CN109357540A - 一种炼钢合金在线烘烤控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种炼钢合金在线烘烤控制系统，所述的主控器在燃烧器已点火的状况下控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀在预设的大开度状态和小开度状态之前转换，主控器控制气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热。本发明自动化灵活控制燃烧器的火焰大小来对合金进行烘烤加热，在非烘烤合金阶段保持燃烧器常明火的状态，可以连续重复向炉体内加入合金后进行烘烤加热，烘烤加热效率高，保障生产效率，使用安全性高。

Description

一种炼钢合金在线烘烤控制系统
技术领域
本发明涉及转炉炼钢生产技术领域，尤其涉及一种炼钢合金在线烘烤控制系统。
背景技术
合金是炼钢用的重要原材料，合金中的水分含量直接影响钢水的质量和出钢温度，合金料加入量随冶炼钢种的不同而加入几百公斤到数吨不等，处于常温的铁合金在加入到1600℃以上的钢水中时要吸入大量热量，至使钢水温度降低，因此需要提高出钢温度，但出钢温度的提高导致了转炉炉衬寿命的降低，不利于转炉的连续生产。而后又有采用烘烤合金材料再使用的方式，一方面烘烤的作用是为了去除水份，减少钢水中的[H]，另一方面可以减少加入钢水过程中钢水的温降，避免增加能耗，合金烘烤工艺在炼钢过程中已经非常普遍应用，对提高钢材成品质量、降低冶炼成本发挥着重要作用。
现有的炼钢合金烘烤装置通常采用人工操作控制的方式，人工操作控制精度低偏差大，无法精确控制烘烤进程，难以保障合金烘烤温度精确的满足需求，并且工作环境差，人工劳动强度大，自动化水平低，生产效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种炼钢合金在线烘烤控制系统，解决目前技术中炼钢合金在线烘烤通常采用人工操作控制的方式，劳动强度大，控制精度低，难以保障合金烘烤温度满足生产需求的的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种炼钢合金在线烘烤控制系统，包括主控器、燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀以及点火器；
所述点火器设置在合金烘烤炉的炉体内，用于对炉体上的燃烧器进行点火；
所述燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀分别设置在与沿炉体周向的切线方向设置的燃烧器连接的燃气管和助燃气管上；
所述的主控器在燃烧器已点火的状况下控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀在预设的大开度状态和小开度状态之前转换，主控器控制气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热。
本发明所述的炼钢合金在线烘烤控制系统通过控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀来调节燃烧器的燃气和助燃气流量，从而控制燃烧器的火焰大小，利用大火来对合金进行烘烤加热，燃烧器产生沿炉体周向的切线方向上的高温气流，能够使得合金在炉体内充分流动，从而有效提高加热均匀性，避免仅燃烧器附近的合金受到烘烤，确保炉体内的合金整体加热升温，升温效率高，节约时间，保障生产效率，从而能提高钢水的质量并降低出钢温度，有效降低生产能耗，延长转炉的使用寿命。
进一步的，所述的主控器内预设大火保持时间，在气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热的时间达到大火保持时间后，主控器控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的小开度状态使得燃烧器为小火状态。在烘烤加热完成后将燃烧器控制维持在小火状态，而不是将燃烧器熄灭，从而可以连续重复向炉体内加入合金后再将燃烧器调节至大火状态对合金进行烘烤加热，避免重复性的点火操作，也避免出现燃烧器熄灭导致燃气泄漏的状况，提高使用安全性，燃烧器维持在小火状态时的燃料消耗低，避免能源过度浪费，降低生产成本，并且燃烧器维持在小火状态不会妨碍新的合金的添加，保障生产稳定持续的进行。
进一步的，还包括设置在炉体出料口处的卸料阀门，所述的卸料阀门在卸完烘烤后的合金后进行关闭并且同时向主控器发送卸料阀门关闭到位信号。在卸料阀门关闭到位后才能向炉体内添加新的合金物料，避免未经过烘烤加热的合金直接从出料口漏出，提高使用可靠性。
进一步的，所述的主控器内预设延迟启动时间，主控器在收到卸料阀门关闭到位信号时开始进行计时，时间达到延迟启动时间后，主控器控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热。延迟启动时间为预留的向炉体内添加新的合金物料的时间，在时间达到延迟启动时间后燃烧器在主控器的控制下自动的从小火状态转换成大火状态，高效的对合金进行烘烤加热，自动化程度高，提高生产效率。
进一步的，还包括设置在炉体周围的用于检测煤气泄漏的煤气报警器，煤气报警器向主控器发送空气监测信息，时刻检测是否存在燃气泄漏的状况，以便及时的发现泄漏状况，第一时间进行维护处理，降低损失，消除安全隐患，提高生产的安全性。
