張軼東，曾建潮，張 苗，馬金猛

(1. 太原科技大學(xué)，太原 030024；2. 西安市自來(lái)水有限公司 南郊水廠，西安 710054)

基于機(jī)理模型的影響鋼水溫度因素研究

張軼東1，曾建潮1，張 苗2，馬金猛1

(1. 太原科技大學(xué)，太原 030024；2. 西安市自來(lái)水有限公司 南郊水廠，西安 710054)

RH精煉過(guò)程是一套復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中影響冶煉過(guò)程中鋼水溫度變化的因素眾多，確定影響鋼水溫度變化的主要因素是建立鋼水溫度預(yù)報(bào)模型的基礎(chǔ)。以210 t的RH精煉爐為研究對(duì)象，結(jié)合RH精煉工藝特點(diǎn)并利用傳感系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)，根據(jù)熱平衡和冶金熱力學(xué)原理建立機(jī)理模型，計(jì)算各因素在整個(gè)精煉過(guò)程中造成鋼水溫度的變化量，最后分析和比較這些變化量總結(jié)出影響鋼水溫度變化的主要因素為：鋼水重量，鋼水初溫，精煉時(shí)間，鋼水含氧量，金屬鋁加入量。相比以往人工采集數(shù)據(jù)和通過(guò)經(jīng)驗(yàn)分析影響鋼水溫度因素，該方法有著更充分的科學(xué)依據(jù)和更準(zhǔn)確的結(jié)果。

RH精煉過(guò)程；機(jī)理模型；傳感數(shù)據(jù)；影響溫度因素

RH真空精煉技術(shù)是一項(xiàng)抽氣真空循環(huán)精煉技術(shù)，這一技術(shù)將鋼水的真空脫氣與循環(huán)流動(dòng)結(jié)合起來(lái)，具有處理周期短、精煉效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、處理能力大等特點(diǎn)。結(jié)合RH真空精煉技術(shù)特點(diǎn)分析影響冶金過(guò)程鋼水溫度變化的因素，進(jìn)而總結(jié)出鋼水溫降規(guī)律是建立鋼水溫度預(yù)報(bào)模型和進(jìn)行準(zhǔn)確溫度預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。

建立影響鋼水溫度變化的機(jī)理模型，是通過(guò)對(duì)RH精煉過(guò)程的冶煉工藝，鋼包、真空室以及鋼水的物理變化和化學(xué)反應(yīng)等進(jìn)行分析，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算鋼水溫度的變化量。機(jī)理模型主要考慮精煉過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的熱量變化和鋼包、真空室的物理散熱這兩方面因素對(duì)鋼水溫度的影響。本文首先根據(jù)以熱力學(xué)原理為基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)焓變公式計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)造成的鋼水熱量變化。然后根據(jù)傳熱學(xué)原理建立鋼水在真空室和鋼包內(nèi)的傳熱數(shù)學(xué)模型，并求解出物理散熱對(duì)鋼水溫度的影響。最后分析和比較各因素對(duì)鋼水溫度的影響程度并總結(jié)出影響鋼水溫度變化的主要因素。

1 RH爐傳感器分布和作用

本文以210 t的RH精煉爐為對(duì)象，研究傳感系統(tǒng)在RH精煉爐的分布，并分析這些傳感器在精煉爐中的作用。

氧氣閥站安裝的傳感器能夠檢測(cè)多功能頂槍吹出氣體的溫度、壓力、流量，其中溫度傳感器使用PT100熱電阻。操作人員根據(jù)氧氣閥站傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算需要吹氣和加料量，從而有效地對(duì)冶煉過(guò)程進(jìn)行和控制和計(jì)算。

真空室包壁的耐火材料通常由三層耐材組成，由內(nèi)向外依次為：工作層、永久層、鋼殼。耐材溫度傳感器通常使用熱電偶，位于真空室包壁的工作層和永久層中[1]。該傳感器主要用來(lái)測(cè)量和記錄真空室包壁不同耐材的溫度，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析有助于計(jì)算出真空室狀態(tài)、耐材熱傳導(dǎo)對(duì)鋼水溫度變化的影響。

氬氣流量和壓力傳感器位于氬氣閥站，操作人員可根據(jù)傳感器檢測(cè)到精煉過(guò)程中吹氬氣的壓力和流量對(duì)吹氬氣過(guò)程進(jìn)行控制。

