转炉炼钢工艺.pptx

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1、炼钢工艺授课内容炼钢工艺授课内容 参考书：钢铁冶金学（陈家祥）参考书：钢铁冶金学（陈家祥）转炉炼钢学（徐文派）转炉炼钢学（徐文派）氧气转炉炼钢工艺与设备（王雅贞）氧气转炉炼钢工艺与设备（王雅贞）n转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺(4学时学时)n电炉炼钢工艺电炉炼钢工艺(4学时学时)n铁水预处理工艺铁水预处理工艺(2学时学时)n钢水炉外精炼工艺钢水炉外精炼工艺(2学时学时)第1页/共64页1 转炉炼钢的发转炉炼钢的发展展 18551856年英国人亨利.贝塞麦(Henly)开发了酸性底吹空气转炉炼钢法；1878年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转炉炼钢法；1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥

2、地利开发了顶吹氧气转炉，1952年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城(Donawitz)建成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉(LD转炉)；或称BOF(Basic Oxygen Furnace)。1970年开发顶底复合吹炼转炉。我国的炼钢发展史。第2页/共64页氧气转炉的种类氧气转炉的种类氧气顶吹转炉 氧气底吹转炉 氧气侧吹转炉 氧气顶底复合转炉第3页/共64页顶吹氧气转炉炼钢顶吹氧气转炉炼钢工艺特工艺特点点完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;生产率高（冶炼时间在生产率高（冶炼时间在2020分钟以内）；分钟以内）；质质量量好好（*气气体体含含量量少少：（因因为

3、为COCO的的反反应应搅搅拌拌，将将N N、H H除除去去）可可以以生生产产超超纯纯净净钢钢,有有害害成成份份（S S、P P、N N、H H、O O）80ppm80ppm；冶冶炼炼成成本本低低，耐耐火火材材料料用用量量比比平平炉炉及及电电炉炉用用量量低；低；原材料适应性强，高原材料适应性强，高P P、低、低P P都可以。都可以。第4页/共64页转炉炼钢的热平衡及物料平转炉炼钢的热平衡及物料平衡衡热平衡是计算炼钢过程的热量收入（铁水的物理及化学热）及热量支出（钢液、炉渣、炉气、冷却剂、热量损失）物料平衡是计算炼钢过程中加入炉内和参予炼钢过程的全部物料（铁水、废钢、氧气、冷却剂、渣料和耐材等）及

4、炼钢过程中产物（钢液、炉渣、炉气及烟尘等）第5页/共64页“负能炼钢”转炉炼钢是一个能量有富裕的炼钢方法，衡量转炉炼钢的重要指标之一，转炉工序能耗及炼钢厂能耗。当炉气回收的总热量 转炉生产消耗的能量时，实现了转炉工序“负能炼钢”；当炉气回收的总热量 炼钢厂生产消耗的总能量时，实现了炼钢厂“负能炼钢”。日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢厂均已实现炼钢厂“负能炼钢”。第6页/共64页转炉设备转炉设备转炉炉体及转炉倾动系统铁水、废钢、散状材料设备氧枪提升机构转炉烟气净化与回收设备第7页/共64页2 氧气射流及熔池搅拌氧气射流及熔池搅拌氧枪吹炼参数决定转炉的冶炼过程及冶炼结果氧枪心藏是氧枪喷头；有关氧

5、枪及氧枪喷头设计有专门介绍 氧气射流属于气体动力学的范畴。第8页/共64页氧气射流对熔池的物理作用氧气射流对熔池的物理作用 转转炉炉实实际际上上是是一一个个黑黑箱箱，对对炉炉内内的的运运动动状状态态是是冷态实验的分析结果。冷态实验的分析结果。氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧。第9页/共64页 氧气射流对熔池的化学作用氧气射流对熔池的化学作用直直接接氧氧化化-氧氧气气射射流流直直接接与与杂杂质质元元素素产产生生氧化反应；氧化反应；间间接接氧氧化化-氧氧气气射射流流先先与与FeFe反反应应生

