轉爐煉鋼溫度控制

1、轉爐煉鋼的溫度控制畢業(yè)論文專業(yè)：冶金技術班級：10冶金技術(2)班學生姓名：黃標強指導教師： 羅麗萍 完成時間： 2022年1月8日 江西冶金職業(yè) 技術學院前言 通過對全連鑄生產(chǎn)過程中監(jiān)測，鋼水澆鑄溫度是一個重要參數(shù)，溫度制度主要是指過程溫度控制和終點溫度控制。吹煉任何鋼種，對其出鋼溫度都有一定的要求。對鋼水過熱度的控制是影響鑄坯產(chǎn)量和質量的重要因素。當鋼水過熱度控制合適時，將促使鑄坯的等軸晶區(qū)增長，鑄坯組織結構致密，這樣有利于減少鑄坯中心偏析和疏松，從而使鑄坯質量和產(chǎn)量最佳化。鋼水過熱度過低，會造成鑄坯表面裂紋，嚴重時可造成澆鑄中斷而停產(chǎn)；當過熱度高時，將迫使鑄坯降低拉速來避免漏鋼，使鑄機產(chǎn)

2、量下降，且會促使鑄坯的柱狀晶發(fā)展，這樣會造成鑄坯中心偏析和疏松,還會引起澆注前期模內不沸騰，后期大翻，造成堅殼帶過薄等。由于鑄坯生產(chǎn)工藝流程長，環(huán)節(jié)多，過程溫度控制難度大，最終造成中包鋼水溫度波動大，目標溫度實現(xiàn)率低。為制訂一個合理的澆鑄溫度，確保合適的過熱度，直接采用現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)，借助計算機，分步驟對其進行回歸分析，建立全過程溫度控制數(shù)學模型, 因此，控制好終點溫度也是頂吹轉爐冶煉操作的重要環(huán)節(jié)之一?？刂坪眠^程溫度是控制好終點溫度的關鍵。本文敘述轉爐鋼水溫度偏高對各項經(jīng)濟指標的影響和對過程溫度控制、終點溫度控制作了介紹。目錄 一 溫度控制的重要性 二 煉鋼過程溫度的控制 三 溫度對澆注操作和

3、錠壞質量的影響四 溫度對成分控制的影響五 溫度對冶煉操作的影響六 出鋼溫度的確定七 熔池溫度的測量八 過程溫度的控制 （1） 吹煉前期 （2) 吹煉中期 (3) 吹煉末期九 溫度觀察的技巧 十 終點溫度控制 十一 熔池溫度的計算與控制 (1) 轉爐自動控制系統(tǒng) (2) 靜態(tài)控制與動態(tài)控制十二 總結一 溫度對煉鋼的重要性 在冶煉鋼時，鋼的溫度是一個重要參數(shù)。溫度控制主要是過程溫度控制和終點溫度控制。 終點溫度控制的好壞會接影響到冶煉過程中的能量、合金元素的收得率、爐襯使用壽命及成品鋼的質量等技術經(jīng)濟指標；而科學合理的控制熔池溫度又是調控冶金反應進行的方向和限度的重要工藝手段，如果適當?shù)偷臏囟扔欣?/p>

4、于脫磷、較高的溫度有利于碳的氧化等。概括的講，熔池溫度對煉鋼生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在冶煉操作、成分控制、澆注過程和錠抷質量等方面。二 煉鋼過程的溫度控制 在吹煉過程中，對爐況的判斷來調整溫度。吹煉前期，如果碳焰上來的早，表明溶池的溫度教高。可以通過適當提前加入二批料控制；反之，如果碳焰上來的晚，表明前期溫度低，應該降槍提高溶池的溫度。在吹煉中期，可根據(jù)爐口火焰來判斷溶池溫度，如果溫度過高，應加入礦石來進行調整。三 溫度對澆注操作和錠壞質量的影響對澆注操作和錠壞質量產(chǎn)生影響的主要是氧化終點溫度，亦即轉爐煉鋼法的出鋼溫度。出鋼溫度過高，不僅增加冶煉中的能量消耗，而且在出鋼和澆注過程中鋼水極易吸收氣體，

