CN103898391A - 一种转炉高合金废钢的装入控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：(1)根据钢种和转炉目标出钢量，计算须加入转炉内的废钢目标总量WTscrap，(2)判断所述钢种有无高合金含量要求，如无，转入普通废钢的配比计算及投入，如有，进入下述步骤（3），进行废钢目标总量中的高合金废钢加入量计算并反馈，判断所述钢种的废钢目标总量中的高合金废钢加入量是否符合要求，（4）如符合，转入普通废钢的配比计算及投入，如不符合，则再进行普通合金加入量计算及投入，直至符合要求。根据本发明，可以在保证钢水成分控制的基础上，降低普通合金的消耗成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金转炉生产控制领域，具体地，本发明涉及转炉冶炼过程中转炉高合金废钢的装入控制方法。
背景技术
在转炉炼钢过程中，往往需要添加一种或几种合金元素，使其达到所炼钢种成分的规格要求。特别是在冶炼高合金钢时，铁合金的加入量较大。由于含有贵金属元素，铁合金的价格往往较高，占了炼钢生产成本的较大比例。为了降低合金消耗，可以将部分合金含量较高的废钢（以下简称“高合金废钢”）在吹炼前装入转炉，以减少合金的投入量，降低合金使用成本。
高合金废钢的种类较多，其所含的金属元素种类和比例各有不同，所以不同的吹炼钢种需要采用不同的高合金废钢配比方案，一般地通过手工操作很难准确把握炉内合金的加料规则。
专利号为“CN200510126463.3”、发明名称为“利用含锡废钢生产易切削钢”的发明专利公开了一种利用含锡废钢生产易切削钢的方法。其特征在于，向炼钢炉中加入废钢目标总量的5％～20％经过压实的含锡废钢，在钢包炉精炼过程中再加入占钢水总量的5％～15％的经过压实和烘烤的含锡废钢。压实后含锡废钢块度小于200×200mm，烘烤温度不低于300℃。
根据该技术方案，在精炼过程中，含锡废钢的加入时间是在钢水脱氧后合金化前加入到钢包中，加入条件是脱氧后的钢水氧活度不高于150×10-6，加入烘烤后的含锡废钢时，钢包炉中钢水温度要比不加含锡废钢的钢水温度高30～50℃。此方法以含锡废钢作为炼钢的锡铁合金，锡的回收率达到95％以上，合理地利用了二次金属资源。但上述专利尚未涉及对于高合金废钢的装入控制，在上述的专利技术方案中，只是利用了含锡废钢作为炼钢的锡铁合金生产易切削钢。因此，其钢种适应范围窄，无法在转炉冶炼中充分利用广泛存在的多种高合金废钢。
而本发明其主要特征是根据目标钢种的合金元素含量，计算出可以替代普通合金的最大高合金废钢加入量以及其他铜板等普通合金的使用量，具有钢种适应 范围广的显著特点。
其他的一些已知专利技术方案，例如，专利号为“CN201110354275.1”、发明名称为“一种电炉炼钢废钢预热的杂质金属元素提取装置及方法”、及专利号为“CN201210047966.1”、发明名称为“利用废钢替代生铁熔炼D型石墨合金铸铁玻璃模具”等的专利技术方案均不涉及如何根据目标钢种的合金含量要求，计算出可以替代普通合金的最大高合金废钢加入量以及其他铜板等普通合金的使用量等的问题，其钢种适应范围窄。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于：提供一种转炉高合金废钢的装入控制方法，所述转炉高合金废钢的装入控制方法系根据目标钢种的合金元素含量，计算出可以替代普通合金的最大高合金废钢加入量，由此指导编制废钢的称量动作指令。
废钢是氧气顶吹转炉炼钢的主原料之一，是冷却效果稳定的冷却剂。高合金废钢是指含有一定量的Cu、Ni、Cr、Mo和W等转炉冶炼中合金元素不易氧化的特殊废钢。在主原料装入阶段配比合适的高合金废钢，可以在保证钢水成分控制的基础上，降低普通合金的消耗成本。
根据本发明，在实现目标钢种的元素含量控制的基础上，达到合理利用二次金属资源、降低冶炼合金消耗的目的。
本发明的技术方案如下：
一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)根据钢种和转炉目标出钢量，计算须加入转炉内的废钢目标总量，所述废钢目标总量由主原料计算模型计算得到，
(2)判断所述钢种有无高合金含量要求，
如无，转入普通废钢的配比计算及投入，
如有，进入下述步骤（3），进行废钢目标总量中的高合金废钢加入量计算并投入，
（3）进行废钢目标总量中的高合金废钢加入量计算并反馈，判断所述钢种的废钢目标总量中的高合金废钢加入量是否符合合金元素含量要求，
（4）如符合合金元素含量要求，转入普通废钢的配比计算及投入，
