转炉炼钢温度控制.docx

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转炉炼钢温度控制

转炉炼钢的温度控制

毕业论文

专业：

[冶金技术]

班级：

[10冶金技术

（2）班]

学生姓名：

[黄标强]

指导教师：

[罗丽萍　]

完成时间：

2019年6月4日

江西冶金职业

技术学院

前言　

　　通过对全连铸生产过程中监测，钢水浇铸温度是一个重要参数，温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制。

吹炼任何钢种，对其出钢温度都有一定的要求。

对钢水过热度的控制是影响铸坯产量和质量的重要因素。

当钢水过热度控制合适时，将促使铸坯的等轴晶区增长，铸坯组织结构致密，这样有利于减少铸坯中心偏析和疏松，从而使铸坯质量和产量最佳化。

钢水过热度过低，会造成铸坯表面裂纹，严重时可造成浇铸中断而停产；当过热度高时，将迫使铸坯降低拉速来避免漏钢，使铸机产量下降，且会促使铸坯的柱状晶发展，这样会造成铸坯中心偏析和疏松,还会引起浇注前期模内不沸腾，后期大翻，造成坚壳带过薄等。

由于铸坯生产工艺流程长，环节多，过程温度控制难度大，最终造成中包钢水温度波动大，目标温度实现率低。

为制订一个合理的浇铸温度，确保合适的过热度，直接采用现场实际数据，借助计算机，分步骤对其进行回归分析，建立全过程温度控制数学模型,因此，控制好终点温度也是顶吹转炉冶炼操作的重要环节之一。

控制好过程温度是控制好终点温度的关键。

本文叙述转炉钢水温度偏高对各项经济指标的影响和对过程温度控制、终点温度控制作了介绍。

一　　温度控制的重要性

　二　　炼钢过程温度的控制

　三　温度对浇注操作和锭坏质量的影响

四　温度对成分控制的影响

　　五　温度对冶炼操作的影响

　　六　出钢温度的确定

七　熔池温度的测量

八　过程温度的控制

（1）吹炼前期

（2）吹炼中期

　（3）　吹炼末期

九　温度观察的技巧

十　终点温度控制

十一　熔池温度的计算与控制

（1）转炉自动控制系统

（2）静态控制与动态控制

　十二　　总结

一　温度对炼钢的重要性

　　在冶炼钢时，钢的温度是一个重要参数。

温度控制主要是过程温度控制和终点温度控制。

终点温度控制的好坏会接影响到冶炼过程中的能量、合金元素的收得率、炉衬使用寿命及成品钢的质量等技术经济指标；而科学合理的控制熔池温度又是调控冶金反应进行的方向和限度的重要工艺手段，如果适当低的温度有利于脱磷、较高的温度有利于碳的氧化等。

概括的讲，熔池温度对炼钢生产的影响主要表现在冶炼操作、成分控制、浇注过程和锭抷质量等方面。

二　炼钢过程的温度控制

　在吹炼过程中，对炉况的判断来调整温度。

吹炼前期，如果碳焰上来的早，表明溶池的温度教高。

可以通过适当提前加入二批料控制；反之，如果碳焰上来的晚，表明前期温度低，应该降枪提高溶池的温度。

在吹炼中期，可根据炉口火焰来判断溶池温度，如果温度过高，应加入矿石来进行调整。

三温度对浇注操作和锭坏质量的影响

对浇注操作和锭坏质量产生影响的主要是氧化终点温度，亦即转炉炼钢法的出钢温度。

出钢温度过高，不仅增加冶炼中的能量消耗，而且在出钢和浇注过程中钢水极易吸收气体，二次氧化严重，并对钢包和浇注系统的耐火材料侵蚀加剧，从而增加外来夹杂物；同时，增加炉后连铸前的调温时间等。