5、二次氧化嚴重，并對鋼包和澆注系統(tǒng)的耐火材料侵蝕加劇，從而增加外來夾雜物；同時，增加爐后連鑄前的調溫時間等。若出鋼溫度低，將被迫縮短鎮(zhèn)靜時間，鋼中夾雜物不能充分上浮，影響鋼的內在質量；嚴重時導致澆注溫度過低，造成鋼壞質量問題，甚至發(fā)生鋼包冷鋼結底、水口粘結等澆注事故，使整爐鋼報廢。 四 溫度對成分控制的影響 煉鋼生產(chǎn)中，如果成品鋼的化學成分不合格，輕者被迫改鋼號，嚴重時將直接判廢。造成成分不合格的因素很多，但溫度條件是主要因素之一。溫度對成分控制的影響主要體現(xiàn)在以下三方面： （）影響合金元素的收得率。溫度不同，合金元素的收得率也不同。例如。較高的溫度下加入易氧化元素鋁、鈦、硼時，它們的燒損很大，

6、收得率低；如果熔池溫度低，對于一些熔點高、密度大的元素鎢、鉬等合金，有可能未能完全熔化而沉積爐底，同樣造成收得率下降，這些都將影響鋼液成分控制的準確性。 （）影響有害元素磷、硫的去除。溫度過高時，脫磷的熱力學條件差，不僅不能脫磷，反而可能造成回磷；溫度過低時，則會惡化脫磷和脫硫的動力學條件，這些都是易導致成品鋼的硫、磷含量出格。 （）影響熔池內元素氧化的次序。通常情況下，較高的溫度下吹氧時有利于脫碳而會抑制磷的去除；反之，若溫度過低，鉻、釩將先于碳氧化；反之，較高的溫度下吹氧時，碳先優(yōu)于鉻、釩氧化。五 溫度對冶煉操作的影響合適的溫度是熔池中所有煉鋼反應的首要條件，所以溫度會對冶煉操作產(chǎn)生直接的

7、影響。轉爐的開新爐操作，要求快速升溫以燒結爐襯，如果操作不當，升溫緩慢，不僅冶煉時間長，嚴重時會因爐襯崩裂而影響冶煉操作的正常進行；轉爐吹煉過程中，由于元素氧化放熱，會導致爐內升溫過快而影響脫磷操作，如果加入大量的冷卻劑降溫，又易造成噴濺。電弧爐冶煉時，溫度的控制貫穿于整個熔煉期，但氧化末期扒渣溫度的控制尤為重要。由于還原期渣面平靜，弧光外露使熔池升溫不易且代價頗高，所以扒渣溫度的高低決定了還原期的溫度。如果還原期溫度過高，易導致鋼液脫氧不良、白渣不穩(wěn)定且容易變黃，而且爐渣稀、鋼液吸氣嚴重；同時，爐襯侵蝕加劇，既影響爐齡又容易增加外來及雜物。溫度太低時，爐渣流動性差，鋼、渣間的脫氧、脫硫等物化

8、反應不能正常進行，鋼中的夾雜物不易上??；同時，為了把溫度調整到出鋼溫度，必須將造成還原期大功率送電，而還原期后升溫不僅會使熔池溫度不均勻，即上層溫度高，下層溫度低，而且會嚴重損壞爐墻、爐蓋，并延長冶煉時間。在真空精煉過程中，如果鋼水溫度過高，在低壓條件下，耐火材料中氧化物的穩(wěn)定性減弱，爐襯極易受鋼液和爐渣侵蝕，從而影響精煉操作。六 出鋼溫度的確定無論哪一種煉鋼方法、采用何種冶煉工藝，其溫度控制的任務之一是保證冶煉結束時鋼液的溫度達到鋼種要求的溫度。而出鋼溫度的高低，取決于鋼的熔點、澆注所需的過熱度及出鋼和澆注過程中鋼液的溫度降低值： 出熔過熱降 七 熔池溫度的測量 冶煉過程中，應適測量熔池溫度