如不符合合金元素含量要求，则再进行普通合金加入量计算及投入，直至符 合要求。
废钢是氧气顶吹转炉炼钢的主原料之一，是冷却效果稳定的冷却剂。高合金废钢是指含有一定量的Cu、Ni、Cr、Mo和W等转炉冶炼中合金元素不易氧化的特殊废钢。在主原料装入阶段配比合适的高合金废钢，可以在保证钢水成分控制的基础上，降低普通合金的消耗成本。
根据本发明，普通废钢为不含有Cu、Ni、Cr、Mo和W等合金元素的一般性废钢。高合金废钢是指含有一定量的Cu、Ni、Cr、Mo或W等转炉冶炼中合金元素不易氧化的特殊废钢。所述主原料计算模型为现有计算机计算控制***。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，在步骤（3），对所述废钢目标总量中的高合金废钢加入量进行控制，所述高合金废钢加入量占废钢目标总量的比重不超过50％，
所述高合金废钢是指含有一定量的Cu、Ni、Cr、Mo或W的一种或一种以上、在转炉冶炼中合金元素不易氧化的特殊废钢。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢为重型高合金废钢。
重型高合金废钢：指单重在1.0吨～1.5吨间的块状高合金废钢。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢的Cu、Ni或Mo之任一种的含量在0.2%-10%。
在实际使用中，对[W]有含量要求的钢种相当少；另外。对[Cr]元素含量有要求的钢种，含Cr合金必须在出钢时添加到钢包中，或在后续的精炼工序中加入。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢的Cu、Ni或Mo之任一种的含量大于0.2%，一种以上的总含量在0.2%-10%。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢为含铜废钢、铜铬钼废钢、新铜镍废钢、铜镍铬废钢、新铜镍铬钼废钢、含钼废钢、含镍废钢、镍铬钼废钢。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，在步骤(2)，高合金废钢加入量的计算如下：
针对目标钢种中仅是选自Mo、Cu或Ni之任一种合金含量要求时的单合金含量高合金废钢加入量计算方案：
WTscrap_mo=[(WTsteel×TGmo)÷SCmo]÷RTscrap
WTscrap_ni＝[(WTsteel×TGni)÷SCni]÷RTscrap
WTscrap_cu=[(WTsteel×TGcu)÷SCcu]÷RTscrap
其中，WTscrap_mo为“含Mo废钢加入量”，
WTscrap_cu为“含Cu废钢加入量”，
WTscrap_ni为“含Ni废钢加入量”，
WTsteel为“目标出钢量”,
RTscrap为“废钢含铁率”，
TGmo为“钢种目标Mo含量”,
SCmo为“废钢Mo含量”，
TGmo为“钢种目标Cu含量”，
SCcu为“废钢Cu含量”，
TGni为“钢种目标Ni含量”，
SCni为“废钢Ni含量”。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，当WTscrap_mo、WTscrap_ni及WTscrap_cu的一种或一种以上加入量大于WTscrap*0.5时，则取WTscrap_mo、WTscrap_ni及WTscrap_cu一种或一种以上加入量的值控制为WTscrap*0.5。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，在加入高合金废钢之后，在所述废钢目标总量中加入轻（型）废钢。轻废钢加入量WTscrap_ot的计算为：
加入含Mo高合金废钢后，
WTscrap_ot=WTscrap-WTscrap_mo
加入含Ni高合金废钢后，
WTscrap_ot=WTscrap-WTscrap_ni
加入含Cu高合金废钢后，
WTscrap_ot=WTscrap-WTscrap_cu
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，在加入重型高合金废钢之后，在所述废钢目标总量中加入轻废钢。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，
在步骤（3），如对[Cu]、[Ni]、[Mo]中任意2个以上合金元素的含量有要求时，则可以先算其中一种高合金废钢，再算出其他高合金废钢。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，
