本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領域，具體地，本發(fā)明涉及一種LF精煉爐的脫氧造渣方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)LF精煉爐車間的造渣過程主要是現(xiàn)場工人根據(jù)自己的生產(chǎn)經(jīng)驗決定造渣料的加入量和加入方式，沒有固定的操作規(guī)程可依，從而導致個別爐次爐渣偏稀、耐材侵蝕嚴重、連鑄過程出現(xiàn)水口堵塞、鋼中夾雜物含量不穩(wěn)定等問題的出現(xiàn)。目前該種經(jīng)驗式精煉方法需要精煉工人有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，精煉過程中，精煉工人需頻繁用鐵棍蘸渣以觀察爐渣的顏色、流動性，并以此來確定精煉造渣料和脫氧劑的加入數(shù)量。精煉工人在爐前操作時，精煉爐前的高溫、噪音、粉塵給精煉工人造成了很大的身體傷害，工作環(huán)境很惡劣。國內(nèi)前人開發(fā)出的LF精煉爐造渣模型需要精煉工人根據(jù)經(jīng)驗判斷轉(zhuǎn)爐下渣量、爐渣氧化性等情況，然后再手動輸入進造渣模型，但由于精煉工人不掌握轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)及出鋼過程的加料數(shù)據(jù)，并且進站初始條件很難通過肉眼觀察的方法觀察出來，導致輸入的進站初始條件準確性偏低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種LF精煉爐的脫氧造渣方法，采用該方法可利用計算機替代精煉工人去造渣，起到穩(wěn)定精煉渣系，減少造渣料和脫氧劑的消耗，降低工人勞動強度的目的。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：建立LF精煉爐造渣模型，造渣模型在線讀取轉(zhuǎn)爐數(shù)據(jù)，根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)爐出鋼過程中的加料數(shù)據(jù)、LF爐鋼包進站時刻檢測的鋼水中酸溶鋁含量計算出進站爐渣的氧化性、渣量、成份等進站初始條件；根據(jù)進站爐渣中的氧化性確定出脫氧劑加入量；根據(jù)目標渣系成份和進站爐渣成份確定出造渣料的加入數(shù)量。

更具體地，一種LF精煉爐的脫氧造渣方法，所述方法包括以下步驟：

1)轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO百分含量的計算：

利用轉(zhuǎn)爐副槍在吹煉結(jié)束時檢測的鋼水中氧濃度a_[O]來計算轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO百分含量，具體計算過程為如下過程：

轉(zhuǎn)爐鋼水的氧化反應通過如下①式表達：轉(zhuǎn)爐渣中的FeO與鋼水中a_[O]的平衡方程為：

[Fe]+[O]＝(FeO) ①

該式的平衡式可表示為如下②式：

K_FeO＝a_FeO/(a_[Fe]×a_[O]) ②

由于轉(zhuǎn)爐鋼水中a_[O]＝1，K_FeO為固定值，所以理想狀態(tài)下a_FeO與a_[O]成正比，由于轉(zhuǎn)爐渣中a_FeO數(shù)值較小，根據(jù)拉烏爾定律，近似認為爐渣中FeO濃度等于FeO活度。

又對轉(zhuǎn)爐鋼水中氧濃度a_[O]和與之對應的轉(zhuǎn)爐渣成份進行檢測，對ω_FeO與a_[O]的關系進行回歸分析，如下③式：

ω_FeO＝(5+(a_[O]/800)×18.2)×(72/56) ③

式①②③中K_FeO為鐵的氧化反應的平衡常數(shù)，a_[Fe]、a_[O]為鋼水中Fe和氧的活度，a_FeO為轉(zhuǎn)爐渣中FeO的活度，ω_FeO為轉(zhuǎn)爐渣中FeO的質(zhì)量百分含量(％)。

2)LF爐進站爐渣中FeO含量的計算：

預先在造渣模型的參數(shù)設定界面將轉(zhuǎn)爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}；

A：對于轉(zhuǎn)爐出鋼過程中只加鋁質(zhì)脫氧劑的鋼種，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入過量的鋁質(zhì)脫氧劑，鋼包被吊入LF精煉工位后，利用定氧探頭檢測鋼水中酸溶鋁含量，根據(jù)造渣模型參數(shù)界面設定的轉(zhuǎn)爐下渣量、從轉(zhuǎn)爐出鋼到LF進站這段時間內(nèi)鋼水中鋁元素的減少量來計算LF進站爐渣中FeO含量，如下④式；

W_FeO＝W_{slag_轉(zhuǎn)}×(ω_FeO/100)-(W_{加鋁-出鋼}-W_{鋁損-脫溶解氧}-W_{檢測-LF進站})×(q₁/100) ④

B：對于轉(zhuǎn)爐出鋼過程中即加鋁質(zhì)脫氧劑又加硅類合金的鋼種，由于鋼水中硅含量較高，脫氧過程的限制環(huán)節(jié)為爐渣中氧向反應界面的傳輸，脫氧速度只與爐渣中FeO含量有關，以②式計算LF進站爐渣中FeO含量；

