基于火焰视频的转炉炼钢终点在线判断研究设计

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1、本科毕业设计说明书（论文）第25页共25页基于火焰视频的转炉炼钢终点在线判断技术研究1绪论1.1转炉炼钢以及终点控制钢铁工业是国家重要的基础工业。转炉炼钢因其生产率高、原材料适应性好、投资小见效快等优点,在国内外的钢业产量中占很大比例。转炉炼钢是气体、液体、固体在钢液、炉渣和炉气间高温物理化学反应的复杂过程。其目的是将含杂质的铁水与吹入的氧气发生反应，从而去除杂质，获得符合要求的钢水[1]。终点控制指终点温度和成分的控制。转炉兑入铁水后，通过供氧、造渣等操作，经过一系列物理化学反应，达到要求的成分和温度的时刻，称为“终点”。转炉炼钢中炼钢终点控制是转炉吹炼后期的重要操作。

2、终点控制的基本要求是在吹氧结束时，使金属的化学成分和温度同时达到出钢的要求。由于脱磷、脱硫比脱碳复杂，因此总是尽可能使磷、硫提早去除到终点要求的范围。这样，终点控制实际上是指终点含碳量和终点钢水温度的控制。终点含碳量主要根据所炼钢种来控制，但应考虑到脱硫剂和铁合金合碳量的影响。由于氧气顶吹转炉脱碳速度快，而钢种规格要求含碳量的范围窄，所以终点碳的控制比较困难。在通常情况下氧气顶吹转炉采用单渣法操作时，在吹炼过程中不倒炉，吹炼末期，当判断终点后，则停止吹氧，倒炉测温并取样。最理想的是一次性倒炉后，钢液成分和温度即符合出钢要求，否则必须进行补吹、生产实践表明，在进行补吹的情况

3、下，钢在渣中损失增加，钢中氧和氮含量升高，炉衬腐蚀严重，因此有必要改进终点判断的方法。到达终点的具体标志如下:(1)钢中碳含量达到所炼钢种要求的控制范围;(2)钢中P、S含量低于规定下限要求的一定范围;(3)出钢温度保证能顺利进行精炼和浇注;(4)达到钢种要求控制的氧含量。本科毕业设计说明书（论文）第25页共25页如何判断控制转炉炼钢终点，是一个世界性的难题。目前国内大多数的转炉炼钢生产采用人工经验进行终点判断，受人为影响很大，难以保证高的终点命中率，造成资源浪费，效益低下。1.2转炉炼钢的冶炼过程转炉炼钢的基本原料包括：铁水、废钢、铁合金、造渣料、熔剂、冷却剂、氧气、氮

4、气、氩气、二氧化碳等。炼钢过程中通过造渣料和氧气的共同作用达到去除铁水中的杂质的目的，从而冶炼出合格的钢。这一过程中伴随着激烈而复杂的物理化学反应，而转炉内的成分也发生着不断的变化。根据这一成分变化，通常把冶炼过程分为三个阶段[1]。1.2.1吹炼前期吹炼初期由于铁水温度不高，Si、Mn的氧化速度比C快，开吹2-4分钟时，Si、Mn已基本上被氧化。同时，铁水也被氧化形成FeO进入渣中，石灰逐渐溶解，使P也氧化进入炉渣中。Si、Mn、P、Fe的氧化放出大量热，使熔炉迅速升温。吹炼初期炉口出现黄褐色的烟尘，然后燃烧成火焰，这是由于带出的铁尘和小铁珠在空气中燃烧而形成。开吹时，

5、由于渣料乳化形成而噪声变得柔和。吹炼前期的任务是化好渣、早化渣以利磷和硫的去除;同时也要注意造渣以减少炉渣对炉衬材料的侵蚀。1.2.2吹炼中期铁水中的Si、Mn氧化后，熔池的温度升高，炉渣也基本化好，C的氧化速度加快。此时从炉口冒出的浓烟急剧增多，火焰变大，亮度也提高;同时炉渣起泡，炉口有小渣块溅出，这标志着反应进入吹炼中期。吹炼中期是碳氧反应剧烈时期，此间熔池中的氧气几乎100%的和碳反应，使脱碳速度达到最大。由于碳氧剧烈反应，炉温升高，渣中FeO的含量降低，磷和锰在渣一金间分配发生变化，产生回磷回锰现象。但此间由于高温、低FeO、高CaO的存在，使脱硫反应得以大量进行

6、。同时，由于熔池温度升高使得废钢大量熔化。吹炼中期的任务是脱碳和去硫，因此应控制好供氧和底气搅拌，防止炉渣反干和喷溅的发生。1.2.3吹炼后期本科毕业设计说明书（论文）第25页共25页吹炼后期，铁水中碳含量低，脱碳速度减慢，从炉口排出的火焰逐渐收缩，透明度增加。这是由于吹入熔池中的氧气使铁部分氧化，使渣中FeO和钢水中O含量增加。同时，温度达到出钢要求，钢水中磷、硫得以去除。吹炼后期要做好终点控制，保证温度和C、P、S含量合乎出钢要求。吹炼后期的终点控制主要指终点的碳含量和温度的控制。（1）终点碳含量控制[2]对于一个炼钢厂来说，铁水中的磷、硫含量一般相对稳定，采用经验渣

7、量方程一般可以满足生产要求。操作上最成问题的是碳，它在成品中的成分偏差随钢种的不同，而有不同的要求，含碳在0.05-0.20%时，要求不超过0.01-0.02%，极低碳钢则要求不超过0.005%。终点碳含量的控制主要依靠改变吹氧量来实现。（2）终点温度控制[3]熔池的温度控制是不可缺少的，其目的是首先保证吹炼中的精炼反应要按标准情况进行，其次是为了保证连铸时的浇铸温度适当。钢的凝固温度主要随碳含量而异，因此终点熔池温度的控制目标取决于所要求的含碳量。一般说来，终点温度控制的目标是要把停吹温度选择在以1600度为中心的一个较宽的