转炉提钒静态模型及应用
底吹转炉钢中氮化钒对晶粒细化的作用与利用
底吹转炉钢中氮化钒对晶粒细化的作用与利用引言：底吹转炉钢是一种重要的冶炼工艺，可以高效地生产高质量的钢材。
在底吹转炉钢中，添加适量的氮化钒可以有效地实现晶粒细化，对于提高钢材的优异性能具有重要的意义。
本文将探讨底吹转炉钢中氮化钒的作用机理、晶粒细化效果以及相应的利用方法。
1. 氮化钒的作用机理氮化钒是一种广泛应用于钢铁冶金工艺中的添加剂，其作用机理主要包括以下几个方面：(1) 氮化钒的存在可以阻碍钢中碳和氮元素的析出，形成碳氮化钒(VN)等化合物，防止碳、氮元素溶解度减小，从而维持钢中碳氮元素的稳定含量。
(2) 氮化钒能够与钢中的铝、氧化铝、硅等非金属夹杂物形成稳定化合物，防止其在钢水中的析出和成长，有效减少夹杂物数量和尺寸。
(3) 氮化钒能够作为晶核剂，在钢浆中形成稳定的钒氮化物晶核，引导晶界的定向生长，促进晶粒细化。
(4) 氮化钒还能够提高钢的强度和硬度，改善其韧性和塑性。
2. 氮化钒对晶粒细化的效果在底吹转炉钢中添加适量的氮化钒后，晶粒细化效果显著，其原因主要包括以下几点：(1) 氮化钒作为晶核剂，能够在钢浆中形成稳定的钒氮化物晶核，提供了晶胞间的定向生长位点，促进晶粒的细化。
(2) 氮化钒阻碍了碳、氮元素的析出，保持了钢中的碳氮含量，从而减少了晶粒的生长驱动力，实现晶粒的细化。
(3) 氮化钒与钢中的夹杂物形成稳定化合物，阻碍了夹杂物的析出和成长，从而减少了晶粒的生长驱动力，实现晶粒的细化。
(4) 氮化钒提高了钢的强度和硬度，改善了钢的塑性，使得钢材在延展过程中形成更多的位错和分布更为均匀，有利于晶粒细化。
3. 氮化钒的利用方法为了充分发挥氮化钒在底吹转炉钢中的晶粒细化作用，可以采取以下几种利用方法：(1) 控制添加量：在底吹转炉冶炼中，可以根据钢种、生产工艺和成品要求等因素，合理控制氮化钒的添加量。
过高的添加量可能导致过多的氮化钒残留在钢中，对于深加工及后续热处理造成困扰。
(2) 优化工艺参数：通过优化底吹转炉的工艺参数，如吹氧强度、吹气时间等，可以充分实现氮化钒的晶粒细化作用。
西昌钢钒转炉提钒工艺优化研究与应用
w(CaO)/% 1.18
0.75~1.59
w(H2O)/% 1.44
0.62~2.33
前期工艺冷却剂采用白马球团，优化试验采用“提钒冷压块+白马球团+生铁块”三种冷却剂混合使用， 以加大吹炼前期的冷却强度，使熔池内温度尽可能长的保持在碳钒转化温度以下，促进钒元素的充分氧化， 减少碳元素的烧损。
2.3 供氧制度
0.009~0.015
0.063~0.065
w(Al2O3)/% 4.2
4.0~4.4
w(H2O)/% 1.15
1.11~1.43
值域 平均 波动范围
w(TFe)/% 68.7
66.2~69.8
表 2-2 提钒冷压块主要成分
w(SiO2)/% 1.16
w(S)/% 0.088
0.81~1.42
0.066~0.144
提钒转炉熔池内钒碳选择性氧化用下式表示： 2/3[V] + CO(g) = 1/3(V2O3)+[C]
= - 250170 + 153.09T
（1-1） （1-2）
= +转 当 = 0 时，
+转
（1-3）
转 = 250170/(153.09+R
)
（1-4）
式（1-1~1-4）中： 为反应吉布斯自由能，J/mol； 为标准吉布斯自由能，J/mol；
0" 45" 90" 135" 180" 225" 时间
(a)C 元素变化曲线（b）V 元素变化曲线
0.30
0.25
0.20
含
Si
量 0.15
%
Mn
0.10
冶金数学模型在转炉炼钢中的应用（可编辑）
冶金数学模型在转炉炼钢中的应用冶金数学模型在转炉炼钢中的应用概述炼钢工艺模型主要包括主原料计算、静态模型和动态计算等转炉全部工艺的过程模型。
模型的计算机理主要是基于熔池内各种元素的化学反应和由此带来的物料平衡和热平衡。