W_FeO＝W_{slag_轉(zhuǎn)}×(ω_FeO/100)×(1-q₂/100) ⑤

式④⑤中W_FeO為進站爐渣中FeO質(zhì)量,(kg)；W_{slag_轉(zhuǎn)}為轉(zhuǎn)爐下渣量,(kg)；W_{加鋁-出鋼}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入的鋁質(zhì)脫氧劑質(zhì)量，(kg)；W_{鋁損-脫溶解氧}為脫鋼水中溶解氧消耗的鋁質(zhì)脫氧劑質(zhì)量，(kg)；W_{檢測-LF進站}為進站檢測到的酸溶鋁質(zhì)量,(kg)；q₁為鋁脫爐渣中氧的效率，(％),根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得；q₂為出鋼過程中爐渣中FeO被脫除的比例，(％)，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得；以上參數(shù)中的W_{slag_轉(zhuǎn)}、q₁、q₂需在造渣模型的參數(shù)界面中進行設定。

3)轉(zhuǎn)爐下渣量W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}的修訂：

每隔2-5爐通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，并將檢測結(jié)果帶入④、⑤式來反推轉(zhuǎn)爐下渣量，并寫入?yún)?shù)設置表，代替原參數(shù)設置表中的W_{slag_轉(zhuǎn)}，來修訂轉(zhuǎn)爐下渣量設定值W_{slag_轉(zhuǎn)}，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

4)鋁粒加入量的計算：

LF精煉過程中加入鋁粒的作用主要是為了脫除爐渣中FeO，鋁粒被拋灑到爐渣表面上后，鋁粒在爐渣中溶化并與爐渣中FeO反應，反應動力學條件非常好，脫氧迅速。以下⑥式計算鋁粒加入量；

W_鋁＝W_FeO×(γ₁/q₁) ⑥

式⑥中W_鋁為需加入的鋁的質(zhì)量，(kg)；γ₁為鋁占脫氧劑的比例，(％)；q₁為鋁脫爐渣中氧的效率，(％)；

5)碳化鈣加入量計算：

碳化鈣有脫氧和作為氣源使爐渣泡沫化的作用，以下⑦式計算碳化鈣加入量，并對碳化鈣的加入量設定一個下限，若計算結(jié)果小于下限，則按下限量加入，已達到使爐渣泡沫化的作用。

W_CaC2＝W_FeO×(γ₂/q₄) ⑦

碳化鈣還有作為氣源使爐渣泡沫化的作用，所以對碳化鈣的加入量設定一個下限，若計算結(jié)果小于下限，則按下限量加入。

式⑦中W_CaC2為需加入碳化鈣的量，(kg)；γ₂為碳化鈣占脫氧劑的比例，(％)；q₄為碳化鈣的利用率，(％)；

6)鋁線喂入量計算

鋁線主要起調(diào)整鋼水中酸溶鋁成份的作用。

以下⑧式計算鋁線喂入量

W_鋁線＝G_Al×100/q₃-W_{檢測-LF進站} ⑧

式⑧中W_鋁線為喂入的鋁線質(zhì)量，G_Al為鋼水成份中目標鋁的質(zhì)量，(kg)；q₃為鋁轉(zhuǎn)換為酸溶鋁的轉(zhuǎn)化率，(％)；

7)石灰加入量的計算：

精煉爐添加石灰能達到調(diào)節(jié)爐渣堿度、黏度、流動性的作用，合適的石灰加入量能達到脫硫、埋弧、吸附夾雜的效果。

將鋼種分為普通鋼種和低硫鋼種兩類，并在參數(shù)界面設定好普通鋼種和低硫鋼種對應的目標精煉渣成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值。

鋼包進站后，首先預先讀出該鋼種的硫含量要求，是屬于普通鋼種還是低硫鋼種，然后選擇出對應的渣系中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值,同時又由于在LF精煉渣常用成份范圍內(nèi)隨著Al₂O₃含量的增多，爐渣熔點、黏度會降低，為保持爐渣良好的黏度，在Al₂O₃含量增多時，需相應的提高石灰加入量。

首先，根據(jù)轉(zhuǎn)爐下渣量、轉(zhuǎn)爐渣成份、轉(zhuǎn)爐出鋼加鋁質(zhì)脫氧劑的量、鋼包耐材侵蝕量、LF鋁加入量、鋼水酸溶鋁目標值計算出爐渣中的的Al₂O₃總質(zhì)量；根據(jù)轉(zhuǎn)爐下渣量、轉(zhuǎn)爐渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率計算出爐渣中的的SiO₂總質(zhì)量，進而根據(jù)設定好的目標渣系成份計算出生成目標渣系成份需要的石灰質(zhì)量，再減去爐渣中已有的石灰質(zhì)量(包括轉(zhuǎn)爐渣中的石灰質(zhì)量、出鋼過程中加入渣料的石灰質(zhì)量)即為LF精煉爐需補加的石灰質(zhì)量，式⑨⑩⑾分別計算爐渣中Al₂O₃的總質(zhì)量、SiO₂的總質(zhì)量和LF精煉爐需要加入的石灰質(zhì)量：