9、并進行相應的調整，使之滿足爐內反應的需要。因此，準確測量熔池的溫度是進行溫度控制的必要條件。測量熔池溫度的方法很多，大致可分為儀表測溫和目測估溫兩大類。八 過程溫度的控制通過計算和調整結果加入冷卻劑，基本上可保證終點時鋼液的溫度達到出鋼所需要的溫度。不過，吹煉過程中還應仔細觀察爐況，準確判斷爐內溫度的高低，并采取相應的措施，如增減冷卻劑的用量、調整槍位等進行調整 ，以滿足爐內各個時期冶金反應的需要，同時準確控制終點時的溫度。 1） 吹煉初期 如果碳火焰上來的早（之前是硅、錳氧化的火焰，顏色發(fā)紅），表明爐內溫度已較高，頭批渣料也已化好，可適當?shù)奶崆凹尤攵?；反之，若碳火焰遲遲上不來，說明開吹

10、以來溫度一直偏低，則應適當壓槍，加強各元素的氧化，提高熔池的溫度，而后再加二批渣料。（2） 吹煉中期 通常是根據(jù)爐口火焰的亮度及冷卻水（氧槍進、退的水）的溫度來判斷爐內溫度的高低，若熔池溫度偏高，可再加少量礦石，反之，應壓槍提溫。如果吹煉過程中發(fā)生噴濺，會損失大量的熱量，應視噴濺的程度適當減少礦石的用量，必要時需加入提溫劑提溫。 （3） 吹煉末期接近終點（根據(jù)耗氧量及吹氧時間判斷）時，停吹測溫，并進行相應的調整操作，使鋼液溫度進入鋼種要求的出鋼溫度范圍。若溫度偏高，可加適量的石灰或生白云石進行降溫。九 溫度觀察的技巧、火焰判斷：如過溫度高爐口噴出的火焰白亮而濃厚有力，火焰四周帶有紅焰或白煙；溫

11、度低時，爐口噴出的火焰透明淡薄紅煙少，火焰整個形狀不圓，帶刺，邊上有火化反應，顏色發(fā)暗，呈青灰色，噴出的渣子發(fā)紅，常拌有未熔化的石灰粒。 、根據(jù)吹煉時間來判斷：在相同壓力下，吹煉時間長，則溫度高，反之，則低。 、過程溫度高，如果槍位不合理，比較容易噴濺，而且渣子發(fā)亮有力。 、冷卻水判斷：氧槍冷卻水進出水溫差也能反映溶池溫度狀況，所以在轉爐吹煉過程中，槍位相仿，冷卻水流量一定時，則氧槍在爐內受輻射熱的大小，可由氧槍冷卻水進出水溫差來表示，池溫度高，氧槍進出水溫差大，反之，則小。 、終點溫度高時，火焰收得慢，反之，溫度低。 、倒爐爐況判斷：溫度高時，爐膛白亮，渣子活躍，溫度低時，爐膛發(fā)暗，爐渣發(fā)死

12、，有紅煙。 、取樣判斷：取樣判斷一般分為兩種，既脫氧前的取樣和脫氧后的取樣。 第一種：脫氧前的取樣主要觀察鋼水表面來判斷鋼水溫度。 當鋼水溫度高時，撥開樣勺上覆蓋的渣層時順利，既渣子和鋼水很容易分開，樣勺內的鋼水白亮、活躍。倒入樣模后開始均勻沸騰，結膜時間比較長。 當鋼水溫度低時，樣勺內渣層也鋼水不容易分開，鋼水顏色發(fā)暗，鋼水渾濁發(fā)粘，倒入樣模內沸騰微弱，結膜時間短。 第二種：脫氧后取樣 這部分樣大多是從鋼包中取出的。 當鋼水溫度高，脫氧好時，樣勺內鋼水白亮平靜，邊緣山有少量的白膜游動，倒入樣模內很快結成一層白膜，但局部幾處表面鋼水還在游動不凝結，凝結后表現(xiàn)中心稍向下凹。 當鋼水溫度低，脫氧不

13、好時，鋼水在樣勺內呈青色，表面不結模，倒入樣模后一部分很快凝固，另一部分有鋼水游動，最后冒出來一塊。 、出鋼判斷：如果鋼流白亮刺眼，邊緣有火舌，聲音大，則說明溫度高，如果鋼流發(fā)散，周圍有紅煙，靠近出鋼口附近火星多，鋼流成橘黃色，不刺眼，表面溫度低。十 終點溫度的控制 控制終點溫度的辦法是加入一定數(shù)量的冷卻劑，消耗吹煉中產(chǎn)生的富余熱量，使得吹煉過程達到終點時鋼液的溫度正好達到出鋼要求的溫度范圍。十一 熔池溫度的計算與控制轉爐煉鋼過程復雜，終點成分和溫度的控制范圍窄，使用的原材料和生產(chǎn)的品種多、數(shù)量大，冶煉過程溫度高、時間短、可變因素多、變化范圍大。因此，憑經(jīng)驗和直接觀察很難適應現(xiàn)代轉爐煉鋼生產(chǎn)的