铁水的重量、温度和成分(C、Si、Mn、P、S)、废钢量、钢水量、终点温度、熔剂加入量、渣量和供氧量等将作为物料平衡和热平衡的主要项。
下面对转炉工艺模型的常规分类及通用机理作简要介绍。
模型名称描述主原料计算根据钢种的要求选择熔剂组号,计算终渣的成分。
并根据铁水量和出钢量决定废钢量熔剂和静态计算熔剂和供氧量的计算根据终渣的成分要求和渣量来计算熔剂的量。
根据铁水和废钢量、终点成分温度的要求,在转炉静态自学习的基础上,根据相关的校正系数来进行供氧量和冷却剂的计算。
过程控制吹炼过程的枪位、氧流量、底吹流量和副枪测量的控制、吹炼过程的枪位、氧流量和底吹流量的控制是根据氧枪的设计、炉型的状况和终点成分的要求等来确定。
副枪测量在吹炼氧量占总氧量85%左右开始。
动态计算动态过程供氧量和冷却剂的计算副枪1测量以后,根据副枪1测量的温度和碳(TSC)以及终点钢水温度和钢种成分的要求计算供氧量和冷却剂(包括发热剂),并进行动态校正。
参数维护系统参数维护画面参数维护画面主要包括计算边界条件、温度校正系数画面、静态计算系数画面(包含主原料计算系数的内容、吹炼方式画面、动态计算系数画面、熔剂计算系数画面、出钢合金计算系数画面)。
相应维护参数的输入和修改都可以在对应的窗口中完成。
模型参数调整的权限仅为冶金工程师所有。
所有参数调整后的值就作为常数使用,但静态模型和动态模型计算参数在作为常数使用的同时还在进行自学习功能的修正。
模型参数清单参数单位描述常规参数铁水数据铁水成分、温度和重量钢水成分〔%〕钢水温度〔℃〕熔剂加料量〔Kg〕供氧量〔Nm3〕原材料参数主要指废钢、矿石(冷却剂、石灰、轻烧白云石和其它熔剂)收得率〔%〕冷却效率动态和静态过程的冷却效率或升温效率要区别对待升温效率热力学参数平衡参数钢渣之间的P、Mn的分配系数冶金参数铁的收得率〔%〕温度补偿系数不同因素造成的温度补偿系数物理热损失〔℃〕物理原因造成的额外的热损失氧气的利用率〔%〕氧气的利用率考虑炉型的变化和氧枪喷孔的变化动态降碳系数动态过程的降碳系数动态升温系数动态过程的升温系数渣中目标(MgO) 〔%〕渣中目标碱度(CaO)/(SiO2)主原料计算根据予先准备的铁水量和出钢量计算废钢量。
硕士论文：转炉高效提钒相关技术基础研究
硕士论文：转炉高效提钒相关技术基础研究四四转炉高效提钒相关技术基础研究④重庆大学博士学位论文学生姓名:黄青云教授指导教师:谢兵专业:冶金工程学科门类:工学重庆大学材料科学与工程学院二一二年五月’.够:,,,中文摘要摘要钒是重要的战略物资,被称为“现代工业的味精”,广泛应用于钢铁工业、化学工业、航空航天工业、轻纺工业和医学等领域。
钒在自然界中主要赋存在钒铁磁铁矿中,我国攀枝花地区拥有丰富的钒钛磁铁矿资源。
而从钒铁磁铁矿中回收钒资源的常用工艺是还原钒铁磁铁矿获得含钒铁水,接着含钒铁水中的钒氧化进入渣中,之后通过湿法工艺从钒渣中提取。
从含钒铁水中提取钒的方法有摇包法、铁水包、雾化法、转炉法。
我国和俄罗斯都采用转炉提钒工艺。
经过多年努力,攀钢在钒资源的丌发和利用方面取得了不错的成绩,但现工艺流程下钒的回收率小于其它国家,钒渣品位、钒氧化率等均有待提高。
另外,针对铁水中含量约为.%的转炉提钒研究报道较少。
因此有必要摸清低钒铁水提钒机理及影响因素。
自动控制模型在转炉炼钢上已经成功应用,但是由于冶炼时间短,提钒转炉没有副枪、烟气检测设备,转炉提钒控制处于静态控制状态。
而我国的提钒操作仍采用人工手动操作,完全凭借操作工人的经验来控制,这导致半钢、钒渣质量不稳定。
因此丌发一款适用于我国特色的提钒控制模型是适应时代要求的。
针对我国转炉提钒工艺上存在的问题,丌展了基础研究,得到以下结论:①转炉提钒热力学研究,发现铁水中的钒主要被氧化成,也有少部分被氧化成;钒渣中的铁有、两种形式。
渣中的活度和活度系数随渣中、含量的增加而增加,随渣中、、含量的增加而减小,其值分别在。
