一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電弧爐煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，包括將電弧爐冶煉過程分解為多個冶煉階段的步驟，判斷電弧爐冶煉過程中所處冶煉階段的步驟，以及在每個所述冶煉階段中分時段調(diào)節(jié)氧氣流量和氧氣溫度，實現(xiàn)氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力獨立控制的步驟；氧氣流量的調(diào)節(jié)范圍為100?4000Nm3/h，氧氣溫度調(diào)節(jié)范圍為25?500℃。本發(fā)明的有益效果為：與傳統(tǒng)方式相比，氧氣射流具有更優(yōu)異的射流特性，氧氣利用率提高2%~5%，脫碳速率加快，脫碳時間縮短1min以上，終渣TFe降低2%以上，鋼鐵料消耗減少5kg/t以上，具有顯著的優(yōu)化效果和經(jīng)濟效益，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說明】
一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電弧爐煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過 程控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電弧爐煉鋼的供氧主要是通過位于熔池上方的氧槍來完成，氧槍噴頭采用 拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超音速射流，利用氧氣射流的動能穿透爐氣和渣層與鋼水接觸并發(fā)生 反應(yīng)。
[0003] 電弧爐氧槍產(chǎn)生的超音速氧氣射流吹入熔池，一方面提供熔池氧化所需的氧，另 一方面提供熔池攪拌所需的攪拌功；電弧爐的不同冶煉階段對供氧量和攪拌功需求不同， 合理控制供氧量和攪拌功對提高電弧爐冶煉效率具有重要意義。
[0004]在電弧爐煉鋼過程中，爐壁氧槍尺寸和位置是固定的，氧氣流量是冶煉過程中唯 一可調(diào)的供氧參數(shù)，氧氣射流的沖擊攪拌能力隨氧氣流量的變化而變化，無法實現(xiàn)氧氣流 量和沖擊力的獨立控制；同時氧氣流量的變化使得氧槍工作在非設(shè)計工況下，進一步惡化 了超音速氧氣射流的射流特性，降低了氧氣利用率以及氧氣射流對熔池的沖擊攪拌效果。
[0005] 專利號為ZL201210233080.6,名稱為"一種預(yù)熱氧氣提高射流速度的吹氧煉鋼方 法"的專利公開了通過氧槍噴吹被預(yù)熱的高溫氧氣，可顯著增加氧氣的射流速度。但現(xiàn)有的 電弧爐煉鋼生產(chǎn)中供氧參數(shù)單一、氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力無法獨立控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉 鋼過程控制方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的電弧爐煉鋼生產(chǎn)中供氧參數(shù)單一、氧氣射流氧化能 力和沖擊攪拌能力無法獨立控制的問題，以不同冶煉階段的工藝需求為基礎(chǔ)，分時段調(diào)節(jié) 供氧流量和氧氣溫度，實現(xiàn)氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力的獨立控制，提高電弧爐冶 煉效率和氧氣利用效率，降低能量消耗和金屬料消耗。
