电弧炉高效脱磷控制方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种电弧炉高效脱磷控制方法和应用，涉及电弧炉炼钢技术领域。该控制方法通过针对不同生产数据(例如钢液温度)设置不同的冶炼模式，并结合所选定的冶炼模式动态调节各种工艺参数，当脱磷进程接近冶炼终点时，根据上一冶炼模式在线测量并采集的生产数据计算接近冶炼终点时的脱磷反应的平衡常数和活度积，通过判断脱磷反应的平衡常数和活度积的相对大小确定是否进入冶炼终点“回磷”抑制模式以及脱磷冶炼是否结束；该控制方法可以在电弧炉冶炼周期内，实时动态调整相关工艺参数，在保证熔池搅拌效果的同时，有效控制钢液温度变化速度，实现电弧炉钢液磷含量的实时动态调整，及时控制钢液“回磷”，从而实现电弧炉高效深度稳定脱磷。高效深度稳定脱磷。高效深度稳定脱磷。

【技术实现步骤摘要】
电弧炉高效脱磷控制方法和应用


[0001]本专利技术涉及电弧炉炼钢
，尤其是涉及一种电弧炉高效脱磷控制方法和应用。

技术介绍

[0002]磷是钢液中主要的有害杂质元素，随着磷含量的增加，钢的塑性和韧性降低，使钢具有“冷脆性”。在现代电弧炉炼钢过程中，由于铁水、生铁等高磷原料被广泛应用，且电弧炉存在炉型限制，熔池搅拌强度有限，导致脱磷效果差；在冶炼末期，由于熔池温度升高会发生“回磷”现象。如何实现电弧炉钢液高效稳定脱磷已成为电弧炉生产高质量产品的难点。
[0003]对于电弧炉炼钢过程中脱磷方面的报道也很多。例如，申请号为201610312880.5、名称为《一种电弧炉炼钢脱磷方法》的中国专利公开了一种电弧炉炼钢脱磷方法，在冶炼过程中利用喷枪直接向电弧炉熔池内部输送载气～脱磷粉剂高速粉气流，提高电弧炉炼钢过程脱磷效率；申请号为201710678453.3、名称为《一种全废钢电弧炉洁净化快速冶炼方法》的中国专利提出了利用埋在电弧炉炉底侧面耐火材料内部的喷枪在不同冶炼阶段喷吹不同种类介质，加快全废钢电弧炉冶炼节奏，改善脱磷、脱氮效果的方法；申请号为201010259981.3、名称为《电炉炼钢脱磷方法》的中国专利提供了一种成本较低的电炉炼钢脱磷方法。然而，上述专利提出的技术方案仍有不足，如：上述技术方案仅能依靠取样结果判断钢液磷含量，缺少对钢液磷含量变化的实时监测手段，导致无法及时避免钢液发生“回磷”现象；在冶炼末期，缺少脱磷手段，难以实现电弧炉钢液高效稳定脱磷。
[0004]申请号为201710456056.1、名称为《一种全废钢电弧炉双联冶炼洁净钢的生产方法》的中国专利虽然公开了一种全废钢电弧炉双联冶炼洁净钢的生产方法，通过两个工位电弧炉的串联，保证脱磷过程结束后实现渣钢分离，有效避免钢液“回磷”，可以解决电弧炉冶炼过程中无法深度脱磷的问题，但是由于采用两个工位电弧炉串联的技术方案，从而使得该炼钢流程冗余，设备复杂，生产过程出现严重温降等缺陷。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术以解决上述技术问题中的至少一个。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种电弧炉高效脱磷控制方法，以改善现有技术中存在的上述技术问题。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供上述电弧炉高效脱磷控制方法的应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]本专利技术提供了一种电弧炉高效脱磷控制方法，包括以下步骤：
[0010](a)在电弧炉冶炼周期内，根据实际需要在线测量并采集以下生产数据，包括：钢液温度、钢液碳含量、钢液硅含量、供电强度、功率因数、供氧强度、喷吹石灰粉强度、流渣量和金属料加入量中的任意一种或至少两种的组合；
[0011]依据包括钢液温度在内的生产数据选择不同的冶炼模式并根据所选定的冶炼模式动态调节包括供电强度、供氧强度、喷吹石灰粉强度、流渣量、金属料加入量、供氧气源成分比例、电弧炉炉体倾动角度在内的工艺参数；
[0012]所述冶炼模式包括低温高碳冶炼模式、低温中碳冶炼模式、高碳脱磷模式、中碳脱磷模式、高碳升温模式、中碳升温模式和低碳升温模式中的任意一种或至少两种的组合；
[0013](b)当上一冶炼模式结束进入下一冶炼模式时，重复步骤(a)，直至接近冶炼终点；
[0014]接近冶炼终点时，根据上一冶炼模式在线测量并采集的生产数据计算接近冶炼终点时的脱磷反应的平衡常数和活度积，并根据脱磷反应的平衡常数与活度积的相对大小确定脱磷冶炼是否结束：
[0015]当脱磷反应的平衡常数大于活度积时，则脱磷冶炼结束；
[0016]当脱磷反应的平衡常数小于或等于活度积时，则进入冶炼终点“回磷”抑制模式，冶炼终点“回磷”抑制模式结束后，脱磷冶炼结束。
[0017]进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，当在线测量并采集得到的钢液温度低于1520℃，钢液碳含量大于2.00％，选择低温高碳冶炼模式，控制钢液升温速度为5～10℃/min，所述低温高碳冶炼模式的控制方法如下：