6、生成成后后FeO FeO，FeOFeO传氧给杂质元素。传氧给杂质元素。是直接氧化还是间接氧化为主呢？是直接氧化还是间接氧化为主呢？是是间间接接氧氧化化为为主主，最最主主要要一一点点是是由由于于氧氧流流是是集集中中于于作作用用区区附附近近（4 4的的面面积积），而不是高度分散在熔池中。而不是高度分散在熔池中。第10页/共64页氧枪喷头的种类氧枪喷头的种类 直简型直简型 收缩型收缩型 拉瓦尔型拉瓦尔型 多多 孔孔 拉拉 瓦瓦 尔尔 型型。（马马赫赫数数控控制制在在1.8-2.11.8-2.1）第11页/共64页喷头设计需考虑的因喷头设计需考虑的因素素主主要要根根据据炼炼钢钢车车间间生生产产能能力力

7、大大小小、原原料料条条件件、供供氧氧能能力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。考考虑虑到到转转炉炉的的炉炉膛膛高高度度、直直径径大大小小、熔熔池池深深度度等等参参数数确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。对对于于原原料料中中废废钢钢比比高高、高高磷磷铁铁水水冶冶炼炼或或需需二二次次燃燃烧烧提提温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。第12页/共64页3 顶吹转炉的过程描述顶吹转炉的过程描述上上炉炉出出钢钢-倒倒完完炉炉渣渣(或或加加添添加加剂剂)-)-补补炉炉或或溅溅

8、渣渣-堵堵出出钢钢口口-兑兑铁铁水水-装装废废钢钢-下下枪枪-加加渣渣料料（石石灰灰、铁铁皮皮）-点火点火-熔池升温熔池升温-脱脱P P、Si Si、Mn-Mn-降枪脱碳。降枪脱碳。看看炉炉口口的的火火，听听声声音音。看看火火亮亮度度-加加第第二二批批（渣渣料料）-提枪化渣，控制提枪化渣，控制“返干返干”。降枪控制终点（降枪控制终点（FeOFeO），倒炉取样测温，出钢。），倒炉取样测温，出钢。技技术术水水平平高高的的炉炉长长，一一次次命命中中率率高高。50%50%。（宝宝钢钢是是付付枪枪）根根据据分分析析取取样样结结果果-决决定定出出钢钢（或或补补吹吹）-合合金金化化。不要补吹的就是通常说的一

9、次命中。不要补吹的就是通常说的一次命中。第13页/共64页冶炼技巧冶炼技巧钢液碳的判断方法钢液碳的判断方法 取样分析、磨样、看火花、付枪。取样分析、磨样、看火花、付枪。钢液磷的判断方法钢液磷的判断方法 取样分析、渣的颜色及气孔；取样分析、渣的颜色及气孔；钢液温度判断方法钢液温度判断方法 接触热电偶、看炉口火焰、看钢液颜色、读秒表。接触热电偶、看炉口火焰、看钢液颜色、读秒表。钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色第14页/共64页冶炼过程渣、钢成份变化冶炼过程渣、钢成份变化第15页/共64页冶炼过程钢中冶炼过程钢中NO成份变成份变化化第16页/共64页4 4

10、 炼钢用原辅材料炼钢用原辅材料 原材料铁水：加70-85%(%C=4,%Si=0.4-1.0,%P=0.02-0.15,%S=0.001-0.050)废钢：加15-30%(厚度小于150mm，清洁)生铁块：调温及配碳烧结矿（改性铁）第17页/共64页4 4 炼钢用原辅材料炼钢用原辅材料辅助材料：石灰：有效CaO成分，块度，控制石灰吸水萤石：CaF2，能改善炉渣流动性生白云石：CaMg(CO3)2,造渣及护炉菱镁矿：MgCO3调渣剂铁合金、冷却剂及增碳剂第18页/共64页耐火材料分类：耐火材料分类：碱性耐火材料碱性耐火材料(MgO)(MgO)酸性耐火材料酸性耐火材料(SiO(SiO2 2)中性耐