进一步的，所述的煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳含量超过预设值一时，煤气报警器发出报警通知，进行声光报警，在发生轻微泄漏时，及时警报以便进行维护；所述的煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳浓度超过预设值二时，主控器关闭设置在燃气管上的切断阀，在发生较大泄漏时则第一时间关闭燃气的输送，避免事故扩大，提高维护的安全性，并且可在主控器内设置关闭气动切断阀的延迟时间，即当煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳浓度超过预设值二时延迟一段时间再关闭燃气管上的切断阀，从而能过滤干扰信号，避免误报，保障生产的连续进行。
进一步的，还包括设置在燃气管上的燃气压力监测组件，燃气压力监测组件向主控器发送燃气压力状况，主控器在燃气压力状况小于预设燃气压力时关闭设置在燃气管上的切断阀，避免燃气压力过低导致出现回火现象的发生。
进一步的，还包括用于检测燃烧器温度的温度传感器，温度传感器向主控器发送燃烧器的实时温度，主控器在燃烧器的实时温度小于预设的温度时关闭设置在燃气管上的切断阀。避免燃烧器熄灭导致燃气泄漏的状况，燃烧器处于常明火状态时其温度较高，而当其温度降低时则代表发生了熄火，温度传感器监测燃烧器温度从而来判断是否熄火，提高使用安全性。
进一步的，还包括与燃烧器连接的氮气吹扫系统，主控器控制氮气吹扫系统在合金烘烤炉处于停工状态时定期对燃烧器进行吹扫，防止燃烧器内碳化硅堵塞影响烘烤效果。
进一步的，还包括与主控器连接的用于参数设置的人机交互界面，便于操作，可灵活自由的设置合金烘烤的各种参数，满足不同的生产需求，同时也保障生产的安全性。
与现有技术相比，本发明优点在于：
本发明所述的炼钢合金在线烘烤控制系统自动化灵活控制燃烧器的火焰大小来对合金进行烘烤加热，燃烧器产生沿炉体周向的切线方向上的高温气流，能够使得合金在炉体内充分流动，从而有效提高加热均匀性，避免仅燃烧器附近的合金受到烘烤，确保炉体内的合金整体加热升温，同时在非烘烤合金阶段保持燃烧器常明火的状态，可以连续重复向炉体内加入合金后进行烘烤加热，烘烤加热效率高，保障生产效率，使用安全性高，燃烧器维持在小火状态时的燃料消耗低，避免能源过度浪费，降低生产成本。
附图说明
图1为炼钢合金在线烘烤控制系统的结构示意图；
图2为炉体的俯视结构示意图；
图3为炼钢合金在线烘烤控制系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开的一种炼钢合金在线烘烤控制系统，实现自动化的控制，无需人工干预，降低人工劳动强度，烘烤进程控制精度高，烘烤加热均匀性好，烘烤加热效率高，生产能耗低，保障合金烘烤温度精确的满足需求。
一种炼钢合金在线烘烤方法，主要为在合金烘烤炉的炉体上设置沿炉体周向的切线方向的燃烧器，燃烧器连接着燃气管和助燃气管，燃气管和助燃气管上分别设置有燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀，燃烧器产生的高温气流沿着沿炉体周向的切线方向对添加入炉体内的合金进行烘烤加热，在合金温度达到需求后将烘烤后的合金从炉体的出料口卸出直接加入到钢包中。
炼钢合金在线烘烤控制系统的具体步骤包括：
先将燃烧器点火，并且所述燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的小开度状态使得燃烧器为小火状态，然后向炉体内添加待烘烤的合金；
合金添加完成后，燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态，燃烧器产生的高温气流沿着沿炉体周向的切线方向对合金按照预设的大火保持时间进行烘烤加热；
大火保持时间到后，燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的小开度状态使得燃烧器为小火状态；
将烘烤后的合金从炉体的出料口卸出直接加入到钢包中。
其中，待烘烤的合金粒度范围在10mm～70mm，燃烧器为大火状态时将合金温度烘烤加热至350～600℃，选择适宜的温度，避免合金温度过低导致加入钢水时使得钢水温度降低过大，保证钢水的质量，也避免烘烤温度过高导致合金融化结饼而不能下料，大火保持时间设定为12～15分钟，精确控制合金烘烤温度，满足生产的需求。
燃气管通入的是转炉煤气，助燃气管通入的是空气，燃气管中燃气的流量与助燃气管中组燃气的流量比值为1:2～3，优选为1:2燃烧效果最佳，确保燃气充分燃烧，最大化燃气的利用率；燃气流量调节阀处于预设的小开度状态时使得燃气管中燃气的流量为300～400m3/h，所述的助燃气流量调节阀处于预设的小开度状态使得助燃气管中组燃气的流量为600～800m3/h；燃气流量调节阀处于预设的大开度状态时使得燃气管中燃气的流量为450～550m3/h，所述的助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态时使得助燃气管中组燃气的流量为900～1100m3/h；
优选的是燃气流量调节阀处于预设的小开度状态时使得燃气管中燃气的流量为350m3/h，所述的助燃气流量调节阀处于预设的小开度状态使得助燃气管中组燃气的流量为700m3/h；燃气流量调节阀处于预设的大开度状态时使得燃气管中燃气的流量为500m3/h，所述的助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态时使得助燃气管中组燃气的流量为1000m3/h。