在步骤（4）,普通合金指铜板、镍板和钼铁，普通合金加入量计算如下：
设“钼铁加入量”为WTmo，
“铜板加入量”为WTcu，
“镍板加入量”为WTni，则有：
WTmo=(TGmo-SCmo×WTscrap_mo÷WTsteel)×WTsteel×系数1
WTcu=(TGcu-SCcu×WTscrap_cu÷WTsteel)×WTsteel×系数2
WTni=(TGni-SCni×WTscrap_ni÷WTsteel)×WTsteel×系数3
系数1=1.50-1.70，系数2=0.9-1.1，系数3=0.9-1.1。
根据本发明，普通合金指通常的高纯度铜板、镍板和钼铁。
高合金废钢是资源回收后的废钢，其主要成分是铁，但也含有一定的合金成分。而普通合金来自于其他铁合金厂，合金含量大于铁的含量，价格较高。因为所述铜板、镍板和钼铁的加入重要但它们的价格较高，所以优先投入高合金的废钢，以减少这些普通合金的投入，降低冶炼成本。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，系数1=1.67，系数2=1.0，系数3=1.0。
根据本发明所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，普通合金（普通合金指铜板、镍板和钼铁）的加入时：
取：系数2=1.0，系数3=1.0。钼铁中钼的含量为60%左右，取系数1=1.67。
由于Cu、Ni在转炉冶炼时不会别氧化，所以取：系数2=1.0，系数3=1.0。钼铁中钼的含量为60%左右，取系数1=1.67。
根据本发明的一种转炉高合金废钢的装入控制方法，所述转炉高合金废钢的装入控制方法系根据目标钢种的合金含量要求，计算出可以替代普通合金的最大高合金废钢加入量，并指导编制废钢的称量动作指令。根据本发明，废钢称量机返回废钢加入量后，计算出铜板等普通合金的使用量，在实现目标钢种的元素含量控制的基础上，达到合理利用二次金属资源、降低冶炼合金消耗的目的。本发 明已应用于实际的转炉生产，具有适用钢种多，计算精确，自动化程度高的特点，推广前景广阔。
附图说明
图1为本发明***逻辑图。
图2为本发明流程示意图。
具体实施方式
以下，举实施例，具体说明本发明。
实施例1：
炉座号=2
出钢顺序号=225758
目标钢种=AK334211，其钢种目标中的合金元素含量要求为[Cu]=0.00%、[Ni]=0.15%、[Cr]=0.00%、[Mo]=0.00%。
该炉钢的目标出钢量WTsteel=300吨，主原料计算模型计算废钢目标总量=48.08吨。
加入代号为1288的含镍废钢（重型废钢），其参数为含[Ni]=0.65%，含铁量=98%，则:
WTscrap_ni=[(WTsteel×TGni)÷SCni]÷RTscrap
=[(300×0.0015)÷0.0065]÷0.98≈70.64吨
根据重废比（（重型）高合金废钢加入量占废钢目标总量的比）不超过50%的规定，取WTscrap_ni=24吨。
加入普通合金（镍板）的计算式：
WTni=(TGni-SCni×WTscrap_ni÷WTsteel)×WTsteel×系数3=(0.0015-0.0065×24÷300)×300×1.0=0.294吨
即再需加入镍板294公斤。
在此实施例中，由于加入了含镍废钢，可以节约镍板156公斤。
实施例2：
炉座号=3
出钢顺序号=325759
目标钢种=XM382312，其钢种目标中的合金元素含量要求为[Cu]=0.00%、[Ni]=0.13、[Cr]=1.00%、[Mo]=0.22%。
该炉钢的目标出钢量WTsteel=300吨，主原料计算模型计算废钢目标总量=49.18吨。
方案1：
加入代号为1272的镍铬钼废钢（重型废钢），其参数为含[Ni]=1.08%，[Mo]=0.3%,含铁量=98%。由于该废钢中含[Ni]高，按满足目标钢种[Ni]元素含量进行计算：
WTscrap_ni＝[(WTsteel×TGni)÷SCni]÷RTscrap
=[(300×0.0013)÷0.0108]÷0.98≈36.85吨
根据重废比不超过50%的规定，取WTscrap_ni=24.59吨。
(1)加入普通合金（镍板）的计算式：
WTni=(TGni-SCni×WTscrap_ni÷WTsteel)×WTsteel×系数3=(0.0013-0.0108×24.59÷300)×300×1.0=0.124吨
即再需加入镍板124公斤。
(2)此时，WTscrap_mo=WTscrap_ni=24.59吨。