和的数量级上,而渣中的活度及活度系数在同样条件下的变化趋势则与相反,其值分别在之和。
的数量级。
②转炉提钒动力学研究,发现铁水中对和的氧化均由较强的抑制作用,铁水初始含量升高将使得铁水中和的氧化速率明显降低,并导致终点铁水含量高;铁水初始含量增加将使其自身被氧化减少的速率加快,同时对铁水中的氧化有微小的抑制作用使其减少速率减慢,并且终点铁水含量将升高;温度升高使得被氧化的速率大幅度加快,同时使铁水中被氧化速率明显减缓;出渣中的快速生成可以促进、氧化。
钒渣提取新技术(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)
钒渣提取新技术（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新崔旭梅教授等随着攀钢提钒炼钢厂为代表的钒渣提取技术不断得以提升，及时根据铁水条件变化调整供氧强度、吹炼时间、冷却强度等工艺参数，提高铁水中的钒氧化率，尽可能降低残钒含量。
另外，通过优化复吹提钒、出渣炉次添加无烟煤等技术措施，克服铁水成分波动对钒渣生产的影响；开展煤氧枪烧结补炉、提钒炉口防粘、4210镗孔机打炉口等技术研究，改善提钒转炉维护质量。
转炉提钒生产的主要国家是俄罗斯和我国，已经使用静态模型对提钒过程进行控制的国家是俄罗斯，俄罗斯对提钒控制模型开展了深入的研究，现在取得了不错的效果。
不过正在使用的模型一般是根据复杂的物理化学规律开发的机理模型，这对工艺要求非常高，需要有非常稳定的工艺条件和生产流程，因此不适用于铁水成分、生产设备等变化波动大的情况。
也就是说，这种模型系统不能很好地适应复杂生产过程和现代化柔性生产的需要，模型移植困难，模型价格昂贵。
在我国对转炉提钒的研究与发展比较缓慢，主要为人工操作模式，操作和控制基本上依赖于现场操作人员的经验和感觉进行操作，自动化水平低，存在着钒渣质量和半钢质量不稳定的问题。
因此利用人工智能技术研制具有高性价比的转炉提钒模型，建立具有自适应、自学习能力的控制模型是未来提钒控制的发展趋势。
目前，对提钒这样的复杂冶金工业过程建模的研究，也是国内外的研究热点之一。
近年钒渣提取领域的代表性新技术如下：①中国恩菲工程技术有限公司发明了一种从原料钒渣制备精细钒渣的方法。
包括：将原料钒渣进行破碎，然后进行磁选铁得到铁渣和选铁后的钒渣，将钒渣进行一次球磨，然后进行一次选粉得到一次粗粉和作为精细钒渣的一次细粉，然后进行筛分得到筛上粉和筛下粉，将筛下粉进行二次球磨和二次选粉得到二次粗粉和作为精细钒渣的二次细粉。
利用该方法能够降低精细钒渣中铁含量。
②攀钢集团公开了一种高品位钒渣富氧钙化焙烧的方法，包括如下步骤：将高品位钒渣与钙化剂混合形成混合料，将混合料在氧气体积含量为12-21％的气氛下进行焙烧。
转炉优化配料与冶炼静态控制模型
机理 ， 而且部分物料平衡需要 的数据不能直接测量获得 ， 需要依据经验进行一定 的假设 。因此 ， 具有实际应 用价值的纯理论模型的构建相对困难 ， 同时机理模型预测结果与实际生产存在偏离 ， 但与增量模型、 统计模
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ ２ － ２ ５ Fra bibliotek３ ６
河北联合大学学报（ 自然科学版）
作 提供 指导 。
ｌ 转炉冶炼静态控制模 型
目前 ， 转炉冶 炼静 态模 型大 致分 为 四类 ： 机 理模 型 、 统计模型、 增 量 模 型 和基 于人 工 智 能技 术 的静 态模
型［ 。 ４ 。 。
（ １ ） 机理 模 型 机理模型是根据对冶炼过程中各种参数的分析再加上一系列 的假设 ， 通过物料平衡、 热平衡计算 ， 确定 废钢 、 铁水 和石灰 的装入 量 。 由于转炉 炼钢过 程非 常复 杂 、 影 响 因素 多 ， 人 们 尚未 完 全认 识 某些 过 程 的反 应
（ 河 北联合大学 冶金 与能源学院 ， 河北 唐山 ０ ６ ３ ０ ０ ９ ）
