一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明主要屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法及系統(tǒng)。在冶煉的煉鋼出鋼過程中，根據(jù)冶煉終點鋼液參數(shù)，結(jié)合精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，對所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量進行計算并完成在線配比，確定出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)，采用噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣?脫氧粉劑高速粉氣流，實現(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧，精準控制出鋼鋼液成分。本發(fā)明所述方法和系統(tǒng)能夠提高脫氧劑利用效率，穩(wěn)定精煉環(huán)節(jié)冶煉工藝節(jié)奏，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】
一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明主要屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代煉鋼，包括轉(zhuǎn)爐和電弧爐煉鋼，廣泛采用強化供氧技術(shù)進行冶煉。強化供氧冶煉技術(shù)在加快煉鋼節(jié)奏的同時，也帶來了冶煉終點困難等問題，終點鋼液過氧化問題普遍存在嚴重。
[0003]轉(zhuǎn)爐煉鋼過程供氧強度大，由于其冶煉終點控制模型存在一定誤差，往往會出現(xiàn)終點鋼液過氧化現(xiàn)象，特別是在爐齡中后期，由于底吹噴嘴堵塞和熔池形狀不規(guī)則變化，熔池冶金反應(yīng)動力學(xué)條件變差，終點鋼液過氧化現(xiàn)象進一步惡化。電弧爐煉鋼由于其特殊的爐型結(jié)構(gòu)，熔池攪拌強度弱，動力學(xué)條件較差，為縮短冶煉時間、降低電耗，廣泛采用強化供氧技術(shù)，但電弧爐煉鋼通常采用終點人工取樣檢測和經(jīng)驗判定方法控制電弧爐冶煉終點，該方法由于離線檢測和經(jīng)驗判定的局限性，實際生產(chǎn)過程中電弧爐煉鋼終點鋼液氧含量偏高；同時，由于電弧爐冶煉工況復(fù)雜，依賴電弧爐煉鋼靜態(tài)模型、動態(tài)模型和煙氣分析的電弧爐煉鋼終點控制方法可靠性不高，也往往出現(xiàn)冶煉終點鋼液過氧化現(xiàn)象。
[0004]實際生產(chǎn)過程中，往往采用直接向出鋼鋼包內(nèi)投入塊狀硅鐵合金、硅錳合金等脫氧劑的方法進行鋼液預(yù)脫氧。鋼液預(yù)脫氧效果對后續(xù)冶煉過程鋼中夾雜物控制至關(guān)重要，但此方法中，脫氧劑加入量不易控制，塊狀脫氧劑利用效率較低，消耗較高，而且預(yù)脫氧后鋼液成分等不易穩(wěn)定控制。因此，如何精準控制出鋼后鋼液氧含量、降低脫氧劑消耗，同時穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)奏，是目前保證轉(zhuǎn)爐煉鋼和電弧爐煉鋼流程高效化冶煉和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵和突出問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提出一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法及系統(tǒng)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐和電弧爐出鋼后鋼液成分，減少脫氧劑使用量，為后續(xù)精煉環(huán)節(jié)提供高品質(zhì)鋼液。本發(fā)明所述方法在冶煉過程根據(jù)終點鋼液成分、溫度和鋼液重量等相關(guān)參數(shù)，結(jié)合精煉環(huán)節(jié)所需目標鋼液成分及溫度要求，在線對所需脫氧粉劑成分進行計算并完成配比，動態(tài)調(diào)整脫氧粉劑和載氣噴吹參數(shù)，采用噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，實現(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧，精準控制出鋼鋼液成分，提高脫氧劑利用效率，穩(wěn)定精煉環(huán)節(jié)冶煉工藝節(jié)奏，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，在冶煉的煉鋼出鋼過程中，根據(jù)冶煉終點鋼液參數(shù)，結(jié)合精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，對所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量進行計算并完成在線配比，確定出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)，采用噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，實現(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧，精準控制出鋼鋼液成分。
[0007]進一步地，所述方法適用于80_350t轉(zhuǎn)爐或30_250t電弧爐的煉鋼出鋼過程。
[0008]進一步地，所述噴槍采用單管或環(huán)縫套管；