W_{渣_Al2O3}＝W_{耐材_Al2O3}+W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}/100)+W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}+W_{LF_Al2O3量} ⑨

W_{渣_SiO2}＝W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}/100)+W_{合金燒損_SiO2量} ⑩

W_石灰＝(W_{渣_Al2O3}+W_{渣_SiO2})×k₁+W_{渣_Al2O3}-W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_CaO}/100)-W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量} ⑾

⑨⑩⑾式中：W_{渣_Al2O3}為渣中三氧化二鋁的質(zhì)量,(kg)；W_{渣_SiO2}為渣中二氧化硅的質(zhì)量,(kg)；W_石灰為LF精煉爐需要加入的石灰量，(kg)；W_{耐材_Al2O3}為沖刷掉鋼包耐材中三氧化二鋁的質(zhì)量,(kg)；W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中由于脫氧生成的Al₂O₃的質(zhì)量，(kg)；W_{LF_Al2O3量}為LF精煉過程中由于脫氧生成的Al₂O₃的質(zhì)量，(kg)；W_{合金燒損_SiO2量}為由于硅合金燒損生成的SiO₂的量，(kg)；W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入的石灰質(zhì)量，(kg)；θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}為轉(zhuǎn)爐渣中的三氧化二鋁的百分含量，(％)；θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}為轉(zhuǎn)爐渣中二氧化硅的百分含量，(％)；θ_{轉(zhuǎn)_CaO}為轉(zhuǎn)爐渣中CaO的百分含量，(％)；。k₁為目標類型鋁酸鈣中W_CaO和W_SiO2+W_Al2O3的質(zhì)量比；以上參數(shù)中的W_{耐材_Al2O3}、θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}、θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}、θ_{轉(zhuǎn)_CaO}、k₁、k₂需在造渣模型的參數(shù)界面中進行設定。

8)目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值的修訂

每隔2-5爐通過光譜分析法檢測LF精煉終點爐渣成份，并將檢測出的爐渣成份與造渣模型計算出的終點爐渣成份進行對比，根據(jù)對比結(jié)果計算出造渣模型的偏差，根據(jù)偏差值修訂目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值，并寫入?yún)?shù)設置表，代替原參數(shù)設置表中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

具體修訂過程為如下：

k₂＝(W_CaO-檢測-W_Al2O3-檢測)/(W_SiO2-檢測+W_Al2O3-檢測)-k₁ ⑿

根據(jù)⑿式計算出k₂，然后利用k₁-k₂值替代原造渣模型設定界面中的k₁值，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

式⑾中的k₂為渣模型對于渣系成份計算的偏差，W_CaO-檢測、W_Al2O3-檢測、W_SiO2-檢測、W_Al2O3-檢測為通過光譜分析法檢測出的LF精煉終點爐渣成份中的CaO、Al₂O₃、SiO₂百分含量。

本發(fā)明的方法可以采用高級程序語言C#編程LF精煉爐智能脫氧造渣模型，預報界面直接嵌入到萊鋼已有模型“智能煉鋼”中。

本發(fā)明的優(yōu)點如下：

1、本發(fā)明利用計算的方法造渣來替代人工經(jīng)驗式脫氧造渣，能解決人工操作的不穩(wěn)定性，穩(wěn)定了精煉渣系，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并且降低了工人勞動強度，使精煉工人可以遠離惡劣的爐前操作環(huán)境。

2、按照本發(fā)明提供的方法，每隔2-5爐通過光譜分析法檢測LF精煉進站渣和終點渣成份，用于修正轉(zhuǎn)爐下渣量和目標渣系成份，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算，能大大提高模型運算的準確率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的脫氧造渣方法計算過程中的邏輯關系圖。

具體實施方式

下面以附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

實施例1

如圖1所示，一種LF精煉爐的脫氧造渣方法，所述方法包括以下步驟：

1)轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO百分含量的計算：

利用轉(zhuǎn)爐副槍在吹煉結(jié)束時檢測的鋼水中氧濃度a_[O]來計算轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO百分含量，具體計算過程為如下過程：

轉(zhuǎn)爐鋼水的氧化反應通過如下①式表達：轉(zhuǎn)爐渣中的FeO與鋼水中a_[O]的平衡方程為：

[Fe]+[O]＝(FeO) ①

該式的平衡式可表示為如下②式：

K_FeO＝a_FeO/(a_[Fe]×a_[O]) ②

由于轉(zhuǎn)爐鋼水中a_[O]＝1，K_FeO為固定值，所以理想狀態(tài)下a_FeO與a_[O]成正比，由于轉(zhuǎn)爐渣中a_FeO數(shù)值較小，根據(jù)拉烏爾定律，近似認為爐渣中FeO濃度等于FeO活度。