[0018](a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；
[0019](b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
1.0～1.0
°
，不排出炉渣；
[0020](c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～3kg/(吨钢
·
min)；
[0021](d)供氧系统：供氧强度为0.6～0.9Nm3/(吨钢
·
min)；
[0022](e)供电系统：调节电弧炉供电强度为400～700kVA/吨钢；
[0023]优选的，当在线测量并采集得到的钢液温度低于1520℃，钢液碳含量为1.50～2.00％，选择低温中碳冶炼模式，控制钢液升温速度为5～10℃/min，所述低温中碳冶炼模式的控制方法如下：
[0024](a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；
[0025](b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
1.0～1.0
°
，不排出炉渣；
[0026](c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～3kg/(吨钢
·
min)；
[0027](d)供氧系统：供氧强度为0.4～0.7Nm3/(吨钢
·
min)；
[0028](e)供电系统：调节电弧炉供电强度为400～700kVA/吨钢。
[0029]进一步的，在本专利技术上述技术方案的基础之上，当在线测量并采集得到的钢液温度为1520～1580℃，钢液碳含量大于1.50％，选择高碳脱磷模式，控制钢液升温速度为3～8℃/min，所述高碳脱磷模式的控制方法如下：
[0030](a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；
[0031](b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
3.0～3.0
°
，排出50～75wt％的炉渣；
[0032](c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～5kg/(吨钢
·
min)；
[0033](d)供氧系统：供氧强度为0.7
‑
1.1Nm3/(吨钢
·
min)；
[0034](e)供电系统：调节电弧炉供电强度为500～800kVA/吨钢；
[0035]优选的，当在线测量并采集得到的钢液温度为1520～1580℃，钢液碳含量为1.00～1.50％，选择中碳脱磷模式，控制钢液升温速度为3～8℃/min，所述中碳脱磷模式的控制方法如下：
[0036](a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；
[0037](b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
3.0～3.0
°
，排出50～75wt％的炉渣；
[0038](c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～5kg/(吨钢
·
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电弧炉高效脱磷控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)在电弧炉冶炼周期内，根据实际需要在线测量并采集以下生产数据，包括：钢液温度、钢液碳含量、钢液硅含量、供电强度、功率因数、供氧强度、喷吹石灰粉强度、流渣量和金属料加入量中的任意一种或至少两种的组合；依据包括钢液温度在内的生产数据选择不同的冶炼模式并根据所选定的冶炼模式动态调节包括供电强度、供氧强度、喷吹石灰粉强度、流渣量、金属料加入量、供氧气源成分比例、电弧炉炉体倾动角度在内的工艺参数；所述冶炼模式包括低温高碳冶炼模式、低温中碳冶炼模式、高碳脱磷模式、中碳脱磷模式、高碳升温模式、中碳升温模式和低碳升温模式中的任意一种或至少两种的组合；(b)当上一冶炼模式结束进入下一冶炼模式时，重复步骤(a)，直至接近冶炼终点；接近冶炼终点时，根据上一冶炼模式在线测量并采集的生产数据计算接近冶炼终点时的脱磷反应的平衡常数和活度积，并根据脱磷反应的平衡常数与活度积的相对大小确定脱磷冶炼是否结束：当脱磷反应的平衡常数大于活度积时，则脱磷冶炼结束；当脱磷反应的平衡常数小于或等于活度积时，则进入冶炼终点“回磷”抑制模式，冶炼终点“回磷”抑制模式结束后，脱磷冶炼结束。2.根据权利要求1所述的电弧炉高效脱磷控制方法，其特征在于，当在线测量并采集得到的钢液温度低于1520℃，钢液碳含量大于2.00％，选择低温高碳冶炼模式，控制钢液升温速度为5～10℃/min，所述低温高碳冶炼模式的控制方法如下：(a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；(b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
