次,使用当前炉次吹炼中期的最大脱碳氧效率值对“历史脱碳曲线”的特征参数进行替换,得到当前炉次吹炼后期的“参考脱碳曲线”,再对其进行归一化处理,得到归一化的“参考脱碳曲线”;然后,采用多点校正的方法,计算当前炉次吹炼至各等距离校正点时“参考脱碳曲线”的脱碳量,并根据计算脱碳量与转炉实际脱碳量的偏差,对熔池碳含量及脱碳曲线参数进行计算与校正,得到“计算脱碳曲线”;最后,通过逐次迭代计算对“参考脱碳曲线”和“计算脱碳曲线”进行同步更新,进而实现对转炉吹炼后期熔池碳含量的精准预报。研究表明,改进的指数模型具有较高的准确率,终点碳含量预报误差在±0.02%范围内的命中率达到90%。      

基于烟气成分分析的电弧炉炼钢脱碳模型

为了连续地预测电弧炉熔池中碳含量,实现对冶炼终点碳含量的控制,以红外烟气分析技术和物质质量守恒计算为基础,结合入炉总碳量和供氧量等生产数据,建立了电弧炉炼钢脱碳数学模型.对莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂50tUHP电弧炉实际冶炼数据的模拟计算表明,该模型能实现对熔池碳含量的连续预测和终点控制.模拟计算结果还表明,电弧炉冶炼过程中,脱碳速度主要受供氧流量的影响,最大可达0.12%～0.16%min-1.该模型用于电弧炉供氧优化后,氧气消耗明显降低.     

转炉炼钢熔池碳含量动态变化研究

通过引入炉气分析仪采集的实测数据,用碳指数模型描绘熔池内碳含量实时变化趋势,并用修正后的碳积分模型计算转炉吹炼过程的总脱碳量,以对碳含量的动态变化和终点出钢情况做出预报.在机理分析的基础上,利用三阶段脱碳曲线的后期变化趋势建立碳指数实时和终点预报模型,同时对碳积分计算公式加以修正,得到冶炼全程的脱碳率计算模型.仿真结果表明,碳指数及碳积分模型直接用于指导转炉炼钢生产具有一定的参考价值,在一定程度上可以取代炉气分析仪的使用.     

基于炉口火焰多光谱分析技术预报转炉终点碳的研究

利用多光谱复合分析技术,设计开发了远距离、非接触式转炉炉口火焰碳谱线分析技术和装置,预报转炉熔池钢液碳含量。该技术通过分析转炉主吹过程炉口火焰碳谱线的变化规律,找出了炉口火焰多光谱光强分布图样与转炉熔池钢液碳含量的对应关系,建立了转炉冶炼过程熔池碳含量的实时预报模型。该装置在某钢厂70t转炉上进行了试验,按照终点[C]≤0.05%±0.02%、0.05%~0.15%±0.03%和0.15%±0.05%三个范围内预报精度,预报命中率分别为83.8%、80.1%和85.6%,研究表明,转炉冶炼过程的装入制度、造渣制度以及供氧制度对终点碳预报基本没有影响。     

应用改进的神经网络模型预报转炉冶炼终点

准确预报转炉冶炼终点的钢水温度与碳含量对提高转炉终点命中率具有重要意义。针对现有多层前馈网络学习算法的不足,基于BP模型提出一种改进算法,建立了复吹转炉冶炼终点的预报模型,并与BP模型的预测结果进行了统计比较。研究表明,改进后的模型能够对冶炼终点进行良好的预报。采用单节点输出模型对终点钢水碳含量与温度分别进行预报,预测误差w(Δ[C])<±0.03%的命中率达97.22%,Δt<±12℃的命中率为94.44%。还建立了神经网络双节点输出模型对转炉终点钢水碳含量及温度同时进行预报,误差Δt<±15℃、w(Δ[C])<0.03%的双命中率为76.92%。     

基于副枪控制的转炉终点预测模型

利用转炉吹炼末期脱碳指数方程、热平衡和热力学方程分别建立了转炉终点碳、温度、磷和锰的预报模型.终点碳质量分数预报误差为±0.015%的命中率达到87.6%;转炉终点目标w(C)=0.03%时,温度误差范围±10 ℃的比率为85.4%;模型预报钢中w(Mn)误差在±0.02%、w(P) 误差在±0.003%范围的比率分别达到了87.0%和81.2%.建立的预报模型具有较高的精度,实现了转炉终点碳、温度、残锰和磷的同时预报,为提高转炉的终点控制命中率、减少补吹的次数、实现直接出钢打下良好的基础.     