又對轉(zhuǎn)爐鋼水中氧濃度a_[O]和與之對應的轉(zhuǎn)爐渣成份進行檢測，對ω_FeO與a_[O]的關系進行回歸分析，如下③式：

ω_FeO＝(5+(a_[O]/800)×18.2)×(72/56) ③

式①②③中K_FeO為鐵的氧化反應的平衡常數(shù)，a_[Fe]、a_[O]為鋼水中Fe和氧的活度，a_FeO為轉(zhuǎn)爐渣中FeO的活度，ω_FeO為轉(zhuǎn)爐渣中FeO的質(zhì)量百分含量(％)。

轉(zhuǎn)爐副槍在吹煉結(jié)束時檢測的鋼水中氧濃度a_[O]為400ppm，利用③式計算出轉(zhuǎn)爐渣中FeO的濃度為18.1％

2)LF爐進站爐渣中FeO含量的計算：

預先在造渣模型的參數(shù)設定界面將轉(zhuǎn)爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}；

對于轉(zhuǎn)爐出鋼過程中只加鋁質(zhì)脫氧劑的鋼種，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入過量的鋁質(zhì)脫氧劑，鋼包被吊入LF精煉工位后，利用定氧探頭檢測鋼水中酸溶鋁含量，根據(jù)造渣模型參數(shù)界面設定的轉(zhuǎn)爐下渣量、從轉(zhuǎn)爐出鋼到LF進站這段時間內(nèi)鋼水中鋁元素的減少量來計算LF進站爐渣中FeO含量，如下④式；

W_FeO＝W_{slag_轉(zhuǎn)}×(ω_FeO/100)-(W_{加鋁-出鋼}-W_{鋁損-脫溶解氧}-W_{檢測-LF進站})×(q₁/100) ④

式④中W_FeO為進站爐渣中FeO質(zhì)量,(kg)；W_{slag_轉(zhuǎn)}為轉(zhuǎn)爐下渣量,(kg)；W_{加鋁-出鋼}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入的鋁質(zhì)脫氧劑質(zhì)量，(kg)；W_{鋁損-脫溶解氧}為脫鋼水中溶解氧消耗的鋁質(zhì)脫氧劑質(zhì)量，(kg)；W_{檢測-LF進站}為進站檢測到的酸溶鋁質(zhì)量,(kg)；q₁為鋁脫爐渣中氧的效率，(％),根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得；以上參數(shù)中的W_{slag_轉(zhuǎn)}、q₁需在造渣模型的參數(shù)界面中進行設定。

預先在造渣模型的參數(shù)設定界面將轉(zhuǎn)爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}，設定轉(zhuǎn)爐下渣量為1.2噸，該鋼種在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加鋁質(zhì)脫氧劑180kg，鋼包被吊入LF精煉工位后，利用定氧探頭檢測鋼水中酸溶鋁含量為0.01％，鋼水為120噸，q₁為150％，經(jīng)計算進站爐渣中FeO質(zhì)量為73.2kg。

3)轉(zhuǎn)爐下渣量W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}的修訂：

每隔2爐通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，并將檢測結(jié)果帶入④式來反推轉(zhuǎn)爐下渣量，并寫入?yún)?shù)設置表，代替原參數(shù)設置表中的W_{slag_轉(zhuǎn)}，來修訂轉(zhuǎn)爐下渣量設定值W_{slag_轉(zhuǎn)}，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，經(jīng)檢測進站爐渣中FeO濃度為4％，并計算出進站爐渣總質(zhì)量為1.7噸，計算出進站爐渣中FeO質(zhì)量為68kg，帶入④式修正轉(zhuǎn)爐下渣量為1171kg，將該數(shù)值代替原參數(shù)設置表中的W_{slag_轉(zhuǎn)}，來修訂轉(zhuǎn)爐下渣量設定值W_{slag_轉(zhuǎn)}，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

4)鋁粒加入量的計算：

LF精煉過程中加入鋁粒的作用主要是為了脫除爐渣中FeO，鋁粒被拋灑到爐渣表面上后，鋁粒在爐渣中溶化并與爐渣中FeO反應，反應動力學條件非常好，脫氧迅速。以下⑥式計算鋁粒加入量；

W_鋁＝W_FeO×(γ₁/q₁) ⑥

式⑥中W_鋁為需加入的鋁的質(zhì)量，(kg)；γ₁為鋁占脫氧劑的比例，(％)；q₁為鋁脫爐渣中FeO的效率，(％)

γ₁為70％，q₁為150％，經(jīng)計算W_鋁為34.2kg

5)碳化鈣加入量計算

碳化鈣有脫氧和作為氣源使爐渣泡沫化的作用，以以下⑦式計算碳化鈣加入量，并對碳化鈣的加入量設定一個下限，若計算結(jié)果小于下限，則按下限量加入，已達到使爐渣泡沫化的作用。

