CN110057712A - 一种氧化烧损率测定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及金属冶金加工技术领域，具体而言，涉及一种氧化烧损率测定系统及方法。其中，通过将至少一个试验式样固定连接于试验钢坯，并基于第一称重件、加热炉、第二称重件、数据采集器和计算装置对至少一个试验式样的氧化烧损率进行计算，能够高效、准确地计算至少一个试验式样的氧化烧损率。

Description

一种氧化烧损率测定系统及方法

技术领域

本发明涉及金属冶金加工技术领域，具体而言，涉及一种氧化烧损率测定系统及方法。

背景技术

随着近年钢铁产品质量的要求，轧钢加热越来越重要，其中氧化烧损是轧钢加热过程不可避免的问题。形成氧化烧损的机理是炉气中的氧原子通过钢坯表面向内部扩散，铁离子则由内部向外部扩散，当两元素在一定加热温度和炉内气氛等条件下，化学反应生成铁氧化物。

钢坯氧化主要危害有：造成金属损失，降低成材率；烧损严重说明燃烧不佳造成煤气消耗过量；引起一系列不良后果，如脱碳、气泡显露等问题，严重影响钢坯的轧制质量；增加停炉清渣次数，影响产量。轧钢厂每年钢坯氧化烧损量很大，造成不少经济损失。

现有技术难以实现对氧化烧损率的高效、准确测定。

发明内容

为了至少克服现有技术中的上述不足，本发明的目的之一在于提供一种氧化烧损率测定系统及方法。

本发明实施例提供了一种氧化烧损率测定系统，包括：第一称重件、加热炉、冷却件、除鳞装置、第二称重件、数据采集器和计算装置；

所述数据采集器分别与所述第一称重件、所述加热炉、所述第二称重件和所述计算装置通信连接；

所述第一称重件用于对完成加工的至少一个试验式样进行第一次称重以获取所述至少一个试验式样的第一称量数据；

所述加热炉用于对完成第一次称重并固定连接于试验钢坯的至少一个试验式样进行加热；

所述冷却件用于对完成加热的至少一个试验式样进行冷却，所述除鳞装置用于对完成冷却的至少一个试验式样的氧化物进行去除；

所述第二称重件用于对完成氧化物去除的至少一个试验式样进行第二次称重以获取所述完成氧化物去除的至少一个试验式样的第二称量数据；

所述数据采集器用于采集所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述加热炉的预设参数并将所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数传输至所述计算装置；

所述计算装置用于接收所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数并根据所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数计算得到所述至少一个试验式样的氧化烧损率。

本发明实施例还提供了一种氧化烧损率测定方法，应用于上述氧化烧损率测定系统，所述方法包括：

第一称重件对完成加工的至少一个试验式样进行第一次称重以获取所述至少一个试验式样的第一称量数据；

加热炉对完成第一次称重并固定连接于试验钢坯的至少一个试验式样进行加热；

冷却件对完成加热的至少一个试验式样进行冷却，采用除鳞装置对完成冷却的至少一个试验式样的氧化物进行去除；

第二称重件对完成氧化物去除的至少一个试验式样进行第二次称重以获取所述完成氧化物去除的至少一个试验式样的第二称量数据；

数据采集器采集所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述加热炉的预设参数并将所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数传输至计算装置；

所述计算装置接收所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数并根据所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数计算得到所述至少一个试验式样的氧化烧损率。

可选地，所述计算装置根据所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数计算得到所述至少一个试验式样的氧化烧损率的步骤，包括：

