一種動(dòng)態(tài)判斷轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的爐渣狀態(tài)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種動(dòng)態(tài)判斷轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的爐渣狀態(tài)方法，特別是公稱容量為 120噸轉(zhuǎn)爐在正常煉鋼過程中動(dòng)態(tài)判斷其爐渣狀態(tài)的方法，屬于冶金轉(zhuǎn)爐控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，現(xiàn)場操作人員的最主要工作就是確保生產(chǎn)時(shí)刻轉(zhuǎn)爐爐渣的當(dāng) 前狀態(tài)能夠滿足脫憐、脫碳工藝的需要。運(yùn)是由于適宜的爐渣狀態(tài)（即：粘度適中），有助于 提高鋼水脫憐、脫碳的效果，確保轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的質(zhì)量;如果爐渣粘度偏小，即：爐渣狀態(tài)表 現(xiàn)為偏稀，就容易在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中發(fā)生噴瓣事故，運(yùn)種事故輕者會(huì)造成金屬收得率的下 降，造成經(jīng)濟(jì)的損失，重者更會(huì)對(duì)現(xiàn)場工作人員的人身安全構(gòu)成威脅，導(dǎo)致人員傷亡事故的 發(fā)生;如果爐渣粘度偏小，即：爐渣狀態(tài)表現(xiàn)為偏干，就容易造成生產(chǎn)過程中"脫憐"效果不 佳，或是發(fā)生"回憐"現(xiàn)象，從而造成轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的內(nèi)部化學(xué)成分不符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的 要求。正是由于爐渣狀態(tài)對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的重要性，轉(zhuǎn)爐煉鋼工序有"煉鋼即是煉渣"的 說法。因此現(xiàn)場操作人員在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中需要時(shí)刻關(guān)注爐渣的當(dāng)前狀態(tài)，并及時(shí)根據(jù)所 掌握的爐渣工作狀態(tài)信息進(jìn)行相應(yīng)的工藝調(diào)整，確保爐渣狀態(tài)實(shí)時(shí)滿足鋼水冶煉的需要。 但是，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，操作人員對(duì)爐渣狀態(tài)的判斷，往往存在滯后性。運(yùn)是由于鋼水冶 煉環(huán)節(jié)是在轉(zhuǎn)爐運(yùn)樣一個(gè)相對(duì)封閉的腔體內(nèi)進(jìn)行，導(dǎo)致操作人員無法在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中直 接觀察爐渣的狀態(tài)。
[0003] 公稱容量為120噸的中型轉(zhuǎn)爐（W下簡稱：120噸轉(zhuǎn)爐)是目前我國鋼鐵企業(yè)使用最 多的一種類型的轉(zhuǎn)爐，占國內(nèi)轉(zhuǎn)爐總運(yùn)轉(zhuǎn)量的70% W上。受爐型的限制，很多大型檢測設(shè) 備，諸如:機(jī)械式副槍等無法在該型轉(zhuǎn)爐上安裝使用，導(dǎo)致運(yùn)種轉(zhuǎn)爐的智能控制水平較低， 爐渣狀態(tài)的控制能力較差，進(jìn)而影響了鋼水質(zhì)量的穩(wěn)定性。目前，對(duì)于120噸轉(zhuǎn)爐而言，現(xiàn)場 判斷其爐渣狀態(tài)較為常用的方法還是依賴操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)，通過判斷轉(zhuǎn)爐冶煉過程中 的火焰顏色來判斷爐渣的狀態(tài)，但運(yùn)種式較為粗放，且受人為影響因素較大，導(dǎo)致操作人員 無法及時(shí)準(zhǔn)確判斷出當(dāng)前時(shí)刻的爐渣狀態(tài)。此外，轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場目前還有一種較為常用的判斷 爐渣狀態(tài)的方法，即：音頻化渣方法。該方法的主要工作原理是利用聲納設(shè)備采集從轉(zhuǎn)爐內(nèi) 部反饋出的噪音，并對(duì)其強(qiáng)度變化趨勢進(jìn)行分析，從而得出爐內(nèi)當(dāng)前時(shí)刻爐渣的狀況。