[0007] 本發(fā)明一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，包括:將電弧爐冶煉過 程分解為多個冶煉階段的步驟，判斷電弧爐冶煉過程中所處冶煉階段的步驟，以及在每個 所述冶煉階段中分時段調(diào)節(jié)氧氣流量和氧氣溫度，實現(xiàn)氧氣射流氧化能力和沖擊攪拌能力 獨立控制的步驟。
[0008] 進一步的，氧氣流量的調(diào)節(jié)范圍為100-4000Nm3/h，氧氣溫度調(diào)節(jié)范圍為25-500 Γ。
[0009] 進一步的，所述多個冶煉階段包括:吹氧助熔階段、造泡沫渣脫磷階段、快速脫碳 階段、吹煉末期。
[0010]進一步的，吹氧助熔階段氧氣流量的范圍為500-2000Nm3/h;造泡沫渣脫磷階段的 氧氣流量的范圍為1000_3000Nm3/h，快速脫碳階段的氧氣流量的范圍為2000-4000Nm3/h，吹 煉末期的氧氣流量的范圍為1500_3000Nm 3/h。
[0011] 進一步的，吹氧助熔階段氧氣溫度的范圍為200-500°C ;造泡沫渣脫磷階段的氧氣 溫度的范圍為25-300°C，快速脫碳階段的氧氣溫度的范圍為100-300°C，吹煉末期的氧氣溫 度的范圍為300-500 °C。
[0012] 進一步的，所述煉鋼過程控制方法通過控制系統(tǒng)完成，所述控制系統(tǒng)包括:爐況判 斷模塊、需求分析模塊、流量計算模塊、溫度計算模塊、供氧執(zhí)行模塊;需求分析模塊前接爐 況判斷模塊，后接流量計算模塊和溫度計算模塊，所述后接流量計算模塊和溫度計算模塊 均后接供氧執(zhí)行模塊。
[0013] 進一步的，上述煉鋼過程控制方法具體包括以下步驟：
[0014] 步驟一、判斷冶煉所處的階段;從第一批料加入電弧爐開始，爐況判斷模塊實時判 斷冶煉所處的階段:吹氧助熔階段、造泡沫渣脫磷階段、快速脫碳階段或吹煉末期；當(dāng)判斷 煉鋼過程將進入下一階段時，將階段特征信息傳輸給需求分析模塊;所述階段特征信息包 括:爐料結(jié)構(gòu)、冶煉時間、供氧量、熔池溫度、電極輸入功率、高溫成像設(shè)備反饋的圖像信息；
[0015] 步驟二、計算供氧需求特征指數(shù);需求分析模塊依據(jù)采集到的階段特征信息，計算 出供氧需求特征指數(shù)I:
[0016] Ι = Ι〇Χ1〇+Ιι；
[0017] 其中：1〇、1:分別為氧化性需求指數(shù)和沖擊性需求指數(shù);吹氧助熔階段，1〇為2-5，I: 為4-5;造泡沫渣脫磷階段，1〇為5-6，^*4-5;快速脫碳階段，1〇為7-9，1:為7-8;吹煉末期，1〇 為5-7,Ιι為8-9;
[0018] 步驟三、計算氧氣流量;流量計算模塊獲取步驟二中的氧化性需求指數(shù)1〇,根據(jù)公 式Q= Ici/8 X Qo計算得到氧氣流量Q，其中Qo為預(yù)熱式氧槍的設(shè)計流量，將計算得到的氧氣流 量數(shù)值傳輸給供氧執(zhí)行模塊；
[0019] 步驟四、計算氧氣溫度;溫度計算模塊獲取步驟二中的氧化性需求指數(shù)1〇和沖擊 性需求指數(shù)1〗后，根據(jù)公式__卜（[?-φ '】0> .⑩幻計算得到氧氣溫度，其中-和ω為修正系 數(shù)，To為預(yù)熱式氧槍的設(shè)計最高溫度;將計算得到的氧氣溫度傳輸給供氧執(zhí)行模塊；
[0020] 步驟五、調(diào)節(jié)氧氣流量和氧氣溫度至計算值;供氧執(zhí)行模塊將步驟三、步驟四中得 到的氧氣流量和氧氣溫度數(shù)值顯示在操作界面上，由操作人員確認(rèn)執(zhí)行指令后，供氧執(zhí)行 模塊經(jīng)由現(xiàn)場總線和PLC控制相應(yīng)閥組及加熱元件，對氧氣流量和氧氣溫度進行控制執(zhí)行； 生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時修正控制參數(shù)。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制系統(tǒng)，包括:爐況判 斷模塊、需求分析模塊、流量計算模塊、溫度計算模塊、供氧執(zhí)行模塊;需求分析模塊前接爐 況判斷模塊，后接流量計算模塊和溫度計算模塊，所述流量計算模塊和溫度計算模塊均后 接供氧執(zhí)行模塊；