W_CaC2＝W_FeO×(γ₂/q₄) ⑦

碳化鈣還有作為氣源使爐渣泡沫化的作用，所以對碳化鈣的加入量設定一個下限，若計算結(jié)果小于下限，則按下限量加入。

式⑦中W_CaC2為需加入碳化鈣的量，(kg)；γ₂為碳化鈣占脫氧劑的比例，(％)；q₄為碳化鈣的利用率，(％)；

設定碳化鈣的加入量下限為30kg,γ₂為30％，q₄為70％，經(jīng)計算W_CaC2為31kg,大于下限，碳化鈣按31kg加入。

6)鋁線喂入量計算：

鋁線主要起調(diào)整鋼水中酸溶鋁成份的作用。

以下⑧式計算鋁線喂入量：

W_鋁線＝G_Al×100/q₃-W_{檢測-LF進站} ⑧

式⑧中W_鋁線為喂入的鋁線質(zhì)量，G_Al為鋼水成份中目標鋁的質(zhì)量，(kg)；q₃為鋁轉(zhuǎn)換為酸溶鋁的轉(zhuǎn)化率，(％)

目標酸溶鋁含量為0.03％，鋼水為120噸q₃設定為50％，經(jīng)計算G_Al為36kg,W_鋁線為60kg。

7)石灰加入量的計算：

精煉爐添加石灰能達到調(diào)節(jié)爐渣堿度、黏度、流動性的作用，合適的石灰加入量能達到脫硫、埋弧、吸附夾雜的效果。

將鋼種分為普通鋼種和低硫鋼種兩類，并在參數(shù)界面設定好普通鋼種和低硫鋼種對應的目標精煉渣成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值。

鋼包進站后，首先預先讀出該鋼種的硫含量要求，該鋼種屬于低硫鋼種，然后選擇出對應的渣系中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值,同時又由于在LF精煉渣常用成份范圍內(nèi)隨著Al₂O₃含量的增多，爐渣熔點、黏度會降低，為保持爐渣良好的黏度，在Al₂O₃含量增多時，需相應的提高石灰加入量。

首先，根據(jù)轉(zhuǎn)爐下渣量、轉(zhuǎn)爐渣成份、轉(zhuǎn)爐出鋼加鋁質(zhì)脫氧劑的量、鋼包耐材侵蝕量、LF鋁加入量、鋼水酸溶鋁目標值計算出爐渣中的的Al₂O₃總質(zhì)量；根據(jù)轉(zhuǎn)爐下渣量、轉(zhuǎn)爐渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率計算出爐渣中的的SiO₂總質(zhì)量，進而根據(jù)設定好的目標渣系成份計算出生成目標渣系成份需要的石灰質(zhì)量，再減去爐渣中已有的石灰質(zhì)量(包括轉(zhuǎn)爐渣中的石灰質(zhì)量、出鋼過程中加入渣料的石灰質(zhì)量)即為LF精煉爐需補加的石灰質(zhì)量，式⑨⑩⑾分別計算爐渣中Al₂O₃的總質(zhì)量、SiO₂的總質(zhì)量和LF精煉爐需要加入的石灰質(zhì)量：

W_{渣_Al2O3}＝W_{耐材_Al2O3}+W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}/100)+W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}+W_{LF_Al2O3量} ⑨

W_{渣_SiO2}＝W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}/100)+W_{合金燒損_SiO2量} ⑩

W_石灰＝(W_{渣_Al2O3}+W_{渣_SiO2})×k₁+W_{渣_Al2O3}-W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_CaO}/100)-W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量} ⑾⑨⑩⑾式中：W_{渣_Al2O3}為渣中三氧化二鋁的質(zhì)量,(kg)；W_{渣_SiO2}為渣中二氧化硅的質(zhì)量,(kg)；W_石灰為LF精煉爐需要加入的石灰量，(kg)；W_{耐材_Al2O3}為沖刷掉鋼包耐材中三氧化二鋁的質(zhì)量,(kg)；W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中由于脫氧生成的Al₂O₃的質(zhì)量，(kg)；W_{LF_Al2O3量}為LF精煉過程中由于脫氧生成的Al₂O₃的質(zhì)量，(kg)；W_{合金燒損_SiO2量}為由于硅合金燒損生成的SiO₂的量，(kg)；W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入的石灰質(zhì)量，(kg)；θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}為轉(zhuǎn)爐渣中的三氧化二鋁的百分含量，(％)；θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}為轉(zhuǎn)爐渣中二氧化硅的百分含量，(％)；θ_{轉(zhuǎn)_CaO}為轉(zhuǎn)爐渣中CaO的百分含量，(％)；。k₁為目標類型鋁酸鈣中W_CaO和W_SiO2+W_Al2O3的質(zhì)量比；以上參數(shù)中的W_{耐材_Al2O3}、θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}、θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}、θ_{轉(zhuǎn)_CaO}、k₁需在造渣模型的參數(shù)界面中進行設定。