該種 方法可W較為量化的反映出轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐渣的狀態(tài)，提升操作人員對(duì)爐渣的判斷水平;但是，該 種方法還存在著W下一些問題：（1)該方法只是簡單的對(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)噪音的音頻強(qiáng)度的變化趨 勢進(jìn)行分析，而沒有具體量化為爐內(nèi)渣層的實(shí)際情況，因此該方法并不能較為徹底的反映 出爐渣狀態(tài)，還需要加入人工經(jīng)驗(yàn)；（2)由于轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場的設(shè)備眾多，多種噪音源會(huì)干擾聲納 設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行效果，導(dǎo)致聲納設(shè)備的實(shí)際工作效果大打折扣；（3)由于爐渣在不同粘度下 的狀態(tài)差異很大，單純依靠聲納化渣設(shè)備還是無法準(zhǔn)確的判斷出當(dāng)前時(shí)刻爐渣狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提供一種動(dòng)態(tài)判斷轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的爐渣狀態(tài)方法，充分考慮該型 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中外界多種因素對(duì)爐渣狀態(tài)的影響和轉(zhuǎn)爐爐渣狀態(tài)的改變對(duì)其它設(shè)備參數(shù) 的影響，并將多種因素進(jìn)行融合，充分發(fā)揮每種因素的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)120噸轉(zhuǎn)爐爐渣狀態(tài)的 復(fù)合動(dòng)態(tài)檢測，確保爐渣檢測結(jié)果的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，解決【背景技術(shù)】存在的問題是。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種動(dòng)態(tài)判斷轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的爐渣狀態(tài)方法，包含如下 工藝步驟：
[0006] ①安裝在120噸轉(zhuǎn)爐上的氧槍重力傳感器檢測氧槍重量，氧氣流量傳感器轉(zhuǎn)爐冶 煉過程中的氧氣流量，氧槍吊運(yùn)絞盤編碼器檢測氧槍的吹煉高度，即：氧槍噴頭到鋼水液面 的高度，煙氣流量傳感器用于檢測煙道內(nèi)的煙氣流量，爐音聲納設(shè)備收集檢測轉(zhuǎn)爐內(nèi)噪音， 激光爐氣分析儀分析煙氣中的CO和C〇2濃度；
[0007] ②上述實(shí)時(shí)輸出的氧槍質(zhì)量、氧氣流量、煙氣流量、爐內(nèi)噪音W及煙氣中的C0、O)2 濃度信息，將運(yùn)些信息通過中間信息化C傳輸?shù)綘t渣狀態(tài)檢測計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)中的內(nèi) 置模型對(duì)運(yùn)些信息進(jìn)行復(fù)合動(dòng)態(tài)分析，綜合判斷出爐渣當(dāng)前時(shí)刻偏干或偏稀的狀態(tài)，發(fā)出 爐渣返干或噴瓣的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，及時(shí)處理。
[0008] 本發(fā)明在降低設(shè)備成本的前提下，確?，F(xiàn)場操作人員能夠及時(shí)采取預(yù)防措施，避 免上述現(xiàn)象的發(fā)生，最終達(dá)到穩(wěn)定120噸轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，確保鋼水質(zhì)量的目的。
[0009] 本發(fā)明具體步驟如下：
[0010] 步驟1:在120噸轉(zhuǎn)爐上安裝檢測設(shè)備，即：分別在轉(zhuǎn)爐氧槍的氧氣輸送管道上安裝 氧氣流量傳感器，在氧槍吊裝絞盤上安裝重力傳感器和編碼器，在煙道上安裝煙氣流量傳 感器和激光爐氣分析儀，在轉(zhuǎn)爐口安裝爐音聲納設(shè)備;然后將上述設(shè)備所實(shí)時(shí)采集到的氧 氣流量、氧槍重量、煙氣流量、煙氣中的CO體積百分含量和C〇2體積百分含量、爐內(nèi)噪音信息 通過RS232\485方式傳輸?shù)街虚g通訊化C，再通過工業(yè)W太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中， 完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集工作;整個(gè)數(shù)據(jù)采集周期設(shè)定為1-2秒鐘；