[0022] 進一步的，爐況判斷模塊實時判斷冶煉所處的階段，當(dāng)判斷煉鋼過程將進入下一 階段時，將階段特征信息傳輸給需求分析模塊；
[0023] 需求分析模塊依據(jù)采集到的階段特征信息，計算出供氧需求特征指數(shù)；
[0024] 流量計算模塊獲取供氧特征指數(shù)后，計算得到氧氣流量，且將所述氧氣流量傳輸 給供氧執(zhí)行模塊;氧氣流量計算可結(jié)合模型和數(shù)據(jù)庫尋優(yōu)，得到最優(yōu)氧氣流量；
[0025]溫度計算模塊獲取供氧特征指數(shù)后，計算得到氧氣溫度，且將所述氧氣流量傳輸 給供氧執(zhí)行模塊;氧氣溫度計算可結(jié)合模型和數(shù)據(jù)庫尋優(yōu)，得到最優(yōu)氧氣溫度；
[0026]供氧執(zhí)行模塊將得到的氧氣流量和氧氣溫度數(shù)值顯示在操作界面上，由操作人員 確認(rèn)執(zhí)行指令后，供氧執(zhí)行模塊經(jīng)由現(xiàn)場總線和PLC控制相應(yīng)閥組及加熱元件，對氧氣流量 和氧氣溫度進行控制執(zhí)行;生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時修正 控制參數(shù)。
[0027] 本發(fā)明適用于30-200噸電弧爐煉鋼過程，氧氣流量為100-4000Nm3/h，氧氣溫度為 25-500°C，氧氣滯止壓力為0.1-1.5MPa，氧氣通過爐壁預(yù)熱式氧槍和爐門預(yù)熱式氧槍吹入 電弧爐內(nèi)，達(dá)到快速熔化廢鋼、造泡沫渣、脫磷脫碳和升溫的目的。
[0028] 本發(fā)明的有益效果為:與傳統(tǒng)方式相比，氧氣射流具有更優(yōu)異的射流特性，氧氣利 用率提高2%~5%，脫碳速率加快，脫碳時間縮短lmin以上，終渣TFe降低2%以上，鋼鐵料 消耗減少5kg/t以上，具有顯著的優(yōu)化效果和經(jīng)濟效益，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0029] 圖1所示為本發(fā)明實施例電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2所示為本發(fā)明實施例電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼控制方法控制邏輯圖。
[0031 ]其中：1-氧氣氣源、2-氧氣流量控制閥組、3-溫度控制系統(tǒng)、4-電弧爐爐體、5-爐壁 預(yù)熱式氧槍、6-爐壁預(yù)熱式氧槍噴頭、71-爐況判斷模塊、72-需求分析模塊、73-溫度計算模 塊、74-流量計算模塊、75-供氧執(zhí)行模塊。
【具體實施方式】
[0032] 下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實施例中 描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá) 到更好的技術(shù)效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號代表相同的特征或 者部件，可應(yīng)用于不同實施例中。
[0033] 本發(fā)明實施例一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，包括:將電弧爐 冶煉過程分解為多個冶煉階段的步驟，判斷電弧爐冶煉過程中所處冶煉階段的步驟，以及 在每個所述冶煉階段中分時段調(diào)節(jié)氧氣流量和氧氣溫度，實現(xiàn)氧氣射流氧化能力和沖擊攪 拌能力獨立控制的步驟。