关 键词 ： 转炉； 优 化 配料 ； 静 态控 制模 型 ； 终 点预报 摘 要： 在分 析转 炉炉料 结构优 化 及 Ｂ Ｐ预 报 模 型特 点 的基 础 上 ， 针 对 某厂 ５ ０ ｔ 转 炉 生 产 条 件， 构 建 了 由优化 配料 、 静 态预 测、 过程控 制 、 脱氧合 金化 和成本 计算等 模块 构成 转炉 台 炼静 态
第３ ６ 卷
型的预ｉ 见 ４ 结果相比， 其偏离相对稳定 ， 为模型修正提供 了一定空间。
（ ２ ） 增量模 型 增量模型也称为经验模型 ， 从历史与本炉冶炼初始状态和目标状态的增量来计算本炉操作变量 ， 即静态
LD转炉冶炼的静态数学模型及实现
本文链接：/Periodical_lg200005008.aspx
2009(12)
5.袁志祥.秦锋 LD转炉冶炼的静态数学模型的系统开发[期刊论文]-微机发展 2005(12) 6.邢曼华.袁守谦.赵田丽.李雪洁.董鹏 转炉终点控制技术的发展[期刊论文]-金属材料与冶金工程 2010(2)
7.李秀娟 基于神经网络的转炉冶炼终点预报模型——硫预报模型[学位论文]硕士 2006 8.王姝 真空感应炉终点预报方法的研究[学位论文]硕士 2005 9.甄云璞 基于神经网络的转炉冶炼终点锰、磷静态预报模型[学位论文]硕士 2005 10.王淑阁 转炉终点预测的模糊神经网络模型[学位论文]硕士 2005 11.邓长辉 真空感应炉先进控制技术研究与应用[学位论文]博士 2005
hfs系列转炉副枪测头研制与应用会议论文2009引证文献10条转炉终点预测模型中异常数据检验的研究期刊论文中国冶金20069转炉半钢炼钢造渣料计算模型期刊论文钢铁201012基于支持向量机碱度偏差估计的石灰加入量模型期刊论文控制理论与应用200912ld转炉冶炼的静态数学模型的系统开发期刊论文微机发展200512转炉终点控制技术的发展期刊论文金属材料与冶金工程20102基于神经网络的转炉冶炼终点预报模型硫预报模型学位论文硕士2006真空感应炉终点预报方法的研究学位论文硕士2005基于神经网络的转炉冶炼终点锰磷静态预报模型学位论文硕士2005转炉终点预测的模糊神经网络模型学位论文硕士2005
可能的脱硫程度
由硫平衡，可知金属中的硫含量 ［ ］可用下 式确定：
［］
（ ，料
，气化）
（）
式中
，料 ———炉料带入的硫含量 ，气化 ———气化脱硫的硫含量 ———硫的分配系数。
冷却剂用量的确定
提钒的工艺原理与应用论文
提钒的工艺原理与应用论文1. 引言提钒是一种常用于金属加工和制造过程中的工艺，它通过提高金属的硬度和抗腐蚀性能，增强金属的材料特性。
本文将介绍提钒的工艺原理以及其在不同领域的应用。
2. 提钒的工艺原理提钒是通过向金属中添加钒元素，改变其晶格结构和化学性质，从而提高金属的机械强度和耐腐蚀能力的工艺。
2.1 钒元素的作用机制•钒元素具有良好的固溶性，可以与金属形成均匀的溶固体。
•钒元素的加入可以改变金属的晶格结构，增强其晶体的定向性。
•钒元素可抑制金属的晶粒长大，提高织构度，从而提高金属的强度和硬度。
•钒元素的化学性质可以增强金属的抗腐蚀性能，延长金属的寿命。
2.2 提钒工艺流程提钒的工艺流程主要包括以下几个步骤：1.材料准备：选取合适的金属材料，清洗、干燥等预处理。
2.钒元素加入：通过合适的方法将钒元素加入到金属中，可以采用溶解、浸渍等方式。
3.混合均匀：将金属和钒元素进行混合，保证钒元素均匀地分布在金属中。
4.加热处理：将混合后的材料进行加热处理，一般采用高温热处理来实现钒元素的固溶和晶格结构调整。
5.冷却处理：经过加热处理后，将材料迅速冷却，使其保持所需的特性。
3. 提钒的应用提钒工艺广泛应用于各个领域，下面将介绍几个典型的应用案例。
3.1 金属加工领域•制造业：提钒工艺可应用于制造业中的各种金属制品，如机械零部件、工具等，以提高其硬度和耐磨性。
