转炉烟气分析动态控制炼钢技术

转炉烟气分析动态控制炼钢技术

毕京辉 赵振海

山东钢铁集团日照有限公司生产部 山东 日照 276800

摘要：本文以VAI转炉烟气分析动态控制系统为例，介绍了系统的基本组成和工艺流程的控制，以期能够对钢铁企业的生产起到一定借鉴意义。

关键词：转炉；烟气；炼钢技术

引言：关于转炉烟气分析动态控制炼钢技术，通常指的是通过对质谱仪的应用，对转炉烟气相关成分加以分析，同时在二级动态冶炼模型中进行相应的分析结果、入炉料相关参数以及目标钢种相应的温度等数据信息输入其中，将通过模型计算所获取的转炉冶炼参数向控制系统加以反馈，从而完成相应的智能化动态控制过程。

一、转炉炼钢动态智能技术实现方法

首先，副枪对钢水相关成分和温度加以采集，并实施动态性控制。其次，采取声呐化渣的方式，利用声呐曲线对转炉中所发生的反应加以分析，并予以动态化控制。最后，通过质谱仪对转炉烟气相关成分加以分析，并予以动态化控制。

二、转炉烟气分析动态控制系统组成

本文介绍的这一系统主要包括三个基本组成部分，具体如下：

（一）LOMAS烟气采集与处理系统

应用这一系统可以对温度达到1800度，烟尘实际含量达到100mg/m³的气体进行收集，系统中主要包括现场处理柜、分析柜、采集探头等。分 统可以通过各 上的探头确保无间断持续性测量的有效实施，系统中包括两个 ，一个应用在 周期性取样中，另一个主要应用于 备用，对余下的测量烟气进行 处理，使其至烟气冷却段。

（二）在线分析质谱仪

在线分析质谱仪是针对上述系统经收集处理过后的转炉烟气的相关成分加以分析，所具有的特点是精度较高和速度较快，对转炉烟气中几种主要气体成分的分析周期不足15秒，可以结合转炉烟气中氧气、一氧化碳和二氧化碳相应含量实际变化的情况在第一时间内实施精准测定，这样相应的动态模型便可针对吹炼后期阶段脱碳速度实际变化的情况加以计算，给最终的[C]和T预报提供更加精准的计算参考。

（三）转炉烟气分析动态控制系统

1.静态控制模型

这一模型的相关工作内容是，结合原料的实际条件，探寻比较合理的原料配比，同时结合具体的配料对相关冶炼方案加以确立。转炉会依照对应的静态控制模型所设置的相应吹炼方案执行吹炼操作，具体实施吹炼时，其中的一级系统会对相应的静态模型加以结合，针对其中的设定值自主化予以加料及吹氧等一些操作，并有效融合废钢、炉内造渣料等信息内容针对钢水的实际温度进行有关计算。

因为应用烟气完成分析以后获取的信息量有所加大，基于此，对于下述几个方面针对过往转炉静态模型加以改进，首先，关于静态模型，在其热平衡的计算过程中，对应的二次燃烧率是设定值，在进行烟气分析以后，其能够对所测量的相关数据信息加以应用，这样便能够得出比较符合实际情况的相应吹炼值。其次，关于静态模型，在其对应的物料平衡计算中，炉气内一氧化碳和二氧化碳之间的比值是假定值，现可借助烟气相应的分析得出更契合实际情况的数值。最后，从静态模型看来，渣中的氧化铁含量是设定值，在进行烟气分析以后，利用渣中相应的氧积累量实施动态化计算，这样可以针对这一数值实施更为精准的设置。

2.动态控制模型

从系统整体来看， 动态控 型是其中的非常关键一个构成部分，且也是静 型精度相应的 。结合物料平衡、 学等相关理论，及其炉气分析对应的结果进行 等相关模型的创建，对 校验技术与 络技术加以应用，在结果延误的 与系统 的消除方面予以分析，有效提升转炉终点相应的命中率。