[0034] 優(yōu)選的，氧氣流量的調(diào)節(jié)范圍為100-4000Nm3/h，氧氣溫度調(diào)節(jié)范圍為25-500°C。 [0035]優(yōu)選的，所述多個冶煉階段包括：吹氧助熔階段、造泡沫渣脫磷階段、快速脫碳階 段、吹煉末期。
[0036]優(yōu)選的，吹氧助熔階段氧氣流量的范圍為500-2000Nm3/h;造泡沫渣脫磷階段的氧 氣流量的范圍為1000_3000Nm3/h，快速脫碳階段的氧氣流量的范圍為2000-4000Nm3/h，吹煉 末期的氧氣流量的范圍為1500_3000Nm 3/h。
[0037] 優(yōu)選的，吹氧助熔階段氧氣溫度的范圍為200-500°C;造泡沫渣脫磷階段的氧氣溫 度的范圍為25-300 °C，快速脫碳階段的氧氣溫度的范圍為100-300 °C，吹煉末期的氧氣溫度 的范圍為300-500 °C。
[0038] 如圖1所示，優(yōu)選的，所述煉鋼過程控制方法通過控制系統(tǒng)完成，所述控制系統(tǒng)包 括:爐況判斷模塊71、需求分析模塊72、流量計算模塊74、溫度計算模塊73、供氧執(zhí)行模塊 75;需求分析模塊72前接爐況判斷模塊71，后接流量計算模塊74和溫度計算模塊73,所述流 量計算模塊74和溫度計算模塊73均后接供氧執(zhí)行模塊74。
[0039] 優(yōu)選的，上述煉鋼過程控制方法具體包括以下步驟：
[0040] 步驟一、判斷冶煉所處的階段;從第一批料加入電弧爐開始，爐況判斷模塊71實時 判斷冶煉所處的階段:吹氧助熔階段、造泡沫渣脫磷階段、快速脫碳階段或吹煉末期；當(dāng)判 斷煉鋼過程將進入下一階段時，將階段特征信息傳輸給需求分析模塊72;所述階段特征信 息包括:爐料結(jié)構(gòu)、冶煉時間、供氧量、熔池溫度、電極輸入功率、高溫成像設(shè)備反饋的圖像 信息；
[0041] 步驟二、計算供氧需求特征指數(shù);需求分析模塊72依據(jù)采集到的階段特征信息，計 算出供氧需求特征指數(shù)I:
[0042] Ι = Ι〇Χ1〇+Ιι；
[0043] 其中：1〇、1汾別為氧化性需求指數(shù)和沖擊性需求指數(shù);吹氧助熔階段，Ιο為2-5，I: 為4-5;造泡沫渣脫磷階段，1〇為5-6，^*4-5;快速脫碳階段，1〇為7-9，1:為7-8;吹煉末期，1〇 為5-7,Ιι為8-9;
[0044] 步驟三、計算氧氣流量;流量計算模塊74獲取步驟二中的氧化性需求指數(shù)1〇,根據(jù) 公式Q=Ici/8XQo計算得到氧氣流量Q，其中Qo為預(yù)熱式氧槍的設(shè)計流量，將計算得到的氧氣 流量數(shù)值傳輸給供氧執(zhí)行模塊75;
[0045] 步驟四、計算氧氣溫度;溫度計算模塊73獲取步驟二中的氧化性需求指數(shù)1〇和沖 擊性需求指數(shù)1〗后，根據(jù)公式ΠΙΗΜο) W ΧΤα計算得到氧氣溫度，其中￥和《為修正系 數(shù)，To為預(yù)熱式氧槍的設(shè)計最高溫度;將計算得到的氧氣溫度傳輸給供氧執(zhí)行模塊75;
[0046]步驟五、調(diào)節(jié)氧氣流量和氧氣溫度至計算值;供氧執(zhí)行模塊75將步驟三、步驟四中 得到的氧氣流量和氧氣溫度數(shù)值顯示在操作界面上，由操作人員確認(rèn)執(zhí)行指令后，供氧執(zhí) 行模塊75經(jīng)由現(xiàn)場總線和PLC控制相應(yīng)閥組及加熱元件，對氧氣流量和氧氣溫度進行控制 執(zhí)行;生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時修正控制參數(shù)。
[0047]具體的執(zhí)行邏輯如圖2所示。
