[发明专利]一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法

权利要求书

1.一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，其特征在于：利用激光气体分析仪检测转炉烟气成分，并结合吹氧以及加入辅料数据，将其传输入炉渣成分检测计算机系统当中，通过动态计算，得出当前时刻炉渣中的锰、磷、硫含量，并利用投弹式副枪设备对结果进行修正，最终精确得到炉渣中的锰、磷、硫含量。

2.根据权利要求1所述的一种转炉炼钢过程中动态检测炉渣中锰、磷、硫含量的方法，其特征在于具体步骤如下：

⑴安装激光气体分析仪，进行炉气成分分析，激光气体分析仪直接插入转炉烟道内；

⑵在转炉合金料仓平台上，靠近转炉炉口位置的下料口管道附近，安装投弹式副枪设备；

⑶开始模型计算

1）首先将模型计算所需的初始条件数据输入计算机系统，以供模型计算；输入的初始数据有：炉龄                                                、铁水装入量、废钢装入量、铁水温度、铁水中的碳含量、铁水中的锰含量、铁水中的磷含量、铁水中的硫含量；

2）实时将激光气体分析仪检测到的CO、CO₂含量和现场流量计检测到的炉气流量数据传输入炉渣成分检测计算机系统中的钢水碳含量计算模型，计算出当前时刻的钢水中的碳含量，钢水碳含量计算模型如下：

(1) 脱碳速度计算模型：

式中，为当前时刻的脱碳速度，kg/s；为当前时刻烟气流量，m³/s； 和为当前时刻烟气中的CO和CO₂体积百分含量，％；

(2) 冶炼过程中钢水碳含量连续计算模型：

式中，为t时刻转炉钢水中的碳含量，％；为从0到t时刻对脱碳速度的积分，kg；；；为熔池初始条件下的总碳量，kg；为加入铁水重量，kg；为铁水含渣量，kg；为铁水碳含量，％；为加入废钢重量，kg；为废钢的碳含量，％；为加入生铁块重量，kg；为生铁的含碳量，％；为熔池内钢水重量，kg；为原料烧损系数，依据经验取值范围在0.90～0.96之间；上述钢水碳含量连续计算公式使用条件为：从冶炼开始至冶炼到第800秒无条件使用，或从冶炼开始超过800秒且脱碳速度大于或等于碳氧平衡点时使用；

 (3) 冶炼终点钢水碳含量矫正模型：

①

式中，为矫正后的碳含量，％；

该式使用条件：当冶炼时间超过800秒且脱碳速度小于碳氧平衡点并且大于铁氧平衡点；

② 

式中，为矫正后的碳含量，％；为自然指数函数；

该式使用条件：当冶炼时间超过800秒且脱碳速度小于或等于铁氧平衡点；

碳氧平衡点取值范围3.8～4.5，铁氧平衡点取值范围1.5～2.2；

上述数学模型计算由计算机完成，炉渣成分检测计算机系统自动采集炉气分析数据，综合其它工艺参数，首先计算脱碳速度和判断当前的冶炼时间，然后依据该条件，选择使用满足条件的钢水碳含量公式，得出钢水中的碳含量；

3）根据当前时刻钢水碳含量计算结果以及检测到的现场生产参数，分析出钢水温度；当前时刻钢水温度计算模型如下：

         

式中：为本次生产的炉龄；为装入铁水重量，t；为当前时刻的供氧时间，s；为当前时刻的供氧总量，m³；为当前时刻石灰的总加入量，kg；为当前时刻轻烧的总加入量，kg；为当前时刻矿石的总加入量，kg；为当前时刻铁皮球的总加入量，kg；为当前时刻烧结矿的总加入量，kg；为当前时刻总渣量，kg；为当前时刻钢水中的碳含量，%×100；

4）实时将计算好的当前时刻钢水碳含量、钢水温度以及现场监控得到的工艺数据输入计算机系统中，计算出钢水中的锰、磷、硫含量；计算模型如下：

(1) 当前时刻钢水中锰含量计算模型

       

式中：为当前时刻钢水中的锰含量，%×100；为装入铁水重量，t；为铁水温度，℃；为当前时刻的供氧时间，s；为当前时刻钢水温度，℃；为当前时刻轻烧的总加入量，kg；为当前时刻烧结矿总加入量，kg；为当前时刻总渣量，kg；为当前时刻钢水中的碳含量，%×100；

(2) 当前时刻钢水中磷含量计算模型

     

式中：为当前时刻钢水中的磷含量，%×1000；为铁水温度，℃；为供氧时间，s；为当前时刻钢水温度，℃；为当前时刻轻烧的总加入量，kg；为当前时刻烧结矿总加入量，kg；为当前时刻总渣量，kg；为当前时刻钢水中的碳含量，%×100；

(3) 当前时刻钢水中硫含量计算模型

式中：为当前时刻钢水中的硫含量，%×1000；为装入铁水重量，t；为铁水温度，℃；为当前时刻钢水温度，℃；为当前时刻石灰的总加入量，kg；为当前时刻白云石的总加入量，kg；为当前时刻矿石的总加入量，kg；为当前时刻铁皮球的总加入量，kg；为当前时刻总渣量，kg；为当前时刻钢水中的碳含量，%×100；

⑷利用投弹式副枪设备，校准钢水中的锰、磷、硫含量；

投弹式副枪设备在线测量出当前时刻钢水中的碳含量和钢水温度，通过在冶炼过程中使用将投弹式副枪设备，并将该设备的检测数据传输入炉渣成分检测计算机系统中，修正以上锰、磷、硫计算模型中和数据，得到更加准确的计算结果；

1）实时将、、结果传输入计算机系统中，计算出当前时刻炉渣中锰、磷、硫的含量；

(1) 炉渣中锰含量计算模型

式中：为当前时刻炉渣中的锰含量，%；为铁水中的锰含量，%；为铁水重量，t；为废钢重量，t；为当前时刻钢水中的锰含量，%×100；为炉渣重量，kg；

(2) 炉渣中磷含量计算模型

式中：为当前时刻炉渣中的磷含量，%；为铁水中的磷含量，%；为铁水重量，t；为废钢重量，t；为当前时刻钢水中的磷含量，%×1000；为炉渣重量，kg；

     (3) 炉渣中硫含量计算模型

式中：为当前时刻炉渣中的硫含量，%；为铁水中的硫含量，%；为铁水重量，t；为废钢重量，t；为当前时刻钢水中的硫含量，%×1000；为炉渣重量，kg；

上述数学模型计算均由计算机完成，炉渣成分检测计算机系统自动采集炉气分析数据以及投弹副枪设备数据，最终得出炉渣中锰、磷、硫数据。