关键词：脱硅 模型 命中率
1前言
八钢公司欧冶炉2017年3月下旬出铁，因采取了熔融还原炼铁技术，炉温较传统高炉炼铁工艺高200℃左右，入炉原料中的Si被充分还原出来，开炉初期铁水中最高[Si]10.5%，最低[Si]1.2%，平均[Si]5.1%，日高硅铁水量在3000t左右。股份炼钢厂第二炼钢分厂120t转炉开发出了“双联脱硅工艺”，实现了高硅铁水安全、环保、高效地冶炼。经过工业实验后，基本满足对欧冶炉高硅铁水的平稳处理要求，但脱硅命中率较低。根据转炉冶炼前期Si、Mn氧化期的特点，现场实际生产过程中，转炉炉口火焰特点不明显，操作工无法根据观察火焰判断脱硅点。高硅铁水经双联脱硅后，当铁水中[Si]脱至0.20%以下时，C、Mn元素大量被氧化，其中[C]含量在3.0%以下，[Mn]含量在0.20%以下，兑入正常冶炼转炉时，Si、Mn氧化期时间过短，整体供氧时间较常规冶炼缩短5分钟左右，不利于前期化渣脱磷。另一方面，脱硅不彻底，剩余[Si]含量大于0.80%时，下一炉还要继续造双渣，严重影响生产节奏。所以将硅脱至理想范围，对下一炉平稳冶炼至关重要。因此，在人工经验无法准确判断脱硅点的情况下，通过模型计算来准确预测脱硅终点非常必要。
2脱硅炉温度制度分析
脱硅炉终点温度控制需要综合考虑脱硅后“半钢”的熔点、出钢温降、倒运过程温降、废钢融化温度以及碳氧开始剧烈反应的温度。脱硅炉终点碳含量一般在2.0~3.5%范围，根据成分可以测算出“半钢”的熔点基本在1320℃以下。出钢过程的温降50℃，倒运过程需要15分钟，温降20℃，碳氧剧烈反应的温度在1480℃以上。废钢融化的理论融化温度在1510℃，但废钢的融化受料型影响很大，脱硅炉脱硅时间较短，废钢全部加轻薄料，脱硅过程采用低枪位吹炼，充分利用高温火点区温度很容易熔化废钢。综上所述，脱硅炉终点出钢温度控制在1450℃~1550℃范围即可。
3脱硅转炉终点预测
设计“脱硅终点预测模型”，以转炉吹炼过程物料平衡、热平衡为核心，C、Si、Mn三大元素的反应速率为切入点，在excel表中建立物料平衡、热平衡方程，实现操作工只需在计算模型中输入装入量、铁水成分、温度、渣料等变量，模型就能准确计算出达到目标温度、硅所需要的氧气量，操作工只需要在供氧量达到后提枪就能实现温度、硅双命中。
3.1脱硅炉C、Si元素氧化预测模型建立
Si、C的选择性氧化热力学分析铁水冶炼初期发生下列反应[1]：
[C]活度用摩尔浓度与温度计算公式计算，[Si]用分子含量进行替代，(SiO2)活度用分子模型计算。
3.2半钢C、Si含量回归模型
统计2017年度脱硅炉的生产数据，运用SPSS软件分析。分析冶炼半钢终点的C含量、吹炼过程中消耗的Si含量与铁水加入量、废钢加入量、铁水C含量、铁水Si含量、铁水Mn含量、铁水P含量、铁水S含量、铁水温度、以及供氧量之间的关系，并通过分析非标准化系数，建立起回归方程，用于实际生产中预测半钢C含量以及Si含量。
通过建立适宜脱硅炉生产的计算模型，如图3-5所示。输入铁水的条件，通过回归模型计算则可以计算出相应的终点成分，从而计算出相应的元素氧化放热情况，根据物料平衡计算出需要碱度的理论石灰及白云石的加入量，以及成渣情况。同时，根据热平衡计算，可以计算出，当需要半钢温度为1450℃时，所需要的合适废钢加入量以及氧气消耗量。
小组在四个班组进行了“脱硅终点预测模型”的应用，统计结果显示，工具终点预测命中率均达到了80%以上，达到目标要求。
图3-6脱硅模型命中情况统计
4结论
1）双联脱硅模型建立在转炉冶炼热平衡、氧平衡基础上，通过运用SPSS软件分析，并通过分析非标准化系数，建立起回归方程，能准确预测终点Si含量及温度。
2）通过对脱硅炉物料平衡、热平衡分析，建立平衡方程，设计模型计算工具，能准确计算出达到目标温度、硅所需要的氧气量，操作工只需要在供氧量达到后提枪就能实现温度、硅双命中。
参考文献
[1] Y Ogawa,M.Yano,S.Kitamura and H．Hiram，Development of the Continuous Dephosphorizafion and Decarburization Process Using BOF,Tetsu-to-Hagane，V01．87(2001)，No．1，p21-28.
联系人：张浩，男，35岁，本科，工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司炼钢厂
E-mail:zhanghao@bygt.com.cn
论文作者:张 浩, 张春辉
论文发表刊物:《科学与技术》2019年13期
论文发表时间:2019/12/5
标签：铁水论文; 终点论文; 转炉论文; 模型论文; 含量论文; 温度论文; 废钢论文; 《科学与技术》2019年13期论文;