•航空航天：提钒工艺可应用于航空航天领域中的航空发动机、飞机结构件等，以提高其强度和耐腐蚀性能。
3.2 电子领域•电子元器件：提钒工艺可应用于电子元器件的制造过程中，以提高其导电性和耐腐蚀性。
•电子设备：提钒工艺可应用于电子设备的金属外壳制造中，以提高其抗刮擦性和耐腐蚀性。
3.3 化工领域•化工设备：提钒工艺可应用于化工设备的制造中，以提高其耐压性和耐腐蚀性。
•石油炼制：提钒工艺可应用于石油炼制过程中的金属反应器、储罐等设备制造，以提高其耐腐蚀性。
4. 结论提钒工艺通过添加钒元素，改变金属的晶格结构和化学性质，从而提高金属的机械强度和耐腐蚀能力。
转炉提钒工艺与设备(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)
转炉提钒工艺与设备（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新崔旭梅教授等转炉提钒工艺与设备提钒的原材料：高炉铁水；提钒的产品：钒渣+半钢；提钒的工艺：氧气顶吹法；提钒的主体设备：炼钢转炉。
1 转炉提钒工艺过程（1）铁水供应将脱硫后的铁水扒渣，再用起重机将铁水兑入转炉。
（2）冷却剂供应a.生铁块、废钒渣：用电磁起重机装入生铁料槽,再用起重机加入提钒炉。
b.铁皮球、污泥球、铁矿石：用翻斗汽车运至地面料仓，由单斗提升机运到37.56m平台，经胶带运输机送到炉顶料仓内。
使用时由炉顶料仓电磁振动给料机给料,经称量斗称量后加入转炉。
(3)氧气和氮气供应氧气用管道输送到车间内,氧气纯度为99.5％；压力0.49～1.18 MPa；氮气压力0.294～0.392Mpa。
(4)吹炼提钒吹炼前根据铁水条件加入生铁块或废钒渣,然后兑入铁水,摇正炉体下枪供氧吹炼，在吹炼过程中可根据吹炼情况加适量铁皮球、铁矿石、污泥球，吹炼结束时先出半钢进入半钢罐。
(5)出钒渣转炉炉下钒渣罐采用16m3渣罐,每个渣罐能容纳吹炼钒渣8~12炉。
钒渣罐通过炉下电动渣罐车拉至钒渣跨，用起重机吊至16m3钒渣罐车上；每4辆车组成一列(3辆钒渣罐车,一辆废渣车),用火车拉至钒渣破碎间，废渣拉至弃渣场。
2 转炉提钒设备以攀钢转炉提钒主要设备为例。
设计工艺参数：公称容量120吨，设计炉产半钢138吨，提钒周期30min/炉，纯吹氧时间8min，日提钒最大炉数68炉(2吹2时)，设计年产钒11万吨/年，半钢295万吨/年。
转炉炉型参数：高9050mm，炉壳外径6530mm，高宽比1.386，熔池内经5180mm,熔池深度1400mm，转炉有效容积136m3，炉容比V/t 0.986，炉口外径2480mm。
提钒转炉主要设备有冷却料供应系统、转炉及其倾动系统、氧枪系统、烟气净化及回收、挡渣镖加入装置等。
(1)冷却料供应系统冷却剂供应系统包括地下料坑、单斗提升机、皮带运输机、卸料小车、高位料仓、振动给料器、称量料斗以及废钢槽、天车等设备，这些设备保证提钒用原料的正常供应。
底吹转炉钢冶炼中钒的添加与调控技术
底吹转炉钢冶炼中钒的添加与调控技术随着工业的发展，钢材作为一种重要的建筑材料和制造材料，对于社会经济的发展起着至关重要的作用。
底吹转炉钢冶炼是目前应用最广泛的钢材生产方法之一，而其中钒的添加与调控技术则对钢材的质量和性能具有重要影响。
钒作为一种合金元素在钢材中具有重要的作用。
它能够显著提高钢材的强度、硬度和耐磨性，同时还能改善钢材的冷加工性能和焊接性能。
因此，在底吹转炉钢冶炼过程中合理添加和调控钒元素的含量，能够有效的改善钢材的品质和性能，满足不同工程用途的需求。
首先，钒的添加量需要根据具体的工程要求和钢材的用途来确定。
一般来说，钒的含量在0.05%~0.15%之间是比较合适的。
具体添加量的选择需要综合考虑许多因素，如合金元素的共存关系、钢材的成本和使用性能等。
通常情况下，通过对不同合金元素的相互作用进行研究，可以确定最优的钒含量。
