轉(zhuǎn)爐煉鋼溫度控制

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼的溫度控制畢業(yè)論文專業(yè)：冶金技術(shù)班級(jí)：10冶金技術(shù)(2)班學(xué)生姓名：黃標(biāo)強(qiáng)指導(dǎo)教師： 羅麗萍 完成時(shí)間： 2022年1月8日 江西冶金職業(yè) 技術(shù)學(xué)院前言 通過(guò)對(duì)全連鑄生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)，鋼水澆鑄溫度是一個(gè)重要參數(shù)，溫度制度主要是指過(guò)程溫度控制和終點(diǎn)溫度控制。吹煉任何鋼種，對(duì)其出鋼溫度都有一定的要求。對(duì)鋼水過(guò)熱度的控制是影響鑄坯產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素。當(dāng)鋼水過(guò)熱度控制合適時(shí)，將促使鑄坯的等軸晶區(qū)增長(zhǎng)，鑄坯組織結(jié)構(gòu)致密，這樣有利于減少鑄坯中心偏析和疏松，從而使鑄坯質(zhì)量和產(chǎn)量最佳化。鋼水過(guò)熱度過(guò)低，會(huì)造成鑄坯表面裂紋，嚴(yán)重時(shí)可造成澆鑄中斷而停產(chǎn)；當(dāng)過(guò)熱度高時(shí)，將迫使鑄坯降低拉速來(lái)避免漏鋼，使鑄機(jī)產(chǎn)

2、量下降，且會(huì)促使鑄坯的柱狀晶發(fā)展，這樣會(huì)造成鑄坯中心偏析和疏松,還會(huì)引起澆注前期模內(nèi)不沸騰，后期大翻，造成堅(jiān)殼帶過(guò)薄等。由于鑄坯生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，環(huán)節(jié)多，過(guò)程溫度控制難度大，最終造成中包鋼水溫度波動(dòng)大，目標(biāo)溫度實(shí)現(xiàn)率低。為制訂一個(gè)合理的澆鑄溫度，確保合適的過(guò)熱度，直接采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，借助計(jì)算機(jī)，分步驟對(duì)其進(jìn)行回歸分析，建立全過(guò)程溫度控制數(shù)學(xué)模型, 因此，控制好終點(diǎn)溫度也是頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉操作的重要環(huán)節(jié)之一?？刂坪眠^(guò)程溫度是控制好終點(diǎn)溫度的關(guān)鍵。本文敘述轉(zhuǎn)爐鋼水溫度偏高對(duì)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響和對(duì)過(guò)程溫度控制、終點(diǎn)溫度控制作了介紹。目錄 一 溫度控制的重要性 二 煉鋼過(guò)程溫度的控制 三 溫度對(duì)澆注操作和

3、錠壞質(zhì)量的影響四 溫度對(duì)成分控制的影響五 溫度對(duì)冶煉操作的影響六 出鋼溫度的確定七 熔池溫度的測(cè)量八 過(guò)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(diǎn)溫度控制 十一 熔池溫度的計(jì)算與控制 (1) 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制系統(tǒng) (2) 靜態(tài)控制與動(dòng)態(tài)控制十二 總結(jié)一 溫度對(duì)煉鋼的重要性 在冶煉鋼時(shí)，鋼的溫度是一個(gè)重要參數(shù)。溫度控制主要是過(guò)程溫度控制和終點(diǎn)溫度控制。 終點(diǎn)溫度控制的好壞會(huì)接影響到冶煉過(guò)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(zhì)量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；而科學(xué)合理的控制熔池溫度又是調(diào)控冶金反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度的重要工藝手段，如果適當(dāng)?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(duì)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(guò)程和錠抷質(zhì)量等方面。二 煉鋼過(guò)程的溫度控制 在吹煉過(guò)程中，對(duì)爐況的判斷來(lái)調(diào)整溫度。吹煉前期，如果碳焰上來(lái)的早，表明溶池的溫度教高?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)提前加入二批料控制；反之，如果碳焰上來(lái)的晚，表明前期溫度低，應(yīng)該降槍提高溶池的溫度。在吹煉中期，可根據(jù)爐口火焰來(lái)判斷溶池溫度，如果溫度過(guò)高，應(yīng)加入礦石來(lái)進(jìn)行調(diào)整。三 溫度對(duì)澆注操作和錠壞質(zhì)量的影響對(duì)澆注操作和錠壞質(zhì)量產(chǎn)生影響的主要是氧化終點(diǎn)溫度，亦即轉(zhuǎn)爐煉鋼法的出鋼溫度。出鋼溫度過(guò)高，不僅增加冶煉中的能量消耗，而且在出鋼和澆注過(guò)程中鋼水極易吸收氣體，