其中，所述環(huán)縫套管包括用于噴吹載氣-脫氧粉劑的中心管和用于噴吹保護氣的環(huán)縫管，所述中心管內(nèi)徑尺寸為8?30_，壁厚1.5~8_，中心管與環(huán)縫管的環(huán)縫間隙為I?1mm;
所述噴槍出口采用直管型噴嘴或拉瓦爾型噴嘴，噴槍出口水平夾角為O?60°，噴槍距離出鋼口 100-1500_。
[0009]進一步地，載氣為氮氣、氬氣和二氧化碳中的任意一種或者任意兩種以上的混合氣體;所述環(huán)縫管噴吹的保護氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳和空氣中的任意一種或任意兩種以上的混合氣體。
[0010]進一步地，所述脫氧粉劑為碳粉、煤粉、硅鐵粉、硅錳粉、鋁錳粉和硅鈣復(fù)合脫氧劑中的任意一種或者任意兩種以上的混合物;所述脫氧粉劑的顆粒直徑為15μπι~3.0_。
[0011]進一步地，出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)控制為:載氣流量為50?1000Nm3/h，脫氧粉劑噴吹速率為O?200kg/min，噴吹保護氣體的流量為10?500Nm3/h、噴槍出口距離出鋼鋼流50_600mm。
[0012]進一步地，所述方法具體包括以下步驟:
(I)精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)的設(shè)定:目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫根據(jù)冶煉鋼種設(shè)定精煉環(huán)節(jié)的目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述目標鋼液預(yù)期參數(shù)包括目標鋼液氧含量、目標鋼液碳含量、目標鋼液硅含量、目標鋼液溫度；
(2)冶煉終點鋼液參數(shù)的采集:鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊獲取冶煉終點鋼液參數(shù)，所述冶煉終點鋼液參數(shù)包括終點鋼液氧含量、終點鋼液碳含量、終點鋼液娃含量、終點鋼液溫度、終點鋼液重莖;
(3)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)的確定:根據(jù)步驟(I)和(2)中獲得的精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)以及冶煉終點鋼液參數(shù)，脫氧粉劑組分計算模塊基于物料平衡和能量平衡對脫氧粉劑所需組成成分及各成分質(zhì)量進行計算；
噴吹工藝制定模塊計算獲得出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)控制為:載氣流量為50?1000Nm3/h，脫氧粉劑噴吹速率為O?200kg/min，環(huán)縫管噴吹保護氣體的流量為10?500Nm3/h，噴槍出口距離出鋼鋼流50-600mm;
(4)脫氧粉劑組分的在線配比:脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)根據(jù)步驟(3)中脫氧粉劑組分計算模塊的計算結(jié)果完成脫氧粉劑各組分的在線稱量與混合配比，將配比完成后脫氧粉劑置于噴粉罐貯存；
(5)噴槍初始位置的調(diào)控:噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，將噴槍運動至初始設(shè)定位置；
(6)出鋼過程在線噴粉脫氧:開始出鋼，出鋼鋼流穩(wěn)定后，噴吹工藝制定模塊啟動噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，根據(jù)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，控制噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，進行出鋼過程的在線噴粉脫氧；
(7)噴槍位置動態(tài)調(diào)整:脫氧粉劑噴吹過程中，根據(jù)爐體傾斜位置和角度，噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，動態(tài)調(diào)整噴槍位置；
(8)結(jié)束在線噴粉脫氧:噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)在噴吹工藝制定模塊作用下停止噴吹脫氧粉劑，出鋼過程噴粉結(jié)束，噴槍復(fù)位，等待下一爐出鋼。
[0013]—種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，所述在線噴粉脫氧系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、氣源、噴槍夾持機構(gòu)、噴槍;所述控制系統(tǒng)包含鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊、目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫、脫氧粉劑組分計算模塊、噴吹工藝制定模塊、噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊；
根據(jù)所述鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊采集的冶煉終點鋼液參數(shù)以及所述目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫設(shè)定的精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述脫氧粉劑組分計算模塊基于物理平衡和能量平衡原理在線計算所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量；