若出钢温度低，将被迫缩短镇静时间，钢中夹杂物不能充分上浮，影响钢的内在质量；严重时导致浇注温度过低，造成钢坏质量问题，甚至发生钢包冷钢结底、水口粘结等浇注事故，使整炉钢报废。

四温度对成分控制的影响

　　炼钢生产中，如果成品钢的化学成分不合格，轻者被迫改钢号，严重时将直接判废。

造成成分不合格的因素很多，但温度条件是主要因素之一。

温度对成分控制的影响主要体现在以下三方面：

　　（１）　　影响合金元素的收得率。

温度不同，合金元素的收得率也不同。

例如。

较高的温度下加入易氧化元素铝、钛、硼时，它们的烧损很大，收得率低；如果熔池温度低，对于一些熔点高、密度大的元素钨、钼等合金，有可能未能完全熔化而沉积炉底，同样造成收得率下降，这些都将影响钢液成分控制的准确性。

　　（２）影响有害元素磷、硫的去除。

温度过高时，脱磷的热力学条件差，不仅不能脱磷，反而可能造成回磷；温度过低时，则会恶化脱磷和脱硫的动力学条件，这些都是易导致成品钢的硫、磷含量出格。

　　（３）影响熔池内元素氧化的次序。

通常情况下，较高的温度下吹氧时有利于脱碳而会抑制磷的去除；反之，若温度过低，铬、钒将先于碳氧化；反之，较高的温度下吹氧时，碳先优于铬、钒氧化。

五　　温度对冶炼操作的影响

合适的温度是熔池中所有炼钢反应的首要条件，所以温度会对冶炼操作产生直接的影响。

转炉的开新炉操作，要求快速升温以烧结炉衬，如果操作不当，升温缓慢，不仅冶炼时间长，严重时会因炉衬崩裂而影响冶炼操作的正常进行；转炉吹炼过程中，由于元素氧化放热，会导致炉内升温过快而影响脱磷操作，如果加入大量的冷却剂降温，又易造成喷溅。

电弧炉冶炼时，温度的控制贯穿于整个熔炼期，但氧化末期扒渣温度的控制尤为重要。

由于还原期渣面平静，弧光外露使熔池升温不易且代价颇高，所以扒渣温度的高低决定了还原期的温度。

如果还原期温度过高，易导致钢液脱氧不良、白渣不稳定且容易变黄，而且炉渣稀、钢液吸气严重；同时，炉衬侵蚀加剧，既影响炉龄又容易增加外来及杂物。

温度太低时，炉渣流动性差，钢、渣间的脱氧、脱硫等物化反应不能正常进行，钢中的夹杂物不易上浮；同时，为了把温度调整到出钢温度，必须将造成还原期大功率送电，而还原期后升温不仅会使熔池温度不均匀，即上层温度高，下层温度低，而且会严重损坏炉墙、炉盖，并延长冶炼时间。

在真空精炼过程中，如果钢水温度过高，在低压条件下，耐火材料中氧化物的稳定性减弱，炉衬极易受钢液和炉渣侵蚀，从而影响精炼操作。

六　　出钢温度的确定

无论哪一种炼钢方法、采用何种冶炼工艺，其温度控制的任务之一是保证冶炼结束时钢液的温度达到钢种要求的温度。

而出钢温度的高低，取决于钢的熔点、浇注所需的过热度及出钢和浇注过程中钢液的温度降低值：

　　　　　　Ｔ出＝ｔ熔＋△ｔ过热＋△ｔ降

七　　熔池温度的测量　

冶炼过程中，应适测量熔池温度并进行相应的调整，使之满足炉内反应的需要。

因此，准确测量熔池的温度是进行温度控制的必要条件。

测量熔池温度的方法很多，大致可分为仪表测温和目测估温两大类。

八过程温度的控制

通过计算和调整结果加入冷却剂，基本上可保证终点时钢液的温度达到出钢所需要的温度。

不过，吹炼过程中还应仔细观察炉况，准确判断炉内温度的高低，并采取相应的措施，如增减冷却剂的用量、调整枪位等进行调整，以满足炉内各个时期冶金反应的需要，同时准确控制终点时的温度。