其次，钒的添加方式和时间也是要考虑的因素。
底吹转炉钢冶炼中，钒通常通过合金料加入的方式进行。
选择合适的合金料和添加时间，能够确保钒能充分融解和分散在钢液中，从而达到最佳的合金效果。
一些研究表明，在冶炼初期添加钒可以提高钒的利用率和合金效果。
而在后期添加钒的效果则要逊色一些。
因此，根据具体情况选择合适的添加方式和时间，以获得最佳的效果。
此外，底吹转炉钢冶炼中，钒的调控技术也是关键。
调控钒的含量，能够对钢材的性能进行微调和优化。
例如，通过调整还原性气氛和温度条件等可以控制钒的氧化程度和分布状态。
合适的还原性气氛可以减少钒的氧化损失，提高钒的利用率。
同时，通过控制温度和保持一定的冶炼时间，钒元素能够更好地与其他合金元素进行相互作用，提高钢材的综合性能。
总之，底吹转炉钢冶炼中钒的添加与调控技术对钢材的质量和性能具有重要影响。
合理选择钒的添加量、合适的添加方式和时间，以及精确控制钒的含量，都是钢材冶炼过程中需要注意的关键要素。
通过优化钒的使用方式和调控技术，可以有效改善钢材的品质和性能，满足不同工程用途的需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第28卷 第2期2006年4月四川冶金Sichuan MetallurgyVol.28 No.2April,2006转炉提钒静态模型及应用尹锡军(昆明理工大学)【摘 要】 运用数理统计的方法以及基于最小二乘法的多元线性回归方法对攀钢转炉提钒生产工艺参数进行优化,通过数据分析,建立了攀钢转炉提钒生产的静态模型,经现场生产验证,该模型指导下的生产具有易于控制、稳定性好的特点,具有良好的应用前景。
【关键词】 转炉提钒 静态模型 应用STU DY ON THE STATIC MODE L OF V2RECOVERING WITH THE CONVERTER AN D ITS APPLICATIONY in Xijun(Kunming University of Science and Technology)[Abstract] Both the mathematics statistics method and the multiple linear regression based on least2 absolute2residuals estimates are used in optimizing the parameters of the process of Pansteeel’s V2re2 covering.Through the data mining,the static model is established.With its application,the process control of V2recovering becomes more controllable and steady.This shows that the model has good prospect in practice.[K ey w ords] V2recovering with converter,the static model,application 攀钢雾化提钒自1995年改为转炉提钒后,经过多年的系统研究,不断开发和优化相关工艺技术,初步建立起一整套转炉提钒工艺制度,能够生产出优质的钒渣和半钢,基本理顺了前部脱硫工序与后段炼钢工序的匹配、衔接[1]。
但目前的转炉提钒为人工操作模式,自动化控制水平低。
近几年的转炉提钒也证明,凭经验、凭感觉提钒的生产方式是导致钒渣质量、半钢质量波动大的主要原因之一,因而有必要改变目前的转炉提钒操作模式。
随着计算机技术的发展,数学控制模型的应用也越来越广泛。
数学模型能定量地描述系统运动的规律,对科学研究和指导生产都具有非常重要的意义。
