轉爐煙氣分析動態(tài)控制模型及其方法研究.pdf

1、21世紀轉爐煉鋼技術的重點發(fā)展方向是實現(xiàn)轉爐吹煉的自動化和智能化，達到穩(wěn)定煉鋼工藝，提高終點成分、溫度控制精度和命中率，保證鋼水潔凈度和降低生產(chǎn)成本的目標。為了實現(xiàn)這一目標，國內、外轉爐控制技術的發(fā)展趨勢是：采用計算機智能控制取代人工經(jīng)驗控制；由靜態(tài)或終點動態(tài)控制轉變?yōu)榇禑捜^程的動態(tài)控制；簡單的終點碳、溫預報發(fā)展為對碳、溫和磷、錳、硫、氧的全面控制，進一步提高控制精度和命中率，縮短冶煉周期，降低生產(chǎn)成本。
　　 本文研究開發(fā)出

2、了基于“煙氣分析的轉爐動態(tài)控制模型”。該模型的主要特點是根據(jù)轉爐煉鋼反應的熱力學和動力學建立起轉爐煉鋼過程的動力學預報模型，實現(xiàn)對吹煉過程中金屬、爐渣和爐氣成分、溫度、重量和流量的實時在線預報；并通過爐氣分析對動力學模型的預報值進行全程的動態(tài)校正，提高預報精度；為提高終點碳和溫度的控制精度建立了終點碳、溫校正方程。該控制模型應用于萊鋼60噸轉爐生產(chǎn)中，獲得較好的效果：終點碳在0.08～0.24％范圍內控制精度為±0.025％，命中率達到

3、89％；溫度控制精度為±20℃時，命中率達到71％；終點錳和磷的控制精度分別為±0.03％和±0.005％時，命中率分別為83.8％和80.5％。本研究工作包括：轉爐吹煉中爐氣二次燃燒、傳熱傳質和汽化冷卻煙道內爐氣燃燒傳熱傳質的數(shù)值模擬；轉爐吹煉過程中雜質元素氧化、還原反應規(guī)律的熱力學研究和轉爐脫磷反應平衡及工藝優(yōu)化研究；轉爐煉鋼過程中石灰、礦石和廢鋼的熔化動力學及渣·鋼反應動力學的研究。研究表明：(1)通過數(shù)值模擬得出轉爐爐口爐氣流速

4、約為28.61m/s，出口壓力約為67Pa，爐氣成分以CO和CO2為主，爐氣流量與瞬時供氧量的關系為：VFG=9494×Qo2-11286，Nm3/h；(2)通過對煙道內爐氣二次燃燒的數(shù)值模擬得到卷吸空氣量與煙氣流量的關系為：VWG=28702+0.63×VAir，Nm3/h；卷吸空氣量與煙氣中CO體積濃度的關系為：VAir=18524-222.3×(％CO)WG，Nm3/h；(3)根據(jù)轉爐煉鋼的生產(chǎn)數(shù)據(jù)提出熔池碳含量是控制熔池氧位和決

5、定雜質元素氧化限度的技術觀點，并研究了熔池中Si、Mn、P、S等雜質元素的氧化規(guī)律與渣-鋼間的平衡分配比，總結前人熱力學數(shù)據(jù)得出γMnO的計算公式；(4)以前人熱力學數(shù)據(jù)為基礎，采用規(guī)則離子溶液模型，建立了計算精度較高的P2O5和FeO活度系數(shù)γPO2.5和γFeO計算公式：并提出利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)模型研究脫磷反應熱力學的新方法；(5)研究提出新的CaO飽和溶解度和礦石熔化速度的計算方法。研究提出計算煙氣流量、卷吸空氣量、爐內二