5、二次氧化嚴(yán)重，并對(duì)鋼包和澆注系統(tǒng)的耐火材料侵蝕加劇，從而增加外來(lái)夾雜物；同時(shí)，增加爐后連鑄前的調(diào)溫時(shí)間等。若出鋼溫度低，將被迫縮短鎮(zhèn)靜時(shí)間，鋼中夾雜物不能充分上浮，影響鋼的內(nèi)在質(zhì)量；嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致澆注溫度過(guò)低，造成鋼壞質(zhì)量問(wèn)題，甚至發(fā)生鋼包冷鋼結(jié)底、水口粘結(jié)等澆注事故，使整爐鋼報(bào)廢。 四 溫度對(duì)成分控制的影響 煉鋼生產(chǎn)中，如果成品鋼的化學(xué)成分不合格，輕者被迫改鋼號(hào)，嚴(yán)重時(shí)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(duì)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(shí)，它們的燒損很大，

6、收得率低；如果熔池溫度低，對(duì)于一些熔點(diǎn)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(zhǔn)確性。 （）影響有害元素磷、硫的去除。溫度過(guò)高時(shí)，脫磷的熱力學(xué)條件差，不僅不能脫磷，反而可能造成回磷；溫度過(guò)低時(shí)，則會(huì)惡化脫磷和脫硫的動(dòng)力學(xué)條件，這些都是易導(dǎo)致成品鋼的硫、磷含量出格。 （）影響熔池內(nèi)元素氧化的次序。通常情況下，較高的溫度下吹氧時(shí)有利于脫碳而會(huì)抑制磷的去除；反之，若溫度過(guò)低，鉻、釩將先于碳氧化；反之，較高的溫度下吹氧時(shí)，碳先優(yōu)于鉻、釩氧化。五 溫度對(duì)冶煉操作的影響合適的溫度是熔池中所有煉鋼反應(yīng)的首要條件，所以溫度會(huì)對(duì)冶煉操作產(chǎn)生直接的

7、影響。轉(zhuǎn)爐的開(kāi)新?tīng)t操作，要求快速升溫以燒結(jié)爐襯，如果操作不當(dāng)，升溫緩慢，不僅冶煉時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因爐襯崩裂而影響冶煉操作的正常進(jìn)行；轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，由于元素氧化放熱，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)升溫過(guò)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(shí)，溫度的控制貫穿于整個(gè)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(jià)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(guò)高，易導(dǎo)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(yán)重；同時(shí)，爐襯侵蝕加劇，既影響爐齡又容易增加外來(lái)及雜物。溫度太低時(shí)，爐渣流動(dòng)性差，鋼、渣間的脫氧、脫硫等物化

8、反應(yīng)不能正常進(jìn)行，鋼中的夾雜物不易上浮；同時(shí)，為了把溫度調(diào)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(huì)使熔池溫度不均勻，即上層溫度高，下層溫度低，而且會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞爐墻、爐蓋，并延長(zhǎng)冶煉時(shí)間。在真空精煉過(guò)程中，如果鋼水溫度過(guò)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(wú)論哪一種煉鋼方法、采用何種冶煉工藝，其溫度控制的任務(wù)之一是保證冶煉結(jié)束時(shí)鋼液的溫度達(dá)到鋼種要求的溫度。而出鋼溫度的高低，取決于鋼的熔點(diǎn)、澆注所需的過(guò)熱度及出鋼和澆注過(guò)程中鋼液的溫度降低值： 出熔過(guò)熱降 七 熔池溫度的測(cè)量 冶煉過(guò)程中，應(yīng)適測(cè)量熔池溫度