11、火材料中性耐火材料(碳质及铬质碳质及铬质)耐火材料的主要性质：耐火材料的主要性质：耐火度、荷重软化温度、耐压强度、抗热耐火度、荷重软化温度、耐压强度、抗热震性、热膨胀性、导热性、抗渣性、气孔率震性、热膨胀性、导热性、抗渣性、气孔率等。等。5 5 转炉耐火材料及护炉技术转炉耐火材料及护炉技术第19页/共64页炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉龄是钢厂一重要生产技术指标。炉衬损坏的原因：铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷 炉渣及钢水的化学侵蚀 炉衬自身矿物组成分解引起的层裂 急冷急热等因素。5 5 转炉耐火材料及护炉技转炉耐火材料及护炉技术术第20页/共64页5 5 转炉耐火材料及

12、护炉技术转炉耐火材料及护炉技术提高炉龄的措施：提高炉龄的措施：耐材质量；耐材质量；系统优化炼钢工系统优化炼钢工艺；艺；补炉工艺补炉工艺新工艺：溅渣护炉工艺，新工艺：溅渣护炉工艺，九十年代，美国开发九十年代，美国开发成功转炉溅渣护炉技成功转炉溅渣护炉技术，在我国达到最高术，在我国达到最高效益，炉龄效益，炉龄3000030000。第21页/共64页5 5 转炉耐火材料及护炉技术转炉耐火材料及护炉技术溅渣护炉的基本原理：溅渣护炉的基本原理：是利用高速氮气把成分调整后的剩余炉渣喷溅是利用高速氮气把成分调整后的剩余炉渣喷溅在炉衬表面形成溅渣层。在炉衬表面形成溅渣层。溅渣层固化了镁碳砖表层的脱碳层，抑制了

13、溅渣层固化了镁碳砖表层的脱碳层，抑制了炉衬表层的氧化，并减轻了高温炉渣对砖表面炉衬表层的氧化，并减轻了高温炉渣对砖表面的冲刷侵蚀。的冲刷侵蚀。第22页/共64页6 6 转炉冶炼工艺转炉冶炼工艺转炉冶炼五大制度 装料制度 供氧制度 造渣制度 温度制度 终点控制及合金化制度 第23页/共64页6.1 6.1 装料制度装料制度 确定合理的装入量，需考虑的两个参数：炉容比：(V/T,m3/t),0.8-1.05(30-300t转炉)；熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度 800-2000mm(30-300t转炉)装料制度：定量装入、定深装入；分阶段定量装入。分阶段定量装入：150炉，51200炉，200

14、炉以上，枪位每天要校正。交接班看枪位。第24页/共64页供氧强度Nm3/t.min氧气流量 Nm3/h操作氧压 Mpa 氧枪枪位 m基本操作参数6.2 供氧制度第25页/共64页6.2 6.2 供氧制度供氧制度供氧强度(Nm3/t.min)决定冶炼时间，但太大，喷溅可能性增大，一般3.0-4.0。氧气流量大小(Nm3/h)：装入量，C、Mn、Si的含量，由物料平衡计算得到，50-65Nm3/h。氧压(Mpa)喷头的喉口及马赫数一定，P大，流量大,有一范围 0.81.2Mpa。氧枪枪位，由冲击深度决定，1/3-1/2。第26页/共64页6.2 供氧制度供氧制度 吨钢耗氧量计算吨钢耗氧量计算 C

15、Si Mn P S铁水成分 .0 .成品成分 .转炉公称容量为100吨时，炉渣量为：1001010吨 铁损耗氧量101516/(1656)0.33吨CCO 耗氧量100(4.30%-0.20%)90%16/12=4.92吨 CCO2 耗氧量 100(4.30%-0.20%)10%32/12=1.09吨SiSiO2耗氧量 1000.8%32/28=0.914吨MnMnO耗氧量1000.2%16/55=0.058吨PP2O5 耗氧量1000.13%(165)/(312)=0.168吨S 1/3被气化为SO2,2/3与CaO反应生成CaS进入渣中,则S不耗氧。总 耗 氧 量 0.33+4.92+1.