所述噴吹工藝制定模塊用于計算確定出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，所述噴粉脫氧工藝參數(shù)包括脫氧粉劑噴吹速率、載氣噴吹流量、環(huán)縫保護氣噴吹流量、噴槍出口與出鋼鋼流的距離;并且所述噴吹工藝制定模塊通過控制噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)完成載氣-脫氧粉劑高速粉氣流的動態(tài)噴吹；
所述脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)用于根據(jù)所述脫氧粉劑組分計算模塊的計算結(jié)果完成脫氧粉劑的在線配比。
[0014]進一步地，所述在線噴粉脫氧系統(tǒng)還包括用于調(diào)整噴槍位置的噴槍夾持機構(gòu);所述控制系統(tǒng)還包括嗔槍夾持機構(gòu)運動控制t旲塊，所述嗔槍夾持機構(gòu)運動控制t旲塊用于控制所述噴槍夾持機構(gòu)的運動，所述噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊能夠根據(jù)爐體傾斜位置和角度，動態(tài)調(diào)整噴槍位置。
[0015]進一步地，所述鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊用于采集冶煉終點鋼液參數(shù)，所述冶煉終點鋼液參數(shù)包括終點鋼液氧含量、終點鋼液碳含量、終點鋼液娃含量、終點鋼液溫度、終點鋼液重量；
所述目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫用于根據(jù)冶煉鋼種的種類設(shè)定精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述目標鋼液參數(shù)包括目標鋼液氧含量、目標鋼液碳含量、目標鋼液硅含量、目標鋼液溫度。
[0016]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
本發(fā)明所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧，精準控制出鋼鋼液成分，提高脫氧劑利用效率，可將出鋼后鋼液氧含量偏差穩(wěn)定控制在±0.002%，顯著提高脫氧劑利用效率，冶煉過程合金料消耗降低10%以上，穩(wěn)定精煉環(huán)節(jié)冶煉工藝節(jié)奏，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明轉(zhuǎn)爐和電弧爐煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧系統(tǒng)連接圖；
圖2為本發(fā)明噴槍與出鋼鋼流相對位置不意圖；
圖3為本發(fā)明煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法及系統(tǒng)的控制邏輯框圖；
附圖標記:1.控制系統(tǒng)、2.環(huán)縫供氣系統(tǒng)、3.噴粉系統(tǒng)、4.載氣供氣系統(tǒng)、5.噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊、6.轉(zhuǎn)爐或電弧爐、7.出鋼口、8.噴粉罐、9.粉劑流量控制系統(tǒng)、10.載氣源、11.載氣流量控制模塊、12.噴槍環(huán)縫氣源、13.噴槍環(huán)縫氣流量控制模塊、14.粉氣流輸送管道、15.噴槍環(huán)縫氣輸送管道、16.噴槍夾持機構(gòu)、17.粉氣流分配器、18.噴槍、19.出鋼鋼流、20.脫氧粉劑線配比系統(tǒng)、21-24為各類脫氧粉劑貯存罐。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0020]實施例1
一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法，在冶煉的煉鋼出鋼過程中，根據(jù)冶煉終點鋼液參數(shù)，結(jié)合精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，對所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量進行計算并完成在線配比，確定出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)，采用噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，實現(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧，精準控制出鋼鋼液成分，利用高速粉氣流能沖擊，使脫氧粉劑深入出鋼鋼液與鋼液充分接觸，脫氧粉劑與鋼液中氧發(fā)生劇烈冶金反應(yīng)，明顯提高脫氧粉劑利用效率和鋼液中冶金反應(yīng)強度。
[0021]在本實施例中，所述方法應(yīng)用于10t電弧爐煉鋼，在電弧爐出鋼鋼流兩側(cè)安裝有兩支噴槍，噴槍內(nèi)徑14mm，環(huán)縫間隙3mm，采用不銹鋼材質(zhì)。噴槍出口采用直管型噴嘴設(shè)計，噴槍出口與水平面夾角30°。脫氧粉劑采用碳粉、硅鐵合金、硅錳合金和鋁錳合金，脫氧粉劑顆粒直徑為600μπι，單槍噴粉速率為O?50kg/min。載氣為二氧化碳，單槍載氣流量50?I OOONmVh ο環(huán)縫氣體為氮氣，單槍流量為10?500Nm3/h。所述方法具體為:
(I)精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)的設(shè)定:目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫根據(jù)冶煉鋼種設(shè)定精煉環(huán)節(jié)的目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述目標鋼液預(yù)期參數(shù)包括目標鋼液氧含量0.028%(質(zhì)量百分比)、目標鋼液碳含量0.10%(質(zhì)量百分比)、目標鋼液硅含量0.10%(質(zhì)量百分比)、目標鋼液溫度 1630 °C;
(2 )冶煉終點鋼液參數(shù)的采集:鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊獲取電弧爐冶煉終點鋼液參數(shù)，所述冶煉終點鋼液參數(shù)包括終點鋼液氧含量0.054%(質(zhì)量百分比)、終點鋼液碳含量0.096%(質(zhì)量百分比)、終點鋼液硅含量0.060%(質(zhì)量百分比)、終點鋼液溫度1670°C、終點鋼液重量10t;
(3)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)的確定:根據(jù)步驟(I)和(2)中獲得的精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)以及冶煉終點鋼液參數(shù)，脫氧粉劑組分計算模塊基于物理平衡和能量平衡原理對脫氧粉劑所需組成成分及各成分質(zhì)量進行計算，計算結(jié)果為:碳粉30kg、娃鐵合金15kg、娃猛合金5kg、招猛合金10kg;
噴吹工藝制定模塊計算獲得出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù):具體為利用終點鋼液質(zhì)量和出鋼口出鋼速度計算出鋼時間；利用脫氧粉劑質(zhì)量、噴槍數(shù)目和出鋼時間計算單槍脫氧粉劑噴吹速率;利用粉劑噴吹速率、粉氣比和粉氣流輸送管道參數(shù)計算載氣流量;利用單槍粉劑噴吹速率和載氣流量確定噴槍出口至出鋼鋼流距離和環(huán)縫氣噴吹流量。所述出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)具體為:出鋼時間為120s、單槍脫氧粉劑噴吹速率為20kg/min、載氣流量為300Nm3/h、環(huán)縫管噴吹保護氣的流量為100Nm3/h、噴槍出口至出鋼鋼流距離為400mm ； (4)脫氧粉劑組分的在線配比:脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)根據(jù)步驟(3)中脫氧粉劑組分計算模塊的計算結(jié)果完成脫氧粉劑各組分的在線稱量與混合配比，具體配比為:脫氧粉劑組分碳粉30kg、硅鐵合金15kg、硅錳合金5kg、鋁錳合金1kg;將配比完成后脫氧粉劑置于噴粉罐貯存；
(5)噴槍初始位置的調(diào)控:噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，將噴槍運動至至距離出鋼鋼流400mm處(初始設(shè)定位置)；
(6)出鋼過程在線噴粉脫氧:電弧爐開始出鋼，1s后出鋼鋼流穩(wěn)定，噴吹工藝制定模塊啟動噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，根據(jù)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，控制噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，進行出鋼過程的在線噴粉脫氧;控制單槍噴粉速率為20kg/min、載氣流量為300 Nm3/h、環(huán)縫氣體流量為100Nm3/h;
(7)噴槍位置動態(tài)調(diào)整:脫氧粉劑噴吹過程中，根據(jù)爐體傾斜位置和角度，噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，動態(tài)調(diào)整噴槍位置；
(8)結(jié)束在線噴粉脫氧:噴粉90s后，噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)在噴吹工藝制定模塊作用下停止噴吹脫氧粉劑，出鋼過程噴粉結(jié)束，噴槍復(fù)位，等待下一爐出鋼。
[0022]采用本發(fā)明所述方法后，該10t電弧爐煉鋼出鋼后鋼包內(nèi)鋼液氧含量穩(wěn)定在
0.0028%±0.001%，冶煉過程合金料消耗降低15?20%，明顯提升了鋼液質(zhì)量，穩(wěn)定了后續(xù)精煉和連鑄環(huán)節(jié)工藝及生產(chǎn)節(jié)奏。
[0023]實施例2
一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧方法，在冶煉的煉鋼出鋼過程中，根據(jù)冶煉終點鋼液參數(shù)，結(jié)合精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，對所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量進行計算并完成在線配比，確定出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)，采用噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，實現(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧，精準控制出鋼鋼液成分，利用高速粉氣流能沖擊，使脫氧粉劑深入出鋼鋼液與鋼液充分接觸，脫氧粉劑與鋼液中氧發(fā)生劇烈冶金反應(yīng)，明顯提高脫氧粉劑利用效率和鋼液中冶金反應(yīng)強度。
