[发明专利]一种炼钢转炉出钢时间的计算方法

权利要求书

1.一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定转炉工艺、结构参数；

步骤2、将转炉从出钢到结束整个过程，按照转炉倾斜角度进行划分，计算每个转炉倾角下，不同液面高度的，转炉内钢水和炉渣体积、钢水质量；

步骤3、根据步骤2计算的转炉内的钢水和炉渣体积、钢水质量，计算每个转炉倾角下，不同液面高度的，对应出钢钢水质量流量和流出时间，并以相应数据构建数据库；

步骤4、以步骤3的数据库为依据，计算转炉出钢时间。

2.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述转炉倾角为转炉从水平面法线开始顺时针转动过的角度。

3.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述步骤1中转炉工艺参数包括转炉炉型和结构尺寸，以及转炉出钢倾动机构类型、工作特点和转速范围。

4.根据权利要求3所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

S1、根据给定的转炉熔池渣钢比和转炉吨位M_BOF，确定转炉炉内的炉渣体积V_slag；

S2、采用三维制图软件或数值建模和模拟软件，对转炉进行建模，模拟确定转炉在每个固定倾角下出钢过程钢水和炉渣的液面位置，求得出钢起始液面和终点液面；

S3、在固定的转炉倾角下，根据步骤S2得到的起始液面位置到终点液面位置，从起始液面位置到终点液面位置，划分成细小的高度区间，得到从起始液面到终点液面范围内不同的液面位置，在每个不同的液面位置分别用水平面将转炉内型分为两部分，取下部分，此部分体积就是该液面位置对应的炉内钢水和炉渣总体积，通过三维制图软件或数值建模和模拟软件计算固定转炉倾角下，钢水液面以下的体积，以及不同液面高度对应的炉内钢水和炉渣体积；

S4、分析确定转炉出钢过程的倾角范围，即确定起始倾角α和终点倾角β；

S5、重复步骤S2-S4，计算得到转炉在α～β范围内每个倾角对应的所有细分液面高度下的炉内钢水和炉渣体积、钢水质量。

5.根据权利要求4所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中起始液面为：在固定的转炉倾角下，转炉所能容纳的最大钢水量所在液面位置；终点液面为：在固定的转炉倾角下，转炉最多能出钢水后，且整个过程不能出炉渣的液面位置。

6.根据权利要求4所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，出钢起始倾角为：在转炉吨位M_BOF所在液面位置正好出钢口齐平时倾角。出钢终点倾角为：转炉炉内钢水全部出完后可容纳仅剩的V_slag炉渣的最大倾角，且要保证炉渣不能从炉口流出。

7.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述步骤3中，转炉在一固定倾角、一固定液面高度下的出钢钢水质量流量(即出钢口质量流量)可由下式计算获得：

式中：dM/dt为出钢口的质量流量，kg/s；ρ为钢水密度；为管孔系数值；A₂为出钢口内截面积。

8.根据权利要求7所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述步骤3中，装有定量钢水的转炉在一固定倾角下，炉内钢水的高度被细分成较小的高度区间，每个高度区间的出钢质量流量Q取该高度区间最大和最小高度对应出钢质量流量的平均值，同时可知该高度区间钢水从最大高度下降到最小高度流出的质量△M(由最大高度对应钢水质量减去最小高度对应钢水质量获得)，这样在转炉固定倾角下，该高度区间的钢水流出时间为△M/Q。

9.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉出钢时间的计算方法，其特征在于，所述步骤4中，出钢时间计算方式为：

从转炉出钢过程起始角度到终止角度，将该区间细分成多个较小的角度区间，在每个角度区间，其质量流量取该区间最小角度和最大角度质量流量的平均值；此时，根据转炉倾动速度，利用角度区间的角度值除以转炉倾动速度，可算出每个角度区间内钢水的流出时间，如果转炉在某一倾角停留出钢，该倾角下的钢水流出时间即为转炉停留时间；同时，根据每个角度区间的质量流量和钢水流出时间的乘积，可算出该角度区间内所出的钢水量；对于整个转炉出钢过程，把所有细分的角度区间，根据转炉倾动速度计算钢水流出时间和流出钢水量，将所有细分的角度区间连接成一个动态的过程，计算累积的钢水流出时间、累积的流出钢水量和剩余钢水量，直到出完钢水为止，将所有角度区间的钢水流出时间累加在一起就是转炉所用的出钢时间。