基于火焰視頻的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)在線判斷研究設(shè)計

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1、本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第25頁共25頁基于火焰視頻的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)在線判斷技術(shù)研究1緒論1.1轉(zhuǎn)爐煉鋼以及終點(diǎn)控制鋼鐵工業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)。轉(zhuǎn)爐煉鋼因其生產(chǎn)率高、原材料適應(yīng)性好、投資小見效快等優(yōu)點(diǎn),在國內(nèi)外的鋼業(yè)產(chǎn)量中占很大比例。轉(zhuǎn)爐煉鋼是氣體、液體、固體在鋼液、爐渣和爐氣間高溫物理化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜過程。其目的是將含雜質(zhì)的鐵水與吹入的氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而去除雜質(zhì)，獲得符合要求的鋼水[1]。終點(diǎn)控制指終點(diǎn)溫度和成分的控制。轉(zhuǎn)爐兌入鐵水后，通過供氧、造渣等操作，經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到要求的成分和溫度的時刻，稱為“終點(diǎn)”。轉(zhuǎn)爐煉鋼中煉鋼終點(diǎn)控制是轉(zhuǎn)爐吹煉后期的重要操作。

2、終點(diǎn)控制的基本要求是在吹氧結(jié)束時，使金屬的化學(xué)成分和溫度同時達(dá)到出鋼的要求。由于脫磷、脫硫比脫碳復(fù)雜，因此總是盡可能使磷、硫提早去除到終點(diǎn)要求的范圍。這樣，終點(diǎn)控制實際上是指終點(diǎn)含碳量和終點(diǎn)鋼水溫度的控制。終點(diǎn)含碳量主要根據(jù)所煉鋼種來控制，但應(yīng)考慮到脫硫劑和鐵合金合碳量的影響。由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐脫碳速度快，而鋼種規(guī)格要求含碳量的范圍窄，所以終點(diǎn)碳的控制比較困難。在通常情況下氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐采用單渣法操作時，在吹煉過程中不倒?fàn)t，吹煉末期，當(dāng)判斷終點(diǎn)后，則停止吹氧，倒?fàn)t測溫并取樣。最理想的是一次性倒?fàn)t后，鋼液成分和溫度即符合出鋼要求，否則必須進(jìn)行補(bǔ)吹、生產(chǎn)實踐表明，在進(jìn)行補(bǔ)吹的情況

3、下，鋼在渣中損失增加，鋼中氧和氮含量升高，爐襯腐蝕嚴(yán)重，因此有必要改進(jìn)終點(diǎn)判斷的方法。到達(dá)終點(diǎn)的具體標(biāo)志如下:(1)鋼中碳含量達(dá)到所煉鋼種要求的控制范圍;(2)鋼中P、S含量低于規(guī)定下限要求的一定范圍;(3)出鋼溫度保證能順利進(jìn)行精煉和澆注;(4)達(dá)到鋼種要求控制的氧含量。本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第25頁共25頁如何判斷控制轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)，是一個世界性的難題。目前國內(nèi)大多數(shù)的轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)采用人工經(jīng)驗進(jìn)行終點(diǎn)判斷，受人為影響很大，難以保證高的終點(diǎn)命中率，造成資源浪費(fèi)，效益低下。1.2轉(zhuǎn)爐煉鋼的冶煉過程轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本原料包括：鐵水、廢鋼、鐵合金、造渣料、熔劑、冷卻劑、氧氣、氮

4、氣、氬氣、二氧化碳等。煉鋼過程中通過造渣料和氧氣的共同作用達(dá)到去除鐵水中的雜質(zhì)的目的，從而冶煉出合格的鋼。這一過程中伴隨著激烈而復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，而轉(zhuǎn)爐內(nèi)的成分也發(fā)生著不斷的變化。根據(jù)這一成分變化，通常把冶煉過程分為三個階段[1]。1.2.1吹煉前期吹煉初期由于鐵水溫度不高，Si、Mn的氧化速度比C快，開吹2-4分鐘時，Si、Mn已基本上被氧化。同時，鐵水也被氧化形成FeO進(jìn)入渣中，石灰逐漸溶解，使P也氧化進(jìn)入爐渣中。Si、Mn、P、Fe的氧化放出大量熱，使熔爐迅速升溫。吹煉初期爐口出現(xiàn)黃褐色的煙塵，然后燃燒成火焰，這是由于帶出的鐵塵和小鐵珠在空氣中燃燒而形成。開吹時，

5、由于渣料乳化形成而噪聲變得柔和。吹煉前期的任務(wù)是化好渣、早化渣以利磷和硫的去除;同時也要注意造渣以減少爐渣對爐襯材料的侵蝕。1.2.2吹煉中期鐵水中的Si、Mn氧化后，熔池的溫度升高，爐渣也基本化好，C的氧化速度加快。此時從爐口冒出的濃煙急劇增多，火焰變大，亮度也提高;同時爐渣起泡，爐口有小渣塊濺出，這標(biāo)志著反應(yīng)進(jìn)入吹煉中期。吹煉中期是碳氧反應(yīng)劇烈時期，此間熔池中的氧氣幾乎100%的和碳反應(yīng)，使脫碳速度達(dá)到最大。由于碳氧劇烈反應(yīng)，爐溫升高，渣中FeO的含量降低，磷和錳在渣一金間分配發(fā)生變化，產(chǎn)生回磷回錳現(xiàn)象。但此間由于高溫、低FeO、高CaO的存在，使脫硫反應(yīng)得以大量進(jìn)行

6、。同時，由于熔池溫度升高使得廢鋼大量熔化。吹煉中期的任務(wù)是脫碳和去硫，因此應(yīng)控制好供氧和底氣攪拌，防止?fàn)t渣反干和噴濺的發(fā)生。1.2.3吹煉后期本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第25頁共25頁吹煉后期，鐵水中碳含量低，脫碳速度減慢，從爐口排出的火焰逐漸收縮，透明度增加。這是由于吹入熔池中的氧氣使鐵部分氧化，使渣中FeO和鋼水中O含量增加。同時，溫度達(dá)到出鋼要求，鋼水中磷、硫得以去除。吹煉后期要做好終點(diǎn)控制，保證溫度和C、P、S含量合乎出鋼要求。吹煉后期的終點(diǎn)控制主要指終點(diǎn)的碳含量和溫度的控制。（1）終點(diǎn)碳含量控制[2]對于一個煉鋼廠來說，鐵水中的磷、硫含量一般相對穩(wěn)定，采用經(jīng)驗渣

7、量方程一般可以滿足生產(chǎn)要求。操作上最成問題的是碳，它在成品中的成分偏差隨鋼種的不同，而有不同的要求，含碳在0.05-0.20%時，要求不超過0.01-0.02%，極低碳鋼則要求不超過0.005%。終點(diǎn)碳含量的控制主要依靠改變吹氧量來實現(xiàn)。（2）終點(diǎn)溫度控制[3]熔池的溫度控制是不可缺少的，其目的是首先保證吹煉中的精煉反應(yīng)要按標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)行，其次是為了保證連鑄時的澆鑄溫度適當(dāng)。鋼的凝固溫度主要隨碳含量而異，因此終點(diǎn)熔池溫度的控制目標(biāo)取決于所要求的含碳量。一般說來，終點(diǎn)溫度控制的目標(biāo)是要把停吹溫度選擇在以1600度為中心的一個較寬的