[0024]在本實施例中該方法應(yīng)用于150t轉(zhuǎn)爐煉鋼煉鋼，在電弧爐出鋼鋼流兩側(cè)分別安裝有2支噴槍，噴槍內(nèi)徑8mm，環(huán)縫間隙2mm，采用不銹鋼材質(zhì)。噴槍出口采用拉瓦爾型噴嘴設(shè)計，噴槍出口與水平面夾角45°。脫氧粉劑采用碳粉、硅鈣復(fù)合脫氧劑和鋁錳合金，脫氧粉劑顆粒直徑為300μπι，單槍噴粉速率為O?30kg/min，載氣為氬氣，單槍載氣流量50?500Nm3/h。環(huán)縫氣體為二氧化碳，單槍流量為10~500^113/11。所述方法具體為:
(I)精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)的設(shè)定:目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫根據(jù)冶煉鋼種設(shè)定精煉環(huán)節(jié)的目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述目標鋼液預(yù)期參數(shù)包括目標鋼液氧含量0.024%(質(zhì)量百分比)、目標鋼液碳含量為0.10%(質(zhì)量百分比)、目標鋼液硅含量0.16%(質(zhì)量百分比)、目標鋼液溫度1620 °C;
(2 )冶煉終點鋼液參數(shù)的采集:鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊獲取電弧爐冶煉終點鋼液參數(shù)，所述冶煉終點鋼液參數(shù)包括終點鋼液氧含量0.046%(質(zhì)量百分比)、終點鋼液碳含量0.08%(質(zhì)量百分比)、終點鋼液硅含量0.060%(質(zhì)量百分比)、終點鋼液溫度1670°C、終點鋼液重量150t;
(3)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)的確定:根據(jù)步驟(I)和(2)中獲得的精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)以及冶煉終點鋼液參數(shù)，脫氧粉劑組分計算模塊基于物料平衡和能量平衡對脫氧粉劑所需組成成分及各成分質(zhì)量進行計算，計算結(jié)果為:碳粉80kg、硅鈣復(fù)合脫氧劑65kg、招猛合金35kg ；
噴吹工藝制定模塊計算獲得出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù):具體為利用終點鋼液質(zhì)量和出鋼口出鋼速度計算出鋼時間；利用脫氧粉劑質(zhì)量、噴槍數(shù)目和出鋼時間計算單槍脫氧粉劑噴吹速率;利用粉劑噴吹速率、粉氣比和粉氣流輸送管道參數(shù)計算載氣流量;利用單槍粉劑噴吹速率和載氣流量確定噴槍出口至出鋼鋼流距離和環(huán)縫氣噴吹流量。在本實施例中控制出鋼時間為180s、單槍脫氧粉劑噴吹速率為15kg/min、載氣流量為200Nm3/h、環(huán)縫管噴吹保護氣的流量為10NmVh，噴槍出口至出鋼鋼流距離為250_ ；
(4)脫氧粉劑組分的在線配比:脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)根據(jù)步驟(3)中脫氧粉劑組分計算模塊的計算結(jié)果完成脫氧粉劑各組分的在線稱量與混合配比，具體配比為:碳粉80kg、硅鈣復(fù)合脫氧劑65kg、鋁錳合金35kg;將配比完成后脫氧粉劑置于噴粉罐貯存；
(5)噴槍初始位置的調(diào)控:噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，將噴槍運動至至距離出鋼鋼流250_處(初始設(shè)定位置)；
(6)出鋼過程在線噴粉脫氧:電弧爐開始出鋼，1s后出鋼鋼流穩(wěn)定，噴吹工藝制定模塊啟動噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，根據(jù)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，控制噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，進行出鋼過程的在線噴粉脫氧;控制單槍噴粉速率為15kg/min、載氣流量為200 Nm3/h、環(huán)縫氣體流量為100Nm3/h;
(7)噴槍位置動態(tài)調(diào)整:脫氧粉劑噴吹過程中，根據(jù)爐體傾斜位置和角度，噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，動態(tài)調(diào)整噴槍位置；
(8)結(jié)束在線噴粉脫氧:噴粉180s后，噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)在噴吹工藝制定模塊作用下停止噴吹脫氧粉劑，出鋼過程噴粉結(jié)束，噴槍復(fù)位，等待下一爐出鋼。
[0025]采用本發(fā)明所述方法后，該150t電弧爐煉鋼出鋼后鋼包內(nèi)鋼液氧含量穩(wěn)定在
0.0024%±0.001%，冶煉過程合金料消耗降低10?12%，明顯提升了鋼液質(zhì)量，穩(wěn)定了后續(xù)精煉和連鑄環(huán)節(jié)工藝及生產(chǎn)節(jié)奏。
[0026]實施例3