16、09+0.914+0.058+0.168=7.48吨/1.4295236Nm3实际耗氧量5236/0.9/99.5%=5847Nm3实际吨钢耗氧量5847/100=58.37Nm3/t第27页/共64页两种操作方式：两种操作方式：软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中FeOFeO升高、有利于脱磷；升高、有利于脱磷；硬吹：高压低枪位硬吹：高压低枪位(与软吹相反与软吹相反)，脱，脱P P不好，但脱不好，但脱C C好，穿透能力强，脱好，穿透能力强，脱C C反应激烈反应激烈 。6.2 供氧制度第28页/共64页氧枪操作方式氧枪操作方式 氧枪操作就是调节氧压

17、和枪位。氧枪操作就是调节氧压和枪位。氧枪的操作方式：氧枪的操作方式：衡枪变压衡枪变压 ：压力控制不稳定，阀门控制不好；：压力控制不稳定，阀门控制不好；恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要操作方式操作方式6.2 供氧制度第29页/共64页6.3造渣制度造渣制度炼钢就是炼渣。炼钢就是炼渣。造造渣渣的的目目的的：通通过过造造渣渣，脱脱P P、减减少少喷喷溅溅、保保护炉衬。护炉衬。造造渣渣制制度度：确确定定合合适适的的造造渣渣方方式式、渣渣料料的的加加入入数量和时间、成渣速度。数量和时间、成渣速度。渣渣的的特特点点：一一定定碱碱度度、良良好好的的流流动动性性、合

18、合适适的的FeOFeO及及MgOMgO、正常泡沫化的熔渣。、正常泡沫化的熔渣。第30页/共64页造渣方式单渣法：铁水Si、P低，或冶炼要求低。双渣法：铁水Si、P高，或冶炼要求高。留渣法：利用终渣的热及FeO，为下炉准备。第31页/共64页石灰加入量确定石灰加入量确定石灰加入量是根据铁水中Si、P含量及炉渣碱度R确定。铁水含磷小于0.30%时：石灰加入量(kg/t)=2.14WSiR1000/A A为石灰中的有效氧化钙 A=W（CaO)R W（SiO2)R W（SiO2)W为石灰自身SiO2占用的CaO。当Si、P高时，需计算石灰补加量。第32页/共64页成渣速度 转转炉炉冶冶炼炼时时间间短短

19、，快快速速成成渣渣是是非非常常重重要要的的，石石灰的溶解是决定冶炼速度的重要因素。灰的溶解是决定冶炼速度的重要因素。石灰的熔解石灰的熔解：开开始始吹吹氧氧时时渣渣中中主主要要是是SiOSiO，MnOMnO，FeO,FeO,是是酸酸性渣，加石灰后，石灰溶解速度，可用下式表性渣，加石灰后，石灰溶解速度，可用下式表 J JK K（CaO+1.35MgO-CaO+1.35MgO-1.09SiO1.09SiO2 2+2.75FeO+1.9MnO-39.1+2.75FeO+1.9MnO-39.1）形形成成2CaO*SiO2CaO*SiO2 2，难难熔熔渣渣。FeO,MnO,MgOFeO,MnO,MgO可可