9、并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使之滿足爐內(nèi)反應(yīng)的需要。因此，準(zhǔn)確測(cè)量熔池的溫度是進(jìn)行溫度控制的必要條件。測(cè)量熔池溫度的方法很多，大致可分為儀表測(cè)溫和目測(cè)估溫兩大類。八 過(guò)程溫度的控制通過(guò)計(jì)算和調(diào)整結(jié)果加入冷卻劑，基本上可保證終點(diǎn)時(shí)鋼液的溫度達(dá)到出鋼所需要的溫度。不過(guò)，吹煉過(guò)程中還應(yīng)仔細(xì)觀察爐況，準(zhǔn)確判斷爐內(nèi)溫度的高低，并采取相應(yīng)的措施，如增減冷卻劑的用量、調(diào)整槍位等進(jìn)行調(diào)整 ，以滿足爐內(nèi)各個(gè)時(shí)期冶金反應(yīng)的需要，同時(shí)準(zhǔn)確控制終點(diǎn)時(shí)的溫度。 1） 吹煉初期 如果碳火焰上來(lái)的早（之前是硅、錳氧化的火焰，顏色發(fā)紅），表明爐內(nèi)溫度已較高，頭批渣料也已化好，可適當(dāng)?shù)奶崆凹尤攵?；反之，若碳火焰遲遲上不來(lái)，說(shuō)明開(kāi)吹

10、以來(lái)溫度一直偏低，則應(yīng)適當(dāng)壓槍，加強(qiáng)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(jìn)、退的水）的溫度來(lái)判斷爐內(nèi)溫度的高低，若熔池溫度偏高，可再加少量礦石，反之，應(yīng)壓槍提溫。如果吹煉過(guò)程中發(fā)生噴濺，會(huì)損失大量的熱量，應(yīng)視噴濺的程度適當(dāng)減少礦石的用量，必要時(shí)需加入提溫劑提溫。 （3） 吹煉末期接近終點(diǎn)（根據(jù)耗氧量及吹氧時(shí)間判斷）時(shí)，停吹測(cè)溫，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整操作，使鋼液溫度進(jìn)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(jìn)行降溫。九 溫度觀察的技巧、火焰判斷：如過(guò)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(shí)，爐口噴出的火焰透明淡薄紅煙少，火焰整個(gè)形狀不圓，帶刺，邊上有火化反應(yīng)，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(shí)間來(lái)判斷：在相同壓力下，吹煉時(shí)間長(zhǎng)，則溫度高，反之，則低。 、過(guò)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(jìn)出水溫差也能反映溶池溫度狀況，所以在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，槍位相仿，冷卻水流量一定時(shí)，則氧槍在爐內(nèi)受輻射熱的大小，可由氧槍冷卻水進(jìn)出水溫差來(lái)表示，池溫度高，氧槍進(jìn)出水溫差大，反之，則小。 、終點(diǎn)溫度高時(shí)，火焰收得慢，反之，溫度低。 、倒?fàn)t爐況判斷：溫度高時(shí)，爐膛白亮，渣子活躍，溫度低時(shí)，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(lái)判斷鋼水溫度。 當(dāng)鋼水溫度高時(shí)，撥開(kāi)樣勺上覆蓋的渣層時(shí)順利，既渣子和鋼水很容易分開(kāi)，樣勺內(nèi)的鋼水白亮、活躍。倒入樣模后開(kāi)始均勻沸騰，結(jié)膜時(shí)間比較長(zhǎng)。 當(dāng)鋼水溫度低時(shí)，樣勺內(nèi)渣層也鋼水不容易分開(kāi)，鋼水顏色發(fā)暗，鋼水渾濁發(fā)粘，倒入樣模內(nèi)沸騰微弱，結(jié)膜時(shí)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(dāng)鋼水溫度高，脫氧好時(shí)，樣勺內(nèi)鋼水白亮平靜，邊緣山有少量的白膜游動(dòng)，倒入樣模內(nèi)很快結(jié)成一層白膜，但局部幾處表面鋼水還在游動(dòng)不凝結(jié)，凝結(jié)后表現(xiàn)中心稍向下凹。 當(dāng)鋼水溫度低，脫氧不