如圖1-3所示，一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用實施例1或?qū)嵤├?所述方法;所述系統(tǒng)應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐或電弧爐6冶煉的煉鋼出鋼過程，所述在線噴粉脫氧系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)1、脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)20、噴粉系統(tǒng)3、供氣系統(tǒng)(包括環(huán)縫供氣系統(tǒng)2和載氣供氣系統(tǒng)4)、氣源(包括載氣源10和噴槍環(huán)縫氣源12)、噴槍夾持機構(gòu)16、噴槍18;所述控制系統(tǒng)包含鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊、目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫、脫氧粉劑組分計算模塊、噴吹工藝制定模塊、噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊；
根據(jù)所述鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊采集的冶煉終點鋼液參數(shù)以及所述目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫設(shè)定的精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述脫氧粉劑組分計算模塊在線計算所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量；
所述噴吹工藝制定模塊計算確定出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，所述出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)包括出鋼過程時間、脫氧粉劑、載氣和保護氣體的噴吹參數(shù)，具體為利用終點鋼液質(zhì)量和出鋼口出鋼速度計算出鋼時間；利用脫氧粉劑質(zhì)量、噴槍數(shù)目和出鋼時間計算單槍脫氧粉劑噴吹速率;利用粉劑噴吹速率、粉氣比和粉氣流輸送管道參數(shù)計算載氣流量;利用單槍粉劑噴吹速率和載氣流量確定噴槍出口至出鋼鋼流距離和環(huán)縫氣噴吹流量。并且所述噴吹工藝制定模塊通過控制噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)完成載氣-脫氧粉劑高速粉氣流的動態(tài)噴吹；
所述噴槍18采用單管型或環(huán)縫套管設(shè)計，中心管內(nèi)徑尺寸為8?30mm，壁厚0.5?8mm，環(huán)縫間隙I?10mm。噴槍18出口采用直管型噴嘴或拉瓦爾型噴嘴設(shè)計，噴槍出口水平夾角O?60°(圖2中角A)，噴槍出口距離出鋼鋼流50-600mm(圖2中距離D)，噴槍18距離出鋼口7距離200-1500mm(圖2中距離L)。所述噴槍中心管噴吹載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，環(huán)縫管噴吹保護性氣體以保證高速粉氣流沖擊動能。所述載氣為氮氣、氬氣和二氧化碳中的任意一種或任意兩種以上的混合氣體。所述脫氧粉劑為碳粉、煤粉、硅鐵合金、硅錳合金、鋁錳合金和硅鈣復(fù)合脫氧劑中的任意一種或任意兩種以上的混合物，脫氧粉劑顆粒直徑為15μπι~3.0mm。環(huán)縫保護氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳和空氣中的任意一種或任意兩種以上的混合氣體。所述噴槍中心管噴出的載氣-脫氧粉劑高速粉氣流的載氣流量和噴粉速率以及環(huán)縫管噴吹環(huán)縫保護性氣體的流量動態(tài)可調(diào)。
[0027]本實施例中所述系統(tǒng)適用于80_350t轉(zhuǎn)爐煉鋼或30_250t電弧爐煉鋼出鋼過程噴粉脫氧。根據(jù)爐型及爐容量不同，安裝I?8支噴槍進行供氣噴粉冶煉，噴槍數(shù)目根據(jù)冶煉工藝要求和現(xiàn)場操作條件確定。所述高速粉氣流分配器粉氣流出口數(shù)目與噴槍數(shù)目一致。
[0028]通過控制系統(tǒng)1、噴槍夾持機構(gòu)16、噴槍的環(huán)縫氣供氣系統(tǒng)2、噴粉系統(tǒng)3、載氣供氣系統(tǒng)4可實現(xiàn)噴槍位置和噴吹參數(shù)動態(tài)可調(diào)。本發(fā)明可根據(jù)冶煉工況和工藝要求動態(tài)調(diào)整脫氧粉劑、載氣和環(huán)縫氣體噴吹參數(shù)，實現(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧?？刂戚d氣流量為50?100NmVh，脫氧粉劑噴吹速率為O?200kg/min，環(huán)縫管噴吹氣體流量為10?500Nm3/h。
[0029]所述脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)用于根據(jù)所述脫氧粉劑組分計算模塊的計算結(jié)果完成脫氧粉劑的在線配比，配比前不同的脫氧粉劑分別貯存在各類脫氧粉劑貯存罐中21-24，配比完成后脫氧粉劑置于噴粉罐8貯存，然后經(jīng)由粉劑流量控制系統(tǒng)9控制脫氧粉劑流入粉氣流輸送管道14中的流量，進入粉氣流輸送管道14的脫氧粉劑經(jīng)由粉氣流分配器17從噴槍18中心管噴出；
載氣供氣系統(tǒng)4包括載氣源10和載氣流量控制模塊11，載氣源10經(jīng)由載氣流量控制模塊11控制流量后，流入粉氣流輸送管道14，載氣提供動力將脫氧粉劑從噴槍18的中心管噴出；
環(huán)縫供氣系統(tǒng)2包括噴槍環(huán)縫氣源(儲存保護氣)12和噴槍環(huán)縫氣流量控制模塊13，噴槍環(huán)縫氣源12經(jīng)由噴槍環(huán)縫氣流量控制模塊13控制流量后，流入噴槍環(huán)縫氣輸送管道15，環(huán)縫氣輸送管道15與噴槍18連接，噴槍環(huán)縫氣源從噴槍18的環(huán)縫噴出。
