第1期 贺东风等：炼钢厂钢包热状态跟踪模型 。113° 成的温降：第二类是由于添加合金、电极加热等治炼 “准稳态”的时间和钢水温降具有显著影响.根据模 操作造成的钢水温降或温升.钢包热状态跟踪模型 拟，钢包达到“准稳态”后，正常周转包从转炉出钢 计算的是第一种因素造成的钢水温降，其温降值与 开始至连铸浇铸结束，钢水通过钢包散热的总温降 钢包热状态、钢水温度和各步骤操作时间相关.设 是36.8℃，这也是Q炼钢厂钢包热循环一个周期钢 定转炉出钢温度为1680℃根据生产数据统计，Q水温降的最小值.以钢水温降与“准稳态”钢包钢水 炼钢厂钢包热循环过程中，各步骤的耗时如表1所 温降的差值小于10℃为界限，则当新包烘烤预热 示.为了方便讨论，假设第二类因素造成的钢水温 为780m时，经过四次热循环，钢包达到“准稳 降或温升不变.利用钢包热状态跟踪模型计算转炉 态”.从第一次热循环到第四次热循环，钢水通过钢 出钢开始至连铸浇铸结束钢包热状态造成的钢水总 包散热造成的钢水总温降与“准稳态”钢包相比，差 温降，由此可确定不同的钢包热状态对应的转炉出 值分别为29231.7和1.3℃.当离线烘烤预热 钢温度 为480m时，经过七次热循环钢包才达到“准稳 表1钢包热循环各步骤平均操作时间 态”.从第一次热循环到第七次热循环钢水总温降 Table1 Ave mge running tme durng the heat tmover of the lade 与“准稳态”钢包相比，差值分别为1857.7、5.7、 序号 操作 时间mn 4.2271.8和1.2℃.钢包烘烤预热时间从 在线烘烤 30 480m赠加到780m钢包第一次热循环钢水总温 2 转炉出钢 7 降减少15.6℃可大幅度降低转炉出钢温度. 3 转炉至精炼运输 5 3.2空包时间的影响 4 精炼处理 40 从钢包快修到在线烘烤，如图1所示，钢包周转 5 钢水镇静（精炼结束至钢包开浇） 20 途径有四种：第一种，正常周转，钢包快修后，直接在 6 钢包浇铸 30 线烘烤；第二种，钢包由于钢包调配的原因，经过钢 钢包快修 60 包快修后不能及时在线烘烤，出现钢包等待冷却时 间，然后再进行在线烘烤：第三种，钢包经过钢包快 3.1 新包烘烤预热时间的影响 修后，预计等待时间较长，为了包衬保温进行离线烘 新砌钢包投入使用后，包衬温度逐渐上升.当 烤，然后再进行在线烘烤：第四种，钢包经过一定时 钢包进行一定热循环次数后，包衬才达到“准稳 间的等待冷却后，为了补偿包衬温度，减少钢水温 态).新砌包进入热循环之前，需进行新包烘烤 降，对钢包进行一定时间的离线烘烤，然后再进行在 预热，新包烘烤预热时间的长短与钢包达到“准稳 线烘烤 态”的时间相关，也与钢包达到“准稳态”前，每一次 钢包在连铸工序浇铸结束至在线烘烤之间为空 钢包热循环中钢水的温降值相关.分别选择新包烘 包时间.正常周转钢包空包时间为钢包快修时间， 烤预热时间为480和780m?模拟计算钢包达到 即60m识在第二种情况中，增加了空包时间，由此 “准稳态”的时间和“准稳态”之前钢包一个热循环 造成钢水温降增加.空包时间对钢水温降的影响如 周期内钢水通过钢包散热造成的总温降，见图3 图4.由图4可得，空包时间90120.180和540mn 56年 时，钢水总温降比空包时间60m时增加2.24.0 6.6和146℃.空包时间长短，对钢水温降具有显 52 ◆新包烘烤预热780min ■新包烘烤预热480min 著影响. 48 3.3离线烘烤时间的影响 在钢包周转的第三种情况中，离线烘烤时间对 钢水温降的影响如图5图5中从左至右前五个点 40 的时间坐标非等值分布，分别是06、12.30和 361 45678910 60m即后面各点时间坐标为60m的整数倍等值 热循环周期/次 分布.在离线烘烤前期，由于钢包包衬温度较高，钢 图3新砌包烘烤预热时间对钢水温降的影响 包散热速率大于离线烘烤器对钢包的加热速率，包 Fg3 E ffect of new kdle preheating tme on molten steel tempera 衬温度逐渐降低.由此，钢水温降随离线烘烤时间 ued印 延长而增大.当离线烘烤时间接近120m时，包衬 由图3可得，新砌包烘烤预热时间对钢包达到 温度降到最低值：当大于120m后，包衬散热速率第 1期 贺东风等:炼钢厂钢包热状态跟踪模型 成的温降 ;第二类是由于添加合金 、电极加热等冶炼 操作造成的钢水温降或温升.