[0011] 步驟2:在120噸轉(zhuǎn)爐開始冶煉前，手動(dòng)將計(jì)算機(jī)的工作模式調(diào)整為冶煉前控制模 式;并將轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐底到爐口的高度曲。f W及加入到轉(zhuǎn)爐中的鐵水質(zhì)量Wiron和廢鋼質(zhì)量Wfg數(shù) 據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中；
[0012] 步驟3:在冶煉前控制模式下，計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)時(shí)采集重力傳感器、編碼器、氧氣流量 傳感器、煙氣流量傳感器、激光爐氣分析儀、爐音聲納設(shè)備所實(shí)時(shí)輸出的氧槍質(zhì)量、氧氣流 量、煙氣流量、爐內(nèi)噪音W及煙氣中CO和C〇2體積百分含量信息，并利用計(jì)算機(jī)內(nèi)置模型對(duì) 上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出上述數(shù)據(jù)的穩(wěn)定結(jié)果；
[0013] 步驟4:在120噸轉(zhuǎn)爐開始冶煉后，手動(dòng)將計(jì)算機(jī)的工作模式調(diào)整為冶煉后控制模 式，利用爐渣狀態(tài)檢測計(jì)算機(jī)中的內(nèi)置模型，繼續(xù)實(shí)時(shí)記錄重力傳感器、氧氣流量傳感器、 編碼器、煙氣流量傳感器、聲納設(shè)備、激光爐氣分析儀所實(shí)時(shí)輸出的氧槍質(zhì)量、氧氣流量、煙 氣流量、爐內(nèi)噪音音頻強(qiáng)度W及煙氣中CO和C〇2濃度信息，并實(shí)時(shí)計(jì)算出冶煉后階段當(dāng)前時(shí) 刻的氧槍穩(wěn)定質(zhì)量、氧氣穩(wěn)定流量、煙氣穩(wěn)定流量、CO穩(wěn)定體積百分含量、0)2穩(wěn)定體積百分 含量、爐內(nèi)噪音穩(wěn)定音頻強(qiáng)度；
[0014] 步驟5:計(jì)算機(jī)利用內(nèi)置模型對(duì)120噸轉(zhuǎn)爐冶煉過程中氧槍的粘渣質(zhì)量進(jìn)行分析；
[0015] 步驟6:計(jì)算機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的氧利用系數(shù)進(jìn)行分析；
[0016] 步驟7:計(jì)算機(jī)利用內(nèi)置模型，對(duì)已分析出的轉(zhuǎn)爐冶煉階段當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)爐冶煉階段 當(dāng)前時(shí)刻氧槍粘渣質(zhì)量A時(shí),/、氧利用系數(shù)(dC/dt)\爐渣表面到爐口的垂直距離AZiCy， 判斷出當(dāng)前時(shí)刻爐渣偏干或偏稀的狀態(tài)；
[0017] 步驟8:計(jì)算機(jī)在判斷出120噸轉(zhuǎn)爐冶煉過程中當(dāng)前時(shí)刻爐渣狀態(tài)后，根據(jù)爐渣當(dāng) 前狀態(tài)，提醒現(xiàn)場操作人員及時(shí)操作措施，避免相關(guān)渣況趨勢的進(jìn)一步發(fā)展，確保生產(chǎn)的穩(wěn) 定和鋼水的質(zhì)量；
[0018] 步驟9:當(dāng)120噸轉(zhuǎn)爐的當(dāng)前爐次冶煉結(jié)束后，手動(dòng)將計(jì)算機(jī)的工作模式調(diào)整為冶 煉前控制模式;此時(shí)，計(jì)算機(jī)將停止內(nèi)置模型對(duì)爐渣狀態(tài)的預(yù)測工作;之后，計(jì)算機(jī)將根據(jù) 生產(chǎn)計(jì)劃，重新從步驟2開始，等待下一個(gè)爐次的爐渣狀態(tài)預(yù)測工作。
[0019] 步驟屯判斷出當(dāng)前時(shí)刻爐渣偏干或偏稀的方法是：
[0020] (1)當(dāng)滿足W下幾種條件中的一種或幾種時(shí)，計(jì)算機(jī)將認(rèn)為當(dāng)前時(shí)刻爐渣可能偏 干，即存在返干的風(fēng)險(xiǎn)：
[0021] ①如果當(dāng)前時(shí)刻氧槍粘渣質(zhì)量AWj,/超過550kg時(shí)，表明氧槍表面附著的爐渣較 多，則計(jì)算機(jī)評(píng)估爐渣狀態(tài)為偏干；
[0022] ②如果當(dāng)前時(shí)刻氧利用系數(shù)(dC/dt)T達(dá)到75% W上時(shí)，表明氧氣利用率較高，導(dǎo) 致爐渣中的化0含量較低，則計(jì)算機(jī)評(píng)估爐渣狀態(tài)為偏干；
[0023] (2)當(dāng)滿足W下幾種條件中的一種或幾種時(shí)，計(jì)算機(jī)將認(rèn)為當(dāng)前時(shí)刻爐渣偏稀，即 存在噴瓣的風(fēng)險(xiǎn)：
