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脱氧合金化元件收得率影响因素研究 摘要：炼钢过程中的脱氧合金化是钢铁冶炼的重要工艺环节。随着钢铁行业中高附加值钢种产量的不断提高，在保证钢水质量的同时，如何最大限度地降低合金钢的生产成本已经成为各大钢铁企业提高竞争力所要解决的重要问题。对于不同的钢种，在冶炼结束时，需要投入不同量、不同种类的合金，以使其达到特定要求。基于此，通过历史数据对脱氧合金化环节进行了分析与评价，对收集到的数据用Excel进行初步处理和统计分析，可以知道影响合金收得率的因素有转炉终点温度，转炉终点C,Mn,S,P,Si等含量。建立模型分析合金收得率并提高元素收得率预测准确率，进而实现脱氧合金化成本优化对实际钢铁冶炼具有十分重要的意义。用Excle统计分析出影响C,Mn,S,P,Si等元素收得率的主要因素。 在国家号召减少产能过剩大背景下，钢铁行业急需提高高附加值钢种的产量以适应当前行业环境。按照冶炼标准选择合金的种类和加入量，某些钢厂企业甚至分钢种制定固定的合金种类和数量，近年来随着用户对钢材质量的要求越来越苛刻，因此研究适合于现场转炉冶炼过程中的脱氧和合金化计算机控制模型势在必行.依据2019年Mathor Cup高校数学建模挑战赛D题数据通过对题目的认真分析，并查阅资料式中:W同时根据2019年Mathor Cup高校数学建模挑战赛D题数据使用Excel将C、Mn、S、P、Si五种元素绘制出百分比堆积折线统计图，就可以清晰地反映出各个转炉元素的比例，并根据主公式的已知条件进行历史收得率的计算。终点控制的具体目标转炉终点控制把终点温度和终点碳含量作为控制的主要对象，控制吹炼的过程使钢水温度和成分达标。转炉炼钢终点控制是保证炼钢能顺利完成的一项重要操作制度，终点控制技术已成为衡量炼钢综合技术水平的一项重要指标。准确预报转炉炼钢终点钢水温度、碳含量、金属收得率、生产成本和钢的品质，从而及时调整加入的原材料、辅助材料及耗氧量，成为整个炼钢过程中极其重要的一环。1 模型的建立与求解1.1 提出假设假设一:影响钢水收得率可能是因为转炉喷溅(spray)。假设二:影响钢水收得率可能还因为终点氧(end oxygen)。假设三:铁水等原料完全入炉是否会影响收得率。假设四:转炉转化过程中出现事故是否会影响收得率。1.2 计算C,Mn的历史收得率利用程序框图1可以清晰地看出加工元素和加工步骤。根据国家数据网查的数据可得出C和Mn的转炉温度折线图，如图2所示。由图2大致可以看出转炉终点温度和转炉终点C几乎成正比。由Mn的转炉终点可以看出转炉终点温度和转炉终点几乎成正比(见图3)，且两者的值几乎达到相同。根据实验得到以下图表，清晰地看出合金原料平均单耗和合金元素平均收得率(见表1、表2)。综上所述，即通过实验和计算可得如下结果，如表3所示。结果:因为收得率与百分比相关，所以得到的结果在区间范围内，C的历史收得率为95%～98%,Mn的历史收得率为85%～95%。2 影响收得率的因素由假设出发研究其是否会对最终收得率产生影响，在锤炼过程中由于氧气流对熔池的冲击和脱碳反应产生巨量CO气体排出，造成炉渣及金属液的喷溅。在通常情况下，这种金属液飞溅不会形成喷溅，但在脱碳反应的加剧情形下，转炉内短时间内产生大量的CO气体，气体产生聚合突变反应，将炉渣及金属喷液喷出炉口。炉池脱碳的不均匀而产生突发性的脱碳反应，瞬间产生大量的CO气体是发生喷溅的根本原因。以下有三个喷溅原因。1)爆发性喷溅熔池内碳氧反应不均衡发展，瞬时产生大量的CO气体从炉口夺路而出。同时，还挟带着大量的水和熔渣，在1 480℃以下熔炉内化学反应会受到限制，在1 480℃以上熔炉内化学反应才能顺利进行，否则就会在供氧气时生成大量Fe O，且短时间内堆积造成猛烈喷溅。2)泡沫性喷溅熔渣泡沫太多，阻碍CO气体通畅排出，使渣层厚度增加，严重时能够上涨到炉口并溢出，还与炉熔比的大小，扎量多少及熔渣泡沫化程度相关。3)金属喷溅渣中Fe O含量过低，熔渣流动性不好，氧气流直流接触金属液面，碳氧反应生成的一氧化碳气体排出带动金属液体喷溅。根据附表数据分析得出影响其收得率的还可能有其他因素。分析图4～图8转炉元素的变化趋势和其最值可得，在同一钢种下，其影响收得率的因素则为铁水条件会对其产生影响。3 结语转炉工作过程中测量钢水收得率是一个比较系统而全面的工作，需要多个工序之间的配合，这不仅关系到炼钢炉前钢水质量、温度等情况，还要考虑其他因素的具体影响