CN112280925B - 一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法 - Google Patents

一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，涉及炼钢技术领域。该硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，包括如下步骤：S1、采集每一炉的转炉、氩站、RH、连铸冶炼数据信息并采集部分冶炼炉次的钢包顶渣样；S2、通过对目前现有的合金、原辅料中的钛元素进行检测，建立合金辅料成分基础数据库。该硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，在现有原辅料的条件下可有效控制中包钢水中[Ti]，且能分析钢中钛在冶炼过程中的整体传播过程及各类物料对钢液钛的贡献情况，可以很好的在利用现有的原辅料条件的前提下生产高效、稳定的降低钢水中的钛元素，降低生产难度的同时很好的保证了成品的质量。

Description

一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体为一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法。
背景技术
随着市场对高牌号硅钢的需求量日益增多，对钢中的各种残余元素含量的要求也日趋严格。降低钢中的钛元素可更好地改善硅钢的电磁性能，因此硅钢对钛元素也有严格的要求。为了生产低钛硅钢用钢水，目前主要的控制手段是：控制转炉下渣量，对硅钢用原辅料进行严格的钛元素管控。
现有的控制手段能有效的降低低牌号硅钢中钛含量，但对高牌号硅钢的钛含量影响有限，难以很好的在利用现有的原辅料条件的前提下生产高效、稳定的降低钢水中的钛元素，增加生产难度的同时无法保证成品的质量。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，解决了现有的控制手段能有效的降低低牌号硅钢中钛含量，但对高牌号硅钢的钛含量影响有限，难以很好的在利用现有的原辅料条件的前提下生产高效、稳定的降低钢水中的钛元素的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，包括如下步骤：
S1、采集每一炉的转炉、氩站、RH、连铸冶炼数据信息并采集部分冶炼炉次的钢包顶渣样；
S2、通过对目前现有的合金、原辅料中的钛元素进行检测，建立合金辅料成分基础数据库；
S3、采集的转炉、氩站、RH、连铸冶炼数据信息包括转炉铁水成分、铁水重量、转炉金属装入量、转炉渣料量、转炉终点的成分、转炉合金加入量、RH合金加入量、RH喷粉量、RH出站钢液成分、连铸中包覆盖剂用量、中包钢液成分；
S4、计算中包钢液中钛含量[Ti]的计算公式为：
[Ti]＝Ti0+Ti1+Ti2+Ti3
其中Ti0为转炉出钢钢液中钛；Ti1为RH过程合金带入的钛；Ti2为钢包顶渣被还原进钢液中的钛；Ti3为中包渣带入的钛。
Ti0的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000021
其中Ti铁为铁水中钛进入钢液中的量；Ti废为废钢中钛进入钢液中的量；Ti造渣为转炉造渣料中钛进入钢液中的量；W铁为铁水进入钢水的重量；W废为废钢进入钢水的重量；W造渣为造渣料进入钢水的重量。
Ti1的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000022
其中Ti硅铁为硅铁中钛进入钢液中的量；Ti脱硫剂为RH脱硫剂中钛进入钢液中的量；Ti其他合金为其他合金中钛进入钢液中的量；TiRH废钢为RH废钢中钛进入钢液中的量；W硅铁为硅铁进入钢水的重量；W脱硫剂为RH脱硫剂进入钢水的重量；W其他合金为其他合金进入钢水的重量；WRH废钢为RH废钢进入钢水的重量；
