一种转炉氧枪水温差判定终点温度的操作方法与流程

1.本发明涉及一种转炉氧枪水温差判定终点温度的操作方法。


背景技术：

2.在转炉冶炼过程中，钢水的温度流和时间流是保证连续生产的重要影响因素，所以说钢水的终点温度是一个重要参数。温度控制主要是过程温度控制和终点温度控制。终点温度控制的好坏会接影响到冶炼过程中的能量、合金元素的收得率、炉衬使用寿命及成品钢的质量等技术经济指标;而科学合理的控制熔池温度又是调控冶金反应进行的方向和限度的重要工艺手段，如果适当低的温度有利于脱磷、较高的温度有利于碳的氧化等。熔池温度对炼钢生产的影响主要表现在冶炼操作、成分控制、浇注过程等方面。当钢水过热度控制合适时将促使铸坯的等轴晶区增长铸坯组织结构致密这样有利于减少铸坯中心偏析和疏松从而使铸坯质量和产量最佳化。钢水过热度过低会造成铸坯表面裂纹严重时可造成浇铸中断而停产当过热度高时将迫使铸坯降低拉速避免漏钢使铸机产量下降且会促使铸坯的柱状晶发展这样会造成铸坯中心偏析和疏松,还会引起浇注前期模内不沸腾后期大翻造成坚壳带过薄等。
3.现阶段转炉判断终点温度分为操作人员目测法和仪器设备测定法，但随着转炉大型化、摄像头观测火焰及降罩冶炼的方式，人工目测基本不能实现终点温度判断，大型转炉基本采用仪器设备进行终点温度的测量。目前国内终点温度的测量方法基本有三种：第一类使用转炉炼钢过程的预测模型,通过分析主要工艺参数 (如铁水温度、氧气耗量等 )对转炉出钢温度进行全面预测,为生产合格钢水及转炉的动态控制提供理论依据,预测值基本准确。第二类使用通过高清摄像头采集炉口火焰热成像图谱，通过数据库内容比对热成像图谱分析炉内终点温度，为生产合格钢水及转炉的动态控制提供理论依据,预测值基本准确。以上转炉终点预测方法中模型法和图像对比法需要进行设备改造消耗一定资金，同时由于预测值基本准确，钢铁企业投用率不高。通过发明一种成本低，判断温度准确的操作方法是迫在眉睫问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种转炉氧枪水温差判定终点温度的操作方法，此方法可以简单、快速推算出转炉终点温度。
5.本发明采用的技术方案是：一种转炉氧枪水温差判定终点温度的操作方法，转炉氧枪进水温度33℃，水流量250m3/h，热辐射常数5.48 j
•
m/℃，氧枪喷头厚度0.05m，检测氧枪出水温度，当出水温度为42.6℃时，转炉终点温度℃为1575；当出水温度为42.7℃时，转炉终点温度℃为1592；当出水温度为42.8℃时，转炉终点温度℃为1608；当出水温度为42.9℃时，转炉终点温度℃为1624；当出水温度为43.0℃时，转炉终点温度℃为1640；当出水温度为43.1℃时，转炉终点温度℃为1656；当出水温度为43.2℃时，转炉终点温度℃为1672；当出水温度为43.3℃时，转炉终点温度℃为1688；当出水温度为43.4℃时，转炉终点温度℃
为1704。
6.根据转炉冶炼枪位采用变枪操作方式，基本枪位采用低
‑
高
‑
低的方式，冶炼后期需要再压下枪，均匀成份与温度，一般降枪时间基本控制在60～90秒，通过后期降枪时间炉内温度基本趋于平衡，基于此点采用根据氧枪进水温度与出水温度的差值反向推算氧枪喷头区域的温度，进而判断推算出转炉终点钢水温度，为现场操作提供一定的技术支撑。
7.转炉氧枪有三部分构成，枪头、枪身、枪尾。枪尾的作用是把氧枪固定在传动机构上，同时通入冷却水和氧气。枪身的作用是传递冷却水和氧气到枪头，同时也是送枪头到工作位置的部件。枪头的作用是给转炉里面的金属供氧，从而完成钢水的冶炼。氧枪喷头工作区域温度温度高达2000℃，通过热量计算可以得出水温变化后氧枪喷头温度变化，在通过氧枪喷头温度变化与钢液温度进行关系到对应。
