[发明专利]一种电弧炉炼钢过程供氧量的计算方法

说明书

本发明提供了一种电弧炉炼钢过程供氧量的计算方法，包括如下过程：通过电弧炉炼钢过程中如下化学方程式计算碳粉、天然气以及钢液中C、Si、Fe、Mn、P、S元素燃烧和氧化的需氧量，并依据电弧炉炼钢过程中起弧期、主熔化期、熔化末期、氧化期四个阶段的目的，确定各阶段的供氧量。该发明改变了传统电炉冶炼过程的人工经验操作模式，充分考虑了电弧炉冶炼过程中碳粉、天然气及钢液中C、Si、Mn、Fe、P、S等多种因素，建立出不同阶段的供氧制度，实现了电弧炉炼钢供氧制度的可视化操作，更有利于发挥供氧操作在电弧炉冶炼过程中的节能作用，也有利于实现可靠的泡沫渣工艺，并且对多种原料结构都具备很好的适应性。

技术领域

本发明属于电弧炉炼钢技术领域，具体涉及一种电弧炉炼钢过程供氧量的计算方法。

背景技术

提高电炉炼钢用氧量，是强化电炉冶炼、提高电炉节奏最有效手段之一。喷吹1Nm³氧气相当于供给3～4kWh电能。目前，电炉炼钢氧气产生的化学能在电炉能量输入中占有较大的比例，达到20～30％。尤其是在电炉热装铁水后，化学能的比例可达到40％以上，大量输入氧气已是现代电炉炼钢工艺的一个重要特点。

电弧炉炼钢氧气喷吹技术是强化电弧炉冶炼的重要手段，主要具有以下功能：(1)氧气射流穿入熔池搅动钢液；(2)切割废钢，提高废钢熔化速度，使熔池温度均匀；(3)改善渣-钢动力学条件，快速脱磷；(4)改善泡沫渣操作，屏蔽弧光对炉衬的辐射，有利于提高电热效率和升温速率，缩短冶炼时间。电弧炉合理用氧制度是指以电弧炉炼钢的操作流程为基础，对电弧炉吹氧采用分时段控制技术，即根据电弧炉不同的炉料情况，将整个冶炼过程分为几个时段，在不同时段对吹氧流量实施不同的优化控制，合理的供氧制度对电弧炉炼钢经济指标的改善起到了重要的作用。

电弧炉冶炼过程的时段划分和冶炼过程中供电的特点、吹氧目的和钢液中元素的氧化机理，可分为起弧期、主熔化期、熔化末期、氧化期，根据吹氧的作用分为吹氧助熔、吹氧造泡沫渣、吹氧升温等阶段。目前电弧炉炼钢供氧量的计算仅限于总氧耗的计算，而各个阶段的供氧量的计算方法目前仍未见报道。当原料结构和成分波动较大时，不合理的供氧制度会造成钢液中元素氧化严重，金属收得率降低，同时也会影响泡沫渣的效果，从而给电炉炼钢整体工艺的顺行和效果带来不利影响。

发明专利CN104762439 A提供了一种电弧炉供氧量的计算方法，但该发明中需氧量的计算仅考虑了钢液中C、Si元素氧化的消耗，而Fe、Mn、 P、S等元素及燃气等消耗氧均未在考虑范围内，因此所求得的吹氧量不具备较好的适用性。如何根据生产工艺向电弧炉内高效喷吹氧气直接影响到钢的质量、能耗和生产作业率，是电炉炼钢的关键，因此，建立一种合理的电弧炉炼钢供氧模型对于电炉冶炼操作的合理化具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种电弧炉炼钢过程供氧量的计算方法，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电弧炉炼钢过程供氧量的计算方法，包括如下过程：通过电弧炉炼钢过程中如下化学方程式计算碳粉、天然气以及钢液中C、Si、Fe、Mn、 P、S元素燃烧和氧化的需氧量，并依据电弧炉炼钢过程中起弧期、主熔化期、熔化末期、氧化期四个阶段的目的，确定各阶段的供氧量；其中，电弧炉炼钢过程中的化学方程式如下：

CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O；

C(碳粉)+1/2O₂＝CO；

[C]+1/2O₂＝CO；

[Si]+O₂＝(SiO₂)；

[Fe]+1/2O₂＝(FeO)；