[发明专利]一种转炉吹炼低碳钢氧枪自动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于转炉冶炼技术，尤其涉及一种基于炉气分析技术的转炉吹炼全程氧枪枪位的自动化控制方法。

背景技术

从转炉诞生至今，转炉冶炼的控制技术经历了从人工经验控制到计算机自动控制的过程。由于转炉冶炼反应速度快，时间短，很难采用取样分析的方法来监控炼钢过程，也无法直接观察炉内的反应过程，而只能根据火焰、声音、炉气等间接信息的变化逐步形成操作人员的经验，在吹炼过程中根据判断情况调整加料、氧枪枪位，甚至供氧强度，进而实现对终点的控制。在计算机介入冶金领域后，转炉控制技术从经验控制向自动控制转变，动态控制校正了静态控制的计算误差，提高了终点碳、温度的控制精度及命中率。

在现有技术中，一种检测转炉熔池碳含量的方法，是在吹炼过程中，一般是在接近终点时由操作人员凭经验判断炉况后倒炉取样，经光谱或化学分析后，以此检测数据作为终点目标的判定依据。这种方法因需要进行倒炉取样，不仅增加冶炼周期，一般增加2-3分钟，影响转炉前后工序的顺行，而且还会增加工人的劳动强度。

申请号为200510123304.8，名为《转炉炼钢过程与终点控制系统》的发明专利公开了一种转炉炼钢过程与终点控制系统，其特点是利用激光分析仪测定炉气中CO和CO₂的浓度，利用温度检测计和流量计测定炉气温度和流量，将测得的信息通过可编程控制器传输给计算机控制系统，经数学模型计算出熔池中碳含量的变化。该方法可行，主要缺点是分析精度不高，在转炉吹炼末期气体成分含量较小时，误差较大，且未公开吹炼全程氧枪的枪位控制方法。

采用副枪测定熔池碳含量和温度，并动态校正吹炼开始至终点所需要的供氧时间和冷却剂加入量，提高了对吹炼终点的判定。但副枪工艺只能提供吹炼过程中某一瞬时的碳含量和温度，并不能提供连续的信息。严格来说，副枪仍是一种静态控制手段，只不过检测点距终点的时间很短，实质上转炉生产的大部分时间仍是在静态模型的指导下进行的。且由于炉口的限制，原则上副枪设备适合于150t以上的转炉。采用副枪动态控制技术和吹炼过程程序控制技术，其特点为：根据吹炼初始条件和终点目标，通过静态模型制定吹炼程序，预报副枪检测时刻熔池碳含量和温度，确定副枪检测点之后的吹氧时间和各种辅料的加入量；把供氧时间分成几个氧步，针对初始条件和不同钢种要求，按设定的吹炼程序，实现全自动吹炼；采用氧枪加速仪连续检测炉渣液面高度，判断化渣状况，并通过改变枪位和供氧强度，动态调整造渣和供氧制度。该方法不但基础设施一次性投入较大，而且后期设备维护也难，若设施配套不全，完全依靠静态模型则很难实现吹炼全程合理控制氧枪枪位的目标。

再一种检测碳含量的方法，是利用光学感应探头采集炉口火焰的强度，并把采集到的信息传输至光纤谱分系统，由光纤将采集到的各分光谱信息传输至多光谱光强复合探测系统，复合探测系统测量由光纤送至的在线炉口瞬态辐射强度，最后由计算机分析获得实时数据，经数学模型依据各辐射光谱光强与熔池中碳含量的对应关系，从而可以找到能适应不同转炉的终点控制参数。但这种方法是利用光学感应探头采集炉口火焰的强度，而火焰强度的准确测定受氧枪操作、加料方式、炉体状况及烟罩情况等因素影响很大，再加上模型的误差，很难对吹炼全程实施有效的监控。

由于铁水、废钢及造渣料条件的波动使化渣过程很难有效地被监控，因而也就无法降低炉渣返干及喷溅的发生几率。这样在采用自动化手段炼钢时，氧枪的枪位自动控制就成为最大的难点。在正常吹炼情况下，要求炉渣具有一定的流动性，即通常所说的化渣良好，在吹炼过程加入的造渣料(CaO、MgO等)已全部熔于炉渣，而此时钢液中[Si]被氧化得很低(一般情况下吹炼5min后w[Si]＜0.01％)，可认为[Si]全部脱除进入炉渣。因此，除温度、造渣料质量外，对化渣影响最大的因素就是渣中氧化铁的含量。若能实现对渣中氧化铁的控制，即可实现转炉吹炼全程化渣良好，进而实现模型动态控制氧枪枪位的目标。

以上几种方法都集中在转炉吹炼终点的判定及控制方面，已查得的文献材料均未详细报道或公开有关吹炼全程氧枪枪位的自动控制研究，若能做到吹炼全程氧枪枪位自动化，不但会大大降低操作工人的劳动强度，而且还会减少操作过程发生喷溅及返干的几率，减少铁损，提高终点命中率。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术所述的不足，提供一种采用数学模型与工艺控制过程相结合的方法，在转炉吹炼低碳钢过程中能提高一次拉碳命中率的全程氧枪枪位自动控制方法。