[0048] 本發(fā)明還提供了一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制系統(tǒng)，包括:爐況判 斷模塊71、需求分析模塊72、流量計算模塊74、溫度計算模塊73、供氧執(zhí)行模塊75;需求分析 模塊72前接爐況判斷模塊71，后接流量計算模塊74和溫度計算模塊73,所述流量計算模塊 74和溫度計算模塊73均后接供氧執(zhí)行模塊75;
[0049] 優(yōu)選的，爐況判斷模塊71實時判斷冶煉所處的階段，當(dāng)判斷煉鋼過程將進入下一 階段時，將階段特征信息傳輸給需求分析模塊72;
[0050] 需求分析模塊72依據(jù)采集到的階段特征信息，計算出供氧需求特征指數(shù)；
[0051 ]流量計算模塊74獲取供氧特征指數(shù)后，計算得到氧氣流量，且將所述氧氣流量傳 輸給供氧執(zhí)行模塊75;
[0052]溫度計算模塊73獲取供氧特征指數(shù)后，計算得到氧氣溫度，且將所述氧氣流量傳 輸給供氧執(zhí)行模塊75;
[0053]供氧執(zhí)行模塊75將得到的氧氣流量和氧氣溫度數(shù)值顯示在操作界面上，由操作人 員確認(rèn)執(zhí)行指令后，供氧執(zhí)行模塊75經(jīng)由現(xiàn)場總線和PLC控制相應(yīng)閥組及加熱元件，對氧氣 流量和氧氣溫度進行控制執(zhí)行;生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時 修正控制參數(shù)。
[0054] 實施例1
[0055] 如圖1所示，本實施例是在100噸超高功率EBT電弧爐上的應(yīng)用，氧氣從氧氣氣源1 起，經(jīng)氧氣流量控制閥組2,再經(jīng)溫度控制系統(tǒng)3,通過電弧爐爐體4進入電弧爐內(nèi)，該電弧爐 擁有爐壁預(yù)熱式氧槍5共4支，爐門預(yù)熱式氧槍1支，溫度控制系統(tǒng)3的氧氣加熱方式采用煙 氣換熱+電加熱的方式，爐壁預(yù)熱式氧槍噴頭6設(shè)計馬赫數(shù)為2.0，設(shè)計流量為2000Nm 3/h，氧 氣滯止壓力〇.814MPa。
[0056] 氧氣流量和溫度采用計算機分時段控制技術(shù)，電弧爐控制系統(tǒng)中包含氧氣控制系 統(tǒng)，氧氣控制系統(tǒng)由爐況判斷模塊71、需求分析模塊72、流量計算模塊74、溫度計算模塊73 和供氧執(zhí)行模塊75組成。爐況判斷模塊71將整個冶煉過程劃分為吹氧助熔階段、造泡沫渣 階段、脫碳階段和吹煉末期，從電弧爐加入第一批料開始計時，并實時采集加料數(shù)據(jù)、供氧 量、熔池溫度等，當(dāng)爐況判斷模塊斷定冶煉即將進入新階段時，立即將階段特征信息傳輸給 需求分析模塊72;需求分析模塊72依據(jù)階段特征信息分析新階段所需的攪拌強度和供氧強 度，計算出新階段的供氧需求特征指數(shù)，并將其同時傳輸給流量計算模塊74和溫度計算模 塊73;流量計算模塊74和溫度計算模塊73依據(jù)供氧需求特征指數(shù)分別計算出最佳的氧氣流 量和氧氣溫度，計算結(jié)果顯示在操作界面上，由操作人員決定是否執(zhí)行;待操作人員下達(dá)執(zhí) 行指令后，供氧執(zhí)行模塊75經(jīng)由現(xiàn)場總線和PLC控制相應(yīng)閥組和加熱元件，對氧氣流量和氧 氣溫度進行控制執(zhí)行。生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時修正控制 參數(shù)，最終達(dá)到最優(yōu)控制。
[0057] 在爐料結(jié)構(gòu)為43.8 %冷廢鋼+12.5 %冷生鐵+25 %熱鐵水+18.7 %直接還原鐵，該 電弧爐使用本發(fā)明時的各階段噴吹參數(shù)及冶煉效果如下：
[0058]吹氧助熔階段:供氧流量為1250Nm3/h，氧氣溫度為490°C，廢鋼熔化時間縮短1分 鐘以上；
