本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術領域，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：

目前國內LF精煉爐車間的造渣過程主要是現場工人根據自己的生產經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、連鑄過程出現水口堵塞、鋼中夾雜物含量不穩(wěn)定等問題的出現。目前該種經驗式精煉方法需要精煉工人有豐富的生產經驗，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。國內前人開發(fā)出的LF精煉爐造渣模型需要精煉工人根據經驗判斷轉爐下渣量、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爐冶煉數據及出鋼過程的加料數據，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。

技術實現要素：

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)明采用的技術方案為：建立LF精煉爐造渣模型，造渣模型在線讀取轉爐數據，根據轉爐冶煉數據、轉爐出鋼過程中的加料數據、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；根據進站爐渣中的氧化性確定出脫氧劑加入量；根據目標渣系成份和進站爐渣成份確定出造渣料的加入數量。

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)轉爐爐渣中FeO百分含量的計算：

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

轉爐鋼水的氧化反應通過如下①式表達：轉爐渣中的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，由于轉爐渣中a_FeO數值較小，根據拉烏爾定律，近似認為爐渣中FeO濃度等于FeO活度。

又對轉爐鋼水中氧濃度a_[O]和與之對應的轉爐渣成份進行檢測，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，a_[Fe]、a_[O]為鋼水中Fe和氧的活度，a_FeO為轉爐渣中FeO的活度，ω_FeO為轉爐渣中FeO的質量百分含量(％)。

2)LF爐進站爐渣中FeO含量的計算：

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

A：對于轉爐出鋼過程中只加鋁質脫氧劑的鋼種，轉爐出鋼過程中加入過量的鋁質脫氧劑，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，根據造渣模型參數界面設定的轉爐下渣量、從轉爐出鋼到LF進站這段時間內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}×(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：對于轉爐出鋼過程中即加鋁質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}×(ω_FeO/100)×(1-q₂/100) ⑤

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

3)轉爐下渣量W_{slag_轉爐設定}的修訂：

每隔2-5爐通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，并將檢測結果帶入④、⑤式來反推轉爐下渣量，并寫入參數設置表，代替原參數設置表中的W_{slag_轉}，來修訂轉爐下渣量設定值W_{slag_轉}，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量，G_Al為鋼水成份中目標鋁的質量，(kg)；q₃為鋁轉換為酸溶鋁的轉化率，(％)；

7)石灰加入量的計算：

精煉爐添加石灰能達到調節(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，根據轉爐下渣量、轉爐渣成份、轉爐出鋼加鋁質脫氧劑的量、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總質量；根據轉爐下渣量、轉爐渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率計算出爐渣中的的SiO₂總質量，進而根據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量，再減去爐渣中已有的石灰質量(包括轉爐渣中的石灰質量、出鋼過程中加入渣料的石灰質量)即為LF精煉爐需補加的石灰質量，式⑨⑩⑾分別計算爐渣中Al₂O₃的總質量、SiO₂的總質量和LF精煉爐需要加入的石灰質量：

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

W_{渣_SiO2}＝W_{slag_轉}×(θ_{轉_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}×(θ_{轉_CaO}/100)-W_{轉爐出鋼_CaO量} ⑾

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

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，根據對比結果計算出造渣模型的偏差，根據偏差值修訂目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值，并寫入參數設置表，代替原參數設置表中的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，提高了產品質量，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)轉爐爐渣中FeO百分含量的計算：

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

轉爐鋼水的氧化反應通過如下①式表達：轉爐渣中的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，由于轉爐渣中a_FeO數值較小，根據拉烏爾定律，近似認為爐渣中FeO濃度等于FeO活度。

又對轉爐鋼水中氧濃度a_[O]和與之對應的轉爐渣成份進行檢測，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，a_[Fe]、a_[O]為鋼水中Fe和氧的活度，a_FeO為轉爐渣中FeO的活度，ω_FeO為轉爐渣中FeO的質量百分含量(％)。

轉爐副槍在吹煉結束時檢測的鋼水中氧濃度a_[O]為400ppm，利用③式計算出轉爐渣中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設定界面將轉爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉爐設定}；

對于轉爐出鋼過程中只加鋁質脫氧劑的鋼種，轉爐出鋼過程中加入過量的鋁質脫氧劑，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，根據造渣模型參數界面設定的轉爐下渣量、從轉爐出鋼到LF進站這段時間內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}×(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質量,(kg)；W_{slag_轉}為轉爐下渣量,(kg)；W_{加鋁-出鋼}為轉爐出鋼過程中加入的鋁質脫氧劑質量，(kg)；W_{鋁損-脫溶解氧}為脫鋼水中溶解氧消耗的鋁質脫氧劑質量，(kg)；W_{檢測-LF進站}為進站檢測到的酸溶鋁質量,(kg)；q₁為鋁脫爐渣中氧的效率，(％),根據經驗數據獲得；以上參數中的W_{slag_轉}、q₁需在造渣模型的參數界面中進行設定。

預先在造渣模型的參數設定界面將轉爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉爐設定}，設定轉爐下渣量為1.2噸，該鋼種在轉爐出鋼過程中加鋁質脫氧劑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％，經計算進站爐渣中FeO質量為73.2kg。