8.1、计算氧枪进水温度与出水温度变化带走的热量：q
吸热
=m
氧枪水质量
×
c
水的比热容
×
（t
出水温度
‑
t
进水温度
）式中： q
吸热
—氧枪水冷却效应；m
研磨体
—氧枪水流量质量；c
水的比热容
—氧枪水的比热容,取4.2
×
103j/（kg
·
℃）；t
进水温度
—氧枪进水温度，可取33℃；t
出水温度
—氧枪出水温度，可取43℃；计算1kg氧枪水流量的冷却效应，过程如下：q
吸热
=1
×
4.2
×
103×
（43
‑
33）q
吸热
=42000j1kg氧枪水的冷却效应是：q
吸热
=42000j。
9.氧枪水流量在220
‑
260m3/h，取250 m3/h进行计算1分钟进出氧枪水的质量为4.17kg，1分钟水流量带走的热量为175140j。
10.2、氧枪喷头区域传热方式为辐射换热，计算过程如下：在稳态过程中,垂直于x轴的任一面上导热量都是相等的。将上式对x作从0到的积分得式是当导热系数为常数时一维稳态导热的热量计算式。λ=5.48j
·
m/℃（常数），δ=0.05m（氧枪喷头厚度），t
w1
=43℃（氧枪出水温度），q=175140j（单位时间内氧枪水带走的热量），将已知数值代入公式计算钢水终点温度得：
175140=5.48
×
，计算t
w1
=1640.9℃根据计算氧枪水流量带走的热量、氧枪喷头区域辐射换热量及终点出钢温度积分计算得出终点温度与氧枪水温换化的关系式，从而得出各阶段氧枪水温变化值对应的终点温度对应关系表，如下表1所示：表1、各阶段氧枪水温变化值对应的终点温度对应关系表
序号进水温度/℃出水温度/℃水流量m3/h水的比热容j/（kg
·
℃）吸收热量j热辐射常熟j
·
m/℃氧枪喷头厚度/m终点温度/℃13342.625042001680005.480.05157523342.725042001697505.480.05159233342.825042001715005.480.05160843342.925042001732505.480.05162453343.025042001750005.480.05164063343.125042001767505.480.05165673343.225042001785005.480.05167283343.325042001802505.480.05168893343.425042001820005.480.051704
使用本发明操作方法，通过炉内稳态下热平衡计算，可以参照氧枪水温变化定量计算出转炉终点温度，通过与测温数据比对，其准确率达到3.5℃，可以达到指导操作人员判断炉内终点温度的作用。使用本操作方法，仅需要对转炉氧枪回水温度测量装置精度进行升级改造即可，无需投入大量费用，降低了成产成本的投入。
具体实施方式
11.一种转炉氧枪水温差判定终点温度的操作方法，转炉氧枪进水温度33℃，水流量250m3/h，热辐射常数5.48 j
•
m/℃，氧枪喷头厚度0.05m，检测氧枪出水温度，当出水温度为42.6℃时，转炉终点温度℃为1575；当出水温度为42.7℃时，转炉终点温度℃为1592；当出水温度为42.8℃时，转炉终点温度℃为1608；当出水温度为42.9℃时，转炉终点温度℃为1624；当出水温度为43.0℃时，转炉终点温度℃为1640；当出水温度为43.1℃时，转炉终点温度℃为1656；当出水温度为43.2℃时，转炉终点温度℃为1672；当出水温度为43.3℃时，转炉终点温度℃为1688；当出水温度为43.4℃时，转炉终点温度℃为1704。