設定W_{耐材_Al2O3}為120kg、θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}為2％、θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}為14％、θ_{轉(zhuǎn)_CaO}為45％、k₁為1.5，過程計算中W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}為317kg,W_{LF_Al2O3量}為132.6kg,W_{渣_Al2O3}為593.6kg,W_{合金燒損_SiO2量}為0,W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量}為600kg,W_{渣_SiO2}為168kg。

經(jīng)計算W_石灰為591kg。

8)目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值的修訂：

每隔2爐通過光譜分析法檢測LF精煉終點爐渣成份，并將檢測出的爐渣成份與造渣模型計算出的終點爐渣成份進行對比，根據(jù)對比結(jié)果計算出造渣模型的偏差，根據(jù)偏差值修訂目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值，并寫入?yún)?shù)設置表，代替原參數(shù)設置表中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

具體修訂過程為如下：

k₂＝(W_CaO-檢測-W_Al2O3-檢測)/(W_SiO2_-檢測+W_Al2O3-檢測)-k₁ ⑿

根據(jù)⑿式計算出k₂，然后利用k₁-k₂值替代原造渣模型設定界面中的k₁值，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

式⑾中的k₂為渣模型對于渣系成份計算的偏差，W_CaO-檢測、W_Al2O3-檢測、W_SiO2-檢測、W_Al2O3-檢測為通過光譜分析法檢測出的LF精煉終點爐渣成份中的CaO、Al₂O₃、SiO₂百分含量。

經(jīng)檢測LF精煉終點爐渣成份為CaO:59％,Al₂O₃:21％,SiO₂:7％,計算出k₂為-0.14，利用k₁-k₂值1.36替代原造渣模型設定界面中的k₁值，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

本實施例可用高級程序語言C#編程LF精煉爐智能脫氧造渣模型，預報界面直接嵌入到萊鋼已有模型“智能煉鋼”中。

該爐次使用智能脫氧造渣模型進行脫氧造渣，白渣成渣時間為8分鐘，精煉終點鋼水中酸溶鋁含量在內(nèi)控范圍內(nèi)，爐渣堿度、黏度適中，鋼水中全氧含量為25ppm，S為0.003％，使用智能脫氧造渣模型對精煉鋼水的質(zhì)量有明顯的提升。

實施例2

如圖1所示，一種LF精煉爐的脫氧造渣方法，所述方法包括以下步驟：

1)轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO百分含量的計算：

利用轉(zhuǎn)爐副槍在吹煉結(jié)束時檢測的鋼水中氧濃度a_[O]來計算轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO百分含量，具體計算過程為如下過程：

轉(zhuǎn)爐鋼水的氧化反應通過如下①式表達：轉(zhuǎn)爐渣中的FeO與鋼水中a_[O]的平衡方程為：

[Fe]+[O]＝(FeO) ①

該式的平衡式可表示為如下②式：

K_FeO＝a_FeO/(a_[Fe]×a_[O]) ②

由于轉(zhuǎn)爐鋼水中a_[O]＝1，K_FeO為固定值，所以理想狀態(tài)下a_FeO與a_[O]成正比，由于轉(zhuǎn)爐渣中a_FeO數(shù)值較小，根據(jù)拉烏爾定律，近似認為爐渣中FeO濃度等于FeO活度。

又對轉(zhuǎn)爐鋼水中氧濃度a_[O]和與之對應的轉(zhuǎn)爐渣成份進行檢測，對ω_FeO與a_[O]的關系進行回歸分析，如下③式：

ω_FeO＝(5+(a_[O]/800)×18.2)×(72/56) ③

式①②③中K_FeO為鐵的氧化反應的平衡常數(shù)，a_[Fe]、a_[O]為鋼水中Fe和氧的活度，a_FeO為轉(zhuǎn)爐渣中FeO的活度，ω_FeO為轉(zhuǎn)爐渣中FeO的質(zhì)量百分含量(％)。

轉(zhuǎn)爐副槍在吹煉結(jié)束時檢測的鋼水中氧濃度a_[O]為350ppm，利用③式計算出轉(zhuǎn)爐渣中FeO的濃度為16.7％。

2)LF爐進站爐渣中FeO含量的計算：

預先在造渣模型的參數(shù)設定界面將轉(zhuǎn)爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}；

該鋼種轉(zhuǎn)爐出鋼過程中即加鋁質(zhì)脫氧劑又加硅類合金的鋼種，由于鋼水中硅含量較高，脫氧過程的限制環(huán)節(jié)為爐渣中氧向反應界面的傳輸，脫氧速度只與爐渣中FeO含量有關，以②式計算LF進站爐渣中FeO含量：

W_FeO＝W_{slag_轉(zhuǎn)}×(ω_FeO/100)×(1-q₂/100) ⑤

式⑤中W_FeO為進站爐渣中FeO質(zhì)量,(kg)；W_{slag_轉(zhuǎn)}為轉(zhuǎn)爐下渣量,(kg)；q₂為出鋼過程中爐渣中FeO被脫除的比例，(％)，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得；以上參數(shù)中的W_{slag_轉(zhuǎn)}、q₂需在造渣模型的參數(shù)界面中進行設定。