Ti2的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000023
Figure GDA0003343171750000031
其中G转炉下渣代表转炉下渣量，η转炉下渣代表转炉下渣中TiO2质量分数；G出钢小石灰代表出钢小石灰进入钢包渣量，η出钢小石灰代表出钢小石灰中TiO2质量分数；GRH过程产生渣代表RH合金进入钢包渣量，ηRH合金产生渣代表RH合金产生渣中TiO2质量分数；ηRH出站渣代表RH出站钢包顶渣TiO2质量分数，η中包浇完渣代表中包浇完钢包顶渣TiO2质量分数。
Ti3的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000032
其中W中包覆盖剂代表中包覆盖剂的使用量，η中包覆盖剂代表中包覆盖剂中TiO2质量分数；
S5、通过[Ti]＝Ti0+Ti1+Ti2+Ti3公式计算可得出进入钢液中的钛主要有两部分，1.入炉铁水中的钛元素；2.钢包顶渣中的钛被还原进入钢液。
优选的，所述各原辅料进入钢液质量与进入钢渣中质量的计算均按照炼钢过程物料平衡计算，以具体生产情况进行相应调整。
(三)有益效果
本发明提供了一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法。具备以下有益效果：该硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，在现有原辅料的条件下可有效控制中包钢水中[Ti]，且能分析钢中钛在冶炼过程中的整体传播过程及各类物料对钢液钛的贡献情况，可以很好的在利用现有的原辅料条件的前提下生产高效、稳定的降低钢水中的钛元素，降低生产难度的同时很好的保证了成品的质量。
附图说明
图1为本发明实施例中硅钢炼钢钛含量控制模型的结构示意图；
图2为本发明实施例中中包钢水中[Ti]含量的组成及其比例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，包括如下步骤：
S1、采集每一炉的转炉、氩站、RH、连铸冶炼数据信息并采集部分冶炼炉次的钢包顶渣样；
S2、通过对目前现有的合金、原辅料中的钛元素进行检测，建立合金辅料成分基础数据库；
S3、采集的转炉、氩站、RH、连铸冶炼数据信息包括转炉铁水成分、铁水重量、转炉金属装入量、转炉渣料量、转炉终点的成分、转炉合金加入量、RH合金加入量、RH喷粉量、RH出站钢液成分、连铸中包覆盖剂用量、中包钢液成分；
S4、计算中包钢液中钛含量[Ti]的计算公式为：
[Ti]＝Ti0+Ti1+Ti2+Ti3
其中Ti0为转炉出钢钢液中钛；Ti1为RH过程合金带入的钛；Ti2为钢包顶渣被还原进钢液中的钛；Ti3为中包渣带入的钛。
Ti0的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000041
其中Ti铁为铁水中钛进入钢液中的量；Ti废为废钢中钛进入钢液中的量；Ti造渣为转炉造渣料中钛进入钢液中的量；W铁为铁水进入钢水的重量；W废为废钢进入钢水的重量；W造渣为造渣料进入钢水的重量。
Ti1的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000051
其中Ti硅铁为硅铁中钛进入钢液中的量；Ti脱硫剂为RH脱硫剂中钛进入钢液中的量；Ti其他合金为其他合金中钛进入钢液中的量；TiRH废钢为RH废钢中钛进入钢液中的量；W硅铁为硅铁进入钢水的重量；W脱硫剂为RH脱硫剂进入钢水的重量；W其他合金为其他合金进入钢水的重量；WRH废钢为RH废钢进入钢水的重量；
Ti2的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000052
其中G转炉下渣代表转炉下渣量，η转炉下渣代表转炉下渣中TiO2质量分数；G出钢小石灰代表出钢小石灰进入钢包渣量，η出钢小石灰代表出钢小石灰中TiO2质量分数；GRH过程产生渣代表RH合金进入钢包渣量，ηRH合金产生渣代表RH合金产生渣中TiO2质量分数；ηRH出站渣代表RH出站钢包顶渣TiO2质量分数，η中包浇完渣代表中包浇完钢包顶渣TiO2质量分数。