1）吹炼初期

如果碳火焰上来的早（之前是硅、锰氧化的火焰，颜色发红），表明炉内温度已较高，头批渣料也已化好，可适当的提前加入二批渣料；反之，若碳火焰迟迟上不来，说明开吹以来温度一直偏低，则应适当压枪，加强各元素的氧化，提高熔池的温度，而后再加二批渣料。

（2）吹炼中期

通常是根据炉口火焰的亮度及冷却水（氧枪进、退的水）的温度来判断炉内温度的高低，若熔池温度偏高，可再加少量矿石，反之，应压枪提温。

如果吹炼过程中发生喷溅，会损失大量的热量，应视喷溅的程度适当减少矿石的用量，必要时需加入提温剂提温。

（3）吹炼末期

接近终点（根据耗氧量及吹氧时间判断）时，停吹测温，并进行相应的调整操作，使钢液温度进入钢种要求的出钢温度范围。

若温度偏高，可加适量的石灰或生白云石进行降温。

九温度观察的技巧

１、火焰判断：

如过温度高．炉口喷出的火焰白亮而浓厚有力，火焰四周带有红焰或白烟；温度低时，炉口喷出的火焰透明淡薄红烟少，火焰整个形状不圆，带刺，边上有火化反应，颜色发暗，呈青灰色，喷出的渣子发红，常拌有未熔化的石灰粒。

２、根据吹炼时间来判断：

在相同压力下，吹炼时间长，则温度高，反之，则低。

３、过程温度高，如果枪位不合理，比较容易喷溅，而且渣子发亮有力。

４、冷却水判断：

氧枪冷却水进出水温差也能反映溶池温度状况，所以在转炉吹炼过程中，枪位相仿，冷却水流量一定时，则氧枪在炉内受辐射热的大小，可由氧枪冷却水进出水温差来表示，池温度高，氧枪进出水温差大，反之，则小。