化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體以及氬氣由真空泵通過(guò)煙道排走，位于煙道內(nèi)的溫度傳感器通常使用熱電偶并能夠測(cè)量出廢氣的溫度；流量傳感器能夠測(cè)量真空泵抽走氣體的流量；廢氣分析儀，能夠分析廢氣成分以及占總氣量的比重。

研究傳感器分布和分析傳感器作用有利于明確各傳感數(shù)據(jù)的來(lái)源和作用，并為研究影響鋼水溫度因素和建立溫度預(yù)報(bào)模型提供數(shù)據(jù)支持。

2 RH精煉過(guò)程鋼水溫度變化研究

RH精煉過(guò)程開始后，鋼水由上升管進(jìn)入真空室內(nèi)進(jìn)行真空處理。真空室內(nèi)鋼水中的碳和氧發(fā)生脫碳反應(yīng)產(chǎn)生熱量和廢氣，同時(shí)真空室鋼水的熱量以熱輻射和熱對(duì)流的形式向真空室爐壁傳熱；提升氣體與化學(xué)反正產(chǎn)生的廢氣由真空泵抽真空從煙道排走并帶走部分鋼水熱量；脫氧合金等升溫劑以及其他合金的加入也會(huì)對(duì)鋼水溫度造成影響。經(jīng)真空處理后的鋼水因氣泡泵原理經(jīng)下降管返回鋼包，并在鋼包內(nèi)混勻后重新流入真空室，這種周而復(fù)始的鋼水循環(huán)，使得鋼水溫度不斷變化[2]。由于氬氣的吹入和鋼水的熱循環(huán)，可以認(rèn)為鋼水的溫度在鋼包內(nèi)和真空室內(nèi)的分布是均勻的。

圖1 鋼水傳熱物理示意圖

總結(jié)以上影響因素，得出鋼水熱平衡方程為：

(1)

式中，Wsteel為鋼水重量；Cpsteel為鋼水比熱容。其中鋼水重量，鋼水比熱容可以查表得，鋼水溫度可以測(cè)量得到。Qc為脫碳造成的熱量變化，QO為與氧有關(guān)造成的熱量變化，Qgas為抽真空造成的熱量變化，Qallay為合金加入造成的熱量變化，Qother為非操作因素造成的熱量變化，以上熱量變化需要利用機(jī)理模型、化學(xué)方程，傳熱學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，再由式(1)和可計(jì)算出這些因素造成的溫度變化量。

2.1 氧對(duì)溫度變化的影響

RH精煉過(guò)程氧參與影響鋼水溫度變化的因素需要考慮以下兩部分：(1)吹入真空室的氧氣溶于鋼水中產(chǎn)生熱量對(duì)鋼水溫度的影響；(2)鋼水中的游離氧與鋼水中的碳、鋁發(fā)生脫氧反應(yīng)所釋放的熱量對(duì)鋼水溫度的影響。

吹入的氧氣溶于鋼水中形成游離氧釋放出的熱量是鋼水溫度升高的因素之一，溶氧過(guò)程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及其產(chǎn)生的熱量公式如下：

O225 ℃=O21600 ℃ΔH=53.86 kJ/mol

(2)

(3)

由式(2)和(3)得：

(4)

(5)

(6)

式中，為VO溶解的氧量，Nm3；Vm為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下氧氣體積，取Vm=22.4 L/mol；Q[O]為溶氧造成的熱量變化，kJ；T[O]為溶氧造成的溫度變化，℃；Wsteel=210 t；Cpsteel=0.88 kJ/( kg· ℃)[3].

計(jì)算可知，溶解1m3氧氣放出8 055.35 kJ的熱量，能使210 t鋼水上升0.04 ℃，在實(shí)際精煉過(guò)程中一爐鋼的吹氧量大約為70 m3，則整個(gè)過(guò)程升溫約2.8 ℃.

2.2 脫碳過(guò)程對(duì)鋼水溫度的影響

脫碳原理是在真空狀態(tài)下利用碳氧濃度積的變小，并不斷抽走真空室內(nèi)的氣體來(lái)降低真空室內(nèi)鋼水氧分壓，從而加速鋼水中碳和游離氧反應(yīng)。在RH精煉過(guò)程中，鋼水中的碳和游離氧發(fā)生反應(yīng)不僅能產(chǎn)生熱量，而且生成的一氧化碳被真空泵抽走會(huì)帶走一部分鋼水熱量。綜合考慮以上兩點(diǎn)根據(jù)式(7)～(9)可以計(jì)算出整個(gè)脫碳過(guò)程對(duì)鋼水溫度的影響。

C+O=COΔH=-110.34 kJ/mol

(7)

Qin=Cpsteel·Wsteel·Δt

(8)

(9)

由式(7)～(9)計(jì)算得到下式：

(10)

式中，Qin為鋼水吸收的熱量，kJ；T[C]為碳氧反應(yīng)放出的熱量使鋼水升高的溫度，℃；Qco為碳氧反應(yīng)放出的熱量，kJ；Δ[C]為處理前后鋼水碳含量的變化量；Mc為碳的摩爾質(zhì)量，Mc=12 g/mol.