14、需要。20世紀60年代以來，隨著電子計算機和檢測技術的迅速發(fā)展，開始采用計算機控制煉鋼過程。 （1) 轉爐自動控制系統(tǒng) 轉爐自動控制系統(tǒng)包括計算機系統(tǒng)、電子稱量系統(tǒng)、檢測調節(jié)系統(tǒng)、邏輯控制系統(tǒng)、顯示裝置及副槍設備等。轉爐冶煉計算機控制系統(tǒng)的功能：1 工藝過程參數(shù)的自動收集、處理和記錄2 根據(jù)模型計算鐵水、廢鋼、輔助原料、鐵合金和氧氣等各種原料用量3 吹煉過程的自動控制，包括靜態(tài)控制、動態(tài)控制和全自動控制4 人機聯(lián)系，包括用各種顯示器報告冶煉過程和向計算機輸入信息，控制系統(tǒng)自身的故障處理5 生產(chǎn)管理，包括向后步工序輸出信息以及打印每爐冶煉記錄和報表等 轉爐煉鋼自動控制系統(tǒng)中，利用計算機對冶煉過程

15、控制的目標是：使吹煉終點同時達到預定的成分和溫度。在預定爐次冶煉開始前，通過手動或自動向計算機輸入設定的吹煉數(shù)據(jù)、測定和分析的鐵水溫度和成分數(shù)據(jù)以及輔助原料數(shù)據(jù)等。然后根據(jù)操作者的要求，按靜態(tài)或動態(tài)控制吹煉。吹煉停止后對數(shù)學模型進行修正，并向下步工序輸出信息。(2) 靜態(tài)控制與動態(tài)控制 轉爐的自動控制系統(tǒng)一般分為靜態(tài)控制和動態(tài)控制。就煉鋼生產(chǎn)來講，要求采用動態(tài)控制。目前由于缺乏可靠的測試手段，特唄是溫度和碳含量尚不能可靠地連續(xù)測定，無法將信息正確、迅速、連續(xù)地傳送到計算機中。因此，世界各國在實現(xiàn)動態(tài)控制之前都先設計靜態(tài)控制1 靜態(tài)控制以物料平衡及熱平衡為基礎，建立一定的數(shù)學模型，即以已知的原料

16、和吹煉終點鋼水溫度及成分為依據(jù)，計算水平、廢鋼、各種造渣材料及冷卻劑等物料的加入量，氧耗量和供氧時間，并按照計算機計算的結果進行吹煉，在吹煉過程中不進行任何修正的控制方法，即為靜態(tài)控制。2 動態(tài)控制 動態(tài)控制是在靜態(tài)控制的基礎上，應用副槍等測試手段，將吹煉過程中金屬成分、溫度及熔渣狀況等有關變量隨時間變化的動態(tài)信息傳送到計算機，依據(jù)所測到的動態(tài)信息對吹煉參數(shù)及時修正，達到預定的吹煉目標。由于它比較真實地反映了熔池溫度，命中率比靜態(tài)控制顯著提高，具有更大的適應性和準確性，可實現(xiàn)最佳控制。動態(tài)控制的關鍵在于迅速、準確、連續(xù)地獲得熔池內各參數(shù)的反饋信息，尤其是熔池溫度和碳含量，因而測試手段是很重要的。吹煉過程自動控制 氧氣頂吹轉爐煉鋼的周期短，只有30一45min，而吹氧時間儀1422min，吹煉過程爐內變化極為復雜迅速，需要控制、調節(jié)的參數(shù)也很多，加上轉爐的公稱噸位不斷增大，單憑操作人員的眼睛和經(jīng)驗來控制吹煉過程，已經(jīng)不能適應生產(chǎn)發(fā)展的需要。同時，冶煉終點測溫、取樣作業(yè)勞動強度大；此外大型轉爐測量