[0030]所述在線噴粉脫氧系統(tǒng)還包括用于調(diào)整噴槍位置的噴槍夾持機構(gòu)16;所述控制系統(tǒng)還包括噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊5，所述噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊5用于控制所述噴槍夾持機構(gòu)16的運動，所述噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊能夠根據(jù)爐體傾斜位置和角度，動態(tài)調(diào)整噴槍位置。
[0031]所述鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊用于采集冶煉終點鋼液參數(shù)，所述冶煉終點鋼液參數(shù)包括終點鋼液氧含量、終點鋼液碳含量、終點鋼液娃含量、終點鋼液溫度、終點鋼液重量；
所述目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫用于根據(jù)冶煉鋼種的種類設(shè)定精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述目標鋼液參數(shù)包括目標鋼液氧含量、目標鋼液碳含量、目標鋼液硅含量、目標鋼液溫度。
【主權(quán)項】
1.一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，在冶煉的煉鋼出鋼過程中，根據(jù)冶煉終點鋼液參數(shù)，結(jié)合精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，對所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量進行計算并完成在線配比，確定出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)，采用噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，實現(xiàn)煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧，精準控制出鋼鋼液成分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，所述方法適用于80-350t轉(zhuǎn)爐或30-250t電弧爐的煉鋼出鋼過程。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，所述噴槍采用單管或環(huán)縫套管； 其中，所述環(huán)縫套管包括用于噴吹載氣-脫氧粉劑的中心管和用于噴吹保護氣的環(huán)縫管，所述中心管內(nèi)徑尺寸為8?30_，壁厚1.5~8_，中心管與環(huán)縫管的環(huán)縫間隙為I?1mm; 所述噴槍出口采用直管型噴嘴或拉瓦爾型噴嘴，噴槍出口水平夾角為O?60°，噴槍距離出鋼口 100-1500_。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，載氣為氮氣、氬氣和二氧化碳中的任意一種或者任意兩種以上的混合氣體;所述環(huán)縫管噴吹的保護氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳和空氣中的任意一種或任意兩種以上的混合氣體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，所述脫氧粉劑為碳粉、煤粉、硅鐵粉、硅錳粉、鋁錳粉和硅鈣復(fù)合脫氧劑中的任意一種或者任意兩種以上的混合物;所述脫氧粉劑的顆粒直徑為15ym~3.0mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)控制為:載氣流量為50?100NmVh，脫氧粉劑噴吹速率為O?200kg/min，噴吹保護氣體的流量為10?500Nm3/h、噴槍出口距離出鋼鋼流50-600mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: (1)精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)的設(shè)定:目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫根據(jù)冶煉鋼種設(shè)定精煉環(huán)節(jié)的目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述目標鋼液預(yù)期參數(shù)包括目標鋼液氧含量、目標鋼液碳含量、目標鋼液硅含量、目標鋼液溫度； (2)冶煉終點鋼液參數(shù)的采集:鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊獲取冶煉終點鋼液參數(shù)，所述冶煉終點鋼液參數(shù)包括終點鋼液氧含量、終點鋼液碳含量、終點鋼液娃含量、終點鋼液溫度、終點鋼液重莖; (3)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)的確定:根據(jù)步驟(I)和(2)中獲得的精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)以及冶煉終點鋼液參數(shù)，脫氧粉劑組分計算模塊基于物料平衡和能量平衡對脫氧粉劑所需組成成分及各成分質(zhì)量進行計算； 