转炉炉气分析动态控制技术的应用

介绍了转炉炉气分析动态控制模型的原理、操作过程及应对终点碳高的措施,并对终点熔池碳含量和脱碳速度的关系进行研究,得出如下结论:为保证终点预测的稳定,吹炼结束前2 min不变枪位、不添加辅料;终点碳含量高,需低枪位过吹到w([C])＜0.04%,或CO2和N2曲线交叉后继续吹15 s,再决定提枪;考虑到枪位对脱碳速度的影响,吹炼终点碳含量和脱碳速度的关系可以用3次方函数表述;只有减小原料条件的波动和稳定操作,才可用热平衡方法预测吹炼终点熔池温度.     

基于熔池混匀度的转炉烟气分析定碳模型

转炉冶炼终点碳曲线拟合模型避开了熔池初始碳含量难以精准确定的问题,假设吹炼后期脱碳速率与熔池碳含量具有一定的函数关系,通过这种函数关系预报钢水终点碳含量.终点碳的三次方模型和指数模型预报精度在±0.02%之间的命中率分别为85.9%和81.2%.运用熔渣分子理论,基于冶炼热轧板材(SPHC)的渣组元成分,计算得出渣中FeO的活度为0.241.出钢温度为1686℃时,C和Fe元素选择性氧化的临界碳质量分数为0.033%.本文在传统指数模型的基础上,充分考虑了枪位、顶吹流量、底吹流量等操作参数对熔池脱碳速率的影响,建立了基于熔池混匀度的指数模型.基于熔池混匀度的指数模型与其他烟气分析碳曲线拟合模型相比,命中率有所提高.以新钢生产热轧板材(目标碳质量分数为0.06%)时的烟气数据为研究对象建模,终点碳质量分数预报误差在±0.02%之间的有75炉次,占验证数据量的88.2%.      

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。     

钢铁冶炼新技术讲座之六转炉炼钢新技术(三)

4转炉炼钢自动控制技术转炉吹炼自动控制分为三个阶段:4.1静态控制依据初始条件(铁水重量、成分、温度、废钢重量、分类)。要求的终点目标(终点温度、化学成分)以及参考炉次的参考数据,计算出本炉次的氧耗量,确定各种副原料的加入量和吹炼过程氧枪的高度。静态控制包括三个模型:氧量模型、枪位模型和副原料模型。这样可基本命中终点的含碳量和温度目标。4.2动态控制当转炉供氧量达到氧耗量的85%左右时,降低吹氧流量,副枪开始测温、定碳,并把测得的温度值及碳含量送入过程计算机。过程计算机则计算出达到目标温度和目标碳含量所需补吹的氧量…     

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%。      

VOD冶炼超纯铁素体不锈钢脱碳工艺的研究

针对不锈钢冶炼特点,通过脱碳热力学和动力学分析,研究了VOD精炼工艺参数对超纯铁素体不锈钢脱碳速度和终点碳含量的影响,并进行了大量工业生产试验.结果表明,提高冶炼温度、增加吹氧流量和吹氩流量、降低氧枪的供氧压力和枪位有利于提高脱碳速度,获得更低的终点碳含量.     

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.     

转炉补吹脱碳升温规律与终点控制研究

对转炉炼钢接近吹炼终点阶段的脱碳升温规律进行了深入研究,并据此建立了转炉补吹模型;采用线性统计回归自适应算法实现转炉补吹模型参数动态修正.结果表明:转炉吹炼后期补吹阶段的总脱碳氧效率与钢水中碳含量呈线性关系,建立的补吹自适应模型在转炉自动化炼钢终点控制中的精度和命中率方面满足了生产需要.     

副枪技术和烟气分析技术在自动化炼钢中的实践应用

文章介绍了唐钢新区200t转炉中运用副枪和烟气分析技术联合控制方法,对钢水碳含量进行实时矫正和预测.生产结果数据显示该方法提高了吹炼终点C-T命中率,缩短了冶炼时间,为自动化炼钢提供了新方向.     

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%。     

RH真空脱碳工艺的研究分析

结合实际生产数据,分析了转炉终点控制对RH真空脱碳的影响,分析认为,冶炼超低碳钢时,转炉终点碳含量≥0.05%,需要进行RH强制脱碳;终点碳含量≤0.04%时,可以进行RH自然脱碳,也可以在出钢过程中进行最大810kg的微碳锰铁（锰含量80%）合金化操作。底吹氩2min降低钢水氧活度约190×10-6。没有底吹终点钢水碳含量不均匀,均匀性相差0.01%～0.02%。     

300 t转炉IF钢低枪位低终点氧冶炼工艺实践

在脱磷理论分析基础上,采用低枪位冶炼和低终点氧出钢,增大出钢口直径和降低终点温度,并优化底吹工艺降低碳氧积,取得了较好的脱磷效果。生产应用结果表明:采用增大出钢口和优化底吹工艺后,300t转炉出钢时间缩短至5.1 min,缩短了1.9 min;IF钢终点温度降低至1 670.6℃,降低了17.4℃;碳氧积降低至13.3,降低了8.9;终点氧降低至422.5×10^-6。在铁水磷升高0.010%,枪位降低30 cm,终点氧降低153.3×10^-6的条件下,工艺优化后的平均终点磷含量为0.012 4%,能够满足转炉冶炼IF钢对脱磷效果的要求。     

