轉爐煉鋼脫磷過程若干參數(shù)優(yōu)化、檢測和控制技術的研究.pdf

1、磷對于絕大多數(shù)鋼種來說都是有害元素。由于磷在鐵液中溶解度大而在固體鐵中的溶解度很小，含磷量高時易在晶界上析出，導致鋼的塑性和沖擊韌性降低，焊接性能與冷彎性能變差。同時磷顯著擴大固液兩相區(qū)，在鋼中的偏析嚴重，使鋼的局部組織異常，機械性能不均勻，磷還會引起腐蝕疲勞和焊接開裂。因此在轉爐內如何進行高效脫磷，成為轉爐煉鋼的一個關鍵技術。
　　 本文從復吹轉爐脫磷動力學參數(shù)優(yōu)化、冶煉過程的脫磷控制及出鋼過程渣量的檢測與控制三個方面入手，系

2、統(tǒng)地研究了轉爐鋼水脫磷和控磷技術。其中復吹脫磷動力學參數(shù)優(yōu)化主要研究復吹底槍參數(shù)優(yōu)化，以改善脫磷的動力學條件；而轉爐多功能精煉法在同一轉爐內對脫磷和脫碳進行分階段控制，則強化了冶煉過程中的脫磷效果；研究下渣檢測與控制裝置用于控制轉爐下渣量，以降低轉爐出鋼后鋼包內的鋼水回磷量。將研究結果應用于三明煉鋼廠的100t復吹轉爐中，取得了較好的效果。
　　 論文主要工作和創(chuàng)新如下：(1)頂?shù)讖痛缔D爐脫磷動力學參數(shù)優(yōu)化為了改進轉爐脫磷動力學

3、條件，應用相似理論建立項底復吹轉爐吹煉的物理模型，提出非對稱底槍的布置模式。研究轉爐熔池在不同的底槍支數(shù)和不同的對稱、非對稱布置方式以及不同的復吹工藝參數(shù)條件下的混勻時間，優(yōu)化復吹轉爐底槍布置方式和復吹工藝參數(shù)。將實驗室優(yōu)化得到的非對稱底槍布置及復吹工藝參數(shù)應用到實際生產(chǎn)中，比較了復吹技術優(yōu)化前后的轉爐出鋼技術指標。
　　 研究結果表明，復吹轉爐底槍支數(shù)和布置方式對熔池的混勻時間有著重要的影響，其中底槍布置方式比底槍支數(shù)對熔池混

4、勻時間的影響更大。與對稱的底槍布置比較，復吹轉爐采用非對稱底槍布置，有利于在轉爐熔池中產(chǎn)生水平方向的流動，改善了脫磷的動力學條件，縮短了熔池的混勻時間，提高了脫磷效果。
　　 應用結果表明，在相近的出鋼碳含量和溫度下，復吹轉爐出鋼的鋼水平均氧含量由604ppm下降為444ppm，碳氧濃度積從0.0031下降到0.0025，終渣氧化性降低，出鋼鋼液磷含量由167ppm下降為148ppm。(2)轉爐多功能精煉(MURC)法脫磷過程的

5、控制和預測轉爐多功能精煉法最大的特征在于在同一轉爐內進行脫硅、脫磷和脫碳的分階段處理，中間排渣和終點留渣。將轉爐多功能精煉法用于三明煉鋼廠的實踐探索中，首先對MURC法脫磷期脫磷的熱力學和動力學條件進行分析，確定脫磷期終點控制熔池溫度在1330-1400℃之間；其次制定出適合MURC法的冶煉工藝制度，以及對不同的鐵水硅含量確定了不同的供氧制度和造渣制度；進而根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和灰色關聯(lián)法對脫磷的影響因素進行分析，指出脫磷期的爐渣堿度控制在1.

6、5～2.0之間，脫碳期的堿度控制在2.5～3.0之間，脫磷效果較好。最后建立了脫磷期終點磷含量的灰色預測模型。為了提高模型的預測精度，采用聚類分析的方法對數(shù)據(jù)預處理后，考慮數(shù)據(jù)飽和現(xiàn)象，采用遺忘因子和限定記憶的方法對建立的預測模型進行改進，使模型預測命中率提高。
　　 應用結果表明，MURC工藝與常規(guī)冶煉工藝相比，出鋼平均磷含量由148ppm降低到80ppm，碳含量由0.082％提高到0.197％。由于MURC法采用脫碳渣熱循環(huán)

7、，石灰消耗低，鋼鐵料耗下降，年生產(chǎn)成本可節(jié)省3368萬元。(3)開發(fā)研制轉爐下渣檢測與控制裝置為降低轉爐出鋼過程鋼包中的鋼水回磷量，設計了用于控制下渣量的下渣檢測和控制裝置。該系統(tǒng)包括閘閥機構設計和下渣檢測與控制兩部分?？紤]出鋼過程擋渣機構高溫、粉塵及下渣檢測信號采集困難等特點，將滑動水口技術引入擋渣機構，設計由液壓缸驅動的滑板式轉爐閘閥擋渣機構，安裝在出鋼口外側，不受出鋼口形狀和鋼渣性能的影響，能可靠控制鋼流和爐渣；結合計算機視覺技術

8、，從轉爐出鋼鋼水注流和爐渣的輻射特征入手，根據(jù)安裝在轉爐側面的攝像機采集的鋼水與爐渣圖像的發(fā)射率不同，結合圖像處理技術，辨識鋼水和爐渣，啟動閘閥擋渣機構，實現(xiàn)下渣檢測與控制。
　　 現(xiàn)場應用表明：采用該裝置后擋渣成功率達到99％，普碳鋼（以Q235為例）鋼水回磷相比于目前廣泛使用的擋渣球和擋渣塞，回磷量分別由40.0ppm、17.0ppm下降到13.6ppm;對于優(yōu)鋼(ML08AL為例)與擋渣塞比較，鋼水回磷量由31.1ppm下