采用上述炼钢合金在线烘烤控制系统的合金烘烤炉如图1和图2所示，其主要包括机架1、由机架1支撑的炉体2、设置在炉体2上的燃烧器3以及在炉体2内设置的点火器；
炉体2主要由呈筒形的主体部分21、连接在主体部分21下部的下椎体部分22以及连接在主体部分21上部的锥顶盖23构成，在锥顶盖23上设置了进料口6和废气排放装置9，在下椎体部分22的底部设置了出料口7，出料口7上设置有卸料阀门8，主体部分21和下椎体部分22通过整体铸造而成，壁厚大于等于150mm，材质选用含Si4Mo的铸铁，能有效耐温1200℃，结构稳定性好，使用寿命长，锥顶盖23采用耐热钢板加工而成，进料口6与竖直方向呈30度倾斜设置，便于向炉体内添加合金，废气排放装置9为与除尘器连接的DN300的管道，管道上设置有阀门，能有效的将合金烘烤过程中产生的尾气通过管道进入除尘器进行处理，防止尾气外排，降低排放污染；
主体部分21和下椎体部分22上分别设置有燃烧器3，在本实施例中，主体部分21和下椎体部分22上各设置有两个燃烧器3，燃烧器3在炉体2的周向上均匀间隔设置，燃烧器3沿着炉体2周向的切线方向连接主体部分21和下椎体部分22上，燃烧器3为旋转层流内混式燃烧器，燃烧器3连接着燃气管4和助燃气管5，工作时产生还原性火焰，有效避免合金在加热过程中的氧化问题，燃气管4和助燃气管5上安装有流量调节阀、手动蝶阀等便于控制，助燃气管5内通入空气进行助燃，在助燃气管5上设置7.5KW的离心式风机提供风量并由手动蝶阀进控制总风量；
点火器设置在主体部分21内，该点火器采用电子打火，有效避免合金在加热过程中的氧化问题，点火器连接着燃气管4和助燃气管5；
为了降低热损失，提高热量利用效率，在炉体2的外壁还设置有隔热层，能有效降低生产能耗，并且防止造成烫伤事故，提高生产安全性。
出料口7处设置有在卸料阀门8关闭时触发的用于计时的物料检查装置，在卸料阀门8关闭时即代表新一轮的合金烘烤开始，从进料口向炉体内添加合金物料，物料检查装置所设定的延时时长即为所预留的从进料口向炉体内添加物料的时间，在延时一定时间开始大火烘烤，实现自动化烘烤作业。
基于上述炼钢合金在线烘烤方法，利用上述合金烘烤炉的炼钢合金在线烘烤控制系统如图3所示，主要包括主控器，与主控器连接的单元包括燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀、点火器、卸料阀门、煤气报警器、燃气压力监测组件、检测燃烧器温度的温度传感器、氮气吹扫系统以及人机交互界面；
点火器用于对炉体上的燃烧器进行点火，在进行烘烤作业时，首先得确保点火成功，避免出现燃气大量泄漏的状况；
燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀分别设置在与燃烧器连接的燃气管和助燃气管上；
主控器在燃烧器已点火的状况下控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀在预设的大开度状态和小开度状态之前转换，主控器控制气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热；并且主控器内预设大火保持时间，在气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热的时间达到大火保持时间后，主控器控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的小开度状态使得燃烧器为小火状态。
在炉体出料口处设置的卸料阀门，在卸完烘烤后的合金后进行关闭并且同时向主控器发送卸料阀门关闭到位信号；并且所述的主控器内预设延迟启动时间，主控器在收到卸料阀门关闭到位信号时开始进行计时，时间达到延迟启动时间后，主控器控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热。
在炉体周围的用于检测煤气泄漏的煤气报警器，煤气报警器向主控器发送空气监测信息；所述的煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳含量超过预设值一时，煤气报警器发出报警通知，进行声光报警；所述的煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳浓度超过预设值二时，主控器关闭设置在燃气管上的切断阀，在本实施例中，预设值一为50ppm，预设值二为100ppm，对煤气泄漏进行实时监测，提高使用安全性，消除安全隐患；可在主控器内设置关闭气动切断阀的延迟时间，即当煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳浓度超过100ppm时延迟一段时间再关闭燃气管上的切断阀，从而能过滤干扰信号，避免误报，保障生产的连续进行。
在燃气管上的燃气压力监测组件向主控器发送燃气压力状况，主控器在燃气压力状况小于预设燃气压力时关闭设置在燃气管上的切断阀，避免燃气压力过低导致出现回火现象的发生。
用于检测燃烧器温度的温度传感器向主控器发送燃烧器的实时温度，主控器在燃烧器的实时温度小于预设的温度时关闭设置在燃气管上的切断阀，温度传感器监测燃烧器温度从而来判断是否熄火，避免燃气大量泄漏，提高使用安全性。
主控器控制与燃烧器连接的氮气吹扫系统在合金烘烤炉处于停工状态时定期对燃烧器进行吹扫，防止燃烧器内碳化硅堵塞影响烘烤效果。