目前,在炼铁、炼钢的许多生产环节建立了数学控制模型,将传统的经验控制模式转变为科学指导模式,并且取得了相当好的应用效果。
因此,对转炉提钒实行静态模型控制,使实践经验上升为具体的理论分析,减少人为因素,从而达到稳定提钒技术指标、提高提钒技术水平的目的。
1 转炉提钒静态模型的建立1.1 建立转炉提钒静态模型的基本条件攀钢采用地面撇渣器撇渣的铁水进行提钒。
提钒过程中添加生铁块、复合球以及铁矿石作提钒冷却剂,原料来源和工艺制度相对稳定,影响转炉提钒的因素相对较少,这些为模型建立创造了条件、奠定了基础。
1)提钒转炉铁水装入量情况攀钢提钒用铁水是经过地面撇渣器处理后的铁水,由于生产节奏等一些限制性因素,有时撇渣过程中没有组罐,使铁水装入量有一定波动,一般波动范围在90～130t间。
2)提钒工艺制度规范,冷却剂成份相对稳定攀钢建立转炉提钒后,经过多年的系统攻关,建立起了一套比较完善的提钒制度。
冷却剂采用生铁块和复合型冷却剂,其化学成份相对稳定。
生铁块及复合球成份见表1、表2。
表1生铁块化学成份(%)C Si Mn V S P4.310.100.260.3240.050.059表2复合球化学成份(%)CaO TFe S<0.5>60<0.08(3)提钒供氧强度稳定攀钢转炉提钒实际工作中的供氧压力和供氧流量比较稳定。
通过对1998年10月至1999年3月期间的提钒生产数据建立数据库,并对其中的吹氧量与吹氧时间进行线性回归,得出供氧时与时间的数学关系式:V O2=264.13t r=0.87 n=526(1)式中 V O2———耗氧量,Nm3;t———吹氧时间,min;从式(1)中知,相关系数达到0187,进一步说明提钒过程氧压和氧气流量稳定,因此,在提钒静态模型建立中可将供氧量转化为更为直观的供氧时间累积,简化转炉提钒控制。
(4)铁水带渣量稳定随着撇渣工艺的研究及完善,现行地面撇渣技术也达到了较高水平,减少了进入提钒炉内的脱硫渣或高炉渣的数量,减轻了渣对氧气与铁水的接触面影响,同样对建模有利。
上述条件减少了转炉提钒过程的负面影响因素,为转炉提钒静态模型的建立奠定了前提条件。
1.2 转炉提钒静态模型的建立1.2.1 建立转炉提钒静态模型的思路建立转炉提钒静态模型的目标是在提钒过程中尽量减少碳的烧损,同时降低半钢残钒、提高钒渣品位,从而达到稳定提钒技术指标、提高提钒技术水平。
建立转炉提钒静态模型的关键是在控制好枪位的前提下,控制好冷却剂加入量和吹氧时间,使提钒过程在有利于钒的氧化温度范围内进行。
本提钒静态模型采用的是目前建模普通使用的“黑箱”原理,只作用于系统上的若干输入和输出的关系,而不需要弄清系统的内部机理。
它根据试验结果,采用数理统计方法来建立数学模型,属于经验模型类,模型中的参数没有明确的物理意义[2～4]。
由于影响转炉提钒的因素较多,因此需要对转炉提钒过程的一些变化不大且易于实现的因素进行量化和固化,忽略一些影响较小的因素,使模型在实际操作中简单易行。
提钒过程中主要耗氧元素是C 和Fe,铁水中的Si、Mn、V、Ti、P等元素含量少,因此在实际建模中忽略其耗氧,同时对实际操作中易于实现的氧枪枪位和氧压进行了量化处理。
氧压控制在0172～0175MPa。
枪位控制如下:提钒初期(0～1min):114m～115m;提钒中期:118～119m;提钒后期(提钒结束前1min内):114m～115 m。
1.2.2 转炉提钒静态模型的建立首先建立提钒生产数据库,数据来源为1998年10月到1999年3月时期内具有半钢余钒数据的共1500多炉生产数据,然后对数据零滤波和优选处理,再用数理统计方法和基于最小二乘法原理的常规多元回归方法对数据库进行统计分析,得到回归关系式,再与理论和实际相结合,形成了以铁水装入量、铁水温度和铁水碳含量为参数的静态数学模型。
转炉提钒控制的关键是控制好枪位、供氧时间和冷却剂加入量,由于枪位已量化处理,因此实际建模中将转炉提钒静态模型分解为两个子模型:吹氧时间模型和冷却剂加料模型。