基于烟气分析转炉终点碳含量控制的新算法

研究了基于烟气分析转炉终点碳含量控制的不同算法. 针对Meyer和植村卓郎两人提出的指数衰减模型算法中的不足,提出了一种新算法. 其原理是将脱碳氧效率对每炉的最大脱碳氧效率进行归一化处理后,比照参考脱碳曲线,采用累计平移算法,动态推算熔池碳含量. 对低碳钢冶炼炉次的仿真模拟表明,新算法具有较好的适应性,对生产实际中提高终点碳含量控制精度和命中率有重要指导意义.     

AOD冶炼脱碳反应模型与计算机模拟

AOD冶炼中,终点碳和终点温度的命中率是提高生产率和产品质量的关键。由初始温度,初始成分及补加合金量等原始数据,通过本模型可预报要达到目标终点碳所需要的脱碳时间以及相应的终点温度。本模型计算得到的终点碳与实际终点碳,在同等条件下,两者极为接近,可作为一般AOD冶炼中预报终点碳与脱碳时间关系之用。通过分级调整O2、Ar、N2气比例得到最佳脱碳效果,终点碳命中率可提高到98％以上,最高温度可以控制不超过1750℃,延长炉衬寿命。     

基于函数型数字孪生模型的转炉炼钢终点碳控制技术

由于转炉冶炼过程中的热力学和动力学反应复杂,副枪控制模型和传统的烟气分析模型存在很大的局限性,导致了转炉冶炼终点碳含量的预测精度偏低,是实现智能炼钢的主要技术瓶颈. 针对上述问题,提出了基于烟气分析的炼钢过程函数型数字孪生模型. 首先,利用烟气分析得到连续监测的实时数据,以此来实时监控转炉熔池内钢水的碳氧反应状态; 然后,根据熔池反应所处的不同阶段,利用函数型数据分析方法建立吹炼前期和吹炼后期的函数型预测模型; 在此基础上,按照吹炼前期和吹炼后期这两个阶段来分别自动修正模型中的系数函数,从而能在复杂的实际工况条件下完成对熔池碳含量的准确预测. 通过260 t氧气转炉的工业应用实例,证实函数型数字孪生模型具有良好的自学习和自适应能力,对异常冶炼状态具有良好的鲁棒性,可以实现全过程的熔池碳含量动态预测,终点碳质量分数在± 0. 02% 范围内的命中率为95%. 利用函数型数字孪生模型在拉碳阶段对钢水中碳含量的预测值来控制终吹点. 更为重要的是,在保证入炉原料成分、温度、质量等参数稳定的前提下,采用该模型可以有望取消基于副枪的停吹取样步骤,从而降低生产成本,提高产品质量和生产效率,具有广泛的工业应用前景.      

沙钢180t转炉自动炼钢控制工艺的建立与实践

以副枪系统和二级冶金模型为基础,通过优化原材料条件,建立转炉加料、底吹搅拌和供氧等吹炼过程自动控制工艺,以及优化系统操作参数和模型参数等措施,实现了180t转炉自动化炼钢,转炉出钢命中率由25%提高到83%以上,且吹炼过程稳定,转炉生产周期缩短了4min,终渣全铁质量分数平均降低了2.4%,提高了转炉炼钢的金属收得率。     

济钢超低碳、超低磷钢转炉溅渣护炉工艺

随着超低碳、超低磷钢种冶炼的增多,济钢复吹转炉终点氧含量大幅提高,严重侵蚀了转炉炉衬。从高氧化性炉渣对炉衬的侵蚀机理入手,提出了兼顾溅渣层和炉底的溅渣工艺,介绍了超低碳、超低磷钢溅渣护炉工艺参数的优化及取得的效果。     