20、加加速速石石灰灰熔熔化化。因因为为可可降降低低炉炉渣渣粘粘度度，破破坏坏2CaO*SiO2CaO*SiO2 2的的存在。存在。采用软烧活性石灰、加矿石、萤石及吹氧加速成采用软烧活性石灰、加矿石、萤石及吹氧加速成渣。渣。第33页/共64页成渣途径成渣途径 钙质成渣钙质成渣 低枪位操作，渣中FeO含量下降很快，碳接近终点时，渣中铁才回升。适用于低磷铁水、对炉衬寿命有好处。铁质成渣过程铁质成渣过程 高枪位操作，渣中FeO含量保持较高水平，碳接近终点时，渣中铁才下降。适用于高磷铁水、对炉衬侵蚀严重；FeO高，炉渣泡沫化严重，易产生喷溅。第34页/共64页CaO(+MgO)-FeO(+MnO)-SiO2

21、(+P2O5)相图相图ABCABC钙质成渣钙质成渣ADCADC铁质成渣铁质成渣第35页/共64页白云石造渣白云石造渣提高渣中MgO的含量，延长炉衬寿命；渣中饱和MgO的概念；一般根据冶炼情况，MgO控制在610采用白云石造渣应注意加入时间，防止涨炉底及粘氧枪。第36页/共64页大喷大喷 溅溅转转炉炉喷喷溅溅分分：爆爆发发性性喷喷溅溅、金金属属喷喷溅溅及及泡泡沫沫渣喷溅。渣喷溅。喷溅的主要原因喷溅的主要原因 低低温温吹吹氧氧，氧氧位位较较高高，碳碳氧氧反反应应不不平平衡衡，吹吹入入的的氧氧成成为为FeOFeO，脱脱C C反反应应较较慢慢，当当温温度度升升高后高后 C-OC-O反应激烈；反应激烈；

22、渣粘稠，金属喷溅。渣粘稠，金属喷溅。第37页/共64页操作中防止喷溅的措操作中防止喷溅的措施施控制渣量控制渣量吹氧脱碳的温度控制吹氧脱碳的温度控制控制枪位，保证渣中控制枪位，保证渣中FeOFeO在一定范围在一定范围(15(152020)保持合适的炉容比保持合适的炉容比第38页/共64页6.4 温度制度温度制度温度控制就是确定冷却剂加入的数量和时间影响终点温度的因素：铁水成分:%Si=0.1,升高炉温约15 铁水温度：铁水温度提高10，钢水温度约提高6（30t）铁水装入量：每增加1吨铁水，终点钢水温度约提高8 （30t）废钢加入量：每增加1吨废钢，终点钢水温度约下降45 （30t）此外，炉龄、终

23、点碳、吹炼时间、喷溅等有影响。第39页/共64页6.4 温度制度温度制度 温度控制措施熔池升温 降枪脱C、氧化熔池金属铁。金属收到率降低；熔池降温 加冷却剂(矿石、球团矿、氧化铁皮、废钢)；废钢冶炼时一般不加。第40页/共64页6.5 终点控制及合金化制度终点控制及合金化制度终点控制指终点温度和成分的控制终点标志：钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围 钢中P达到要求 出钢温度达到要求第41页/共64页终点控制方法终点控制方法终点碳控制的方法：终点碳控制的方法：一次拉碳法、增碳法、高拉补吹一次拉碳法、增碳法、高拉补吹法。法。一次拉碳法：一次拉碳法：按出钢要求的终点碳和温度进行吹炼，按出钢要求的终点碳

24、和温度进行吹炼，当达到要求时提枪。操作要求较高。当达到要求时提枪。操作要求较高。优点：终点渣优点：终点渣FeOFeO低，钢中有害气体少，低，钢中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净。氧耗较小，节约增碳不加增碳剂，钢水洁净。氧耗较小，节约增碳剂。剂。第42页/共64页终点控制方法终点控制方法增碳法：所有钢种均将碳吹到0.05%左右，按钢种加增碳剂。优点：操作简单，生产率高，易实现自动控制，废钢比高。高拉补吹法：当冶炼中，高碳钢种时，终点按钢种规格略高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹时间。第43页/共64页 终点温度确定终点温度确定所炼钢种熔点：T1538Tj T:钢中某元素

