CN103866088A - 一种利用参考炉次法确定lf精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法 - Google Patents

一种利用参考炉次法确定lf精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法。该方法包括精炼过程中控制转炉下渣量，同钢种炉次在转炉出钢过程中的合成渣加入量相同；（1）采集数据，利用计算机建立数据库；（2）当数据库中某个钢种的采集数据累积至≥400炉次时，该数据库即可用于该钢种LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的确定。本发明提供采集操作数据，建立数据库，用计算机处理数据快速准确，本发明的参考炉次法完全可替代目前凭人工确定造渣料加入量的造渣方式，解决人工判断的不稳定性，优化精炼效果、稳定精炼钢水质量、促进标准化作业。

Description

一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法
技术领域
本发明涉及一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，属于炼钢过程中的LF精炼技术领域。
背景技术
LF精炼过程的主要任务有脱氧、脱硫、去除夹杂以及调整钢液温度、化学成分。LF炉以其独特的精炼功能，良好的精炼效果、简单的操作工艺在冶炼过程中起着重要的作用，它能对钢液进行调温处理，并能长时间保温钢液，协调连铸设备与炼钢炉之间的生产节奏，提高钢材质量，扩大生产品种，LF精炼炉成为保证连铸生产能够顺行不可缺少的设备。在LF精炼过程中精炼效果的好坏与精炼渣的用量密不可分。
CN101403021A公开了一种钢渣利用方法，它是在LF钢包精炼炉加入造渣料造渣并进行精炼,每吨钢水加造渣料20KG～50KG/T,然后浇铸的流程中,把浇铸后的钢包炉炉渣及剩余钢水返回电炉内进行冶炼,并在电炉中加入造渣料,每吨钢水加造渣料50KG～70KG/T,电炉冶炼过程中减少造渣料石灰的加入量,并降低电炉的供电量。
目前，炼钢厂精炼车间造渣过程主要是工人根据经验决定造渣料的加入量和加入方式。即，用定氧探头测钢水中的溶解氧含量，观察炉渣颜色和粘度，以这些作为判定依据，然后根据经验决定造渣料的加入量，由于人员操作水平的参差不齐，从而导致精炼渣的成份范围波动较大，难以避免的造成个别炉次炉渣偏稀、耐材侵蚀严重、连铸过程出现水口堵塞、钢中夹杂物含量不稳定等问题。由于精炼过程中炉渣成份无法在线监测，不能准确给出LF精炼炉的进站炉渣成份，这给用计算机智能控制LF精炼炉造渣料的加入带来很大的技术困难。精炼过程中炉渣成份主要有：CaO、SiO2、Al2O3、FeO、MnO，对于其中的CaO、SiO2、Al2O3，可利用控制转炉下渣量、转炉出钢过程中相同的钢种有相同的合成渣加入量的方法来稳定LF进站渣中的CaO、SiO2、Al2O3的含量。而其中的FeO、MnO的含量控制目前尚无行之有效的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，适用于铝镇静类钢种，实现标准化作业。
术语解释：铝镇静钢种，即转炉出钢过程和LF精炼过程用铝进行脱氧的钢种。
本发明的算式中所有乘号均以“*”表示，以避免与英文字母混淆。
本发明的技术方案如下：
一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，包括精炼过程中控制转炉下渣量，同钢种炉次在转炉出钢过程中的合成渣加入量相同；步骤如下：
（1）采集以下数据，利用计算机建立数据库：
a:冶炼的钢种号；
b:炉号；
c:钢水重量，单位吨；记为C;
d:转炉冶炼终点钢水中的溶解氧，单位ppm；记为D;
e:转炉出钢过程中的含铝合金加入量，单位kg，记为E;
e1:转炉出钢过程中铝的加入量，单位kg，记为E1，E1为加入的铝合金的含铝量之和，计算公式为：E1=ΣE*铝合金中的铝的质量百分数；
f:计算出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量，单位kg,记为F，
计算公式为：F=E1-C*D*1.125*0.001；
g:LF精炼炉进站钢水中酸溶铝的质量百分含量，%；
h:LF精炼炉进站钢水中的溶解氧，单位ppm；
i:LF精炼炉进站钢水温度，℃；
g:LF精炼炉加铝量，单位kg；
k:LF精炼炉石灰加入量，单位kg；
l:LF精炼炉碳化钙加入量，单位kg；
m:LF精炼炉出站钢水中的酸溶铝的质量百分含量，%。
n:LF精炼炉萤石加入量，单位kg；
（2）当数据库中某个钢种的采集数据累积至≥400炉次时，该数据库即可用于该钢种LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的确定，方法如下：
钢包运入LF精炼炉后，采集钢水的的钢种号、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、转炉出钢过程中的含铝合金加入量（kg），按公式F=E1-C*D*1.125*0.001计算得到出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg），同时利用定氧探头测定钢水中的溶解氧含量（ppm）和酸溶铝的质量百分含量（%）；
然后打开数据库，搜索能同时满足钢种号、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg）、酸溶铝的质量百分含量（%）与该炉钢水的数据偏差在±15%以内的炉次；
将符合上述条件的的所有炉次中的LF精炼炉加铝量(kg)、LF精炼炉石灰加入量（kg）、LF精炼炉萤石加入量（kg）、LF精炼炉碳化钙加入量（kg）取算数平均值，即得本炉次的LF精炼炉造渣料及脱氧合金的加料量。
其中，石灰和萤石属于LF精炼炉造渣料，碳化钙和铝属于脱氧合金，本发明通过参考炉次法确定石灰和萤石碳的加量及碳化钙和铝的加量，即实现了LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的确定。
根据本发明，步骤（1）e.中所述的含铝合金是铝锰铁、铝锰钛、钢芯铝之一或组合。为提高脱氧效果，转炉出钢过程中一般用脱氧元素与铁或锰的合金进行脱氧，例如铝锰铁、铝锰钛约含铝55%，钢芯铝含铝50%。
精炼完成后若本炉钢水未出现质量问题，则本炉的操作数据继续录入数据库。
当数据库里某个钢种的采集数据累积至≥400炉次时，数据库存储的数据量基本就可以满足指导精炼生产要求。当然，集数据累积炉次越多越好。
本发明的技术特点及原理：精炼过程中炉渣成份主要有：CaO、SiO2、Al2O3、FeO、MnO，对于CaO、SiO2、Al2O3，利用控制转炉下渣量、转炉出钢过程中“相同的钢种有相同的合成渣加入量”的方法来稳定LF进站渣中的CaO、SiO2、Al2O3的含量；对于FeO和MnO，采用参考炉次法来确定LF进站渣中的FeO、MnO的含量。
对于用铝脱氧的钢种，脱炉渣中的相关反应式如下：
