CN112143853B - 一种aod炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统 - Google Patents
一种aod炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112143853B CN112143853B CN202011088435.8A CN202011088435A CN112143853B CN 112143853 B CN112143853 B CN 112143853B CN 202011088435 A CN202011088435 A CN 202011088435A CN 112143853 B CN112143853 B CN 112143853B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- splash
- control valve
- automatic control
- splashing
- furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000003825 pressing Methods 0.000 title claims description 22
- 101100028420 Mus musculus Pla2g2d gene Proteins 0.000 claims abstract description 65
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 21
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 104
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 74
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 50
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 48
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 39
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 17
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 16
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 11
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 16
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 238000013277 forecasting method Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001417490 Sillaginidae Species 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/072—Treatment with gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开的属于冶炼设备技术领域，具体为一种AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制系统，其包括：激光测距仪、顶枪、喷溅抑制剂添加机构、底枪和工业控制计算机，所述激光测距仪由支架固定在炉口上方，所述激光测距仪与工业控制计算机通过数据线连接，所述顶枪为双层套管，所述顶枪的外套管连接水冷机构。该AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统，实现AOD炉冶炼过程自动预报喷溅，并自动实现压制喷溅操作；降低了AOD炉冶炼过程中的喷溅事故造成的损失、改善了工人的工作环境，切实地提高了冶炼低碳合金的自动化控制程度，可靠性高，实用效果明显。
Description
技术领域
本发明属于冶炼设备领域，尤其涉及一种AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统。
背景技术
喷溅是AOD炉冶炼过程中出现的生产事故，喷溅产生的主要原因包括熔池温度瞬间升高、炉渣泡沫化严重、炉渣反干。喷溅发生时，熔液液位升高，炉渣和熔液会溢出炉口，造成金属流失，炉体及配件损坏，甚至发生爆喷危及人身安全。因此压制喷溅是AOD炉冶炼过程中亟待解决的问题。
