转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法与流程

1.本发明涉及炼钢技术领域，尤其是一种转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法。


背景技术：

2.底吹氧、底喷粉复吹转炉的冶炼优势受到学者和从业者的普遍认可。由于底吹强搅拌和底喷石灰粉，底吹转炉吹炼过程平稳、不易喷溅可提高金属收得率；二次燃烧率高可增加入炉的废钢比；底吹强搅拌改善反应动力学从而降低白灰消耗和终渣氧化性；同时，终点碳氧反应接近平衡具有更低的碳氧积。因此，底吹氧、底喷粉复吹转炉优异的冶金指标受到冶金从业者广泛关注。
3.但是，底吹氧和强搅拌加剧了对炉底耐材的侵蚀，使得炉底耐材寿命严重低于炉衬耐材寿命。工业实践发现炉底寿命平均1500炉，最低800炉。随着溅渣护炉工艺技术的日渐成熟，通过优化溅渣、挂渣操作，有望延长底吹转炉的寿命。加拿大多法斯科依据钢种和终点情况实施选择性溅渣、挂渣，炉底寿命可延长至2400炉，效果显著。事实上，炉衬溅渣与炉底挂渣的效果主要由技术人员通过肉眼观测结合经验定性判断，长期的溅渣效果则通过炉衬、炉底耐材吃损情况进行评估。目前，于转炉而言，尤其是底吹转炉，缺乏对炉底溅渣、挂渣效果的快速、定量的识别方法，造成不能及时调整、优化转炉溅渣、挂渣方案，导致转炉耐材的吃损较快、寿命降低。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种快速、定量、有效的转炉炉底挂渣效果的识别方法；本发明还提供了一种转炉的挂渣方法。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的方法步骤为：
6.1)转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位；
7.2)调整底枪的中心管供气总管阀门开度，使底枪的供气压力产生压力脉冲波，阀门开度分别为原开度c0和调整后阀门开度c；所述调整后阀门开度c＝c0*(1+s)，其中s介于0.5％～5％；
8.3)阀门调整期间，采集中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力数据；分别对底枪的供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合，供气总管压力脉冲波j随时变化函数记为p
jc
(t)，环缝管供气压力的脉冲波j随时变化函数记为p
ijs
(t)；
9.4)对比底枪中心管与环缝压力脉冲波数据，通过量化评价挂渣效果方程公式(4)计算获得挂渣效果指数：
[0010][0011]
式中和由下式(5)求解，和由下式(6)求解：
[0012][0013][0014]
其中，p
0c
是中心管供气总管阀门开度为c0时中心管供气总管压力，p
0s
是中心管供气总管阀门开度为c0时底枪i的环缝供气压力；
[0015]
5)通过公式(4)所计算的指数ed判断挂渣效果，0.20＜ed≤0.60则表示挂渣效果良好。
[0016]
进一步的，所述步骤3)和4)之间还设有下述步骤：依据压力脉冲波的极值点计算有效指数，计算方法如下式(1)：
[0017][0018]
式中，表示中心管供气总管压力脉冲波j极值对应的时间，由下式(2)求解；表示底枪i环缝压力脉冲波j极值对应的时间，由下式(3)求解；m表示炉底底枪数量；n表示调整阀门产生的压力脉冲波数量；
[0019][0020][0021]
如果0≤ef≤15s，则判定为有效，进行后续步骤。
[0022]
进一步的，所述步骤2)中，阀门开度调整一次的时间控制在4s～6s，调整间隔时间控制在1s～3s。
[0023]
进一步的，所述步骤2)中，原开度c0时底枪中心管流量为25nm3/min～40nm3/min。
[0024]
本发明挂渣方法，采用上述的识别方法进行识别，若0＜ed≤0.20，则增加挂渣操作1～2次；若0.20＜ed≤0.60，则进行下炉次冶炼；若0.60＜ed≤1，则下炉次冶炼过程中底枪环缝供气流量降低10％～15％。
[0025]
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过数学模型量化炉底挂渣效果，通过量化结果指导并优化挂渣操作和炉底供气，改善了炉底耐材的维护。2、本发明无需增加其他设备，依托炉底供气设备本身实现挂渣效果识别，运行成本低、实施简单。3、本发明可以合理控制底枪蘑菇头挂渣渣层厚度，改善挂渣效果，有助于渣层覆盖、保护蘑菇头，进而维护底枪稳定运行、延长底枪寿命。4、本发明可以在溅渣工艺结束后，及时识别炉底挂渣效果，并给出量化识别结果和操作指导，以达到降低炉底耐材吃损速率、延长炉底寿命的目的。
附图说明
[0026]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0027]
图1是本发明实施例1采集的中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力波动数据示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0029]