計(jì)算可知，碳氧反應(yīng)放出的熱量被鋼水吸收后不僅能彌補(bǔ)抽真空過(guò)程一氧化碳帶走鋼水的熱量并同時(shí)能使鋼水溫度上升約3.6 ℃.

2.3 抽真空對(duì)溫度變化的影響

為了促進(jìn)鋼水循環(huán)，氬氣作為提升氣從體上升管處吹入，這個(gè)過(guò)程氬氣不參與任何化學(xué)反應(yīng)只給鋼水流動(dòng)提供上升驅(qū)動(dòng)力，吹入的氬氣和鋼水接觸后溫度升高帶走鋼水部分熱量，最后被真空泵抽走。

在RH精煉過(guò)程中，提升氣體流量基本固定，一般維持著2 200 NL/min，吹氬氣平均處理時(shí)間約40 min，則整個(gè)過(guò)程吹氬氣總體積約為88Nm3.假設(shè)被抽真空的氣體初始溫度為25 ℃，最后排出時(shí)的溫度經(jīng)傳感器檢測(cè)約為800 ℃.利用式(12)計(jì)算可知整個(gè)吹氬過(guò)程能使210 t鋼水降低0.36 ℃，氬氣帶走的熱量計(jì)算公式如下：

QAr=ρAr·CpAr·VAr·ΔT

(11)

(12)

式中，QAr為吹氬氣帶走的熱量，kJ；TAr為吹氬氣造成的溫度變化，℃；VAr為吹氬氣的總體積，Nm3；ρAr為氬氣的密度，ρAr=1.784 kg/m3；CpAr為氬氣的比熱容，CpAr=0.52 kJ/ kg· ℃.

精煉過(guò)程中抽走氧氣的總量約為21 Nm3，利用式(13)計(jì)算可知抽走的氧氣能使210 t鋼水降低0.1 ℃.

(13)

式中，TO2為抽氧氣造成的溫度變化，℃；ρO2為氧氣的密度，ρO2=1.33 kg/m3；CpO2為氧氣的比熱容，CpO2=0.92 kJ/ kg· ℃；VO2為抽走氧氣的總體積；VO2=21Nm3.

2.4 加鋁對(duì)溫度變化的影響

精煉處理過(guò)程中加鋁的目的有兩個(gè)：其一是為了脫氧，其二是為了提升鋼水溫度。計(jì)算鋁氧反應(yīng)對(duì)溫度變化的影響應(yīng)從兩個(gè)方面考慮：(1)固態(tài)鋁熔化成液態(tài)吸收熱量；(2)熔于鋼水中的鋁與鋼水中游離氧反應(yīng)放出的熱量。

固態(tài)鋁熔化成液態(tài)吸收熱量的計(jì)算如下：

Als=AllΔH=10.71 kJ/mol

(14)

(15)

式中，QAlin為固態(tài)鋁熔化成液態(tài)吸收的熱量，kJ；WAl為總加鋁量，kg；MAl為鋁的原子量，MAl=0.027 kg/mol.

熔于鋼水中的鋁和游離氧的反應(yīng)放出的熱量計(jì)算如下：

ΔG!m=-1682.93+323.24TkJ/mol

(16)

All=AlΔG!m=-63.18+27.91TkJ/mol

(17)

由式(4)、(16)、(17)計(jì)算可知：

2Al+3O=Al2O3s

ΔG!m=-1 205.12+407.73TkJ/mol

(18)

由于為了使鋼水具有一定酸溶鋁所需要加入鋁的重量相對(duì)較少，所以鋁脫氧反應(yīng)所需要鋁的重量可視為精煉過(guò)程鋁加入的重量。

(19)

(20)

式中，QAlout鋁氧反放出的熱量，kJ；TAl為加鋁造成的溫度變化，℃.