所述计算装置根据氧化烧损率计算公式计算得到所述氧化烧损率，所述氧化烧损率计算公式为：

其中，

β_i为第i个试验式样的氧化烧损率，i为正整数；

K为修正系数，K通过所述预设参数计算得到；

C_si为第i个试验式样与试验钢坯的尺寸比值；

G_i1为第i个试验式样的第一称量数据；

G_i2为第i个试验式样的第二称量数据。

可选地，C_si的取值范围为0.05～0.1。

可选地，所述完成第一次称重的至少一个试验式样可拆卸式连接于所述试验钢坯的一面，所述完成第一次称重的至少一个试验式样与所述试验钢坯之间存在间隙。

可选地，所述间隙的取值范围为5mm～10mm。

可选地，若完成第一次称重的至少一个试验式样的数量为多个，多个完成第一次称重的试验式样通过以下方式可拆卸式连接于所述试验钢坯的一面：

将所述多个完成第一次称重的试验式样可拆卸式连接于所述试验钢坯的一面，以使所述多个完成第一次称重的试验式样呈阵列分布，所述阵列为N行M列，每行包括不少于预设数量个完成第一次称重的试验式样。

可选地，所述方法还包括：

所述计算装置统计计算得到的多个试验式样中每个试验式样的氧化烧损率，计算统计得到的多个氧化烧损率的平均值。

本发明实施例所提供的一种氧化烧损率测定系统及方法，通过将至少一个试验式样固定连接于试验钢坯，并基于第一称重件、加热炉、第二称重件、数据采集器和计算装置对至少一个试验式样的氧化烧损率进行计算，能够高效、准确地计算至少一个试验式样的氧化烧损率。

进一步地，试验式样与试验钢坯的尺寸比值的选取不仅便于试验式样的加工，还能有效提高经济效益。

进一步地，试验式样与试验钢坯之间存在的间隙能够确保试验式样在加热炉内的充分受热，进而提高氧化烧损率计算的准确性。

进一步地，对每行完成第一次称重的试验式样的数量进行设置，既能够提高每次进入加热炉加热的试验式样数量又能够保证进入加热炉加热的试验式样能够充分受热，进而确保计算样本的数量，提高氧化烧损率计算的准确性和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种氧化烧损率测定系统的结构示意图。

图2为本发明实施例所提供的一种氧化烧损率测定方法的流程图。

图3为本发明实施例所提供的氧化烧损率测定数据分布图。

图4为本发明实施例所提供的试验钢坯与试验式样的设置位置示意图。

图5为本发明实施例所提供的试验钢坯和试验式样的结构示意图。

图标：

100-氧化烧损率测定系统；

11-第一称重件；12-第二称重件；

21-入炉辊道；22-加热炉；23-出炉辊道；

3-冷却件；

4-除鳞装置；

5-数据采集器；

6-计算装置；

7-试验式样；71-通孔；

8-试验钢坯；81-第一支持部；82-第二支持部；

9-运输装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

发明人经调查发现，常见的氧化烧损率测定方法包括钢坯称重法、尺寸或氧化烧损厚度计算法、金属料平衡法、氧化烧损称重法和重量比表面积相似法等，但是钢坯称重法、尺寸或氧化烧损厚度计算法、金属料平衡法和氧化烧损称重法的测定(计算)精度不够、效率偏低且经济性差，重量比表面积相似法需要进行加热面积计算，计算过程相对复杂。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种氧化烧损率测定系统及方法，高效、准确地计算试验式样(钢坯)的氧化烧损率。

图1示出了本发明实施例所提供的一种氧化烧损率测定系统100的结构示意图，由图可见，该氧化烧损率测定系统100包括第一称重件11、第二称重件12、加热炉22、冷却件3、除鳞装置4、数据采集器5和计算装置6。其中，数据采集器5分别与第一称重件11、第二称重件12、加热炉22以及计算装置6通信连接，如此，能够对试验式样7进行高效、准确且自动化的氧化烧损率计算。

图2示出了本发明实施例所提供的一种氧化烧损率测定方法的流程图，应用于图1所示的氧化烧损率测定系统100，下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