本转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法，在转炉挂渣结束后，通过调整炉底底枪供气参数，在底枪供气压力数据上形成压力脉冲波；然后对脉冲波进行函数拟合，以获取脉冲波的函数方程；基于底枪中心管供气总管和底枪环缝供气压力脉冲波函数，通过构建方程用于筛选识别挂渣效果的有效脉冲波，并依据有效脉冲波计算、识别炉底挂渣效果，采用挂渣效果指数予以量化，尤其适用于底吹氧底喷粉转炉。本识别方法包括以下步骤：
[0030]
1)所述转炉的炉底设有若干个底枪，每只底枪由两个同心管构成，内管为中心管，外管与内管之间构成环缝；设有中心管供气总管为各个底枪的中心管送气，中心管供气总管上设有阀门，中心管供气总管通过炉底的分配器和分支管路平均向炉底各底枪的中心管分配流量，各只底枪的中心管不设置单独阀门；各底枪环缝管由另外管路供气，炉底每只底枪环缝均单独设置环缝阀门，环缝阀门为各只底枪环缝的供气阀门。
[0031]
转炉挂渣结束后，转炉摇至零位。设定炉底供气类型为氮气，炉底每只底枪中心管流量介于25nm3/min～40nm3/min，每只底枪的环缝气体流量控制在该底枪中心管流量的4％～7％之间，这时中心管供气总管阀门开度即为原开度c0。
[0032]
2)调整中心管供气总管阀门开度控制供气压力、流量参数，阀门开度在原开度c0基础上调整，在中心管供气总管和底枪环缝供气压力数据上产生压力脉冲波；阀门调整幅度s介于0.5％～5％，即调整后阀门开度c＝c0*(1+s)。
[0033]
所述中心管供气总管阀门开度由c0调整至c后再恢复至c0记为调整一次，阀门开度调整一次的时间控制在4s～6s，调整间隔时间控制在1s～3s，调整阀门产生的压力脉冲波数量控制在3～5个。所述中心管供气总管阀门调整期间，底枪环缝供气阀门固定，以确保环缝流量维持不变。
[0034]
3)所述中心管供气总管阀门调整期间，采集中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力数据，检测并记录中心管供气总管、底枪环缝供气压力脉冲波的数据和对应时间；分别对底枪的供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合，获得二次函数，供气总管压力脉冲波j随时变化函数记为底枪i环缝管供气压力的脉冲波j随时变化函数记为其中t为时间、单位s，底枪i表示第i只底枪。
[0035]
4)判断压力脉冲波识别挂渣效果的有效性，依据压力脉冲波的极值点计算有效指数，计算方法如下式(1)：
[0036][0037]
式中，表示中心管供气总管压力脉冲波j极值对应的时间，由下式(2)求解；表示底枪i环缝压力脉冲波j极值对应的时间，由下式(3)求解；m表示炉底的底枪数量；n表示调整中心管供气总管阀门产生的压力脉冲波数量；
[0038][0039][0040]
如果0≤ef≤15s，则判定为有效，进行下述步骤5)；如果ef超出0～15s的范围，则判定无效，重新进行步骤2)至4)。
[0041]
5)对比底枪中心管与环缝压力脉冲波数据，通过量化评价挂渣效果方程计算获得
挂渣效果指数，见下述公式(4)：
[0042][0043]
式中和由下式(5)求解，和由下式(6)求解：
[0044][0045][0046]
其中，是中心管供气总管阀门开度为c0时中心管供气总管压力、单位mpa；是中心管供气总管阀门开度为c0时底枪i的环缝供气压力、单位mpa。
[0047]
6)通过公式(4)所计算的指数ed判断挂渣效果，指数介于0～1.0之间；若指数0.20＜ed≤0.60则表示挂渣效果良好；指数ed越大表示炉底挂渣越厚，蘑菇头透气性变差；越小表示炉底挂渣越薄，不利于保护蘑菇头和炉底。
[0048]
本转炉的挂渣方法基于上述挂渣效果的识别方法，根据上述步骤5)中公式(4)所计算的指数ed进行指导：若0＜ed≤0.20，表示挂渣效果差，则增加挂渣操作1～2次；若0.20＜ed≤0.60，表示挂渣效果优，则直接进行下炉次冶炼；若0.60＜ed≤1，表示挂渣过厚，则下炉次冶炼过程中底枪环缝供气流量在常规流量的基础上降低10％～15％。
[0049]
实施例1：本底吹氧喷粉转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法如下所述。
[0050]
所述转炉为260t底吹氧、喷粉复吹转炉，炉底配备6个底枪。转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位。设定炉底底枪供气类型为氮气，其中，底枪中心管流量为25nm3/min，环缝气体流量为中心管流量的5％。调整中心管供气总管阀门开度，调整幅度s为5％，调整后阀门开度c＝c0*(1+5％)；阀门开度调整一次的时间控制在5s、两次调整时间间隔控制在2s，调整阀门产生的压力脉冲波数量控制在3个。采集底枪中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力波动数据，如图1所示。分别对底枪的中心管供气总管压力、各个环缝管供气压力数据进行抛物线拟合，并计算波函数极值对应的时间，结果如下表1所示。