WTmo=(TGmo-SCmo×WTscrap_mo÷WTsteel)×WTsteel×系数1
=(0.0022-0.003×24.59÷300)×300×1.67=0.979吨
即再需加入钼铁979公斤。
在此方案中，在加入36CrNiMo4高合金废钢后，需添加镍板124公斤、钼铁979公斤。
方案2：
加入代号为1288的含镍废钢（重型废钢），其参数为含[Ni]=0.65%，含铁量=98%，则:
WTscrap_ni＝[(WTsteel×TGni)÷SCni]÷RTscrap
=[(300×0.0013)÷0.0065]÷0.98≈61.22吨
根据重废比不超过50%的规定，取WTscrap_ni=24.59吨。
(1)加入普通合金（镍板）的计算式：
WTni=(TGni-SCni×WTscrap_ni÷WTsteel)×WTsteel×系数3=(0.0013-0.0065×24.59÷300)×300×1.0=0.230吨
即再需加入镍板230公斤。
(2)此时，WTscrap_mo=WTscrap_ni=24.59吨。
WTmo=(TGmo-SCmo×WTscrap_mo÷WTsteel)×WTsteel×系数1
=(0.0022-0×24.59÷300)×300×1.67=1.102吨
即再需加入钼铁1102公斤。
在此方案中，在加入含镍高合金废钢后，需添加镍板230公斤、钼铁1102公斤。
方案3：
加入代号为1287的含钼废钢（重型废钢），其参数为含[Mo]=0.55%，含铁量=98%，则:
WTscrap_mo=[(WTsteel×TGmo)÷SCmo]÷RTscrap
=[(300×0.0022)÷0.0055]÷0.98≈122.45吨
根据重废比不超过50%的规定，取WTscrap_ni=24.59吨。
加入普通合金（钼铁）的计算式：
WTmo=(TGmo-SCmo×WTscrap_mo÷WTsteel)×WTsteel×系数1
=(0.0022-0.0055×24.59÷300)×300×1.0=0.876吨
即再需加入钼铁876公斤。
(2)此时，WTscrap_ni=WTscrap_mo=24.59吨。
WTni=(TGni-SCni×WTscrap_ni÷WTsteel)×WTsteel×系数3=(0.0013-0×24.59÷300)×300×1.0=0.39吨
即再需加入镍板390公斤。
在此方案中，在加入含钼高合金废钢后，需添加镍板390公斤、钼铁876公 斤。
根据本发明实施例，当生产计划下达后，主原料装入量计算模型自动计算出每一炉的铁水和废钢加入量，并根据目标钢种的[S]含量对废钢进行配比计算，本专利则在配比计算的基础上再算出可加入的高合金废钢和普通合金量。当钢种发生变化后，本专利能自动对高合金废钢和普通合金的装入预定量进行自动校正，以确保钢种目标的化学元素含量。本专利的自动计算方式，可以消除手工操作带来的个体差异，规范转炉主原料的装入，既保证了钢水成分的控制，又能降低合金消耗成本，具有十分重要的经济意义。
根据本发明，在***原有功能的基础上，增加了高合金废钢配比计算模块。当转炉主原料自动计算模型运行结束后，将需要的废钢加 入量作为参数传递给高合金废钢配比计算模块，由后者计算出合理的废钢配比方案。炼钢操作员在选定方案后，废钢称量预定量下达给废钢称量***。废钢称量机在称量结束后反馈废钢加入量给***，计算出需要添加的普通合金，加入废钢槽中。当计划或钢种变更时，会在废钢、铁水称量操作室终端上做出特殊显示，提醒操作工称量预定值已发生变化，需按新预定值调整称量计划，下发称量动作指令。***逻辑图见图1。
根据本发明的一种转炉高合金废钢的装入控制方法，所述转炉高合金废钢的装入控制方法系根据目标钢种的合金含量要求，计算出可以替代普通合金的最大高合金废钢加入量，并指导编制废钢的称量动作指令。根据本发明，废钢称量机返回废钢加入量后，计算出铜板等普通合金的使用量，在实现目标钢种的元素含量控制的基础上，达到合理利用二次金属资源、降低冶炼合金消耗的目的。本发明已应用于实际的转炉生产，具有适用钢种多，计算精确，自动化程度高的特点，推广前景广阔。
Claims (10)
1.一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)根据钢种和转炉目标出钢量，计算须加入转炉内的废钢目标总量，所述废钢目标总量由主原料计算模型计算得到，
(2)判断所述钢种有无高合金含量要求，
如无，转入普通废钢的配比计算及投入，
如有，进入下述步骤（3），进行废钢目标总量中的高合金废钢加入量计算并投入，
