CN115747404A - 一种转炉过程冷料加入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转炉过程冷料加入方法，属于金属材料冶炼技术领域。本发明的技术方案是：在转炉吹炼过程中脱碳升温阶段，依据实际供氧量通过计算，得到熔池当前的升温速度；通过冷料降温机理计算单位重量冷料的冷却效应；依据单位重量冷料的冷却效应及工艺要求的熔池温度变化情况，计算得出冷料的加入速度；通过连续投冷料装置匀速投料。本发明的有益效果是：实现吹炼过程冷料加入速度随工艺动态调整，能有效的解决钢铁企业中现存转炉吹炼过程尤其是吹炼中后期由于加入冷料造成的喷溅等技术瓶颈问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种转炉过程冷料加入方法，属于金属材料冶炼技术领域。
背景技术
转炉炼钢过程中，熔池温度对吹炼稳定性至关重要。熔池温度升高到1400℃以上时熔池反应剧烈，由于加入冷料引起的熔池温度变化会造成喷溅，对转炉生产造成较大影响。
为了改善这个问题通常采用分批加料、低温区提前加料等方法。由于供氧强度的变化、加料总量的变化等因素，效果不理想。
发明内容
本发明目的是提供一种转炉过程冷料加入方法，通过连续投料装置加入冷料，通过热力学计算，依据供氧强度、熔池温度变化趋势需求等工艺要求，确定动态的冷料加入方式，实现冷料加入过程合理的熔池温度控制，在不同的供氧强度条件下保证熔池温度变化符合工艺设计要求，实现吹炼过程冷料加入速度随工艺动态调整，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种转炉过程冷料加入方法，包含以下步骤：在转炉吹炼过程中脱碳升温阶段，依据实际供氧量通过计算，得到熔池当前的升温速度；通过冷料降温机理计算单位重量冷料的冷却效应；依据单位重量冷料的冷却效应及工艺要求的熔池温度变化情况，计算得出冷料的加入速度；通过连续投冷料装置匀速投料，可实现在吹氧过程中熔池温度保持不变、按一定速度降低和按一定速度升高。
熔池温度＞1400℃，熔池碳含量＞0.8%。
所述熔池当前的升温速度计算方法为
（1）式反应热效应ΔH=a kJ/kg
（2）式反应热效应ΔH=b kJ/kg
钢水热熔=c kJ/kg·K
氧气脱碳钢水每分钟升温：
△T1=（A×B/（16/12）×（1-C）×a+ A×B/（32/12）×C×b）/c×D/1000
A:吹氧强度（m3/min.t）
B:氧气密度1.43（kg/m3）
C:二次燃烧比例%
D:用于熔池升温的热量比例%
a：碳氧化为CO的热效应kJ/kg
b：碳氧化为CO2的热效应kJ/kg
c：钢水热熔kJ/kg。
所述冷料降温机理为△T2=T1-T2
T1:冷料还原及熔解降温
T2：冷料中的氧和碳反应升温。
所述单位重量冷料的冷却效应△T=△T1-△T3
△T3为工艺要求的熔池温度变化情况。
冷料的加入速度：
V=△T/△T2×10（kg/t）
V:冷料的加入速度（kg/t）。
本发明的有益效果是：通过连续投料装置加入冷料，通过热力学计算，依据供氧强度、熔池温度变化趋势需求等工艺要求，确定动态的冷料加入方式，实现冷料加入过程合理的熔池温度控制，在不同的供氧强度条件下保证熔池温度变化符合工艺设计要求，实现吹炼过程冷料加入速度随工艺动态调整，能有效的解决钢铁企业中现存转炉吹炼过程尤其是吹炼中后期由于加入冷料造成的喷溅等技术瓶颈问题。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，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案例，都属于本发明保护范围。
一种转炉过程冷料加入方法，包含以下步骤：在转炉吹炼过程中脱碳升温阶段，依据实际供氧量通过计算，得到熔池当前的升温速度；通过冷料降温机理计算单位重量冷料的冷却效应；依据单位重量冷料的冷却效应及工艺要求的熔池温度变化情况，计算得出冷料的加入速度；通过连续投冷料装置匀速投料，可实现在吹氧过程中熔池温度保持不变、按一定速度降低和按一定速度升高。
熔池温度＞1400℃，熔池碳含量＞0.8%。
所述熔池当前的升温速度计算方法为
（1）式反应热效应ΔH=a kJ/kg
（2）式反应热效应ΔH=b kJ/kg
钢水热熔=c kJ/kg·K
氧气脱碳钢水每分钟升温：
△T1=（A×B/（16/12）×（1-C）×a+ A×B/（32/12）×C×b）/c×D/1000
A:吹氧强度（m3/min.t）
B:氧气密度1.43（kg/m3）
C:二次燃烧比例%
D:用于熔池升温的热量比例%
a：碳氧化为CO的热效应kJ/kg
b：碳氧化为CO2的热效应kJ/kg
c：钢水热熔kJ/kg。
所述冷料降温机理为△T2=T1-T2
T1:冷料还原及熔解降温
T2：冷料中的氧和碳反应升温。
所述单位重量冷料的冷却效应△T=△T1-△T3
△T3为工艺要求的熔池温度变化情况。
冷料的加入速度：
V=△T/△T2×10（kg/t）
V:冷料的加入速度（kg/t）。
依据吹炼区间等工艺要求确认熔池温度变化要求，较为常见的需求为恒温、匀速降低、匀速升高。依据吹氧强度计算得出单位时间熔池升温。依据矿石成分计算出单位重量矿石冷却降温值。按以上计算结果得到单位时间的冷料加入量即冷料加入速度。