假設(shè)鋼水重量是210 t，計(jì)算表明每1 kg鋁能使鋼水溫度升高0.11 ℃，在實(shí)際生產(chǎn)中，RH每爐加鋁量至少為200 kg，即加鋁大約能使鋼水升高22 ℃.

2.5 合金化對(duì)溫度變化的影響

RH精煉過(guò)程加入的合金可分為兩類，一類為脫氧合金，主要是金屬鋁，作用是參與鋼水內(nèi)的脫氧反應(yīng)；另一類為普通合金，作用是調(diào)節(jié)鋼水成分。由于鋼水中鋁和碳的氧勢(shì)較低，鋼水中的游離氧能完全與鋁、碳反應(yīng)耗盡，因此普通合金不參與脫氧反應(yīng)僅作為鋼水中的合金元素存在。普通合金加人鋼水后對(duì)鋼水溫度變化的影響主要可以分為加熱、熔化與熔解三個(gè)階段[4]，它們對(duì)鋼水溫度變化的影響與合金加入量成正比。合金加入對(duì)鋼水熱量的影響可用式(21)表示：

(21)

式中，i表示一種加入的合金，Wi表示加入的第i種合金的重量；Cpi為不同合金的比熱容；ΔT為鋼水溫度與合金料初始溫度的溫度差；Mi為不同合金的摩爾質(zhì)量；ΔHi為不同合金的熔化熱；ΔHif為不同合金的熔解熱。

合金加入對(duì)鋼水溫度的影響，即:

(22)

通過(guò)對(duì)以上因素的分析可以總結(jié)出合金溫降系數(shù)，如表1.根據(jù)溫降系數(shù)和溫降表達(dá)式，式(23)，可以計(jì)算出加入合金造成的鋼水溫度變化。

(23)

式中，Qi表示第i種合金的加入對(duì)鋼水溫度的影響即溫降系數(shù)；ΔTadd表示加入合金造成的鋼水溫度變化。

2.6 非操作因素對(duì)溫度變化的影響

非操作因素對(duì)鋼水溫度變化的影響主要包括鋼包和真空室殼體耐材以熱傳遞方式的散熱，鋼水熱輻射，鋼包和真空室的熱狀態(tài)等。

表1 合金的溫降系數(shù)

Tab.1 Temperature drop coefficient of the alloy

種類溫降系數(shù)(℃/kg)高碳錳鐵-7金屬錳-2．7鈦鐵-3．2磷鐵-1．8無(wú)煙煤增碳劑-6．3低碳硅鐵-9微碳硅鐵-9

鋼包和真空室殼體各層耐材的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容等熱物性參數(shù)主要取決于耐火材料的化學(xué)成分，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，自身特性、表面狀態(tài)和溫度等因素[5]。當(dāng)表面狀態(tài)、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)等因素確定后，通過(guò)已知耐材化學(xué)成分的熱物性參數(shù)并利用耐材中傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)可以建立鋼水溫度一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)學(xué)模型，求解方程可以得到真空室和鋼包耐材的熱傳導(dǎo)對(duì)鋼水溫度變化的影響。鋼包的散熱分為通過(guò)鋼包包壁傳熱和鋼包包底傳熱兩個(gè)部分。

鋼包包壁和真空室爐壁耐材的傳熱為：

(24)

邊界條件，τ=t：

r=rb時(shí)：T=Tsteel

(25)

(26)

初始條件：

τ=0，rb≤r≤rw時(shí)：

(27)

鋼包包底耐材的傳熱為：

(28)

邊界條件τ=t:

Z=0時(shí)：

T=Tsteel

(29)

Z=z時(shí)：

(30)

初始條件，τ=0時(shí)：

(31)

對(duì)包壁和包底進(jìn)行網(wǎng)格劃分，式(23)～式(31)可采用有限差分法求解，可得到鋼包耐材在精煉過(guò)程中吸收的熱量，如式(32).