授权专利申请(201010139873.2)提供了防止氮氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法。该方法通过检测渣液表面与炉内熔液温度差，间接估计渣液中三氧化二铬的含量，根据炉渣和熔液温度差量化区间控制顶枪高度及高压力氮气或氮气与氧气的比例来调节碳的氧化速度和炉渣中三氧化二铬的含量，当温度差超过临界值时，通过加料电机向炉内倒入压喷剂或改善炉渣流动性的辅料，从而实现预防喷溅的控制。
授权专利申请(201310449621.3)提供了一种氮氧精炼低碳铬铁生产过程喷溅预报方法。针对氮氧精炼低碳铬铁生产过程，通过对炉内振动信号、音频信号、火焰图像信号等多信息融合处理，间接预测喷溅信号，取得了一定效果。
综上，目前冶金企业所采取的喷溅预报方法是通过炉内温度信息、炉口火焰图像、冶炼声音、炉体振动等信息间接预测，这种间接的预测方式存在算法复杂、准确率低的缺点；冶金企业采取的压制喷溅的方法主要是通过调节顶枪吹气高度和流量以及利用加料设备向熔池倒入喷溅抑制剂的方式。压制喷溅时，喷溅抑制剂落入的区域和顶枪气流接触区域反应较快，而其他区域反应较缓慢，这种喷溅压制方法存在抑制不均匀，压制喷溅不及时的缺点。因此，有必要采用更加精确的喷溅预报方式和更加快速、有效的喷溅压制方法来降低甚至消除喷溅造成的危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统，实现AOD炉冶炼过程自动预报喷溅，并自动实现压制喷溅操作；降低了AOD炉冶炼过程中的喷溅事故造成的损失、改善了工人工作的环境，切实地提高了冶炼低碳合金的自动化控制程度，可靠性高，实用效果明显。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统，其包括：激光测距仪、顶枪、喷溅抑制剂添加机构、底枪和工业控制计算机，所述激光测距仪由支架固定在炉口上方，所述激光测距仪与工业控制计算机通过数据线连接，所述顶枪为双层套管，所述顶枪的外套管连接水冷机构，所述顶枪的内套管由连接氧气管路的第一自动控制阀门和连接氮气管路的第二自动控制阀门切换喷吹的气体类型，所述喷溅抑制剂添加机构的加料口连通顶部供气管路，所述底枪为双层套管，所述底枪的内套管由连接氧气管路的第三自动控制阀门调节吹氧气的流量，所述底枪的外套管由连接氮气管路的第四自动控制阀门调节吹氮气的流量，所述工业控制计算机与第一自动控制阀门、第二自动控制阀门、第三自动控制阀门以及第四自动控制阀门分别连接，所述工业控制计算机可以分别控制各个阀门的开度，从而控制吹入气体的流量，第一气体流量传感器安装在顶部供气管道上，第二气体流量传感器安装在底部供氧管道上，第三气体流量传感器安装在底部供氮管道上，所述工业控制计算机与第一气体流量传感器、第二气体流量传感器以及第三气体流量传感器分别连接；
所述激光测距仪通过炉罩上的通孔可以直接监测AOD炉内熔液的液位数值，熔液的液位信号传送给工业控制计算机，所述工业控制计算机接收激光测距仪测量的金属熔液的液位数值，根据液位数值判断是否发生喷溅，未发生喷溅时开通第一自动控制阀门，关闭第二自动控制阀门，所述顶枪喷吹氧气，当发生喷溅时，工业控制计算机发出执行命令，位置调节器调节顶枪的高度，关闭第一自动控制阀门，开通第二自动控制阀门，启动喷溅抑制粉末添加机构，将喷溅抑制剂粉末推进顶部供气管路，喷溅抑制剂粉末随着氮气流从顶枪喷入熔池，调节第三自动控制阀门和第四自动调节阀门的开度，减弱炉内的氧化反应，降低熔池的温度，减少炉口逸出的一氧化碳和氮气的量。
一种AOD炉冶炼低碳合金的喷溅预报与喷溅压制方法如下所述：
S1：检测熔液的液位数值：
通过支架将激光测距仪固定安装在炉口上方，在炉罩上开通孔，使激光测距仪发射和返回路径无遮挡，可以准确的检测炉内熔液的液位数值；
S2：对液位数值信号进行处理：
激光测距仪检测的AOD炉内液位数值信息传输到工业控制计算机中，工业控制计算机比较检测的液位值与设定的报警值，判断是否发生喷溅；
S3：压制喷溅：
当激光测距仪检测的熔液液位超过设定的报警值时，工业控制计算机判定喷溅事故发生，发出压制喷溅控制指令，关闭连接氧气管路的第一自动控制阀门，打开连接氮气管路的第二自动控制阀门；驱动位置调节器，将顶枪调节至压制喷溅位置；驱动喷溅抑制剂添加机构，将喷溅抑制剂粉末推入顶部供气管路；关闭底部供氧管路上的第三自动控制阀门，停止吹氧气，调节底部供氮管路上的第四自动控制阀门，使底枪吹入氮气流量调至最低数值。
作为本发明所述的AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统的一种优选方案，其中：所述步骤S1中检测初始液位数值0.65m。
作为本发明所述的AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统的一种优选方案，其中：所述步骤S2中的报警值设定为1.5m。