具体步骤为：
步骤1：
依据吹炼区间等工艺要求，确认熔池温度变化要求，TC（℃/min）
步骤2：
依据吹氧强度计算得出单位时间熔池升温。
脱碳反应公式：
[C]+1/2{ O2}={CO}↑（1）
[C] + { O2} = {CO2}↑（2）
（1）式反应热效应ΔH=a kJ/kg
（2）式反应热效应ΔH=b kJ/kg
钢水热熔=c kJ/kg·K
氧气脱碳钢水每分钟升温：
△T1=（A×B/（16/12）×（1-C）×a+ A×B/（32/12）×C×b）/c×D/1000
A:吹氧强度（m3/min.t）
B:氧气密度1.43（kg/m3）
C:二次燃烧比例%
D:用于熔池升温的热量比例%
步骤3：
依据10kg/t冷料成分计算出10kg/t冷料冷却降温值。
冷料还原反应公式：
2[Fe]+3/2{ O2}=(Fe2O3) (3)
（3）式反应热效应ΔH=d kJ/kg
冷料熔化潜热=e kJ/kg
冷料冷却降温：
T1=（209+6460×f）/c×10/1000
矿石氧升温：
T2=（10×f×（112/48）/（16/12）×（1-C）×a+ A×B/（32/12）×C×b）/c×D/1000000
f:矿石含铁量%
10kg/t冷料每分钟降温。
△T2= T1- T2
步骤4：
计算矿石加料速度。
矿石每分钟影响熔池温度变化
△T=△T1-△T3
△T3为设定的熔池温度变化要求。
矿石加入速度：
V=△T/△T2×10（kg/t）
V:矿石加入速度（kg/t）
下面结合实施例对本发明做进一步地说明：
实施例1：
100吨转炉，吹氧百分比40%，吹氧强度3.6 m3/min.t，工艺要求加冷料过程中温度恒定。冷料含铁量65%。
吹氧脱碳升温39.3℃/min;10kg冷料降温28.7℃。
熔池所需降温速度39.3-0=39.9℃/min。
矿石加入速度V=39.3/28.7×10=13.68 kg/t.min即1368 kg/min。
实施例2：
100吨转炉，吹氧百分比40%，吹氧强度3.0 m3/min.t，工艺要求加冷料过程中温度恒定。冷料含铁量65%。
吹氧脱碳升温32.7℃/min;10kg冷料降温28.7℃。
熔池所需降温速度32.7-0=32.7℃/min。
矿石加入速度V=32.7/28.7×10=11.04 kg/t.min即1104 kg/min。
实施例3：
100吨转炉，吹氧百分比60%，吹氧强度3.6 m3/min.t，工艺要求加冷料过程中温度匀速降温5℃/min。冷料含铁量62%。
吹氧脱碳升温39.3℃/min;10kg冷料降温27.4℃。
熔池所需降温速度39.3-(-5)=44.3℃/min。
矿石加入速度V=44.3/27.4×10=16.18kg/t.min即1618kg/min。
实施例4：
100吨转炉，吹氧百分比80%，吹氧强度3.6 m3/min.t，工艺要求加冷料过程中温度匀速升温20℃/min。冷料含铁量68%。
吹氧脱碳升温39.3℃/min;10kg冷料降温30.0℃。
熔池所需降温速度39.3-(20)=19.3℃/min。
矿石加入速度V=19.3/30.0×10=6.42kg/t.min即642kg/min。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现，因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种转炉过程冷料加入方法，其特征在于包含以下步骤：在转炉吹炼过程中脱碳升温阶段，依据实际供氧量通过计算，得到熔池当前的升温速度；通过冷料降温机理计算单位重量冷料的冷却效应；依据单位重量冷料的冷却效应及工艺要求的熔池温度变化情况，计算得出冷料的加入速度；通过连续投冷料装置匀速投料，实现在吹氧过程中熔池温度保持不变、降低或升高。
2.根据权利要求1所述的转炉过程冷料加入方法，其特征在于：熔池温度＞1400℃，熔池碳含量＞0.8%。
3.根据权利要求1所述的转炉过程冷料加入方法，其特征在于：所述熔池当前的升温速度计算方法为：
脱碳反应C+1/2O2=CO↑，反应热效应ΔH=a kJ/kg；
脱碳反应C]+ O2 = CO2↑，反应热效应ΔH=b kJ/kg；
钢水热熔=c kJ/kg·K
氧气脱碳钢水每分钟升温：
△T1=（A×B/（16/12）×（1-C）×a+ A×B/（32/12）×C×b）/c×D/1000
A:吹氧强度（m3/min.t）
B:氧气密度1.43（kg/m3）
C:二次燃烧比例%
D:用于熔池升温的热量比例%
a：碳氧化为CO的热效应kJ/kg
b：碳氧化为CO2的热效应kJ/kg
c：钢水热熔kJ/kg。
4.根据权利要求1所述的转炉过程冷料加入方法，其特征在于：所述冷料降温机理为△T2=T1-T2
T1:冷料还原及熔解降温
T2：冷料中的氧和碳反应升温。
5.根据权利要求1所述的转炉过程冷料加入方法，其特征在于：所述单位重量冷料的冷却效应△T=△T1-△T3
△T3为工艺要求的熔池温度变化情况；
冷料的加入速度：
V=△T/△T2×10（kg/t）
V:冷料的加入速度（kg/t）。
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