預先在造渣模型的參數(shù)設定界面將轉(zhuǎn)爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}，設定轉(zhuǎn)爐下渣量為1.2噸，該鋼種轉(zhuǎn)爐出鋼過程中即加鋁質(zhì)脫氧劑又加硅類合金，q₁為60％，經(jīng)計算進站爐渣中FeO質(zhì)量為80.2kg。

3)轉(zhuǎn)爐下渣量W_{slag_轉(zhuǎn)爐設定}的修訂：

每隔5爐通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，并將檢測結(jié)果帶入④式來反推轉(zhuǎn)爐下渣量，并寫入?yún)?shù)設置表，代替原參數(shù)設置表中的W_{slag_轉(zhuǎn)}，來修訂轉(zhuǎn)爐下渣量設定值W_{slag_轉(zhuǎn)}，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，經(jīng)檢測進站爐渣中FeO濃度為5％，并計算出進站爐渣總質(zhì)量為1.7噸，計算出進站爐渣中FeO質(zhì)量為85kg，帶入④式修正轉(zhuǎn)爐下渣量為1229kg，將該數(shù)值代替原參數(shù)設置表中的W_{slag_轉(zhuǎn)}，來修訂轉(zhuǎn)爐下渣量設定值W_{slag_轉(zhuǎn)}，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

4)鋁粒加入量的計算：

LF精煉過程中加入鋁粒的作用主要是為了脫除爐渣中FeO，鋁粒被拋灑到爐渣表面上后，鋁粒在爐渣中溶化并與爐渣中FeO反應，反應動力學條件非常好，脫氧迅速。以下⑥式計算鋁粒加入量：

W_鋁＝W_FeO×(γ₁/q₁) ⑥

式⑥中W_鋁為需加入的鋁的質(zhì)量，(kg)；γ₁為鋁占脫氧劑的比例，(％)；q₁為鋁脫爐渣中FeO的效率，(％)；

γ₁為70％，q₁為150％，經(jīng)計算W_鋁為37.4kg。

5)碳化鈣加入量計算：

碳化鈣有脫氧和作為氣源使爐渣泡沫化的作用，以以下⑦式計算碳化鈣加入量，并對碳化鈣的加入量設定一個下限，若計算結(jié)果小于下限，則按下限量加入，已達到使爐渣泡沫化的作用。

W_CaC2＝W_FeO×(γ₂/q₄) ⑦

碳化鈣還有作為氣源使爐渣泡沫化的作用，所以對碳化鈣的加入量設定一個下限，若計算結(jié)果小于下限，則按下限量加入。

式⑦中W_CaC2為需加入碳化鈣的量，(kg)；γ₂為碳化鈣占脫氧劑的比例，(％)；q₄為碳化鈣的利用率，(％)；

設定碳化鈣的加入量下限為30kg,γ₂為30％，q₄為70％，經(jīng)計算W_CaC2為34.4kg,大于下限，碳化鈣按35kg加入。

6)鋁線喂入量計算：

鋁線主要起調(diào)整鋼水中酸溶鋁成份的作用。

以下⑧式計算鋁線喂入量：

W_鋁線＝G_Al×100/q₃-W_{檢測-LF進站} ⑧

式⑧中W_鋁線為喂入的鋁線質(zhì)量，G_Al為鋼水成份中目標鋁的質(zhì)量，(kg)；q₃為鋁轉(zhuǎn)換為酸溶鋁的轉(zhuǎn)化率，(％)；

目標酸溶鋁含量為0.03％，W_{檢測-LF進站}為12kg,鋼水為120噸q₃設定為50％，經(jīng)計算G_Al為36kg,W_鋁線為60kg。

7)石灰加入量的計算：

精煉爐添加石灰能達到調(diào)節(jié)爐渣堿度、黏度、流動性的作用，合適的石灰加入量能達到脫硫、埋弧、吸附夾雜的效果。

將鋼種分為普通鋼種和低硫鋼種兩類，并在參數(shù)界面設定好普通鋼種和低硫鋼種對應的目標精煉渣成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值。

鋼包進站后，首先預先讀出該鋼種的硫含量要求，改鋼種屬于低硫鋼種，然后選擇出對應的渣系中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值,同時又由于在LF精煉渣常用成份范圍內(nèi)隨著Al₂O₃含量的增多，爐渣熔點、黏度會降低，為保持爐渣良好的黏度，在Al₂O₃含量增多時，需相應的提高石灰加入量。