1.0～1.0
°
，不排出炉渣；(c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～3kg/(吨钢
·
min)；(d)供氧系统：供氧强度为0.6～0.9Nm3/(吨钢
·
min)；(e)供电系统：调节电弧炉供电强度为400～700kVA/吨钢；或，当在线测量并采集得到的钢液温度低于1520℃，钢液碳含量为1.50～2.00％，选择低温中碳冶炼模式，控制钢液升温速度为5～10℃/min，所述低温中碳冶炼模式的控制方法如下：(a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；(b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
1.0～1.0
°
，不排出炉渣；(c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～3kg/(吨钢
·
min)；(d)供氧系统：供氧强度为0.4～0.7Nm3/(吨钢
·
min)；(e)供电系统：调节电弧炉供电强度为400～700kVA/吨钢。3.根据权利要求1所述的电弧炉高效脱磷控制方法，其特征在于，当在线测量并采集得到的钢液温度为1520～1580℃，钢液碳含量大于1.50％，选择高碳脱磷模式，控制钢液升温速度为3～8℃/min，所述高碳脱磷模式的控制方法如下：(a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；(b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
3.0～3.0
°
，排出50～75wt％的炉渣；(c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～5kg/(吨钢
·
min)；(d)供氧系统：供氧强度为0.7
‑
1.1Nm3/(吨钢
·
min)；
(e)供电系统：调节电弧炉供电强度为500～800kVA/吨钢；或，当在线测量并采集得到的钢液温度为1520～1580℃，钢液碳含量为1.00～1.50％，选择中碳脱磷模式，控制钢液升温速度为3～8℃/min，所述中碳脱磷模式的控制方法如下：(a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；(b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
3.0～3.0
°
，排出50～75wt％的炉渣；(c)喷粉系统：喷吹石灰粉强度为0.5～5kg/(吨钢
·
min)；(d)供氧系统：供氧强度为0.5～0.9Nm3/(吨钢
·
min)；(e)供电系统：调节电弧炉供电强度为500～800kVA/吨钢。4.根据权利要求1所述的电弧炉高效脱磷控制方法，其特征在于，当在线测量并采集得到的钢液温度在1580℃～出钢温度之间，钢液碳含量大于1.00％，选择高碳升温模式，控制钢液升温速度为10～50℃/min，所述高碳升温模式的控制方法如下：(a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；(b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
1.0～1.0
°
，排出0～25wt％的炉渣；(c)喷粉系统：停止喷吹石灰粉；(d)供氧系统：供氧强度为1.1～1.4Nm3/(吨钢
·
min)；(e)供电系统：调节电弧炉供电强度为600～800kVA/吨钢；或，当在线测量并采集得到的钢液温度在1580℃～出钢温度之间，钢液碳含量为0.50～1.00％，选择中碳升温模式，控制钢液升温速度为10～50℃/min，所述中碳升温模式控制方法如下：(a)加料系统：根据实际生产工艺要求加入金属料；(b)炉体倾动系统：控制炉体倾动角度为
‑
1.0～1.0
°
，排出0～25wt％的炉渣；(c)喷粉系统：停止喷吹石灰粉；(d)供氧系统：供氧强度为0.8～1.2Nm3/(吨钢
·
min)；(e)供电系统：调节电弧炉供电强度为700～900kVA/吨钢；或，当在线测量并采集得到的钢液温度在1580℃～出钢温度之间，钢液碳含量为成分限值～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏光升，朱荣，杨树峰，田博涵，董凯，冯超，董建锋，周赟，王美晨，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：