13、好時(shí)，鋼水在樣勺內(nèi)呈青色，表面不結(jié)模，倒入樣模后一部分很快凝固，另一部分有鋼水游動(dòng)，最后冒出來(lái)一塊。 、出鋼判斷：如果鋼流白亮刺眼，邊緣有火舌，聲音大，則說(shuō)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(diǎn)溫度的控制 控制終點(diǎn)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(guò)程達(dá)到終點(diǎn)時(shí)鋼液的溫度正好達(dá)到出鋼要求的溫度范圍。十一 熔池溫度的計(jì)算與控制轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程復(fù)雜，終點(diǎn)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(guò)程溫度高、時(shí)間短、可變因素多、變化范圍大。因此，憑經(jīng)驗(yàn)和直接觀察很難適應(yīng)現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的

14、需要。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)和檢測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，開(kāi)始采用計(jì)算機(jī)控制煉鋼過(guò)程。 （1) 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制系統(tǒng) 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電子稱量系統(tǒng)、檢測(cè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、邏輯控制系統(tǒng)、顯示裝置及副槍設(shè)備等。轉(zhuǎn)爐冶煉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能：1 工藝過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)收集、處理和記錄2 根據(jù)模型計(jì)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(guò)程的自動(dòng)控制，包括靜態(tài)控制、動(dòng)態(tài)控制和全自動(dòng)控制4 人機(jī)聯(lián)系，包括用各種顯示器報(bào)告冶煉過(guò)程和向計(jì)算機(jī)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(bào)表等 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控制系統(tǒng)中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)冶煉過(guò)程

15、控制的目標(biāo)是：使吹煉終點(diǎn)同時(shí)達(dá)到預(yù)定的成分和溫度。在預(yù)定爐次冶煉開(kāi)始前，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)向計(jì)算機(jī)輸入設(shè)定的吹煉數(shù)據(jù)、測(cè)定和分析的鐵水溫度和成分?jǐn)?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(dòng)態(tài)控制吹煉。吹煉停止后對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，并向下步工序輸出信息。(2) 靜態(tài)控制與動(dòng)態(tài)控制 轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般分為靜態(tài)控制和動(dòng)態(tài)控制。就煉鋼生產(chǎn)來(lái)講，要求采用動(dòng)態(tài)控制。目前由于缺乏可靠的測(cè)試手段，特唄是溫度和碳含量尚不能可靠地連續(xù)測(cè)定，無(wú)法將信息正確、迅速、連續(xù)地傳送到計(jì)算機(jī)中。因此，世界各國(guó)在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制之前都先設(shè)計(jì)靜態(tài)控制1 靜態(tài)控制以物料平衡及熱平衡為基礎(chǔ)，建立一定的數(shù)學(xué)模型，即以已知的原料

16、和吹煉終點(diǎn)鋼水溫度及成分為依據(jù)，計(jì)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(shí)間，并按照計(jì)算機(jī)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行吹煉，在吹煉過(guò)程中不進(jìn)行任何修正的控制方法，即為靜態(tài)控制。2 動(dòng)態(tài)控制 動(dòng)態(tài)控制是在靜態(tài)控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)用副槍等測(cè)試手段，將吹煉過(guò)程中金屬成分、溫度及熔渣狀況等有關(guān)變量隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信息傳送到計(jì)算機(jī)，依據(jù)所測(cè)到的動(dòng)態(tài)信息對(duì)吹煉參數(shù)及時(shí)修正，達(dá)到預(yù)定的吹煉目標(biāo)。由于它比較真實(shí)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(yīng)性和準(zhǔn)確性，可實(shí)現(xiàn)最佳控制。動(dòng)態(tài)控制的關(guān)鍵在于迅速、準(zhǔn)確、連續(xù)地獲得熔池內(nèi)各參數(shù)的反饋信息，尤其是熔池溫度和碳含量，因而測(cè)試手段是很重要的。吹煉過(guò)程自動(dòng)控制 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的周期短，只有30一45min，而吹氧時(shí)間儀1422min，吹煉過(guò)程爐內(nèi)變化極為復(fù)雜迅速，需要控制、調(diào)節(jié)的參數(shù)也很多，加上轉(zhuǎn)爐的公稱噸位不斷增大，單憑操作人員的眼睛和經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制吹煉過(guò)程，已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。同時(shí)，冶煉終點(diǎn)測(cè)溫、取樣作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大；此外大型轉(zhuǎn)爐測(cè)量