[0024] ①如果當(dāng)前時(shí)刻氧利用系數(shù)(dC/dt)T低于55%時(shí)，表明氧氣利用率較低，導(dǎo)致爐 渣中的化0含量較高，則計(jì)算機(jī)對(duì)爐渣狀態(tài)的評(píng)估為偏??；
[0025] ②如果當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)爐冶煉階段當(dāng)前時(shí)刻爐渣表面到爐底的高度與轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐底到 爐口的高度的比值,達(dá)到85% W上時(shí)，表明爐渣已接近爐口，則計(jì)算機(jī)對(duì)爐渣狀態(tài)的評(píng) 估為偏??；
[0026] (3)當(dāng)同時(shí)滿足W下條件時(shí)，計(jì)算機(jī)將認(rèn)為當(dāng)前時(shí)刻爐渣狀態(tài)正常：
[0027] ①當(dāng)前時(shí)刻氧槍粘渣質(zhì)量不超過550kg;
[002引②當(dāng)前時(shí)刻氧利用系數(shù)(dCAlt)T在55%和75%范圍內(nèi)；
[0029] ③當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)爐冶煉階段當(dāng)前時(shí)刻爐渣表面到爐底的高度與轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐底到爐口 的高度的比值不超過85%。
[0030] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明利用生產(chǎn)現(xiàn)場已安裝在120噸轉(zhuǎn)爐上的氧槍重力傳感 器、氧氣流量傳感器，氧槍吊運(yùn)絞盤編碼器，W及煙氣流量傳感器、聲納設(shè)備、激光爐氣分析 儀，在上述設(shè)備原有用途的基礎(chǔ)上，充分考慮該型轉(zhuǎn)爐冶煉過程中爐渣狀態(tài)與上述設(shè)備所 采集信息之間的關(guān)系因素，并將運(yùn)些因素進(jìn)行融合，充分發(fā)揮每種因素的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)120 噸轉(zhuǎn)爐爐渣狀態(tài)的復(fù)合動(dòng)態(tài)檢測，從而擴(kuò)充了上述設(shè)備的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該型轉(zhuǎn)爐爐 渣狀態(tài)的在線檢測，能夠在降低設(shè)備成本的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中爐渣返干、噴瓣 的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。其中，爐渣噴瓣預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)到93% W上，爐渣返干預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)到95% W 上，同時(shí)爐渣噴瓣和返干的預(yù)警時(shí)間由約為1.5s提高到15秒W上，從而有效確保了現(xiàn)場操 作人員能夠及時(shí)采取預(yù)防措施，避免爐渣噴瓣或返干事故的發(fā)生，最終達(dá)到了穩(wěn)定120噸轉(zhuǎn) 爐生產(chǎn)，確保該型轉(zhuǎn)爐所產(chǎn)鋼水質(zhì)量的目的。
【附圖說明】
[0031] 圖I為實(shí)現(xiàn)120噸轉(zhuǎn)爐冶煉過程中動(dòng)態(tài)判斷爐渣狀態(tài)方法的設(shè)備構(gòu)成圖；
[0032] 圖中：爐渣狀態(tài)檢測計(jì)算機(jī)1、中間通訊化C 2、氧氣流量傳感器3、重力傳感器4、編 碼器5、煙氣流量傳感器6、激光爐氣分析儀7、爐音聲納設(shè)備8。
【具體實(shí)施方式】
[0033] W下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0034] -種動(dòng)態(tài)判斷轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的爐渣狀態(tài)方法，包含如下工藝步驟：
[0035] ①安裝在120噸轉(zhuǎn)爐上的氧槍重力傳感器檢測氧槍重量，氧氣流量傳感器轉(zhuǎn)爐冶 煉過程中的氧氣流量，氧槍吊運(yùn)絞盤編碼器檢測氧槍的吹煉高度，即：氧槍噴頭到鋼水液面 的高度，煙氣流量傳感器用于檢測煙道內(nèi)的煙氣流量，爐音聲納設(shè)備收集檢測轉(zhuǎn)爐內(nèi)噪音， 激光爐氣分析儀分析煙氣中的CO和C〇2濃度；
[0036] ②上述實(shí)時(shí)輸出的氧槍質(zhì)量、氧氣流量、煙氣流量、爐內(nèi)噪音W及煙氣中的C0、O)2 濃度信息，將運(yùn)些信息通過中間信息化