Ti,zend-Ti,z0

(32)

式中，τ為導(dǎo)熱時(shí)間；Z，r為鋼包尺寸；rw為鋼包或真空室外徑；rb為鋼包或真空室內(nèi)徑；z為包底厚度；h為鋼包高度；Δr、Δz為網(wǎng)格間隔；ρr-ladle包壁耐材密度；Cpr-ladle包壁耐材比熱容；ρz-ladle包底耐材密度；Cpz-ladle包底耐材比熱容；T為耐材在r點(diǎn)在τ時(shí)刻的溫度；λ為耐材導(dǎo)熱系數(shù)；Ti,r0為冶煉開始時(shí)包壁溫度；Ti,rend為冶煉結(jié)束時(shí)包壁溫度；Ti,z0為冶煉開始時(shí)包底溫度；Ti,zend為冶煉結(jié)束時(shí)包底溫度；Tsteel,0為冶煉開始時(shí)鋼水溫度；Tsteel為鋼水溫度；Tair為外界環(huán)境溫度溫度；α為外壁和大氣之間的對(duì)流交換系數(shù)。

在整個(gè)精煉過(guò)程中，鋼水通過(guò)鋼包和真空室耐材的散熱占全部溫降的很大一部分，在只考慮鋼包和真空室耐材散熱的情況下40 min的處理時(shí)間可使210 t鋼水溫度降低大約36 ℃.

在精煉過(guò)程中，周圍環(huán)境溫度相對(duì)較低而鋼包和真空室又是一個(gè)高溫容體，所以就形成了以鋼包和真空室為主體向外界發(fā)出熱輻射的容體[6]。其中鋼水的熱輻射主要由鋼包內(nèi)鋼水向周圍環(huán)境輻射和真空室內(nèi)鋼水向真空室輻射兩部分構(gòu)成。真空室每一個(gè)面的輻射密度為：

(33)

式中，Gi為投入輻射被i面吸收的熱流密度；Jk為k面有效輻射熱流密度；A為面積；Xk,i為表面k對(duì)表面i的角系數(shù)；i=0,1,…,3為鋼水自由面、真空室爐頂、真空室爐壁。

兩個(gè)有限大小的表面Ak、Ai之間角系數(shù)的相對(duì)性有：

Xk,i·Ak=Xi,k·Ai

(34)

(35)

每個(gè)面自身輻射能為：

(36)

每個(gè)面的有效輻射能為：

Ji=Ei+1-εiGi，i=1,2,…,3

(37)

將式(35)和(36)帶入(37)，得：

(38)

根據(jù)熱流密度定義，式(39)，可以計(jì)算每個(gè)面輻射出的熱量

(39)

式中，σ為玻爾茲曼常數(shù)；εi為i面的黑度；Ti為i面的溫度。

鋼水熱輻射是使鋼水溫度降低的一個(gè)因素，由于真空室結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致表面角系數(shù)和黑度系數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確確定。因此，在實(shí)際求解輻射出的熱量過(guò)程中只能做定性分析。

3 機(jī)理分析影響鋼水溫度主要因素

綜合考慮與氧有關(guān)對(duì)鋼水溫度變化的影響，可以得出碳、鋁和鋼水中的游離氧反應(yīng)是造成鋼水溫度升高的重要部分，即鋼水中的含氧量和含碳量是影響溫度的兩個(gè)因素。由于鋁、碳的氧勢(shì)較低，鋼水中的游離氧能完全與鋁、碳反應(yīng)耗盡，故其他元素與游離氧反應(yīng)的熱效應(yīng)可以忽略。精煉過(guò)程鋼水中的碳可視為全部與氧反應(yīng)耗盡，所以脫碳對(duì)鋼水溫度的影響可歸為鋼水中氧含量對(duì)溫度的影響，因此鋼水含氧量是影響鋼水溫度的重要因素。

在精煉過(guò)程中加鋁的主要目的是去除脫碳結(jié)束后鋼水中多余的游離氧，或者在鋼水溫度過(guò)低時(shí)采用化學(xué)升溫的方法調(diào)高鋼水溫度。因此，加鋁量也是影響鋼水溫度變化的重要因素。

在RH精煉過(guò)程中，提升氣體氬氣的流量和真空室氧槍吹氧氣的流量基本固定。根據(jù)式(40)知，抽真空氣體體積與抽氣時(shí)間成正比，再根據(jù)比熱容定義和式(40)可推知，抽真空帶走的熱量和抽氣時(shí)間成正比，所以抽真空對(duì)溫度的影響可以視為精煉時(shí)間對(duì)鋼水溫度的影響。

Vgas=qgas·t

(40)

普通合金在鋼水中只發(fā)生吸熱、熔化和溶解反應(yīng)，它們可視為冷卻材料。普通合金的加入對(duì)鋼水溫度造成的變化與加入合金的重量成正比，而且與鋼水狀態(tài)無(wú)關(guān)。RH精煉過(guò)程最常加入的普通合金是錳和鈦，在整個(gè)精煉過(guò)程中它們對(duì)鋼水的溫降影響不超過(guò)1 ℃.在RH精煉過(guò)程中普通合金的加入量遠(yuǎn)小于1 t，以210 t RH精煉爐為例，加入合金的重量不到鋼水重量的0.47%.通常在普通合金加入量不大的情況下，可以忽略普通合金加入對(duì)鋼水溫度變化的影響。