首先，根據(jù)轉(zhuǎn)爐下渣量、轉(zhuǎn)爐渣成份、轉(zhuǎn)爐出鋼加鋁質(zhì)脫氧劑的量、鋼包耐材侵蝕量、LF鋁加入量、鋼水酸溶鋁目標值計算出爐渣中的的Al₂O₃總質(zhì)量；根據(jù)轉(zhuǎn)爐下渣量、轉(zhuǎn)爐渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率計算出爐渣中的的SiO₂總質(zhì)量，進而根據(jù)設定好的目標渣系成份計算出生成目標渣系成份需要的石灰質(zhì)量，再減去爐渣中已有的石灰質(zhì)量(包括轉(zhuǎn)爐渣中的石灰質(zhì)量、出鋼過程中加入渣料的石灰質(zhì)量)即為LF精煉爐需補加的石灰質(zhì)量，式⑨⑩⑾分別計算爐渣中Al₂O₃的總質(zhì)量、SiO₂的總質(zhì)量和LF精煉爐需要加入的石灰質(zhì)量：

W_{渣_Al2O3}＝W_{耐材_Al2O3}+W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}/100)+W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}+W_{LF_Al2O3量} ⑨

W_{渣_SiO2}＝W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}/100)+W_{合金燒損_SiO2量} ⑩

W_石灰＝(W_{渣_Al2O3}+W_{渣_SiO2})×k₁+W_{渣_Al2O3}-W_{slag_轉(zhuǎn)}×(θ_{轉(zhuǎn)_CaO}/100)-W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量} ⑾

⑨⑩⑾式中：W_{渣_Al2O3}為渣中三氧化二鋁的質(zhì)量,(kg)；W_{渣_SiO2}為渣中二氧化硅的質(zhì)量,(kg)；W_石灰為LF精煉爐需要加入的石灰量，(kg)；W_{耐材_Al2O3}為沖刷掉鋼包耐材中三氧化二鋁的質(zhì)量,(kg)；W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中由于脫氧生成的Al₂O₃的質(zhì)量，(kg)；W_{LF_Al2O3量}為LF精煉過程中由于脫氧生成的Al₂O₃的質(zhì)量，(kg)；W_{合金燒損_SiO2量}為由于硅合金燒損生成的SiO₂的量，(kg)；W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量}為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入的石灰質(zhì)量，(kg)；θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}為轉(zhuǎn)爐渣中的三氧化二鋁的百分含量，(％)；θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}為轉(zhuǎn)爐渣中二氧化硅的百分含量，(％)；θ_{轉(zhuǎn)_CaO}為轉(zhuǎn)爐渣中CaO的百分含量，(％)；。k₁為目標類型鋁酸鈣中W_CaO和W_SiO2+W_Al2O3的質(zhì)量比；以上參數(shù)中的W_{耐材_Al2O3}、θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}、θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}、θ_{轉(zhuǎn)_CaO}、k₁需在造渣模型的參數(shù)界面中進行設定。

設定W_{耐材_Al2O3}為120kg、θ_{轉(zhuǎn)_Al2O3}為2％、θ_{轉(zhuǎn)_SiO2}為14％、θ_{轉(zhuǎn)_CaO}為45％、k₁為1.5，過程計算中W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_Al2O3量}為247kg,W_{LF_Al2O3量}為139kg,W_{渣_Al2O3}為530kg,W_{合金燒損_SiO2量}為137,W_{轉(zhuǎn)爐出鋼_CaO量}為600kg,W_{渣_SiO2}為305kg；

經(jīng)計算W_石灰為642.5kg。

8)目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值的修訂：

每隔5爐通過光譜分析法檢測LF精煉終點爐渣成份，并將檢測出的爐渣成份與造渣模型計算出的終點爐渣成份進行對比，根據(jù)對比結(jié)果計算出造渣模型的偏差，根據(jù)偏差值修訂目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值，并寫入?yún)?shù)設置表，代替原參數(shù)設置表中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

具體修訂過程為如下：

k₂＝(W_CaO-檢測-W_Al2O3-檢測)/(W_SiO2-檢測+W_Al2O3-檢測)-k₁ ⑿

根據(jù)⑿式計算出k₂，然后利用k₁-k₂值替代原造渣模型設定界面中的k₁值，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

式⑾中的k₂為渣模型對于渣系成份計算的偏差，W_CaO-檢測、W_Al2O3-檢測、W_SiO2-檢測、W_Al2O3-檢測為通過光譜分析法檢測出的LF精煉終點爐渣成份中的CaO、Al₂O₃、SiO₂百分含量。

經(jīng)檢測LF精煉終點爐渣成份為CaO:56％,Al₂O₃:17％,SiO₂:10％,計算出k₂為-0.06，利用k₁-k₂值1.44替代原造渣模型設定界面中的k₁值，用于下一爐鋼運行造渣模型時的計算。

本實施例可用高級程序語言C#編程LF精煉爐智能脫氧造渣模型，預報界面直接嵌入到萊鋼已有模型“智能煉鋼”中。

該爐次使用智能脫氧造渣模型進行脫氧造渣，白渣成渣時間為7分鐘，精煉終點鋼水中酸溶鋁含量在內(nèi)控范圍內(nèi)，爐渣堿度、黏度適中，鋼水中全氧含量為30ppm，S為0.005％，使用智能脫氧造渣模型對精煉鋼水的質(zhì)量有明顯的提升。

最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應該理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。