（3）进行废钢目标总量中的高合金废钢加入量计算并反馈，判断所述钢种的废钢目标总量中的高合金废钢加入量是否符合合金元素含量要求，
（4）如符合合金元素含量要求，转入普通废钢的配比计算及投入，
如不符合合金元素含量要求，则再进行普通合金加入量计算及投入，直至符合要求。
2.如权利要求1所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，在步骤（3），对所述废钢目标总量中的高合金废钢加入量进行控制，所述高合金废钢加入量占废钢目标总量的比重不超过50％，
所述高合金废钢是指含有一定量的Cu、Ni、Cr、Mo或W的一种或一种以上、在转炉冶炼中合金元素不易氧化的特殊废钢。
3.如权利要求1所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢含有一定量的Cu、Ni、Mo的一种或一种以上,所述Cu、Ni、Mo之任一种的含量在0.2%-10%。
4.如权利要求3所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢的Cu、Ni或Mo之任一种的含量大于0.2%，一种以上的总含量在0.2%-10%。
5.如权利要求1-3之任一项所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢为含铜废钢、铜铬钼废钢、新铜镍废钢、铜镍铬废钢、新铜镍铬钼废钢、含钼废钢、含镍废钢、镍铬钼废钢。
6.如权利要求1-3之任一项所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，在步骤(2)，高合金废钢加入量的计算如下：
针对目标钢种中仅是选自Mo、Cu或Ni之任一种合金含量要求时的单合金含量高合金废钢加入量计算方案：
WTscrap_mo=[(WTsteel×TGmo)÷SCmo]÷RTscrap
WTscrap_ni＝[(WTsteel×TGni)÷SCni]÷RTscrap
WTscrap_cu=[(WTsteel×TGcu)÷SCcu]÷RTscrap
其中，WTscrap_mo为“含Mo废钢加入量”，
WTscrap_cu为“含Cu废钢加入量”，
WTscrap_ni为“含Ni废钢加入量”，
WTsteel为“目标出钢量”,
RTscrap为“废钢含铁率”，
TGmo为“钢种目标Mo含量”,
SCmo为“废钢Mo含量”，
TGmo为“钢种目标Cu含量”，
SCcu为“废钢Cu含量”，
TGni为“钢种目标Ni含量”，
SCni为“废钢Ni含量”。
7.如权利要求1-3之任一项所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，当WTscrap_mo、WTscrap_ni及WTscrap_cu的一种或一种以上加入量大于WTscrap*0.5时，则取WTscrap_mo、WTscrap_ni及WTscrap_cu一种或一种以上加入量的值为WTscrap*0.5。
8.如权利要求1-3之任一项所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，
在加入高合金废钢之后，在所述废钢目标总量中加入轻废钢时轻废钢加入 量WTscrap_ot的计算为：
加入含Mo高合金废钢后，
WTscrap_ot=WTscrap-WTscrap_mo
加入含Ni高合金废钢后，
WTscrap_ot=WTscrap-WTscrap_ni
加入含Cu高合金废钢后，
WTscrap_ot=WTscrap-WTscrap_cu。
9.如权利要求1-3之任一项所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，在步骤（4）,普通合金的加入量计算如下：
设“钼铁加入量”为WTmo，
“铜板加入量”为WTcu，
“镍板加入量”为WTni，则有：
WTmo=(TGmo-SCmo×WTscrap_mo÷WTsteel)×WTsteel×系数1
WTcu=(TGcu-SCcu×WTscrap_cu÷WTsteel)×WTsteel×系数2
WTni=(TGni-SCni×WTscrap_ni÷WTsteel)×WTsteel×系数3
系数1=1.50-1.70，系数2=0.9-1.1，系数3=0.9-1.1。
10.如权利要求1-3之任一项所述一种转炉高合金废钢的装入控制方法，其特征在于，所述高合金废钢为重型高合金废钢。
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