钢包热状态跟踪模型 计算的是第一种因素造成的钢水温降 ,其温降值与 钢包热状态、钢水温度和各步骤操作时间相关 .设 定转炉出钢温度为 1 680 ℃,根据生产数据统计, Q 炼钢厂钢包热循环过程中, 各步骤的耗时如表 1所 示.为了方便讨论, 假设第二类因素造成的钢水温 降或温升不变 .利用钢包热状态跟踪模型计算转炉 出钢开始至连铸浇铸结束钢包热状态造成的钢水总 温降 ,由此可确定不同的钢包热状态对应的转炉出 钢温度. 表 1 钢包热循环各步骤平均操作时间 Table1 Averagerunningtimeduringtheheatturnoveroftheladle 序号 操作 时间 /min 1 在线烘烤 30 2 转炉出钢 7 3 转炉至精炼运输 5 4 精炼处理 40 5 钢水镇静(精炼结束至钢包开浇) 20 6 钢包浇铸 30 7 钢包快修 60 3.1 新包烘烤预热时间的影响 新砌钢包投入使用后, 包衬温度逐渐上升.当 钢包进行一定热循环次数后, 包衬才达到 “准稳 态” [ 13] .新砌包进入热循环之前 ,需进行新包烘烤 预热 ,新包烘烤预热时间的长短与钢包达到 “准稳 态”的时间相关 ,也与钢包达到 “准稳态 ”前 ,每一次 钢包热循环中钢水的温降值相关 .分别选择新包烘 烤预热时间为 480 和 780 min, 模拟计算钢包达到 “准稳态”的时间和 “准稳态 ”之前钢包一个热循环 周期内钢水通过钢包散热造成的总温降 ,见图 3. 图 3 新砌包烘烤预热时间对钢水温降的影响 Fig.3 Effectofnewladlepreheatingtimeonmoltensteeltempera￾turedrop 由图 3可得, 新砌包烘烤预热时间对钢包达到 “准稳态 ”的时间和钢水温降具有显著影响 .根据模 拟 ,钢包达到 “准稳态 ”后, 正常周转包从转炉出钢 开始至连铸浇铸结束, 钢水通过钢包散热的总温降 是 36.8℃,这也是 Q炼钢厂钢包热循环一个周期钢 水温降的最小值 .以钢水温降与“准稳态 ”钢包钢水 温降的差值小于 1.0 ℃为界限 , 则当新包烘烤预热 为 780 min时, 经过四次热循环, 钢包达到 “准稳 态 ”.从第一次热循环到第四次热循环, 钢水通过钢 包散热造成的钢水总温降与 “准稳态”钢包相比 ,差 值分别为 2.9、2.3、1.7和 1.3 ℃.当离线烘烤预热 为 480 min时, 经过七次热循环, 钢包才达到 “准稳 态 ”.从第一次热循环到第七次热循环, 钢水总温降 与 “准稳态”钢包相比, 差值分别为 18.5、7.7、5.7、 4.2、 2.7、 1.8 和 1.2 ℃.钢 包烘烤预热 时间从 480min增加到 780 min,钢包第一次热循环钢水总温 降减少 15.6 ℃,可大幅度降低转炉出钢温度. 3.2 空包时间的影响 从钢包快修到在线烘烤 ,如图 1所示, 钢包周转 途径有四种 :第一种, 正常周转 ,钢包快修后,直接在 线烘烤 ;第二种, 钢包由于钢包调配的原因 , 经过钢 包快修后不能及时在线烘烤 ,出现钢包等待冷却时 间 ,然后再进行在线烘烤;第三种, 钢包经过钢包快 修后,预计等待时间较长, 为了包衬保温进行离线烘 烤 ,然后再进行在线烘烤;第四种, 钢包经过一定时 间的等待冷却后 , 为了补偿包衬温度 , 减少钢水温 降 ,对钢包进行一定时间的离线烘烤 ,然后再进行在 线烘烤 . 钢包在连铸工序浇铸结束至在线烘烤之间为空 包时间 .正常周转钢包空包时间为钢包快修时间 , 即 60min.在第二种情况中, 增加了空包时间, 由此 造成钢水温降增加.空包时间对钢水温降的影响如 图 4.由图 4可得 ,空包时间 90、120、180和 540 min 时 ,钢水总温降比空包时间 60 min时增加 2.2、4.0、 6.6和 14.6 ℃.空包时间长短 , 对钢水温降具有显 著影响 . 3.3 离线烘烤时间的影响 在钢包周转的第三种情况中, 离线烘烤时间对 钢水温降的影响如图 5.图 5中从左至右前五个点 的时间坐标非等值分布 , 分别是 0、 6、 12、 30 和 60 min,后面各点时间坐标为 60 min的整数倍等值 分布.在离线烘烤前期,由于钢包包衬温度较高 ,钢 包散热速率大于离线烘烤器对钢包的加热速率 ,包 衬温度逐渐降低.由此 , 钢水温降随离线烘烤时间 延长而增大 .当离线烘烤时间接近 120 min时, 包衬 温度降到最低值 ;当大于 120 min后 ,包衬散热速率 · 113·