3FeO+2Al=3Fe+Al2O3.......................①
3MnO+2Al=3Mn+Al2O3..................②
从反应式①、②可看出钢水中铝含量的变化量和变化速度是和炉渣中FeO+MnO的含量相关，可用钢水中的铝的变化情况来表征炉渣中FeO+MnO的含量。此为利用参考炉次法来确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法提供了科学依据，在两炉钢水的前期加造料量相同、且在相同的时间段内的铝含量和铝的变化量相同的条件下，该两炉钢水炉渣中FeO的含量也相同，后期的脱氧剂的加入量、造渣料加入量也相同。本发明提供一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，来确定用铝脱氧的钢种LF进站渣中的FeO、MnO的含量。
本发明的优良效果：
本发明通过参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，通过采集操作数据，建立数据库，用计算机处理数据快速准确，完全可替代目前凭人工经验决定造渣料加入量的造渣方式，解决人工操作、判断的不稳定性，从而实现优化精炼效果、稳定精炼钢水质量、推进标准化作业。
具体实施方式
下面以钢种号为SPHC的数据库建立及应用实施例为例，对本发明进一步说明。
一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，包括精炼过程中控制转炉下渣量，钢种SPHC在400炉次的转炉出钢过程中的合成渣加入量相同；步骤如下：
（1）采集以下数据，利用计算机建立数据库：
a:冶炼的钢种号：SPHC；
b:炉号；SPHC钢种累积400炉次，分别输入炉次编号；
以下是每一炉次的信息数据分别采集：
c:钢水重量，单位吨；记为C;
d:转炉冶炼终点钢水中的溶解氧，单位ppm；记为D;
e:转炉出钢过程中的含铝合金加入量，单位kg，记为E;该合金是铝锰铁；
e1:转炉出钢过程中铝的加入量，单位kg，记为E1，数据E1为加入的铝铁合金的含铝量之和，计算公式为：E1=E*铝铁合金中的铝的质量百分数；
f:计算出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量，单位kg,记为F;计算公式为：F=E1-C*D*1.125*0.001；
g:LF精炼炉进站钢水中酸溶铝的质量百分含量，%；
h:LF精炼炉进站钢水中的溶解氧，单位ppm；
i:LF精炼炉进站钢水温度，℃；
g:LF精炼炉加铝量，单位kg；
k:LF精炼炉石灰加入量，单位kg；
l:LF精炼炉碳化钙加入量，单位kg；
m:LF精炼炉出站钢水中的酸溶铝的质量百分含量，%。
n:LF精炼炉萤石加入量，单位kg；
（2）当数据库中某个钢种的采集数据累积至≥400炉次时，该数据库即可用于该钢种LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的确定，方法如下：
钢包运入LF精炼炉后，采集钢水的的钢种号、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、转炉出钢过程中的含铝合金加入量（kg），按公式：F=E1-C*D*1.125*0.001计算得到出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg），同时利用定氧探头测定钢水中的溶解氧含量（ppm）和酸溶铝的质量百分含量（%）；然后打开数据库，搜索能同时满足钢种号、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg）、酸溶铝的质量百分含量（%）与该炉钢水的数据偏差在±15%以内的炉次，将符合上述条件的的所有炉次中的LF精炼炉加铝量(kg)、LF精炼炉石灰加入量（kg）、LF精炼炉萤石加入量（kg）、LF精炼炉碳化钙加入量（kg）取算数平均值，即得本炉次的LF精炼炉造渣料及脱氧合金的加料量。
以下实施例中的百分含量%均为质量百分比。
实施例1：
炉号2-4479钢包运入LF精炼炉后,采集数据：钢种号为SPHC、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧为883ppm、钢水重130.9吨、转炉出钢过程中铝锰铁的加入量400kg，铝锰铁中含铝55%，经计算F=400*55%-130.9*883*1.125*0.001得：出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量90.0kg。
利用定氧探头测LF进站钢水中的溶解氧含量8（ppm）和酸溶铝的质量百分含量0.005（%），调用数据库后，寻找到炉号3-3683和炉号3-8311的2炉合适钢水作为参考炉次，这两炉钢的转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg）、LF进站钢水酸溶铝的质量百分含量（%）与这炉钢水采集的数据偏差同时在±15%以内，对这两炉钢的LF精炼炉加铝量(kg)、LF精炼炉石灰加入量（kg）、LF精炼炉碳化钙加入量（kg）取算数平均值为：LF精炼炉碳化钙105kg、LF精炼炉加铝量87.5kg、LF精炼炉加石灰量：500kg。
炉号2-4479的钢水LF精炼过程中分批加入碳化钙105kg、铝87.5kg、石灰500kg，精炼完成后，钢水质量合格。
表1：实施例1及参考炉次加料数据
Figure BDA0000481169460000051
实施例2：
炉号3-8218钢包运入LF精炼炉后,采集数据：钢种号为SPHC、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧为528ppm、钢水重133.6吨、转炉出钢过程中铝锰铁的加入量450kg，铝锰铁中含铝55%，经计算(450*55%-133.6*528*1.125*0.001)得：出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量168.1kg；利用定氧探头测LF进站钢水中的溶解氧含量10ppm和酸溶铝的质量百分含量0.005（%），调用数据库后，寻找到炉号3-8328和炉号3-8327的2炉钢作为参考炉次，这两炉钢的转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg）、LF进站钢水酸溶铝的质量百分含量（%）与这炉钢水采集的数据偏差同时在±15%以内，对这两炉钢的LF精炼炉加铝量(kg)、LF精炼炉石灰加入量（kg）、LF精炼炉碳化钙加入量（kg）取算数平均值为：LF精炼炉碳化钙90kg、LF精炼炉加铝量113.75kg、LF精炼炉加石灰量：975kg。炉号3-8218的钢水LF精炼过程中分批加入碳化钙90kg、铝113.75kg、石灰975kg，精炼完成后，钢水质量合格。
表2：实施例2及参考炉次加料数据
Figure BDA0000481169460000061