[0059] 造泡沫渣、脫磷階段:供氧流量為1500Nm3/h，氧氣溫度為25°C，有利于快速造好泡 沫渣，提高脫磷效率。
[0060] 快速脫碳階段:在脫碳期，氧氣供應(yīng)成為脫碳速率的限制性環(huán)節(jié)，此時以最大流量 向熔池供應(yīng)氧氣，即供氧流量為2000Nm3/h，氧氣溫度適當(dāng)提高至100°C，增強熔池攪拌，提 高脫碳速率。
[0061 ]吹煉末期:供氧流量為1500Nm3/h，氧氣溫度為500°C，在降低氧氣流量的同時增強 熔池攪拌，有利于降低終渣(FeO)，減少鐵損和鋼鐵料消耗。
[0062]使用該控制方法之后，電弧爐冶煉效率明顯提高，廢鋼熔化時間縮短1分鐘以上， 能夠快速形成泡沫渣，脫磷及脫碳速率明顯改善，冶煉周期縮短3分鐘以上，鋼鐵料消耗減 少5kg/t以上，具有顯著的優(yōu)化效果及經(jīng)濟效益。
[0063] 實施例2
[0064]本實施例是在150噸超高功率EBT電弧爐上的應(yīng)用，氧氣從氧氣氣源1起，
[0065] 經(jīng)氧氣流量控制閥組2,再經(jīng)溫度控制系統(tǒng)3,通過電弧爐爐體4進入電弧爐內(nèi)，該 電弧爐擁有爐壁預(yù)熱式氧槍5共5支，爐門預(yù)熱式氧槍1支，氧氣加熱方式采用電加熱的方 式，氧槍噴頭設(shè)計馬赫數(shù)為2.0，設(shè)計流量為3000Nm 3/h，氧氣滯止壓力0.814MPa。
[0066] 氧氣流量和溫度采用計算機分時段控制技術(shù)，電弧爐控制系統(tǒng)中包含氧氣控制系 統(tǒng)，氧氣控制系統(tǒng)由爐況判斷模塊71、需求分析模塊72、流量計算模塊74、溫度計算模塊73 和供氧執(zhí)行模塊75組成。爐況判斷模塊71將整個冶煉過程劃分為吹氧助熔階段、造泡沫渣 階段、脫碳階段和吹煉末期，從電弧爐加入第一批料開始計時，并實時采集加料數(shù)據(jù)、供氧 量、熔池溫度等，當(dāng)爐況判斷模塊斷定冶煉即將進入新階段時，立即將階段特征信息傳輸給 需求分析模塊72;需求分析模塊72依據(jù)階段特征信息分析新階段所需的攪拌強度和供氧強 度，計算出新階段的供氧需求特征指數(shù)，并將其同時傳輸給流量計算模塊74和溫度計算模 塊73;流量計算模塊74和溫度計算模塊73依據(jù)供氧需求特征指數(shù)分別計算出最佳的氧氣流 量和氧氣溫度，計算結(jié)果顯示在操作界面上，由操作人員決定是否執(zhí)行;待操作人員下達(dá)執(zhí) 行指令后，供氧執(zhí)行模塊75經(jīng)由現(xiàn)場總線和PLC控制相應(yīng)閥組和加熱元件，對氧氣流量和氧 氣溫度進行控制執(zhí)行。生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時修正控制 參數(shù)，最終達(dá)到最優(yōu)控制。
[0067] 在爐料結(jié)構(gòu)為45.3 %冷廢鋼+9.7 %冷生鐵+30 %熱鐵水+15 %直接還原鐵，該電弧 爐使用本發(fā)明時的各階段噴吹參數(shù)及冶煉效果如下：
[0068]吹氧助熔階段:供氧流量為1500Nm3/h，氧氣溫度為490°C，廢鋼熔化時間縮短1分 鐘以上。
[0069]造泡沫渣、脫磷階段:供氧流量為2250Nm3/h，氧氣溫度為100°C，有利于快速造好 泡沫渣，提高脫磷效率。
[0070] 快速脫碳階段:在脫碳期，氧氣供應(yīng)成為脫碳速率的限制性環(huán)節(jié)，此時以最大流量 向熔池供應(yīng)氧氣，即供氧流量為3000Nm3/h，氧氣溫度適當(dāng)提高至300°C，增強熔池攪拌，提 高脫碳速率。
[0071] 吹煉末期:供氧流量為2500Nm3/h，氧氣溫度為500°C，在降低氧氣流量的同時增強 熔池攪拌，有利于降低終渣(FeO)，減少鐵損和鋼鐵料消耗。