超低碳钢的转炉终点控制

 通过对国内某厂300t转炉终点相关数据的理论分析,发现影响转炉终点水平的有：转炉炉龄、转炉终点温度以及吹氧量等。转炉吹炼过程中存在一个临界碳含量。当转炉终点碳含量低于临界碳含量时,脱碳变得困难,钢水过氧化严重。采用规则溶液模型计算转炉渣中FeO的活度,据此计算的临界碳含量（质量分数）为0.02%~0.03%。根据理论分析和实际统计结果,300t转炉理想的终点碳质量分数为0.03%~0.05%。     

大型转炉优化造渣工艺提高脱磷的效果

 针对转炉冶炼存在的转炉前期化渣速度慢,冶炼终点钢水、炉渣氧化性高,终点磷含量控制不稳定等问题,利用炉渣熔化性测定、热力学平衡计算、炉渣矿相分析的方法研究了260 t转炉造渣、供氧工艺。结果表明,转炉初期渣熔化温度为1 330 ℃,不利于转炉前期化渣;终渣熔化温度为1 200 ℃,不利于转炉后期的炉衬维护;终点钢水磷含量与渣钢间磷平衡值差距较大,说明转炉吹炼终点动力学条件不足;炉渣中游离氧化钙含量较高,有部分未熔化的石灰。通过优化转炉渣料加入顺序和数量,强化转炉终点氧枪枪位控制、底吹搅拌等技术措施,可获得较高的转炉终点脱磷率和渣-钢间磷分配比,使终点渣-钢间磷含量更接近平衡;终点炉渣发育良好,游离氧化钙含量适中。     

鞍钢100t转炉氧枪喷头结构优化与应用

结合鞍钢股份有限公司炼钢总厂100 t转炉的生产实际,对原有氧枪喷头结构进行了优化。工业试验结果表明,使用喷头优化后的氧枪,转炉吹炼喷溅减少,初渣成渣时间提前1.2 min,吹氧时间缩短了49.8 s,氧气消耗降低了1.82 m3/t,终点一次倒炉渣中FeO含量降低了0.45%,磷合格率提高了3.11%。     

超低碳钢转炉冶炼终点控制技术

通过对转炉冶炼终点碳、磷、铁选择性氧化平衡点的计算,得出超低碳钢冶炼终点碳含量的最佳控制范围是0.040%~0.060%,基于此范围开发了转炉冶炼的静态模型及动态模型,从而形成超低碳钢冶炼终点的控制技术,实践表明,采用该技术可大幅度提高冶炼终点钢水温度和磷成分的命中率,降低补吹率及罐内氧含量。     

120 t转炉底吹CO2工艺研究及应用

介绍了某钢厂采用底吹CO2工艺,转炉冶炼CSP中低碳钢过程的变化,探究底吹CO2的工艺优势,为后续工艺优化提供借鉴.通过在120 t顶底复吹转炉进行底吹CO2工艺试验研究,分析了底吹CO2对钢水成分、炉渣成分、氧气消耗、钢中氮氧含量的影响.试验结果表明:底吹CO2工艺替代常规工艺切实可行,且有明显的工艺优势.底吹0.9...     

转炉铁水脱磷预处理水模试验

 利用1/9有机玻璃模型测定了脱磷预处理转炉在不同喷吹条件下的熔池混匀时间、顶吹射流对熔池的穿透深度,渣-钢之间的乳化率。研究了废钢在脱磷预处理转炉熔池中的运动状况,测量了不同单重的废钢在熔池中的悬浮能量。为深入了解转炉脱磷预处理的工艺特点,和转炉正常炼钢的相应数值进行了对比。根据水模测定结果,对A炉、B炉2个脱磷预处理情况进行了比较。从总体情况看,A炉的操作比较合理,预处理后的铁水中磷质量分数可降低到0.010%～0.015%,相当于日本和歌山钢厂的水平。