一种预测混浇钢液成分含量的方法与流程

1.本发明属于炼钢技术领域，尤其涉及一种预测混浇钢液成分含量的方法。


背景技术：

2.随着市场需求的多样化，钢种规格越来越多，相应的连铸短浇次数增多。不同钢种之间连浇方式通常有三种：成分差别不大的采用直接高吨位连浇；成分有一定差距的通过插铁板或者低重量进行连浇；成分差距过大的使用快速更换中间包的方式进行连浇。前后成分差异较大的两个钢种连浇时，将产生既不符合前一个钢种成分要求又不符合后一个钢种成分要求的混浇坯。由于对于插铁板或者低吨位连浇的混浇坯成分无法进行确定，只能通过铸坯下线取样化验混浇坯成分，确定符合钢水判定情况下才可安排轧制，会造成板坯库周转能力大。
3.目前，对于连浇成分的研究多采用水模试验、数值模拟进行异钢种混浇过程中成分变化的模拟，或者对工业试验数据进行回归或者差值方法建立混浇坯预测模型，预测混浇成分变化规律。模拟试验和工业试验数据拟合分析受到工艺条件和化验收据的限行，不能精确预测混钢成分，并且模拟试验耗费大量的人力和物力，不能快速针对现场条件的变化进行更改。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种预测混浇钢液成分含量的方法，以解决无法精确控制混浇坯的实时成分的技术问题。
5.第一方面，本技术提供了一种预测混浇钢液成分含量的方法，所述方法包括以下步骤：
6.得到连浇前中间包钢液中特定成分的含量w0；
7.用所述中间包钢液进行连浇，得到所述连浇时中间包钢液的实时重量p和钢包中用于浇注的钢水量q；
8.得到连浇后的炉次钢包钢水中所述特定成分含量w1；
9.根据所述中间包钢液中特定成分的含量w0、所述钢包钢液中特定成分的含量w1、实时重量p，钢包中用于浇注的钢水量q，预测混浇钢液中成分的含量w。
10.可选的，所述中间包钢液的实时重量p的计算方式包括：迭代计算开始时刻与结束时刻的所述中间包钢液的重量平均值。
11.可选的，所述中间包钢液的实时重量p的计算方式满足以下关系：p＝0.5*(m
n-1
mn)，其中，第n次迭代计算期间中间包钢液重量p，第n次迭代计算开始时刻中间包钢液重量为m
n-1
，第n次迭代计算结束时刻中间包钢液重量为mn，其中，n为正整数。
12.可选的，每次迭代计算期间，中间包钢液重量为恒定不变值。
13.可选的，所述中间包钢液实时重量p恒定不变，则混浇坯成分及含量w满足以下关
系：
14.可选的，所述连浇前，所述中间包的渣层厚度＜60mm。
15.可选的，所述连浇过程中，所述中间包钢液出口处的液面高度＞100mm。
16.可选的，所述特定成分包括：c、si、mn、p、s、al、cr、nb、ti、cu、ni、w、v和b中至少一种。
17.可选的，所述特定成分的化验方法包括分光光度计法、原子光谱分析法、x射线荧光光谱法、火花直读光谱法和碳硫分析法中至少一种。
18.可选的，所述连浇的方式包括高吨位连浇、低吨位连浇、超低吨位连浇中至少一种。
19.可选的，所述预测的时机为开始所述连浇之后。
20.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
21.本技术实施例提供的该方法，用所述中间包钢液进行连浇，根据所述中间包钢液中特定成分的含量w0、所述钢包钢水中所述特定成分的含量w1以及p和q，预测混浇钢液中成分的含量w；对不同成分钢种连浇时，采用简化算法的方式，对中包重量不变和中包重量改变的情况下混浇坯成分的计算，能够快速精确计算混钢时的实时成分，对生产具有高效实用性，理论误差接近于零。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例提供的一种预测混浇钢液成分含量的方法的流程示意图。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～35℃区间内的温度。
27.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
28.本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
29.根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种预测混浇钢液成分含量的方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