Ti3的计算公式为：
Figure GDA0003343171750000053
其中W中包覆盖剂代表中包覆盖剂的使用量，η中包覆盖剂代表中包覆盖剂中TiO2质量分数；
S5、通过[Ti]＝Ti0+Ti1+Ti2+Ti3公式计算可得出进入钢液中的钛主要有两部分，1.入炉铁水中的钛元素；2.钢包顶渣中的钛被还原进入钢液。
其中，各原辅料进入钢液质量与进入钢渣中质量的计算均按照炼钢过程物料平衡计算，以具体生产情况进行相应调整。
实施例
本实施例的一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，其中所述的硅钢炼钢钛含量控制模型包括：生产过程数据采集模块1，原辅料取样模块2，采集数据的分析与处理模块3，原辅料取样试样的检测与处理模块4，生产基础数据库模块5，入炉铁水成分控制模块6，转炉下渣控制模块7，钢包顶渣成分控制模块8。
其中生产过程数据采集模块1用于采集和输入每一炉冶炼数据并将数据信息传递给采集数据的分析与处理模块3，采集数据的分析与处理模块3对上一级的数据加工得出供下一级模块使用的数据，生产基础数据库模块5接受集数据的分析与处理模块3的信息；原辅料取样模块2用于采集冶炼过程中使用的原辅料试样，将所取的试样信息传递到原辅料取样试样的检测与处理模块4，原辅料取样试样的检测与处理模块4对所取试样信息和试样的检测结果加工后，提供给生产基础数据库模块5。生产基础数据库模块5接受上一级数据并指导选择出合适的冶炼数据区间指导生产，最终通过入炉铁水成分控制模块6，转炉下渣控制模块7和钢包顶渣成分控制模块8的计算及相互弥补功能，促使转炉终点钢液中钛含量和钢包顶渣的TiO2含量合适，并有效阻止钢包顶渣向钢液中传钛。最终实现低钛硅钢冶炼的目的。
本实施例的一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法具体按照以下过程进行：采集每一炉的转炉冶炼数据信息和原辅料的数据信息，通过建立的生产基础数据库指导出入炉铁水钛含量的建议值，转炉下渣量的建议值和钢包顶渣成分的建议值。根据入炉铁水成分控制模块计算出铁水控制要求，并挑选出符合成分的铁水包，以控制入炉铁水；根据转炉下渣控制模块计算出的合理的转炉下渣量，并根据要求调整下渣***；根据钢包顶渣成分控制模块计算出合理的钢包顶渣成分，在转炉出站和精炼过程中加入相应的造渣料对钢包顶渣进行调整。在各个模块的相互配合协同作业的情况下最终完成低钛硅钢冶炼工艺。
其中生产基础数据库模块5为提前建立的生产数据库，根据大量现场工业试验和实验室理论计算、相关检测等。
下面将结合具体案例进行说明。
本实施例的一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，在300t转炉试验，通过硅钢炼钢钛含量控制模型，达到低钛硅钢冶炼的具体过程为：
挑选满足钛要求的铁水，将温度为1336℃，钛含量为0.078％的铁水269t兑入转炉，同时加入废钢49t，在转炉内正常冶炼，控制转炉出钢下渣量，在转炉出钢至RH出站过程中进行钢包顶渣渣系调整，该牌号硅钢要求中包Ti目标为≤20ppm。
通过入炉铁水成分控制模块的计算可得出该牌号硅钢在其他冶炼条件不变的情况，只通过改变入炉铁水中的钛含量可得出中包钛含量变化：
Y中包钛＝0.0227X铁水钛+0.0006
其中Y中包钛代表中包钛含量(％)，X铁水钛代表入炉铁水钛含量(％)。
由此可得出铁水[Ti]含量为0.078％，原工艺理论上中包钢水[Ti]值为24ppm。
通过转炉下渣控制模块计算可得该牌号硅钢在其他冶炼条件不变的清况，只通过改变转炉下渣量可得出中包钛含量的变化：
Y中包钛＝0.0003X转炉下渣量+0.0014
X转炉下渣量代表转炉下渣量，单位(kg/t钢)
由此可得出在原工艺条件下，某牌号硅钢在转炉下渣量控制较好的情况下，3kg/t钢，中包钢水[Ti]含量勉强能控制在23ppm。