[0072]使用該控制方法之后，電弧爐冶煉效率明顯提高，廢鋼熔化時間縮短1.5分鐘以 上，能夠快速形成泡沫渣，脫磷及脫碳速率明顯改善，冶煉周期縮短4分鐘以上，鋼鐵料消耗 減少6kg/t以上，具有顯著的優(yōu)化效果及經(jīng)濟效益。
[0073]本發(fā)明的有益效果為:與傳統(tǒng)方式相比，氧氣射流具有更優(yōu)異的射流特性，氧氣利 用率提高2%~5%，脫碳速率加快，脫碳時間縮短lmin以上，終渣TFe降低2%以上，鋼鐵料 消耗減少5kg/t以上，具有顯著的優(yōu)化效果和經(jīng)濟效益，應(yīng)用前景廣闊。
[0074]本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在 不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不 應(yīng)以本文的實施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。
【主權(quán)項】
1. 一種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，其特征在于，包括:將電弧爐冶煉 過程分解為多個冶煉階段的步驟，判斷電弧爐冶煉過程中所處冶煉階段的步驟，W及在每 個所述冶煉階段中分時段調(diào)節(jié)氧氣流量和氧氣溫度，實現(xiàn)氧氣射流氧化能力和沖擊攬拌能 力獨立控制的步驟。2. 如權(quán)利要求1所述的電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，其特征在于，氧氣 流量的調(diào)節(jié)范圍為100-4000Nm3/h，氧氣溫度調(diào)節(jié)范圍為化-500°C。3. 如權(quán)利要求1所述的電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，其特征在于，所述 多個冶煉階段包括:吹氧助烙階段、造泡沫渣脫憐階段、快速脫碳階段、吹煉末期。4. 如權(quán)利要求3所述的電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，其特征在于，吹氧 助烙階段氧氣流量的范圍為500-2000Nm3/h;造泡沫渣脫憐階段的氧氣流量的范圍為1000- 3000 Nm3/h，快速脫碳階段的氧氣流量的范圍為2000-4000Nm3/h，吹煉末期的氧氣流量的范 圍為1500-3000 佩3A。5. 如權(quán)利要求3所述的電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，其特征在于，吹氧 助烙階段氧氣溫度的范圍為200-500°C ;造泡沫渣脫憐階段的氧氣溫度的范圍為25-300°C， 快速脫碳階段的氧氣溫度的范圍為100-300°C，吹煉末期的氧氣溫度的范圍為300-500°C。6. 如權(quán)利要求1所述的電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，其特征在于，所述 煉鋼過程控制方法通過控制系統(tǒng)完成，所述控制系統(tǒng)包括:爐況判斷模塊、需求分析模塊、 流量計算模塊、溫度計算模塊、供氧執(zhí)行模塊;需求分析模塊前接爐況判斷模塊，后接流量 計算模塊和溫度計算模塊，所述后接流量計算模塊和溫度計算模塊均后接供氧執(zhí)行模塊。7. 