[0051]
表1：压力脉冲波拟合函数列表
[0052]
[0053][0054]
采用上述公式(1)-(3)计算用于识别挂渣效果的压力脉冲波的有效性，得到ef＝3.47s；采用上述公式(4)-(6)计算挂渣效果指数ed判断挂渣效果：ed＝0.24，挂渣效果良好。
[0055]
实施例2：本底吹氧喷粉转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法如下所述。
[0056]
所述转炉为260t底吹氧、喷粉复吹转炉，炉底配备6个底枪。转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位。设定炉底底枪供气类型为氮气，其中，底枪中心管流量为30nm3/min，环缝气体流量为中心管流量的4％。调整中心管供气总管阀门开度，调整幅度s为1.5％，调整后阀门开度c＝c0*(1+1.5％)；阀门开度调整一次的时间控制在6s、两次调整时间间隔控制在2s，调整阀门产生的压力脉冲波数量控制在5个。采集底枪中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力波动数据，分别对底枪的中心管供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合。采用上述公式(1)-(3)计算用于识别挂渣效果的压力脉冲波的有效性，得到ef＝7.56s；采用上述公式(4)-(6)计算挂渣效果指数ed判断挂渣效果：ed＝0.55，挂渣效果优，继续下炉次冶炼。
[0057]
实施例3：本底吹氧喷粉转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法如下所述。
[0058]
所述转炉为260t底吹氧、喷粉复吹转炉，炉底配备6个底枪。转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位。设定炉底底枪供气类型为氮气，其中，底枪中心管流量为40nm3/min，环缝气体流量为中心管流量的7％。调整中心管供气总管阀门开度，调整幅度s为0.5％，调整后阀门开度c＝c0*(1+0.5％)；阀门开度调整一次的时间控制在4s、两次调整时间间隔控制在3s，调整阀门产生的压力脉冲波数量控制在4个。采集底枪中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力波动数据。分别对底枪的中心管供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合。采用上述公式(1)-(3)计算用于识别挂渣效果的压力脉冲波的有效性，ef＝12.38s；采用上述公式(4)-(6)计算挂渣效果指数ed判断挂渣效果：ed＝0.85，挂渣过厚，下炉次冶炼过程中底枪环缝供气流量在原流量的基础上降低10％。
[0059]
实施例4：本底吹氧喷粉转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法如下所述。
[0060]
所述转炉为260t底吹氧、喷粉复吹转炉，炉底配备6个底枪。转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位。设定炉底底枪供气类型为氮气，其中，底枪中心管流量为30nm3/min，环缝气体流量为中心管流量的6％。调整中心管供气总管阀门开度，调整幅度s为2％，调整后阀门开度c＝c0*(1+2％)；阀门开度调整一次的时间控制在4s、两次调整时间间隔控制在1s，调整阀门产生的压力脉冲波数量控制在3个。采集底枪中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力波动数据，分别对底枪的中心管供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合。采用上述公式(1)-(3)计算用于识别挂渣效果的压力脉冲波的有效性，ef＝11.29s；采用上述公式(4)-(6)计算挂渣效果指数ed判断挂渣效果：ed＝0.45，挂渣效果优，继续下炉次冶炼。
[0061]
实施例5：本底吹氧喷粉转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法如下所述。
[0062]
所述转炉为260t底吹氧、喷粉复吹转炉，炉底配备6个底枪。转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位。设定炉底底枪供气类型为氮气，其中，底枪中心管流量为35nm3/min，环缝气体流量为中心管流量的4.5％。调整中心管供气总管阀门开度，调整幅度s为4％，调整后阀门开度c＝c0*(1+4％)；阀门开度调整一次的时间控制在4.5s、两次调整时间间隔控制在1.5s，调整阀门产生的压力脉冲波数量控制在4个。采集底枪中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力波动数据，分别对底枪的中心管供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合。采用上述公式(1)-(3)计算用于识别挂渣效果的压力脉冲波的有效性，ef＝13.63s；采用上述公式(4)-(6)计算挂渣效果指数ed判断挂渣效果：ed＝0.91，挂渣过厚，下炉次冶炼过程中底枪环缝供气流量在原流量的基础上降低15％。