在本实施例中，以P个试验式样7为例进行说明。

步骤S21，第一称重件对完成加工的至少一个试验式样进行第一次称重以获取至少一个试验式样的第一称量数据。

首先，按照规定精度要求对P个试验式样7进行加工，请结合参阅图3，在本实施例中，每个试验式样7的尺寸按照试验钢坯8的尺寸进行等比例缩小，如此，不仅能够便于试验式样7的批量化加工，还能够在同等规格原材料的基础上增加样本数量(试验式样7的数量)，一方面便于后续的氧化烧损率的测定，另一方面增加了经济效益，在本实施例中，试验式样7与试验钢坯8的尺寸比值的范围为0.05～0.1，如图3所示，在本实施例中，试验式样7与试验钢坯8的尺寸比值可以取0.05。

进一步地，试验钢坯8的形状可以为长方体，其中长度为1500mm～4000mm，宽度为1000mm～2000mm，高度为150mm～600mm，试验式样7与试验钢坯8为相同钢种。请继续参阅图3，试验钢坯8的长宽高分别为3500mm、1800mm和250mm，相应地，试验式样7的长宽高分别为175mm、90mm和12.5mm。

按照上述工艺要求对P个试验式样7进行加工之后，通过运输装置9将P个试验式样7运输至第一称重件11处，第一称重件11对每个完成加工的试验式样7进行第一次称重以获取每个完成加工的试验式样7的第一称量数据。在本实施例中，第一称重件11可以为第一电子天平。

步骤S22，将完成第一次称重的至少一个试验式样固定连接于试验钢坯。

在计算氧化烧损率时为了减小误差，应当尽可能地增大样本数量，本实施例通过将试验式样7按照试验钢坯8进行等比例缩小并按照一定方式固定连接于试验钢坯8，既能够增加进入加热炉22的试验式样7的数量，又能够保证进入加热炉22的每个试验式样7能够充分受热，提高氧化烧损率计算的准确性。

请集合参阅图4，将P个完成第一次称重的试验式样7可拆卸式连接于试验钢坯8的一面，以使P个完成第一次称重的试验式样7呈阵列分布，该阵列为N行M列，其中，每行完成第一次称重的试验式样的数量不少于预设数量个，在本实施例中，预设数量可以为3个，可选地，可拆卸式连接于试验钢坯8的完成第一次称重的试验式样7的数量范围可以为6～30个。

请继续参阅图4，每行相邻两个完成第一次称重的试验式样7的间距为d₁，每列相邻两个完成第一次称重的试验式样7的间距为d₂。进一步地，每行之中的第一个和最后一个完成第一次称重的试验式样7与试验钢坯8的边缘的距离d₃为10mm～20mm，如此设置，既能够保证进入加热炉22的试验式样7的数量充足，又能够保证进入加热炉22的每个试验式样7能够充分受热，提高氧化烧损率计算的准确性。

请集合参阅图5，在本实施例中，可拆卸式连接于试验钢坯8的完成第一次称重的试验式样7的数量为6个，换句话说P＝6，其中，试验钢坯8的一面设置有多个第一支持部81，第一支持部81为圆柱形，每个第一支持部81远离试验钢坯8的一端设置有同样为圆柱形的第二支持部82，其中，第二支持部82的外径小于第一支持部81，每个完成第一次称重的试验式样7开设有4个内径与第二支持部82的外径相同的通孔71，进一步地，每个通孔71的周侧以及每个第二支持部82的外侧设置有阻燃层。

具体地，每4个第二支持部82与每个完成第一次称重的试验式样7相对应，每4个第二支持部82中的每个第二支持部82远离第一支持部81的一端均穿过每个完成第一次称重的试验式样7的4个通孔71中的其中一个通孔71，其中，每4个第二支持部82对应的4个第一支持部81作为该完成第一次称重的试验式样7的承载平台，如此，既能够实现每个完成第一次称重的试验式样7与试验钢坯8的固定，又便于后续的拆卸，且阻燃层的设置能够避免完成第一次称重的试验式样7与第一支持部81和第二支持部82在加热过程中出现粘连，进而提高了后续计算的准确性。可以理解，在本实施例中，还可以通过其他方式实现每个试验式样7与试验钢坯8的可拆卸式连接，例如点焊等方式，在此不作更多说明。