30.s1.得到连浇前中间包钢液中特定成分的含量w0；
31.s2.用所述中间包钢液进行连浇，得到所述连浇时中间包钢液的实时重量p和钢包中用于浇注的钢水量q；
32.s3.得到连浇后的炉次钢包钢水中所述特定成分含量w1；
33.s4.根据所述中间包钢液中所述特定成分的含量w0、所述钢包钢水中所述特定成分的含量w1、实时重量p，钢包中用于浇注的钢水量q，预测混浇钢液中成分的含量w。
34.本技术的方法，连浇前炉浇注完毕后将旧钢包转出，同时新钢包转到浇注位，待中间包的第一钢水到一定重量时，打开中间包包水口滑板进行钢包开浇，对中间包成分进行实时控制，可以准确地控制混浇坯成分及含量。
35.具体地，可以通过化验得到s1的数据，s3连浇完毕后，可以关闭钢包水口滑板，将旧钢包转出；后在新一轮中，将新钢包转到浇注位，大包套管与钢包下水口连接，得到中间包新一轮的实时重量，后打开钢包水口滑板进行钢包开浇。
36.中间包钢液重量为钢包开浇时刻的中间包中的钢水的重量；钢包浇注钢水量q为计算开始时刻与计算结束时刻含有钢液的钢包实时重量的差值。常规的，钢包中钢液流向中间包，中间包中的钢液流向结晶器，用于浇注。
37.在一些实施方式中，所述中间包钢液的实时重量p的计算方式包括：迭代计算开始时刻与结束时刻的所述中间包钢液的重量平均值。
38.为了减少成分及其含量的误差，减少迭代计算过程中成分的误差，迭代计算开始时刻与结束时刻的所述中间包钢液的重量平均值。
39.在一些实施方式中，所述中间包钢液的实时重量p的计算方式满足以下关系：p＝0.5*(m
n-1
mn)，其中，第n次迭代计算期间中间包钢液重量p，第n次迭代计算开始时刻中间包钢液重量为m
n-1
，第n次迭代计算结束时刻中间包钢液重量为mn，其中，n为正整数。
40.具体地，中间包钢液p重量取迭代计算开始时刻与迭代计算结束时刻中间包钢液重量的平均值，且认为本次迭代计算期间的中包钢水重量不变，既迭代计算期间钢包浇入中间包的钢水量与中间包流入结晶器的钢水量相等。
41.在一些实施方式中，所述实时重量p恒定不变，则混浇坯成分及含量w满足以下关系：
42.具体地，“新钢液”从钢包流出进入中间包内，与中间包内“旧钢液”进行混合，“混合钢液”从中间包内流出至结晶器内；然后“新钢液”又从钢包流出进入中间包内，与中间包内“混合钢液”进行再一次混合，“二次混合钢液”又从中间包内流出至结晶器内；依次反复。两种不同成分钢水混合过程中钢水成分变化如下式所示：
[0043][0044]
式中，混合前两种钢水的特定成分的含量分别为c1、c2，对应的混合钢水重量分别为m1、m2，混合后钢水特定成分的含量为c。
[0045]
假设中包钢水重量不变，即钢包浇入中间包的钢水量与中间包流入结晶器的钢水
量相等。连浇前中间包成分为w0，连浇炉次钢包的特定成分的含量为w1，连浇后的特定成分的含量为w，中包实时重量为p吨，计算期间钢包浇注钢水量为q吨，钢包分n次平均将钢水量浇入中间包，则：
[0046]
第1次混钢后，中间包钢液某成分含量为：
[0047][0048]
第2次混钢后，中间包钢液某成分含量为：
[0049][0050]
第3次混钢后，中间包钢液某成分含量为：
[0051][0052]
第n次混钢后(最后1次)，中间包钢液某成分含量(混浇成分)为：
[0053][0054]
令
[0055][0056][0057]n→
∞时，
[0058][0059]
则混浇后实际钢水成分为：
[0060]
可以准确的预测混浇钢液中成分的含量。
[0061]
在一些实施方式中，所述连浇前，所述中间包的渣层厚度＜60mm。
[0062]
为了保证工艺的顺畅就那些，控制连浇前，所述中间包的渣层厚度＜60mm，若中间包渣层厚度过大，会引起中包开浇后中包内渣量大造成的结晶器钢水卷渣。
[0063]
在一些实施方式中，所述连浇过程中，所述中间包钢液出口处的液面高度＞100mm。
[0064]
为了控制钢水卷渣情况，连浇过程中，所述中间包钢液出口处的液面高度＞100mm，若中包液面高度过小，易造成中包开浇后钢水卷渣严重，影响钢水成分及质量。
[0065]
在一些实施方式中，所述特定成分包括：c、si、mn、p、s、al、cr、nb、ti、cu、ni、w、v和b中至少一种。
[0066]