如權(quán)利要求6所述的電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制方法，其特征在于，具體 包括W下步驟： 步驟一、判斷冶煉所處的階段;從第一批料加入電弧爐開始，爐況判斷模塊實時判斷冶 煉所處的階段:吹氧助烙階段、造泡沫渣脫憐階段、快速脫碳階段或吹煉末期；當(dāng)判斷煉鋼 過程將進入下一階段時，將階段特征信息傳輸給需求分析模塊;所述階段特征信息包括:爐 料結(jié)構(gòu)、冶煉時間、供氧量、烙池溫度、電極輸入功率、高溫成像設(shè)備反饋的圖像信息； 步驟二、計算供氧需求特征指數(shù);需求分析模塊依據(jù)采集到的階段特征信息，計算出供 氧需求特征指數(shù)1:1=1路lO+Ii; 其中：1〇、Ii分別為氧化性需求指數(shù)和沖擊性需求指數(shù);吹氧助烙階段，Iq為2-5，Ii為4- 5;造泡沫渣脫憐階段，1〇為5-6，Ii為4-5;快速脫碳階段，1〇為7-9，Ii為7-8;吹煉末期，1〇為5- 7，1功8-9; 步驟Ξ、計算氧氣流量;流量計算模塊獲取步驟二中的氧化性需求指數(shù)1〇,根據(jù)公式Q= I0/8XQ0計算得到氧氣流量Q，其中舶為預(yù)熱式氧槍的設(shè)計流量，將計算得到的氧氣流量數(shù)值 傳輸給供氧執(zhí)行模塊； 步驟四、計算氧氣溫度;溫度計算模塊獲取步驟二中的氧化性需求指數(shù)1〇和沖擊性需求 指數(shù)Ii后，根據(jù)公式Τ=(Ι廣攀，?ο)/ωΧΤο計算得到氧氣溫度，其中則棘^為修正系數(shù)，To為預(yù) 熱式氧槍的設(shè)計最高溫度;將計算得到的氧氣溫度傳輸給供氧執(zhí)行模塊； 步驟五、調(diào)節(jié)氧氣流量和氧氣溫度至計算值;供氧執(zhí)行模塊將步驟Ξ、步驟四中得到的 氧氣流量和氧氣溫度數(shù)值顯示在操作界面上，由操作人員確認(rèn)執(zhí)行指令后，供氧執(zhí)行模塊 經(jīng)由現(xiàn)場總線和化C控制相應(yīng)閥組及加熱元件，對氧氣流量和氧氣溫度進行控制執(zhí)行;生產(chǎn) 過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時修正控制參數(shù)。8. -種電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：爐況判斷模 塊、需求分析模塊、流量計算模塊、溫度計算模塊、供氧執(zhí)行模塊;需求分析模塊前接爐況判 斷模塊，后接流量計算模塊和溫度計算模塊，所述流量計算模塊和溫度計算模塊均后接供 氧執(zhí)行模塊。9. 如權(quán)利要求8所述的電弧爐使用預(yù)熱式氧槍的煉鋼過程控制系統(tǒng)，其特征在于， 爐況判斷模塊實時判斷冶煉所處的階段，當(dāng)判斷煉鋼過程將進入下一階段時，將階段 特征信息傳輸給需求分析模塊； 需求分析模塊依據(jù)采集到的階段特征信息，計算出供氧需求特征指數(shù)； 流量計算模塊獲取供氧特征指數(shù)后，計算得到氧氣流量，且將所述氧氣流量傳輸給供 氧執(zhí)行模塊； 溫度計算模塊獲取供氧特征指數(shù)后，計算得到氧氣溫度，且將所述氧氣流量傳輸給供 氧執(zhí)行模塊； 供氧執(zhí)行模塊將得到的氧氣流量和氧氣溫度數(shù)值顯示在操作界面上，由操作人員確認(rèn) 執(zhí)行指令后，供氧執(zhí)行模塊經(jīng)由現(xiàn)場總線和化C控制相應(yīng)閥組及加熱元件，對氧氣流量和氧 氣溫度進行控制執(zhí)行;生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)依據(jù)測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)實時修正控制 參數(shù)。
【文檔編號】C21C5/52GK105969936SQ201610496316
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】朱榮, 胡紹巖, 董凱, 劉潤藻, 劉福海, 馬國宏, 魏光升, 王云, 王雪亮, 李智崢, 武文合
【申請人】北京科技大學(xué)