根據(jù)式(24)～式(32)、式(39)～(40)知，機(jī)理模型中可以將非操作因素看作一個(gè)關(guān)于時(shí)間和鋼水溫度的函數(shù)，此外鋼水的初始溫度以及鋼包和真空室內(nèi)襯溫度對(duì)鋼水溫度變化有著很大的影響，因此精煉時(shí)間、鋼水初溫、這兩者能夠反映出精煉過(guò)程中鋼水、鋼包、真空室、耐材的溫度和狀態(tài)。根據(jù)熱力學(xué)原理可知，鋼水的初始溫度與其所具有的熱量有密切關(guān)系，而鋼水中熱量決定著的鋼水的內(nèi)能、熵和熱輻射的大小，耐材傳熱的能力以及其他物理變化和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，所以鋼水初始溫度是影響溫度變化的一個(gè)重要因素。

RH精煉是一個(gè)時(shí)變過(guò)程，鋼水的自然降溫，真空室抽真空帶走的熱量，吹氧造成的溫升以及非操作因素對(duì)鋼水溫度的影響看作一個(gè)關(guān)于時(shí)間和鋼水溫度的函數(shù)。根據(jù)式(39)熱流密度定義知，熱量大小和熱流密度大小成正比，因此精煉時(shí)間的長(zhǎng)短嚴(yán)重影響著鋼水溫度的變化，同時(shí)還能反映出鋼水、鋼包、真空室、耐材的溫度和狀態(tài)。所以RH精煉的時(shí)間也是影響鋼水溫度變化的一個(gè)重要因素。

通過(guò)以上分析可以總結(jié)出影響RH精煉過(guò)程鋼水溫度變化的主要因素有：鋼水重量，鋼水初溫，精煉時(shí)間，鋼水含氧量，金屬鋁加入量。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)研究RH精煉系統(tǒng)傳感器的分布和作用，利用傳感數(shù)據(jù)并結(jié)合RH冶煉工藝，建立機(jī)理模型對(duì)影響RH精煉過(guò)程溫度變化的元素進(jìn)行分析，并從諸多因素中總結(jié)出影響鋼水溫度變化的主要因素。相比以往人工采集數(shù)據(jù)和通過(guò)經(jīng)驗(yàn)分析影響鋼水溫度因素，本文采用的方法有著更充分的科學(xué)依據(jù)和更準(zhǔn)確的結(jié)果，并能為智能鋼水溫度預(yù)報(bào)模型輸入的選擇提供充分的科學(xué)依據(jù)。

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InfluenceFactorsofMoltenSteelTemperatureBasedonMechanismModel

ZHANG Yi-dong1,ZENG Jian-chao1，ZHANG Miao2,MA Jin-meng1

(1.Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan 030024,China; 2.Xi'an Water Supply Co., Ltd., The Southern Water Treatment Plant, Xi'an 710054,China)

RH refining process is a complex system engineering, and there are many factors in the process of smelting influencing the molten steel temperature, the determination of the main factors which influence the molten steel temperature change is the foundation of the establishment of molten steel temperature prediction model. Taking the 210 ton RH refining furnace of a steel plan as the research subject, combining with the characteristics of RH refining process and using the data obtained by the sensor system, the mechanism model was built according to the principle of thermal equilibrium and metallurgical thermodynamics, and then the factors causing molten steel temperature variation throughout the refining process were calculated, finally, through analyzing and comparing the variation, we concluded that the main factors affecting the temperature of molten steel are the weight of the steel, the initial temperature of the molten steel, the refining processing time, the level of the dissolved oxygen in the molten steel, and the amount of aluminum added in the process. The analyzing approach is based on more accurate scientific basis, and can provide more accurate result, comparing to the previous date collection by manual work and analysis of factors influencing the temperature of molten steel through the human experience.

RH refining process, mechanism model, sensor data, influencing factors of temperature

1673-2057(2018)01-0042-07

2016-05-09

張軼東(1987-)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橄到y(tǒng)的狀態(tài)預(yù)測(cè)與健康管理。

TF769.4

A

10.3969/j.issn.1673-2057.2018.01.008