通过人机交互界面可以设定制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀的大开度状态和小开度状态、大火保持时间、延迟启动时间、煤气报警器工作的预设值一和预设值二、预设燃气压力等，设置方便灵活，适应不同的生产需求，保障生产的可靠安全性。
利用上述的炼钢合金在线烘烤控制系统可采用自动烘烤模式也可以采用手动烘烤模式，无论选用那种方式均都需首先确保点火器装置已点燃。
自动烘烤模式：选用自动烘烤模式前需先对自动烘烤模式的参数进行设定：主要设定参数有：大/小火的燃气管流量调节阀开度、大/小火的助燃气管流量调节阀开度、延时启动时间(当卸料阀门关闭时，延时多长时间进行大火烘烤，此时间为预留加料时间)、大火保持时间等参数进行设定。以上参数设定好并确认点火器点火成功后，选择自动烘烤模式，从卸料阀门关闭到位信号发出时开始计时，计时时间为延迟启动时间，当时间到时代表合金添加完成，自动启动大火烘烤，保持一段时间大火烘烤，然后切换小火，最后卸料阀门打开，将烘烤后的合金加入钢包。卸料阀门再次关闭后，重复开始上述过程。
手动烘烤模式：选用手动烘烤模式前需对手动烘烤模式参数进行设定，主要参数有大/小火的燃气管流量调节阀开度、大/小火的助燃气管流量调节阀开度。当以上参数设定好并确认点火器点火成功后，选择手动烘烤模式，当合金加入后手动选择大火进行烘烤，当达到指定烘烤温度后手动选择小火进行烘烤，最后卸料阀门打开，将烘烤后的合金加入钢包。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，包括主控器、燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀以及点火器；
所述点火器设置在合金烘烤炉的炉体内，用于对炉体上的燃烧器进行点火；
所述燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀分别设置在与沿炉体周向的切线方向设置的燃烧器连接的燃气管和助燃气管上；
所述的主控器在燃烧器已点火的状况下控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀在预设的大开度状态和小开度状态之前转换，主控器控制气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热。
2.根据权利要求1所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，所述的主控器内预设大火保持时间，在气流量调节阀、助燃气流量调节阀处于预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热的时间达到大火保持时间后，主控器控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的小开度状态使得燃烧器为小火状态。
3.根据权利要求1所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，还包括设置在炉体出料口处的卸料阀门，所述的卸料阀门在卸完烘烤后的合金后进行关闭并且同时向主控器发送卸料阀门关闭到位信号。
4.根据权利要求3所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，所述的主控器内预设延迟启动时间，主控器在收到卸料阀门关闭到位信号时开始进行计时，时间达到延迟启动时间后，主控器控制燃气流量调节阀、助燃气流量调节阀转换成预设的大开度状态使得燃烧器为大火状态来对添加入炉体的合金进行烘烤加热。
5.根据权利要求1所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，还包括设置在炉体周围的用于检测煤气泄漏的煤气报警器，煤气报警器向主控器发送空气监测信息。
6.根据权利要求5所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，所述的煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳含量超过预设值一时，煤气报警器发出报警通知，进行声光报警；所述的煤气报警器监测到的炉体周围空气一氧化碳浓度超过预设值二时，主控器关闭设置在燃气管上的切断阀。
7.根据权利要求1所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，还包括设置在燃气管上的燃气压力监测组件，燃气压力监测组件向主控器发送燃气压力状况，主控器在燃气压力状况小于预设燃气压力时关闭设置在燃气管上的切断阀。
8.根据权利要求1所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，还包括用于检测燃烧器温度的温度传感器，温度传感器向主控器发送燃烧器的实时温度，主控器在燃烧器的实时温度小于预设的温度时关闭设置在燃气管上的切断阀。
9.根据权利要求1所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，还包括与燃烧器连接的氮气吹扫系统，主控器控制氮气吹扫系统在合金烘烤炉处于停工状态时定期对燃烧器进行吹扫。
10.根据权利要求1所述的炼钢合金在线烘烤控制系统，其特征在于，还包括与主控器连接的用于参数设置的人机交互界面。
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