25、含量增加1时使铁的熔点降低值，j钢中某元素含量。考虑到钢包运行、镇静吹氩、连铸等要求第44页/共64页钢水合金化满足脱氧的要求满足钢种的要求有精炼的转炉，作为预脱氧及初步合金化。合金加入原则：脱氧能力先弱后强，先难熔。合金加入量(kg)(钢种规格中限终点残余成分)/A A=(铁合金中合金元素含量合金元素收得率)1000第45页/共64页7 7 转炉冶炼的自动控制转炉冶炼的自动控制在计算机时代，如何提高炼钢效率，降低炼在计算机时代，如何提高炼钢效率，降低炼钢成本，使炼钢由经验向科学转化，钢成本，使炼钢由经验向科学转化，是炼钢是炼钢技术发展的必然。技术发展的必然。转炉吹炼的技术特点：转炉吹炼的技术

26、特点：脱碳速度快，准确控制吹炼终点比较困难：脱碳速度快，准确控制吹炼终点比较困难：热效率高，升温速度快；热效率高，升温速度快；容易发生炉渣或金属喷溅；容易发生炉渣或金属喷溅；吹吹炼炼后后期期脱脱碳碳速速度度减减慢慢，金金属属炉炉渣渣之之间间远远离离平平衡衡，容易造成钢渣过氧化。容易造成钢渣过氧化。第46页/共64页转炉冶炼的自动控转炉冶炼的自动控制制1对氧气顶吹转炉控制的要求铁水质量稳定，能准确知道铁水成份和重量；废钢量稳定，有害残余元素含量低；石灰等其他造渣剂的化学成份及块度稳定。2.控制方案 静态控制模型 动态控制模型 全自动控制模型第47页/共64页转炉自动化控制的具体要转炉自动化控制的

27、具体要求求（1 1）能能实实现现远远程程预预报报，根根据据目目标标钢钢种种要要求求和和铁铁水条件，能确定基本命中终点的吹炼工艺方案；水条件，能确定基本命中终点的吹炼工艺方案；（2 2）能能精精确确命命中中吹吹炼炼终终点点，通通常常采采用用动动态态校校正正方方法法，修修正正计计算算误误差差，保保证证终终点点控控制制精精度度和和命命中率；中率；（3 3）具具备备容容错错性性，可可消消除除各各种种系系统统误误差差，随随机机误差和检测误差；误差和检测误差；（4 4）响应迅速，系统安全可靠。）响应迅速，系统安全可靠。第48页/共64页静态控制模静态控制模型型 静静态态控控制制是是动动态态控控制制的的基基

28、础础，根根据据物物料料平平衡衡和和热量平衡；热量平衡；静态控制的原理是：质量守恒；静态控制的原理是：质量守恒；先先确确定定出出终终点点的的目目标标成成份份和和温温度度及及出出钢钢量量，并并选择适当的操作条件，进行装入量的计算；选择适当的操作条件，进行装入量的计算；确定物料收支和热收支的关系输入计算机；确定物料收支和热收支的关系输入计算机；铁水、废钢、生铁块、铁皮、铁矿石等；铁水、废钢、生铁块、铁皮、铁矿石等；可可计计算算需需要要的的氧氧气气量量，在在单单位位时时间间内内的的氧氧气气流流量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间；量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间；用热收支方面进行分析定论。

