LF炉精炼过程钢水温度预报技术

　　LF炉精炼过程钢水温度预报技术武拥军，姜周华，姜茂发（东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004）析与计算，利用热平衡规律，详细推导并建立了钢水升温速率模型。其中钢包包壁的传热机制（包括包侧壁和包底）分别采用圆柱坐标下和直角坐标下的一维非稳态导热微分方程及其初始条件和第三类边界条件来描述，以有限差分方法求解。编制成计算机程序对实际过程模拟仿真。仿真结果与实际值的误差均在±5°C之内。

　　随着计算机及自动控制技术在钢铁工业中的应用，在电炉冶炼一炉外精炼一连铸一轧制这一短流程生产工艺中，LF炉对连铸缓冲器的作用日益突出。因此，LF炉精炼过程中温度的控制成为整个短流程是否顺行的关键因素。目前，我国钢铁企业LF炉精炼过程中温度的人工控制己与现代化生产的快节奏和对产品质量的精确控制不相适应。开发并实现LF炉精炼过程钢水温度预报成为冶金工1基于能量平衡的温度预报模型的建立与求解11输入体系的电能~1间取值；/、x为包括变压器和短网在内的电阻和感抗，n，其值可由短路试验获得；Ui、为分别为相电压，V和电流A. 12体系的热损1通过炉衬散出的热量在计算炉衬散热量之前，首先要计算炉衬的瞬时温度分布。

　　炉衬侧壁：为圆柱坐标下的一维非稳态导边界条件为r=n，T——初始条件（=0时）为②包底：为无限大平板一维非稳态导热，导热微分方程为边界条件为Z=0T=初始条件（=0时）为上面各，a为导温系数，m2/s；Tst、Tis、Ta、基金项目：国家“九五”重点科技攻关项目（95~524-02-02）Ts，（）分别为钢水、钢包外壁、大气的温度及钢包到达LF精炼工位（即r=0）时的钢水温度和钢包外壁温度，IK、入为对流换热系数及导热系为钢包内径、外径及包底厚度，m；t为时间，s.推导包壁初始温度Tis.由热平衡关系，电炉出钢到钢包到达LF工位期间，钢水的温降等于其辐射热损和钢包包衬蓄热之和，即有。cst（TtaP*TsU）=设ATin则2为电炉出钢温度、出钢时及钢包到位时炉衬温度，IKQrs为出钢及运包过程钢水的辐射热损失，W.由于炉衬温度的变化值与出钢时钢水温度和炉衬温度之差成正比，即化等一系列过程，并*终与熔池温度相平衡。因此合金化过程的热效应SHi由三部分组成和熔清时熔池温度，K；cs，i、cu为合金固相、液相比热容，l/（kg°IO；Wi为合金加入量，kg；Hf，i为合金熔化潜热，10/kg.合金元素熔解于钢液的熔解热，以HSi表示合金元素的氧化放热，以Hra，i表示所以2）加渣料的热效应，以表示1一上面各，At为时间步长，s 2）纵向（包底）①网格间隔Az，节点数：0（初始温度分布）稳定性条件At< 3）通过包衬的热损失为二个节点温度。

　　当钢水温度和成分同时满足出钢要求时，计算结束。

　　2模型的验证与应用0程序设计语言，将上述精炼过程温度预报模型编制成计算机程序，用该程序对抚顺钢厂四炼分厂LF炉精炼过程进行现场模拟仿真。输入生产中相关工艺、设备和物性参数（此略），结果表明：本程序对精炼过程钢水温度的预报值与实测值吻合得较好。在随机进行的50炉试验173个温度数据中，预报温度与实测温度的误差均在±5 *C以内。因此，该精炼过程钢水温度预报模型可完全应用于LF精炼过程钢水温度在线控制程序中。

　　3结论LF钢水温度预报模型主要应用于LF精炼过程中快速、准确地预报钢水温度，它与钢水成分微调模型、吹氩搅拌模型及脱硫模型等构成LF精炼过程的工艺优化模型，是实行LF精炼过程计算机控制的重要基础。