噴吹工藝制定模塊計算獲得出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，出鋼過程的噴粉脫氧工藝參數(shù)控制為:載氣流量為50?1000Nm3/h，脫氧粉劑噴吹速率為O?200kg/min，環(huán)縫管噴吹保護氣體的流量為10?500Nm3/h，噴槍出口距離出鋼鋼流50-600mm; (4)脫氧粉劑組分的在線配比:脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)根據(jù)步驟(3)中脫氧粉劑組分計算模塊的計算結(jié)果完成脫氧粉劑各組分的在線稱量與混合配比，將配比完成后脫氧粉劑置于噴粉罐貯存； (5)噴槍初始位置的調(diào)控:噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，將噴槍運動至初始設(shè)定位置； (6)出鋼過程在線噴粉脫氧:開始出鋼，出鋼鋼流穩(wěn)定后，噴吹工藝制定模塊啟動噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，根據(jù)出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，控制噴槍直接向出鋼鋼流噴射載氣-脫氧粉劑高速粉氣流，進行出鋼過程的在線噴粉脫氧； (7)噴槍位置動態(tài)調(diào)整:脫氧粉劑噴吹過程中，根據(jù)爐體傾斜位置和角度，噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊通過控制噴槍夾持機構(gòu)的運動，動態(tài)調(diào)整噴槍位置； (8)結(jié)束在線噴粉脫氧:噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)在噴吹工藝制定模塊作用下停止噴吹脫氧粉劑，出鋼過程噴粉結(jié)束，噴槍復(fù)位，等待下一爐出鋼。8.—種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用權(quán)利要求1-7之一所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧的方法，其特征在于，所述在線噴粉脫氧系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、氣源、噴槍夾持機構(gòu)、噴槍;所述控制系統(tǒng)包含鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊、目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫、脫氧粉劑組分計算模塊、噴吹工藝制定模塊、噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊； 根據(jù)所述鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊采集的冶煉終點鋼液參數(shù)以及所述目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫設(shè)定的精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述脫氧粉劑組分計算模塊基于物理平衡和能量平衡原理在線計算所需脫氧粉劑的組成成分及各組分質(zhì)量； 所述噴吹工藝制定模塊用于計算確定出鋼過程噴粉脫氧工藝參數(shù)，所述噴粉脫氧工藝參數(shù)包括脫氧粉劑噴吹速率、載氣噴吹流量、環(huán)縫保護氣噴吹流量、噴槍出口與出鋼鋼流的距離;并且所述噴吹工藝制定模塊通過控制噴粉系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)完成載氣-脫氧粉劑高速粉氣流的動態(tài)噴吹； 所述脫氧粉劑在線配比系統(tǒng)用于根據(jù)所述脫氧粉劑組分計算模塊的計算結(jié)果完成脫氧粉劑的在線配比。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧系統(tǒng)，其特征在于，所述在線噴粉脫氧系統(tǒng)還包括用于調(diào)整噴槍位置的噴槍夾持機構(gòu);所述控制系統(tǒng)還包括噴槍夾持機構(gòu)運動控制t旲塊，所述嗔槍夾持機構(gòu)運動控制t旲塊用于控制所述嗔槍夾持機構(gòu)的運動，所述噴槍夾持機構(gòu)運動控制模塊能夠根據(jù)爐體傾斜位置和角度，動態(tài)調(diào)整噴槍位置。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種煉鋼出鋼過程在線噴粉脫氧系統(tǒng)，其特征在于，所述鋼液成分及溫度數(shù)據(jù)采集模塊用于采集冶煉終點鋼液參數(shù)，所述冶煉終點鋼液參數(shù)包括終點鋼液氧含量、終點鋼液碳含量、終點鋼液娃含量、終點鋼液溫度、終點鋼液重量； 所述目標鋼液參數(shù)數(shù)據(jù)庫用于根據(jù)冶煉鋼種的種類設(shè)定精煉環(huán)節(jié)目標鋼液預(yù)期參數(shù)，所述目標鋼液參數(shù)包括目標鋼液氧含量、目標鋼液碳含量、目標鋼液硅含量、目標鋼液溫度。
【文檔編號】C21C7/06GK106048136SQ201610602812
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610602812.2, CN 106048136 A, CN 106048136A, CN 201610602812, CN-A-106048136, CN106048136 A, CN106048136A, CN201610602812, CN201610602812.2
【發(fā)明人】朱榮, 魏光升, 董凱, 劉潤藻, 胡紹巖, 吳學(xué)濤, 王云, 蘇榮芳, 王洪, 張月亮
【申請人】北京科技大學(xué), 北京榮誠京冶科技有限公司