29、用热收支方面进行分析定论。第49页/共64页 模型基础模型基础脱脱C C曲曲线线 1.1.第第一一阶阶段段：脱脱C C速速度度逐逐渐渐增增大大，SiSi、MnMn的的反反应应控控制制了了脱脱C C反应、先脱反应、先脱SiSi、MnMn，后脱，后脱C C。VcVcdC/dt=KdC/dt=K1 1t t2.2.第第二二阶阶段段：脱脱C C速速度度与与C C含含量量基基本本无无关关。如如Vc Vc 变变快快，说明脱说明脱C C速度随氧流量的变化而变化。速度随氧流量的变化而变化。Vc=Vc=dC/dt=KdC/dt=K2 2k k2 2 Q QO2O2 K K2 2=(1.89Q=(1.89QO2O

30、2-0.048h-0.048h枪位枪位-28.5)10-28.5)10-3-3(试验数据试验数据)3.3.第第三三阶阶段段：碳碳下下降降到到一一定定后后，碳碳的的传传质质成成了了限限制制环环节。节。VcVcdC/dt=KdC/dt=K3 3%C%C第50页/共64页脱碳速度与时间的关脱碳速度与时间的关系系第51页/共64页动态模型控制动态模型控制 是是在在运运行行途途中中对对轨轨道道进进行行计计算算和和检检测测。并并给给予修正的一种控制方法。予修正的一种控制方法。钢钢液液中中的的CC和和温温度度测测定定，钢钢液液中中的的CC和和温温度度是随时间推移而变化的。是随时间推移而变化的。动态控制的条件

31、：动态控制的条件：点测的条件点测的条件,部份连续检测部份连续检测能测定其轨道（途中测定钢液中能测定其轨道（途中测定钢液中CC和温度）；和温度）；途途中中测测定定时时，如如果果测测定定值值和和预预测测的的值值不不同同，采采取修正的手段。取修正的手段。第52页/共64页控制轨道修正手段控制轨道修正手段1 1、温度、碳合适，按原轨道控制；、温度、碳合适，按原轨道控制；2 2、温度低及碳低，脱碳升温、当温、温度低及碳低，脱碳升温、当温度合适，终点碳低，加增碳剂；度合适，终点碳低，加增碳剂；3 3、温度高碳高，脱碳升温、当终点、温度高碳高，脱碳升温、当终点碳合适，终点温度太高，加冷却剂；碳合适，终点温度

32、太高，加冷却剂；第53页/共64页动态控制采用的两种方法动态控制采用的两种方法副枪动态控制技术 在吹炼接近终点时（供O2量85左右），插入副枪测定熔池C和温度，校正静态模型的计算误差并计算达到终点所需的供O2量或冷却剂加入量。炉气分析动态控制技术 通过连续检测炉口逸出的炉气成分，计算熔池瞬时脱碳速度和Si、Mn、P氧化速度，进行动态连续校正，提高控制精度和命中率。第54页/共64页 动态控制技术未解决的问动态控制技术未解决的问题题不不能能对对吹吹炼炼造造渣渣过过程程进进行行有有效效监监测测和和控控制制，不能降低转炉喷溅率；不能降低转炉喷溅率；不不能能对对终终点点SS、PP进进行行准准确确控控制

33、制，由由于于SS、PP成分不合格，造成成分不合格，造成“后吹后吹”；不不能能实实现现计计算算机机对对整整个个吹吹炼炼过过程程进进行行闭闭环环在在线控制。线控制。第55页/共64页模型控制的发展模型控制的发展第56页/共64页全自动转炉吹炼技全自动转炉吹炼技术术 全自动吹炼控制技术，通常包括以下控制模型：全自动吹炼控制技术，通常包括以下控制模型：静态模型静态模型确定吹炼方案，保证基本命中终点；确定吹炼方案，保证基本命中终点；吹吹炼炼控控制制模模型型利利用用炉炉气气成成分分信信息息，校校正正吹吹炼炼误误差差，全全程程预预报报熔熔池池成成分分（C C、SiSi、MnMn、P P、S S）和和炉炉渣渣