请继续参阅图5，每个完成第一次称重的试验式样7的底面与试验钢坯8设置有第一支持部81的一面的间距为5mm～10mm，如此，能够保证每个完成第一次称重的试验式样7的底面能够在加热炉22内充分燃烧，进而提高后续计算的准确性。

步骤S23，加热炉对完成第一次称重并固定连接于试验钢坯的至少一个试验式样进行加热。

将试验钢坯8以及设置于该试验钢坯8的完成第一次称重的试验式样7通过入炉辊道21运送至加热炉22进行加热，其中，加热炉22的预设参数如图3所示。

步骤S24，冷却件对完成加热的至少一个试验式样进行冷却，除鳞装置对完成冷却的至少一个试验式样的氧化物进行去除。

加热完成后，通过出炉辊道23将完成加热的试验式样7运送至冷却件3进行冷却，除鳞装置4对完成冷却的试验式样7的氧化物进行去除。在本实施例中，冷却件3可以为水缸。

步骤S25，第二称重件对完成氧化物去除的至少一个试验式样进行第二次称重以获取所述完成氧化物去除的至少一个试验式样的第二称量数据。

通过除鳞装置4完成试验式样7的氧化物的去除之后，采用第二称重件12分别对每个完成氧化物去除的试验式样7进行第二次称重以获得每个完成氧化物去除的试验式样7的第二称量数据。

步骤S26，数据采集器采集第一称量数据、第二称量数据和加热炉的预设参数并将第一称量数据、第二称量数据和预设参数传输至计算装置。

数据采集器5采集试验式样7的第一称量数据和第二称量数据以及加热炉22的预设参数，将试验式样7的第一称量数据和第二称量数据以及加热炉22的预设参数传输至计算装置6，在本实施例中，计算装置6可以为计算机。

步骤S27，计算装置接收第一称量数据、第二称量数据和预设参数并根据第一称量数据、第二称量数据和预设参数计算得到至少一个试验式样的氧化烧损率。

在本实施例中，计算装置6通过以下公式计算得到每个试验式样7的氧化烧损率：

其中，

β_i为第i个试验式样的氧化烧损率，i为正整数；

K为修正系数，K通过所述预设参数计算得到；

C_si为第i个试验式样与试验钢坯的尺寸比值；

G_i1为第i个试验式样的第一称量数据；

G_i2为第i个试验式样的第二称量数据。

可选地，C_si的取值范围为0.05～0.1。

可以理解，通过上述公式能求得设置于试验钢坯8的每个试验式样7的氧化烧损率，进一步求得多个氧化烧损率的平均值，如此，不仅能够高效、准确地计算出氧化烧损率，还能够提高经济效益。

请继续参阅图3，图3示出了6个试验式样7的相关参数，所计算出的试验钢坯8的氧化烧损率为1％(由于试验式样7与试验钢坯8为同一钢种，计算出多个试验式样7的氧化烧损率平均值之后可以得到试验钢坯8对应的氧化烧损率，如此，避免了对大尺寸的试验钢坯8进行氧化烧损率的测定，提高了准确性和经济效益)。

进一步地，通过记录加热炉22的各段炉温、烟气残氧和加热时间等参数，可以进一步拟合确定试验式样7的氧化烧损率与加热炉6的预设参数的关系，通过调整加热炉6的炉温、烟气残氧和加热时间等参数可以实现降低试验式样7的氧化烧损率。由此可见，采用该方法不仅能够高效、准确计算出氧化烧损率，还能够基于计算得到的氧化烧损率对氧化烧损率与预设参数的关系进行拟合，进而为降低试验式样7的氧化烧损率提出分析依据和建议。