就系统整体而言，转炉 控制模型在其中起到十分重要的作用，同时亦是静态 精度对应的补偿。结合物料 等相关基础理论，以及 分析相关结果实施脱C速度等一些模型的创建，动态化模型中通常包含温度 模块、 剂控制模块等相关组成部分。模型的自适应功能和自学习功能的有效实现是提升 精度及其实用性的重点所在。 化控制 通常应用在 末期阶段的两分钟，炉中[C][O]反应基本保持平衡以后，利用相关取 统与 仪进行连续性地收集，对 炉口所逸出的相关炉气成分加以分析，结合炉气成分所产生的变化，动态控制模型可以进行脱碳速度的计算，给予相关工作人员在吹炼操作结束之前两分钟钢中碳实际含量的变化情况，结合计算的终点[C]和T，同时根据转炉烟气实际变化的曲线通过模型自行对相应的吹炼终点加以确立。

三、工艺流程控制

（一）加料计算

关于 加料计算与 加料计算，共同对全部入路的相关原料进行决定，好比于吹炼过程的完整预计算，两种计算的主要不同之处是， 加料计算在开始以前会根据生产计划与 相应的定义，对适当用量的铁水与废钢数量加以计算， 加料计算是将已然兑入到炉中的废钢与铁水的数量作为基础，对实际需求的造渣料量、所应用的冷却剂量以及相应的 量加以计算。

在进行加料计算输入的过程中，需要进行铁水成分的输入，同时需要对温度值进行输入。除此之外，还需要进行废钢分类重量值的输入，并且还需要进行钢水成分以及温度的输入。在进行模型计算输入的过程中，需要进行氧气供应总量的输入，同时也需要进行转炉造渣料的相应分类，并对加料量进行输入。

应对温度、重量和相关成分的精准性加以确立，每周都要进行造料渣 成分的相应抽查，并在第一时间内加以更新。通过 加料和 加料静态模型对实际计算过程中相应需求的散装料与氧气量加以计算，确保吹炼过程结束时碳含量与钢水温度可以达到相应的目标值。

（二）钢水液面计算

模型主要根据 尺寸与原材料的实际加入量确定 液面相应的位置，每炉执行吹炼操作以前，进行自动启动，以确保最为适宜的枪位高度。另外，在具体进行液面的测量以后， 会在第一时间内对炉衬 相应的反馈计算加以反映。在模型对所装入 与 相应重量的过程中，会自动地针对 液面加以计算。对于熔 面最终的计算结果，是将固定点作为参考 的位置及高度，熔池液面的计算对转炉相应的尺寸与因转炉炉衬寿命所引发的具体磨损情况予以了一定考量。

（三）过程动态控制计算

进行动态控制旨在为了对吹炼相应的氧气量加以计算，确保钢中的C浓度可以满足指定目标值的要求，同时应保证在完成处理以后，钢水可以获取较好的满意状态。实际进行吹炼处理时，模型采用周期性的方式对相应的 速度与熔池中碳的具体含量加以计算，在吹炼过程结束之前两分钟左右的时间，模型会实施“脱碳速度递减”相应的计算。另外，烟气成分的明显改变可以助力模型确立出吹炼终点，准确对目标碳含量进行有效命中。终点的确立可以分成如下几个步骤：首先，在烟气除却85%左右的碳时，模型会结合碳平衡激针对静态模型实施周期性地调节，并对氧气的供应量加以计算。其次，模型应用参数表中所列出的相关参数，对相关烟气组分进行周期性检查。接下来，应用计算所获取的碳含量对吹氧量加以计算。

结束语：借助对于炉气分析动态控制相关技术的应用，实施终点的预报，可以使得国家小型和中型转炉无法推行自动化炼钢方面的不足得到有效解决。该项技术的运用不但可以确保中小型转炉炼钢自动化的良好实现，同时能够在一定程度上缩短转炉冶炼的相应周期，加强钢水质量，减小钢水成分和温度的波动，从而给后续工艺供应更加稳定且优质的钢水，使得钢产品的质量得到明显加强。

参考文献：

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[2] 刘莫言. 转炉烟气分析动态控制炼钢技术[J]. 知识经济, 2015, 000(005):59-59.

[3] 叶飞. 唐钢转炉烟气分析动态炼钢技术的应用[J]. 中国科技博览, 2012.