[0063]
实施例6：本底吹氧喷粉转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法如下所述。
[0064]
所述转炉为260t底吹氧、喷粉复吹转炉，炉底配备6个底枪。转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位。设定炉底底枪供气类型为氮气，其中，底枪中心管流量为40nm3/min，环缝气体流量为中心管流量的6％。调整中心管供气总管阀门开度，调整幅度s为3％，调整后阀门开度c＝c0*(1+3％)；阀门开度调整一次的时间控制在5s、两次调整时间间隔控制在1s，调整阀门产生的压力脉冲波数量控制在3个。采集底枪中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力波动数据，分别对底枪的中心管供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合。采用上述公式(1)-(3)计算用于识别挂渣效果的压力脉冲波的有效性，ef＝11.20s；采用上述公式(4)-(6)计算挂渣效果指数ed判断挂渣效果：ed＝0.56，挂渣效果优，继续下炉次冶炼。
[0065]
长期应用案例：河北某钢厂260吨底吹氧、喷粉复吹转炉长期应用。经统计，本方法未实施之前，炉底耐材平均吃损速率1.1mm/炉，最低吃损率0.95mm/炉。采用本方法控制连续冶炼2000余炉次，炉底耐材平均吃损速率0.92mm/炉，最低吃损率0.63mm/炉，有效抑制了炉底的吃损速率。综上，本方法适用于识别底吹氧、底喷粉转炉炉底挂渣效果，依据识别结果采取措施能实现抑制炉底吃损，延长炉底寿命的目的。

技术特征：
1.一种转炉炉底挂渣效果的识别方法，其特征在于，其方法步骤为：1)转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位；2)调整底枪的中心管供气总管阀门开度，使底枪的供气压力产生压力脉冲波，阀门开度分别为原开度c0和调整后阀门开度c；所述调整后阀门开度c＝c0*(1+s)，其中s介于0.5％～5％；3)阀门调整期间，采集中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力数据；分别对底枪的供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合，供气总管压力脉冲波j随时变化函数记为p
jc
(t)，环缝管供气压力的脉冲波j随时变化函数记为p
ijs
(t)；4)对比底枪中心管与环缝压力脉冲波数据，通过量化评价挂渣效果方程公式(4)计算获得挂渣效果指数：式中和由下式(5)求解，和由下式(6)求解：由下式(6)求解：其中，是中心管供气总管阀门开度为c0时中心管供气总管压力，是中心管供气总管阀门开度为c0时底枪i的环缝供气压力；5)通过公式(4)所计算的指数e
d
判断挂渣效果，0.20＜e
d
≤0.60则表示挂渣效果良好。2.根据权利要求1所述的转炉炉底挂渣效果的识别方法，其特征在于，所述步骤3)和4)之间还设有下述步骤：依据压力脉冲波的极值点计算有效指数，计算方法如下式(1)：式中，表示中心管供气总管压力脉冲波j极值对应的时间，由下式(2)求解；表示底枪i环缝压力脉冲波j极值对应的时间，由下式(3)求解；m表示炉底底枪数量；n表示调整阀门产生的压力脉冲波数量；门产生的压力脉冲波数量；如果0≤e
f
≤15s，则判定为有效，进行后续步骤。3.根据权利要求1所述的转炉炉底挂渣效果的识别方法，其特征在于：所述步骤2)中，阀门开度调整一次的时间控制在4s～6s，调整间隔时间控制在1s～3s。4.根据权利要求1、2或3所述的转炉炉底挂渣效果的识别方法，其特征在于：所述步骤2)中，原开度c0时底枪中心管流量为25nm3/min～40nm3/min。5.一种转炉的挂渣方法，采用权利要求1-4任意一项所述的识别方法进行识别，其特征在于：若0＜e
d
≤0.20，则增加挂渣操作1～2次；若0.20＜e
d
≤0.60，则进行下炉次冶炼；若0.60＜e
d
≤1，则下炉次冶炼过程中底枪环缝供气流量降低10％～15％。

技术总结
本发明公开了一种转炉炉底挂渣效果的识别方法及挂渣方法，其方法步骤为：1）转炉炉底挂渣结束后，转炉摇至零位；2）调整底枪的中心管供气总管阀门开度，使底枪的供气压力产生压力脉冲波；3）阀门调整期间，采集中心管供气总管压力和每只底枪环缝压力数据；分别对底枪的供气总管压力、环缝管供气压力数据进行抛物线拟合；4）对比底枪中心管与环缝压力脉冲波数据，通过量化评价挂渣效果方程计算获得挂渣效果指数；5）通过指数E


技术研发人员：闫龙格 朱坦华 高福彬 史进强 张涛 巩彦坤 周丹 代红星
受保护的技术使用者：河钢股份有限公司邯郸分公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/15