一种电炉炼钢的过程控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111363887A(43)申请公布日2020.07.03(21)申请号202010314884.3(22)申请日2020.04.21(71)申请人中冶南方工程技术有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号(72)发明人操龙虎陈洪智徐永斌(74)专利代理机构北京大诚新创知识产权代理有限公司11848代理人何建华(51)Int.Cl.C21C5/52(2006.01)C21C5/54(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种电炉炼钢的过程控制方法(57)摘要本发明涉及一种电炉炼钢的过程控制方法，该方法首先依据废钢配料模型，以获得电炉冶炼最低成本的废钢配料方案；再依据废钢配料方案，采用物料平衡和热平衡模型，以获得在最佳泡沫渣形成条件下所需的辅料加入量；然后依据供碳和供氧模型、并根据泡沫渣埋弧的要求，以获得最佳的碳粉喷吹流量和供氧流量；最后依据热平衡模型求得电炉冶炼各阶段的电力消耗，以获得各阶段的供电制度。该发明不仅能够节约电炉冶炼的成本，同时还能给电炉炼钢操作提供指导，有利于冶炼电耗及过程的控制。CN111363887ACN111363887A权利要求书1/2页1.一种电炉炼钢的过程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)依据废钢配料模型，以获得电炉冶炼最低成本的废钢配料方案；(2)依据废钢配料方案，采用物料平衡和热平衡模型，以获得在最佳泡沫渣形成条件下所需的辅料加入量；(3)依据供碳和供氧模型、并根据泡沫渣埋弧的要求，以获得最佳的碳粉喷吹流量和供氧流量；(4)依据热平衡模型求得电炉冶炼各阶段的电力消耗，以获得各阶段的供电制度。2.根据权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于：所述废钢配料模型基于目标成分、废钢堆密度、各类型废钢加入量为约束条件，以废钢、合金及电力成本为优化配料的目标函数，并依据线性规划模型求得最低成本的废钢配料方案。3.根据权利要求2所述的过程控制方法，其特征在于：所述线性规划模型的具体计算方法如下：目标函数：minf(x)＝CX+DY+rs/w·UX；约束条件：q(G-E)≤AHJX+BKY≤q(G+E)；w/(ρ+f)≤XP≤w/(ρ-f)；IX＝w>q；X≥0；Y≥0；TTX＝[x1x2…xm]，Y＝[y1y2…ym]，G＝[g1g2…gt]；TC＝[c1c2…cm]，D＝[d1d2…dm]，E＝[e1e2…et]；I＝[11…1]m；J＝[j1j2…jm]，U＝[u1u2…um]；其中，X为废钢装入量矩阵；Y为合金加入量矩阵；A为废钢化学成分矩阵；B为合金化学成分矩阵；C为废钢价格矩阵；D为合金价格矩阵；2CN111363887A权利要求书2/2页G为目标钢种的化学成分矩阵；E为松弛矩阵；H为废钢中目标化学元素收得率矩阵；K为合金中目标化学元素收得率矩阵；J为金属料中金属率矩阵；P为废钢堆密度矩阵；I为元素均为1的行距阵；w为废钢加入量，单位为吨；q为钢液的质量，单位为吨；ρ为总废钢的堆密度要求范围内的中间值；f为目标废钢堆密度要求范围内的最大值与中间值的差值；r为全废钢冶炼时的电耗，单位为kWh；s为电力的价格，单位为元/kWh；U为不同废钢对电耗的影响系数矩阵。4.根据权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于，上述步骤(3)中依据泡沫渣埋弧的要求来确定最佳的碳粉喷吹流量，其具体流程为：(31)确定泡沫渣埋弧操作时最佳的气体流量；(32)依据要求的气体流量，确定合适的脱碳速率；(33)依据脱碳速率，确定各阶段需要的碳粉喷吹流量。5.根据权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于：上述步骤(3)中依据泡沫渣埋弧的要求来确定对应的供氧流量，其供氧流量的计算方法为：钢液中元素氧化顺序为Si、Mn、P、C、Fe，并根据各元素的氧化率和能源介质燃烧所需的氧气，计算得到使最终熔融渣中FeO含量控制在15～25％之间时所需的供氧量。6.根据权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于：上述步骤(2)中根据泡沫渣成分的要求，并依据物料平衡模型求得所需的辅料加入量。7.根据权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于：所述的废钢配料包括富含高物理热或杂质氧化物的金属料。3CN111363887A说明书1/6页一种电炉炼钢的过程控制方法技术领域[0001]本发明涉及电弧炉炼钢领域，具体是涉及一种电炉炼钢的过程控制方法。背景技术[0002]近年来，由于钢铁市场的复苏，钢铁行业又呈现良好的发展态势。但由于目前废钢和电力价格一直处于高位，使得短流程电弧炉炼钢的成本较长流程转炉炼钢成本不具竞争优势。电炉炼钢的成本主要包括钢铁料的成本、电力成本、电极成本、合金及辅料成本、炼钢燃料成本等。废钢是电弧炉炼钢的最重要原