５、终点温度高时，火焰收得慢，反之，温度低。

６、倒炉炉况判断：

温度高时，炉膛白亮，渣子活跃，温度低时，炉膛发暗，炉渣发死，有红烟。

７、取样判断：

取样判断一般分为两种，既脱氧前的取样和脱氧后的取样。

第一种：

脱氧前的取样主要观察钢水表面来判断钢水温度。

当钢水温度高时，拨开样勺上覆盖的渣层时顺利，既渣子和钢水很容易分开，样勺内的钢水白亮、活跃。

倒入样模后开始均匀沸腾，结膜时间比较长。

当钢水温度低时，样勺内渣层也钢水不容易分开，钢水颜色发暗，钢水浑浊发粘，倒入样模内沸腾微弱，结膜时间短。

第二种：

脱氧后取样

这部分样大多是从钢包中取出的。

当钢水温度高，脱氧好时，样勺内钢水白亮平静，边缘山有少量的白膜游动，倒入样模内很快结成一层白膜，但局部几处表面钢水还在游动不凝结，凝结后表现中心稍向下凹。

当钢水温度低，脱氧不好时，钢水在样勺内呈青色，表面不结模，倒入样模后一部分很快凝固，另一部分有钢水游动，最后冒出来一块。

８、出钢判断：

如果钢流白亮刺眼，边缘有火舌，声音大，则说明温度高，如果钢流发散，周围有红烟，靠近出钢口附近火星多，钢流成橘黄色，不刺眼，表面温度低。

十终点温度的控制

控制终点温度的办法是加入一定数量的冷却剂，消耗吹炼中产生的富余热量，使得吹炼过程达到终点时钢液的温度正好达到出钢要求的温度范围。

十一熔池温度的计算与控制

转炉炼钢过程复杂，终点成分和温度的控制范围窄，使用的原材料和生产的品种多、数量大，冶炼过程温度高、时间短、可变因素多、变化范围大。

因此，凭经验和直接观察很难适应现代转炉炼钢生产的需要。

20世纪60年代以来，随着电子计算机和检测技术的迅速发展，开始采用计算机控制炼钢过程。

（1）转炉自动控制系统

转炉自动控制系统包括计算机系统、电子称量系统、检测调节系统、逻辑控制系统、显示装置及副枪设备等。

转炉冶炼计算机控制系统的功能：

1　工艺过程参数的自动收集、处理和记录

2　根据模型计算铁水、废钢、辅助原料、铁合金和氧气等各种原料用量

3　吹炼过程的自动控制，包括静态控制、动态控制和全自动控制

4　　人—机联系，包括用各种显示器报告冶炼过程和向计算机输入信息，控制系统自身的故障处理

5　生产管理，包括向后步工序输出信息以及打印每炉冶炼记录和报表等

　　转炉炼钢自动控制系统中，利用计算机对冶炼过程控制的目标是：

使吹炼终点同时达到预定的成分和温度。

在预定炉次冶炼开始前，通过手动或自动向计算机输入设定的吹炼数据、测定和分析的铁水温度和成分数据以及辅助原料数据等。

然后根据操作者的要求，按静态或动态控制吹炼。

吹炼停止后对数学模型进行修正，并向下步工序输出信息。

（2）静态控制与动态控制

　转炉的自动控制系统一般分为静态控制和动态控制。

就炼钢生产来讲，要求采用动态控制。

目前由于缺乏可靠的测试手段，特呗是温度和碳含量尚不能可靠地连续测定，无法将信息正确、迅速、连续地传送到计算机中。

因此，世界各国在实现动态控制之前都先设计静态控制

1　静态控制

以物料平衡及热平衡为基础，建立一定的数学模型，即以已知的原料和吹炼终点钢水温度及成分为依据，计算水平、废钢、各种造渣材料及冷却剂等物料的加入量，氧耗量和供氧时间，并按照计算机计算的结果进行吹炼，在吹炼过程中不进行任何修正的控制方法，即为静态控制。

2　　动态控制

　动态控制是在静态控制的基础上，应用副枪等测试手段，将吹炼过程中金属成分、温度及熔渣状况等有关变量随时间变化的动态信息传送到计算机，依据所测到的动态信息对吹炼参数及时修正，达到预定的吹炼目标。

由于它比较真实地反映了熔池温度，命中率比静态控制显著提高，具有更大的适应性和准确性，可实现最佳控制。

动态控制的关键在于迅速、准确、连续地获得熔池内各参数的反馈信息，尤其是熔池温度和碳含量，因而测试手段是很重要的。

吹炼过程自动控制

氧气顶吹转炉炼钢的周期短，只有30一45min，而吹氧时间仪14—22min，吹炼过程炉内变化极为复杂迅速，需要控制、调节的参数也很多，加上转炉的公称吨位不断增大，单凭操作人员的眼睛和经验来控制吹炼过程，已经不能适应生产发展的需要。

同时，冶炼终点测温、取样作业劳动强度大；此外大型转炉测量熔池液面高度也是一个困难的工作，采用机械化、自动化设备势在必行。

电子计算机可以在很短时间内，对吹炼过程的各种参数进行快速、高效率的计算相处理，并给出综合动作指令，准确地控制过程和终点，获得合格的钢水。

氧气顶吹转炉计算机控制系统的组成如图

总结

对于转炉炼钢工艺来说，温度就是生命，温度不仅是炼钢过程的基础，更是获得良好铸坏质量的基础。

转炉炼钢系统温度控制水平的高低关系到钢铁钢铁料的消耗、合金料消耗、耐火材料消耗等多项指标的好坏，直接决定炼钢成本的高低。

低温均衡有效的系统温度控制对保证生产顺行、提高产品质量具有重大意义。