Claims (2)

1.一种利用参考炉次法确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，包括精炼过程中控制转炉下渣量，同钢种炉次在转炉出钢过程中的合成渣加入量相同；步骤如下：
（1）采集以下数据，利用计算机建立数据库：
a:冶炼的钢种号；
b:炉号；
c:钢水重量，单位吨；记为C;
d:转炉冶炼终点钢水中的溶解氧，单位ppm；记为D;
e:转炉出钢过程中的含铝合金加入量，单位kg，记为E;
e1:转炉出钢过程中铝的加入量，单位kg，记为E1，E1为加入的铝合金的含铝量之和，计算公式为：E1=ΣE*铝合金中的铝的质量百分数；
f:计算出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量，单位kg,记为F，
计算公式为：F=E1-C*D*1.125*0.001；
g:LF精炼炉进站钢水中酸溶铝的质量百分含量，%；
h:LF精炼炉进站钢水中的溶解氧，单位ppm；
i:LF精炼炉进站钢水温度，℃；
g:LF精炼炉加铝量，单位kg；
k:LF精炼炉石灰加入量，单位kg；
l:LF精炼炉碳化钙加入量，单位kg；
m:LF精炼炉出站钢水中的酸溶铝的质量百分含量，%。
n:LF精炼炉萤石加入量，单位kg；
（2）当数据库中某个钢种的采集数据累积至≥400炉次时，该数据库即可用于该钢种LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的确定，方法如下：
钢包运入LF精炼炉后，采集钢水的的钢种号、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、转炉出钢过程中的含铝合金加入量（kg），按公式F=E1-C*D*1.125*0.001计算得到出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg），同时利用定氧探头测定钢水中的溶解氧含量（ppm）和酸溶铝的质量百分含量（%）；
然后打开数据库，搜索能同时满足钢种号、转炉冶炼终点钢水中的溶解氧（ppm）、出钢过程中脱完钢水中溶解氧后剩余的铝含量（kg）、酸溶铝的质量百分含量（%）与该炉钢水的数据偏差在±15%以内的炉次，
将符合上述条件的的所有炉次中的LF精炼炉加铝量(kg)、LF精炼炉石灰加入量（kg）、LF精炼炉萤石加入量（kg）、LF精炼炉碳化钙加入量（kg）取算数平均值，即得本炉次的LF精炼炉造渣料及脱氧合金的加料量。
2.如权利要求1所述的确定LF精炼炉造渣料及脱氧合金加入量的方法，其特征在于步骤（1）e.中所述的含铝合金是铝锰铁、铝锰钛、钢芯铝之一或组合。
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