综上，本发明实施例所提供的一种氧化烧损率测定系统及方法，高效、准确地计算至少一个试验式样的氧化烧损率。

以上所述，仅为本发明的各种实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种氧化烧损率测定系统，其特征在于，包括：第一称重件、加热炉、冷却件、除鳞装置、第二称重件、数据采集器和计算装置；

所述数据采集器分别与所述第一称重件、所述加热炉、所述第二称重件和所述计算装置通信连接；

所述第一称重件用于对完成加工的至少一个试验式样进行第一次称重以获取所述至少一个试验式样的第一称量数据；

所述加热炉用于对完成第一次称重并固定连接于试验钢坯的至少一个试验式样进行加热；

所述冷却件用于对完成加热的至少一个试验式样进行冷却，所述除鳞装置用于对完成冷却的至少一个试验式样的氧化物进行去除；

所述第二称重件用于对完成氧化物去除的至少一个试验式样进行第二次称重以获取所述完成氧化物去除的至少一个试验式样的第二称量数据；

所述数据采集器用于采集所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述加热炉的预设参数并将所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数传输至所述计算装置；

所述计算装置用于接收所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数并根据所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数计算得到所述至少一个试验式样的氧化烧损率。

2.一种氧化烧损率测定方法，其特征在于，应用于上述权利要求1所述的氧化烧损率测定系统，所述方法包括：

第一称重件对完成加工的至少一个试验式样进行第一次称重以获取所述至少一个试验式样的第一称量数据；

加热炉对完成第一次称重并固定连接于试验钢坯的至少一个试验式样进行加热；

冷却件对完成加热的至少一个试验式样进行冷却，除鳞装置对完成冷却的至少一个试验式样的氧化物进行去除；

第二称重件对完成氧化物去除的至少一个试验式样进行第二次称重以获取所述完成氧化物去除的至少一个试验式样的第二称量数据；

数据采集器采集所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述加热炉的预设参数并将所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数传输至计算装置；

所述计算装置接收所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数并根据所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数计算得到所述至少一个试验式样的氧化烧损率。

3.根据权利要求2所述的氧化烧损率测定方法，其特征在于，所述计算装置根据所述第一称量数据、所述第二称量数据和所述预设参数计算得到所述至少一个试验式样的氧化烧损率的步骤，包括：

所述计算装置根据氧化烧损率计算公式计算得到所述氧化烧损率，所述氧化烧损率计算公式为：

其中，

β_i为第i个试验式样的氧化烧损率，i为正整数；

K为修正系数，K通过所述预设参数计算得到；

C_si为第i个试验式样与试验钢坯的尺寸比值；

G_i1为第i个试验式样的第一称量数据；

G_i2为第i个试验式样的第二称量数据。

4.根据权利要求3所述的氧化烧损率测定方法，其特征在于，C_si的取值范围为0.05～0.1。

5.根据权利要求2所述的氧化烧损率测定方法，其特征在于，所述完成第一次称重的至少一个试验式样可拆卸式连接于所述试验钢坯的一面，所述完成第一次称重的至少一个试验式样与所述试验钢坯之间存在间隙。

6.根据权利要求5所述的氧化烧损率测定方法，其特征在于，所述间隙的取值范围为5mm～10mm。

7.根据权利要求5所述的氧化烧损率测定方法，其特征在于，若完成第一次称重的至少一个试验式样的数量为多个，多个完成第一次称重的试验式样通过以下方式可拆卸式连接于所述试验钢坯的一面：

将所述多个完成第一次称重的试验式样可拆卸式连接于所述试验钢坯的一面，以使所述多个完成第一次称重的试验式样呈阵列分布，所述阵列为N行M列，每行包括不少于预设数量个完成第一次称重的试验式样。

8.根据权利要求7所述的氧化烧损率测定方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述计算装置统计计算得到的多个试验式样中每个试验式样的氧化烧损率，计算统计得到的多个氧化烧损率的平均值。