34、成成分分变变化；化；造造渣渣控控制制模模型型利利用用炉炉渣渣检检测测信信息息，动动态态调调整整顶顶枪枪枪枪位位和和造造渣渣工工艺艺，避避免免吹吹炼炼过过程程“喷喷溅溅”和和“返返干干”。终终点点控控制制模模型型通通过过终终点点融融枪枪校校正正或或炉炉气气分分析析校校正正，精确控制终点，保证命中率。精确控制终点，保证命中率。采用人工智能技术，提高模型的自学习和自适应能力采用人工智能技术，提高模型的自学习和自适应能力。第57页/共64页全自动吹炼控制技术的冶金效全自动吹炼控制技术的冶金效果果提提 高高 了了 终终 点点 控控 制制 精精 度度，对对 低低 碳碳 钢钢（C0.06C0.20C0.20

35、），控控制制精精度度为为0.050.05；温温度度1010，命命中中率率9595。实实现现了了对对终终点点S S、P P、MnMn的的准准确确预预报报，精精度度为为：S0.0009S0.0009；P0.00l4P0.00l4；Mn0.009Mn0.009。第58页/共64页对中、高碳钢冶炼，后吹率从对中、高碳钢冶炼，后吹率从6060下降到下降到3232；喷溅率从喷溅率从2929下降到下降到5.45.4；终终点点拉拉碳碳至至出出钢钢时时间间从从8.5min8.5min缩缩短短到到2.5min2.5min；铁铁收收得得率率提提高高0.490.49，石石灰灰消消耗耗减减少少3kg/t3kg/t，炉龄

36、提高炉龄提高30%30%。全自动吹炼控制技术的冶金效果第59页/共64页8 8 顶底复合吹炼转顶底复合吹炼转炉炉工艺特点工艺特点 顶底复吹转炉结合了顶吹、底吹转炉的优点顶底复吹转炉结合了顶吹、底吹转炉的优点 反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃烧烧 吹炼后期强化熔池搅拌，使钢渣反应接近平吹炼后期强化熔池搅拌，使钢渣反应接近平衡衡 保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳的双重优点稳的双重优点 进一步提高了熔池脱磷脱硫的冶金效果进一步提高了熔池脱磷脱硫的冶金效果 冶炼低碳钢（冶炼低碳钢（C=0.01C=0.010.02

37、%0.02%），避免了钢渣），避免了钢渣过氧化过氧化第60页/共64页顶底复合吹炼技术技术特顶底复合吹炼技术技术特征征 顶吹顶吹100%100%氧气，可采氧气，可采用二次燃烧技术提高熔池用二次燃烧技术提高熔池热效率；热效率；底吹惰性气体搅拌，底吹惰性气体搅拌，前期吹前期吹N2N2气后期切换为气后期切换为ArAr气；气；供气强度波动在供气强度波动在0.030.030.12 Nm0.12 Nm3 3/t.min/t.min范围。范围。第61页/共64页复吹转炉的经济效益复吹转炉的经济效益 渣中含铁量降低渣中含铁量降低2.52.55.0%5.0%金属收得率提高金属收得率提高0.50.51.5%1.5%残锰提高残锰提高0.020.020.06%0.06%磷含量降低磷含量降低0.002%0.002%石灰消耗降低石灰消耗降低3 310kg/t10kg/t 氧气消耗减少氧气消耗减少4 46Nm3/t6Nm3/t 提高炉龄，减少耐火材料消耗提高炉龄，减少耐火材料消耗第62页/共64页9 9 转炉主要冶炼品转炉主要冶炼品种种氧气钢顶吹转炉炼钢工艺与铁水预处理及钢水炉外精炼相结合，可冶炼大部分电炉钢，冶炼品种400个。目前转炉冶炼的主要品种有：型钢类：如重轨钢、钢筋钢 线材类：软线、硬线、焊线、冷墩线 钢板类：中厚板、薄板(钢带、管线)、硅钢第63页/共64页感谢您的观看！第64页/共64页