具体地，钢水的成分包括c、si、mn、p、s、al、cr、nb、ti、cu、ni、w、v、b等元素，不包括n、h、o等成分。不包括n、h、o成分的原因在于n、h、o成分受连浇影响较小，主要受到钢液纯净影响。
[0067]
在一些实施方式中，所述特定成分的化验方法包括分光光度计法、原子光谱分析法、x射线荧光光谱法、火花直读光谱法和碳硫分析法中至少一种。
[0068]
在一些实施方式中，所述连浇的方式包括高吨位连浇、低吨位连浇、超低吨位连浇中至少一种。
[0069]
为了更好地减少混浇坯长度和重量，提高合格坯数量，通过中间包钢液的成分差别，使用不同的连浇方式。中间包钢液的成分差别不大的采用直接高吨位连浇，成分有一定差距的两个钢种采用低吨位连浇，成分差距过大的可采用超低吨位连浇进行连浇。一般认为成分差别不大为两个钢种所有成分差异≤2倍，成分有一定差距的为两个钢种的1-2个成分差异≥2倍，成分差距过大的为两个钢种的3-6个成分差异≥3倍；一般地，高吨位连浇中包重量为60-80吨，低吨位连浇中包重量为20-40吨，超低吨位连浇中包重量小于10吨。
[0070]
在一些实施方式中，所述预测的时机为开始所述连浇之后。
[0071]
连浇之后进行成分预测的原因是得到了基础信息，可以使预测结果更准确。
[0072]
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的方法进行详细说明。
[0073]
实施例
[0074]
本技术实施例提供了一种预测混浇钢液成分含量的方法，所述方法包括以下步骤：
[0075]
得到连浇前中间包钢液中特定成分的含量w0；得到所述连浇时中间包钢液的实时重量p；用所述中间包钢液进行连浇，得到连浇后连浇炉次钢包钢水中所述特定成分的含量w1；得到钢包中钢包中用于浇注的钢水量q；根据所述中间包钢液中所述特定成分的含量w0、所述钢包钢水中所述特定成分的含量w1、实时重量p和钢水量q，预测混浇钢液中成分的含量w。
[0076]
所述中间包钢液的实时重量p的计算方式包括：迭代计算开始时刻与结束时刻的所述中间包钢液的重量平均值。所述中间包钢液的实时重量p的计算方式满足以下关系：p＝0.5*(m
n-1
mn)，其中，第n次迭代计算期间中间包钢液重量p，第n次迭代计算开始时刻中间包钢液重量为m
n-1
，第n次迭代计算结束时刻中间包钢液重量为mn，其中，n为正整数。所述实时重量p恒定不变，则混浇坯成分及含量w满足以下关系：所述的成分为钢水中的c、si、mn、p、s、al、cr、nb、ti、cu、ni、w、v、b等元素，使用分光光度计、原子光谱分析法、x射线荧光光谱法、火花直读光谱法、碳硫分析仪等方法。所述的连浇前1炉测量中间包渣层厚度，中间包渣层的厚度小于60mm；停浇过程中测量塞棒附近位置的中间包液位实际高度，中包液面高度大于100mm。所述的中间包重量取迭代计算开始时刻与迭代计算结束时刻中间包重量的平均值，且认为本次迭代计算期间的中包重量不变，既迭代计算期间钢包浇入中间包的钢水量与中间包流入结晶器的钢水量相等。迭代计算期间中间包重量计算公式如下：其中，第n次迭代计算期间中间包重量第n次迭代计算开始
时刻中间包重量为m
n-1
，第n次迭代计算结束时刻中间包重量为mn。
[0077]
运用本技术的方法进行试验的三次试验数据，对本技术的一种快速准确的连浇成分预测方法生产方法进行详细说明，表1为三次不同连浇吨位的过程数据。
[0078]
表1。
[0079][0080]
表2、表3、表4分别为连浇吨重量为15吨、30吨、75吨得到的模拟与实际成分情况。表2、表3、表4分别为独立进行的实验，中包重量达到75吨时，认为中间包重量不再随时间变化。连浇时每次连浇间隔1分钟，按连浇时间计算连浇次数。
[0081]
表2。
[0082][0083][0084]
表3。
[0085][0086]
表4。
[0087]
[0088][0089]
表2、表3、表4的数据可知：通过本技术的方法，能够精确控制和预测不同成分钢种连浇时中间包实时成分，低吨位连浇成分误差在5％以内，高吨位连浇时误差接近于零。
[0090]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0091]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。