吹氧时间模型为:t=010221W铁+010046C铁-0100487T铁+6145(2)式(2)中 t———吹氧时间,min;W铁———铁水重量,t;T铁———铁水温度,℃;C铁———铁水碳含量,[%C]×102;冷却剂加料模型为:W复合球=1612W铁+13C铁+9134T铁-W其他冷却剂/α-1798115(3)式(3)中 W复合球———提钒所需冷却剂重量,kg;W铁———铁水重量,t;T铁———铁水温度,℃;C铁———铁水碳含量,[%C]×102;W其他冷却剂———其他冷却剂加入重量(赋初值0),kg;α———冷却系数。
模型的适用范围(实际操作中低于或高于上下限的按上下限处理):・9・第2期 Sichuan Metallurgy铁水量:90～130t;铁水温度:1220～1300℃;铁水碳含量:4120%～4150%2 转炉提钒静态模型验证试验2.1 试验条件及参数验证试验在炼钢厂提钒炉上进行,提钒过程中添加生铁块+复合球或复合球作提钒冷却剂。
试验过程的吹氧时间及冷却剂加入量由模型计算后给出,模型中需要的铁水量、铁水碳含量由前段工序给出,铁水温度现场测定。
试验条件及参数见表3。
表3提钒试验条件及参数铁水量(t)铁水[C](%)铁水[V](%)铁水[Si](%)铁水温度(℃)氧压(MPa) 90～130 3.9～4.80.222～0.3660.06～0.281206～13140.72～0.73 2.2 生铁块配加复合球作提钒冷却剂验证试验2.2.1 提钒效果试验用冷却剂的加入方法为:开吹前加5t生铁块,开吹后1～3min内加入模型计算出的复合球冷却剂。
试验结果见表4。
表4转炉提钒试验技术指标试验半钢[V](%)钒氧化率(%)半钢[C](%)碳氧化率(%)半钢温度(℃)样本数第一轮0.0290.019～0.04387.181.7～91.03.6743.523～3.81219.116.4～21.713541323～139612第二轮0.0420.02～0.05883.277.0～90.13.7073.155～3.96919.112.3～27.613531329～138014 从表4可以看出,第一轮试验中3个主要提钒技术指标半钢[V]和半钢[C]两项指标较好,均达到生产要求(半钢[V]≤0105%,半钢[C]≥3140%),其平均值分别为01029%和31674%,取得了较好的控制水平;半钢温度平均为1354℃。
第二轮试验中的半钢[V]和半钢[C]的平均值分别为01042%和31707%,半钢温度平均为1353℃,波动较第一次小。
2.2.2 钒渣质量试验中所取钒渣样均为炉样,其成份见表5。
表5钒渣成份(%)试验CaO V2O5SiO2TFe P第一轮 1.671.06～2.3020.5717.89～22.5413.711.6～14.829.1326.23～32.060.0660.047～0.076第二轮 1.200.60～2.0223.1222.24～23.6813.012.6～13.328.5227.8～29.470.0350.029～0.038 从表5中可以看出,第一轮试验钒渣品位平均为20157%,第二轮试验钒渣品位平均达到23112 %,所有钒渣炉样只有一炉低于1815%外,命中率为8819%,TFe含量第二轮较第一轮试验低,为28152%。
2.3 全复合球作提钒冷却剂验证试验2.3.1 提钒效果试验用冷却剂全部采用复合球,试验结果见表6。
表6转炉提钒试验技术指标半钢[V](%)钒氧化率(%)半钢[C](%)碳氧化率(%)半钢温度(℃)样本数0.037 0.019～0.05886.077.1～94.43.7833.384～4.05616.69.6～23.913811346～141637 从表6可以看出,3个主要提钒技术指标均较好,半钢[V]、半钢[C]和半钢温度分别为01037%、31783%和1381℃,均符合生产要求,取得了相当好的试验效果。