通过钢包顶渣成分控制模块计算可得中包钢水[Ti]的来源主要分为四块：
[Ti]＝Ti0+Ti1+Ti2+Ti3
Ti0为转炉出钢钢液中钛；Ti1为RH过程合金带入的钛；Ti2为钢包顶渣被还原进钢液中的钛；Ti3为中包渣带入的钛。
由图2可得，控制中包钢水[Ti]的关键在于控制铁水Ti含量，转炉下渣量的控制和钢包顶渣渣系控制。
在不改变原辅料的情况下，可通过在转炉出钢和RH生产过程中控制下渣量和对钢包顶渣渣系控制，来达到中包钢水[Ti]的控制，其中转炉出钢下渣量控制在2kg/t钢以下。
钢包顶渣渣系控制按照SiO2：Al2O3：CaO＝16:19:15的比例控制，从而抑制钢包顶渣TiO2被还原进入钢液中。
最终该牌号硅钢中包钢水[Ti]控制在20ppm以下，部分炉次甚至能达到15ppm以下。
综上所述，该硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，在现有原辅料的条件下可有效控制中包钢水中[Ti]，且能分析钢中钛在冶炼过程中的整体传播过程及各类物料对钢液钛的贡献情况，可以很好的在利用现有的原辅料条件的前提下生产高效、稳定的降低钢水中的钛元素，降低生产难度的同时很好的保证了成品的质量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、采集每一炉的转炉、氩站、RH、连铸冶炼数据信息并采集部分冶炼炉次的钢包顶渣样；
S2、通过对目前现有的合金、原辅料中的钛元素进行检测，建立合金辅料成分基础数据库；
S3、采集的转炉、氩站、RH、连铸冶炼数据信息包括转炉铁水成分、铁水重量、转炉金属装入量、转炉渣料量、转炉终点的成分、转炉合金加入量、RH合金加入量、RH喷粉量、RH出站钢液成分、连铸中包覆盖剂用量、中包钢液成分；
S4、计算中包钢液中钛含量[Ti]的计算公式为：
[Ti]＝Ti0+Ti1+Ti2+Ti3
其中Ti0为转炉出钢钢液中钛；Ti1为RH过程合金带入的钛；Ti2为钢包顶渣被还原进钢液中的钛；Ti3为中包渣带入的钛；
Ti0的计算公式为：
Figure FDA0003343171740000011
其中Ti铁为铁水中钛进入钢液中的量；Ti废为废钢中钛进入钢液中的量；Ti造渣为转炉造渣料中钛进入钢液中的量；W铁为铁水进入钢水的重量；W废为废钢进入钢水的重量；W造渣为造渣料进入钢水的重量；
Ti1的计算公式为：
Figure FDA0003343171740000012
其中Ti硅铁为硅铁中钛进入钢液中的量；Ti脱硫剂为RH脱硫剂中钛进入钢液中的量；Ti其他合金为其他合金中钛进入钢液中的量；TiRH废钢为RH废钢中钛进入钢液中的量；W硅铁为硅铁进入钢水的重量；W脱硫剂为RH脱硫剂进入钢水的重量；W其他合金为其他合金进入钢水的重量；WRH废钢为RH废钢进入钢水的重量；
Ti2的计算公式为：
Figure FDA0003343171740000021
其中G转炉下渣代表转炉下渣量，η转炉下渣代表转炉下渣中TiO2质量分数；G出钢小石灰代表出钢小石灰进入钢包渣量，η出钢小石灰代表出钢小石灰中TiO2质量分数；GRH过程产生渣代表RH合金进入钢包渣量，ηRH合金产生渣代表RH合金产生渣中TiO2质量分数；ηRH出站渣代表RH出站钢包顶渣TiO2质量分数，η中包浇完渣代表中包浇完钢包顶渣TiO2质量分数；
Ti3的计算公式为：
Figure FDA0003343171740000022
其中W中包覆盖剂代表中包覆盖剂的使用量，η中包覆盖剂代表中包覆盖剂中TiO2质量分数；
S5、通过[Ti]＝Ti0+Ti1+Ti2+Ti3公式计算可得出进入钢液中的钛主要有两部分，1.入炉铁水中的钛元素；2.钢包顶渣中的钛被还原进入钢液。
2.根据权利要求1所述的一种硅钢炼钢冶炼用钛元素管控方法，其特征在于：所述各原辅料进入钢液质量与进入钢渣中质量的计算均按照炼钢过程物料平衡计算，以具体生产情况进行相应调整。
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