3)轉爐下渣量W_{slag_轉爐設定}的修訂：

每隔2爐通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，并將檢測結果帶入④式來反推轉爐下渣量，并寫入參數設置表，代替原參數設置表中的W_{slag_轉}，來修訂轉爐下渣量設定值W_{slag_轉}，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，經檢測進站爐渣中FeO濃度為4％，并計算出進站爐渣總質量為1.7噸，計算出進站爐渣中FeO質量為68kg，帶入④式修正轉爐下渣量為1171kg，將該數值代替原參數設置表中的W_{slag_轉}，來修訂轉爐下渣量設定值W_{slag_轉}，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量，G_Al為鋼水成份中目標鋁的質量，(kg)；q₃為鋁轉換為酸溶鋁的轉化率，(％)

目標酸溶鋁含量為0.03％，鋼水為120噸q₃設定為50％，經計算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，根據轉爐下渣量、轉爐渣成份、轉爐出鋼加鋁質脫氧劑的量、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總質量；根據轉爐下渣量、轉爐渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率計算出爐渣中的的SiO₂總質量，進而根據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量，再減去爐渣中已有的石灰質量(包括轉爐渣中的石灰質量、出鋼過程中加入渣料的石灰質量)即為LF精煉爐需補加的石灰質量，式⑨⑩⑾分別計算爐渣中Al₂O₃的總質量、SiO₂的總質量和LF精煉爐需要加入的石灰質量：

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

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

設定W_{耐材_Al2O3}為120kg、θ_{轉_Al2O3}為2％、θ_{轉_SiO2}為14％、θ_{轉_CaO}為45％、k₁為1.5，過程計算中W_{轉爐出鋼_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_{轉爐出鋼_CaO量}為600kg,W_{渣_SiO2}為168kg。

經計算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，根據對比結果計算出造渣模型的偏差，根據偏差值修訂目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值，并寫入參數設置表，代替原參數設置表中的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控范圍內，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)轉爐爐渣中FeO百分含量的計算：

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

轉爐鋼水的氧化反應通過如下①式表達：轉爐渣中的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，由于轉爐渣中a_FeO數值較小，根據拉烏爾定律，近似認為爐渣中FeO濃度等于FeO活度。

又對轉爐鋼水中氧濃度a_[O]和與之對應的轉爐渣成份進行檢測，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，a_[Fe]、a_[O]為鋼水中Fe和氧的活度，a_FeO為轉爐渣中FeO的活度，ω_FeO為轉爐渣中FeO的質量百分含量(％)。

轉爐副槍在吹煉結束時檢測的鋼水中氧濃度a_[O]為350ppm，利用③式計算出轉爐渣中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設定界面將轉爐下渣量設定為固定值W_{slag_轉爐設定}；

該鋼種轉爐出鋼過程中即加鋁質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}×(ω_FeO/100)×(1-q₂/100) ⑤

式⑤中W_FeO為進站爐渣中FeO質量,(kg)；W_{slag_轉}為轉爐下渣量,(kg)；q₂為出鋼過程中爐渣中FeO被脫除的比例，(％)，根據經驗數據獲得；以上參數中的W_{slag_轉}、q₂需在造渣模型的參數界面中進行設定。

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

3)轉爐下渣量W_{slag_轉爐設定}的修訂：

每隔5爐通過光譜分析法檢測進站爐渣成份，并將檢測結果帶入④式來反推轉爐下渣量，并寫入參數設置表，代替原參數設置表中的W_{slag_轉}，來修訂轉爐下渣量設定值W_{slag_轉}，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，經檢測進站爐渣中FeO濃度為5％，并計算出進站爐渣總質量為1.7噸，計算出進站爐渣中FeO質量為85kg，帶入④式修正轉爐下渣量為1229kg，將該數值代替原參數設置表中的W_{slag_轉}，來修訂轉爐下渣量設定值W_{slag_轉}，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量，G_Al為鋼水成份中目標鋁的質量，(kg)；q₃為鋁轉換為酸溶鋁的轉化率，(％)；

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，根據轉爐下渣量、轉爐渣成份、轉爐出鋼加鋁質脫氧劑的量、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總質量；根據轉爐下渣量、轉爐渣成份、硅合金加入量、硅合金回收率計算出爐渣中的的SiO₂總質量，進而根據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量，再減去爐渣中已有的石灰質量(包括轉爐渣中的石灰質量、出鋼過程中加入渣料的石灰質量)即為LF精煉爐需補加的石灰質量，式⑨⑩⑾分別計算爐渣中Al₂O₃的總質量、SiO₂的總質量和LF精煉爐需要加入的石灰質量：

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

W_{渣_SiO2}＝W_{slag_轉}×(θ_{轉_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}×(θ_{轉_CaO}/100)-W_{轉爐出鋼_CaO量} ⑾

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

設定W_{耐材_Al2O3}為120kg、θ_{轉_Al2O3}為2％、θ_{轉_SiO2}為14％、θ_{轉_CaO}為45％、k₁為1.5，過程計算中W_{轉爐出鋼_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_{轉爐出鋼_CaO量}為600kg,W_{渣_SiO2}為305kg；

經計算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，根據對比結果計算出造渣模型的偏差，根據偏差值修訂目標渣系成份中的W_CaO/(W_SiO2+W_Al2O3)值，并寫入參數設置表，代替原參數設置表中的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控范圍內，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，本領域的普通技術人員應該理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。