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。     

基于数据驱动的转炉二吹阶段钢水温度动态预测模型

转炉钢水温度是转炉终点控制的工艺参数之一,精确的钢水温度预测对转炉终点控制具有重要的指导意义。然而,以往的大多数转炉终点预测模型属于静态模型,只能够实现对转炉吹炼终点钢水温度的预测,无法实现动态预测,导致模型的作用有限。针对该问题,提出了一种基于数据驱动的转炉二吹阶段钢水温度动态预测模型。模型先通过新案例主吹阶段的工艺参数,基于案例推理算法找到历史案例库中相似案例。再利用相似案例的二吹阶段工艺参数并基于长短期记忆网络（Long short-term memory,LSTM）算法训练工艺参数与钢水温度的变化关系。然后利用训练好的LSTM模型,计算新案例二吹阶段的钢水温度变化。最后,利用某钢厂实际生产数据,研究了不同重用案例个数及神经元个数对模型预测精度的影响,实验结果表明:模型在重用案例个数为4,神经元个数为10时模型的预测精度最高,此时模型对钢水温度的预测误差在[?5 ℃, 5 ℃]、[?10 ℃,10 ℃]和[?15 ℃,15 ℃]的命中率分别达到40.33%、68.92%和88.33%,模型的性能高于传统二次方模型和三次方模型。      

Combined blowing with three ‐ hole lance in a sidewall blowing converter

Traditionally, in stainless steelmaking converters, oxygen has been blown by a one‐hole lance (1 HL) and sidewall tuyères. In order to reduce the tap‐to‐tap time, the multi‐hole lance has been used for oxygen blowing. The aim of this work was to develop blowing practise for a multi‐hole lance to reduce the tap‐to‐tap time and minimise metal splashing and spitting in the sidewall blowing converter (chromium converter). In the chromium converter the chemical energy of liquid ferrochrome (which contains 4 % silicon and 7 % carbon) is utilised for scrap melting by oxidising the silicon and the part of carbon. The research has been made by a dynamically scaled water model and full‐scale converter. Used parameters were the gas flowrate from sidewall tuyères and lance, lance height, charge weight and position of multi‐hole lance. Splashing has been measured during blowing from walls (splashing) and mouth of the converter model (spitting). The model tests indicated less splashing and spitting by the three‐hole lance (3 HL) than traditional 1 HL. The 1 HL caused strong skulling of the converter cone. By 3 HL blowing the position of the lance has a remarkable effect on the direction and the amount of splashing and lance life. Because of hot metal‐slag splashes, the life time of the 3 HL was halved by position 1 (compared to 1 HL). With the lance position 2 the splashing decreased by approx. 50% in model tests and lance life time increased by ~ 50% (compared to 1 HL) in the full‐scale converter. The model agreed well with the full‐scale converter. According to the process tests, the nominal productivity of the chromium converter has increased 15 % and depending on the refining practise and the silicon content of ferrochromium the lining life has increased 20 ‐ 30 %. In the future the multi‐hole lance will be tested in the AOD vessel.     

副枪及炉气分析在半钢炼钢中的应用

 对副枪、炉气分析相结合在半钢炼钢中使用存在的问题进行讨论,通过生产试验,提出在冶炼中期利用炉气分析曲线指导过程控制与操作,预报炉渣返干与喷溅,进行过程控制动态炼钢。在吹炼后期,CO与CO2曲线交叉后（即w（C）<0.20%时）,炉气分析C预报较准确,利用其进行终点碳控制,实现不倒炉炼钢。在吹氧量为80%~85%与停吹氧30 s后,副枪使用T或TS探头进行测量,对炉气分析模型温度进行修正,可提高炉气分析模型终点温度控制的准确性,减少副枪探头成本消耗。当入炉条件信息不准确时,副枪与炉气分析相结合使用是较合理的选择。     

180 t转炉聚合射流流场的水力学模型的实验研究

采用几何相似比1∶10水模型对180 t顶底复吹转炉内射流与熔池相互作用进行模拟试验,研究了在最佳枪位(150 mm)时氧气流量(38~42 m³/h)对均混时间的影响以及最佳顶枪流量(39 m³/h)下聚合射流氧枪枪位(40~150 mm)对均混时间的影响。结果表明,聚合射流氧枪对熔池的搅拌效果完全能达到顶底复吹的搅拌效果,如能在转炉冶炼工艺中应用,可取消底吹系统,简化转炉设备,提高转炉炉龄。     

120 t转炉高碳出钢工艺研究和应用

理论计算高碳出钢冶炼所需的铁水比较常规工艺高2.9％.研究了转炉冶炼前期的脱磷规律.结果 表明:转炉冶炼前期炉渣碱度控制在1.8 ～2.2,炉渣FeO含量控制在15％左右,熔池温度控制在1400～1450℃,转炉冶炼前期平均脱磷率可控制在75％.优化了冶炼过程的供氧制度、加料制度、底吹制度等,转炉终点碳含量可由原来的0...