作为本发明所述的AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统的一种优选方案，其中：所述步骤S3中顶枪吹入氮气流量850m3/h，所述顶枪插入炉口0.2m，喷溅抑制剂粉末以0.5t/h的速度推入顶枪管路，底枪氮气流量调至30m3/h。
本发明的有益效果：根据喷溅发生时熔池内金属熔液液位瞬间升高的现象，选用激光测距仪实时监测熔液的液位，当熔液的液位上升速度过快并超出报警高度时，发出喷溅预报信号。根据喷溅产生的原因，从几个方面进行喷溅压制，第一，顶枪喷吹氮气对熔池降温，第二，顶枪氮气流带入喷溅抑制剂粉末使喷溅抑制剂能够广泛的迅速的与熔液表面发生反应，压制喷溅，第三,底枪供气强度减弱，减少炉内逸出的气体，该AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统，实现AOD炉冶炼过程自动预报喷溅，并自动实现压制喷溅操作；降低了AOD炉冶炼过程中的喷溅事故损失、改善了工人工作的环境，切实地提高了冶炼低碳合金的自动化控制程度，可靠性高，实用效果明显。
附图说明
图1为本发明所述的AOD炉冶炼低碳合金的预报喷溅与压制喷溅系统示意图。
图中：1激光测距仪、2顶枪、3喷溅抑制剂添加机构、4底枪、5工业控制计算机、6支架、7炉罩、8AOD炉、9水冷机构、10氧气管路、11第一自动控制阀门、12氮气管路、13第二自动控制阀门、14位置调节器、15第三自动控制阀门、16第四自动控制阀门、17顶部供气管路、18底部供氧管路、19底部供氮管路、20第一气体流量传感器、21第二气体流量传感器、22第三气体流量传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明：
本发明提供一种AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制系统，实现AOD炉8冶炼过程自动预报喷溅，并自动实现压制喷溅操作；降低了AOD炉8冶炼过程中的喷溅事故造成的损失、改善了工人工作的环境，切实地提高了冶炼低碳合金的自动化控制程度，可靠性高，实用效果明显，请参阅图1，包括：激光测距仪1、顶枪2、喷溅抑制剂添加机构3、底枪4和工业控制计算机5；
请再次参阅图1，所述激光测距仪1由支架6固定在炉口上方，所述激光测距仪1与工业控制计算机5通过数据线连接，所述顶枪2为双层套管，所述顶枪2的外套管连接水冷机构9，所述顶枪2的内套管由连接氧气管路10的第一自动控制阀门11和连接氮气管路12的第二自动控制阀门13切换喷吹的气体类型，所述喷溅抑制剂添加机构3的加料口连通顶部供气管路17，所述底枪4为双层套管，所述底枪4的内套管由连接氧气管路10的第三自动控制阀门15调节吹氧气的流量，所述底枪4的外套管由连接氮气管路12的第四自动控制阀门16调节吹氮气的流量，所述工业控制计算机5与第一自动控制阀门11、第二自动控制阀门13、第三自动控制阀门15以及第四自动控制阀门16分别连接，所述工业控制计算机5可以分别控制各个阀门的开度，从而控制吹入气体的流量，第一气体流量传感器20安装在顶部供气管道17上，第二气体流量传感器21安装在底部供氧管道18上，第三气体流量传感器22安装在底部供氮管道19上，所述工业控制计算机5与第一气体流量传感器20、第二气体流量传感器21以及第三气体流量传感器22分别连接；所述工业控制计算机5与第一气体流量传感器19、第二气体流量传感器20、第三气体流量传感器21以及第四气体流量传感器22分别连接，所述工业控制计算机5可以分别接收各个气体流量传感器检测的气体流量数值；
所述激光测距仪1通过炉罩7上的通孔可以直接监测AOD炉8内熔液的液位数值，熔液的液位信号传送给工业控制计算机5，所述工业控制计算机5接收激光测距仪1测量的金属熔液的液位数值，根据液位数值判断是否发生喷溅，未发生喷溅时开通第一自动控制阀门11，关闭第二自动控制阀门13，所述顶枪2喷吹氧气，当发生喷溅时，工业控制计算机5发出执行命令，位置调节器14调节顶枪2的高度，关闭第一自动控制阀门11，开通第二自动控制阀门13，启动喷溅抑制粉末添加机构3，将喷溅抑制剂粉末推进顶部供气管路17，喷溅抑制剂粉末随着氮气流从顶枪2喷入熔池，调节第三自动控制阀门15和第四自动调节阀门16的开度，减弱炉内的氧化反应，降低熔池的温度，减少炉口逸出的一氧化碳和氮气的量。
上面所述的工业控制计算机5为现有配件的组装，因此具体型号没有进一步赘述。
本发明所述的AOD炉冶炼低碳合金的预报喷溅与喷溅压制方法如下所述：
一、检测熔液的液位数值：
通过支架6将激光测距仪1固定安装在炉口上方，在炉罩上开通孔，使激光测距仪1发射和返回路径无遮挡，可以准确的检测炉内熔液的液位数值。
二、对液位数值信号进行处理：
激光测距仪1检测的AOD炉8内液位数值信息传输到工业控制计算机5中，工业控制计算机5比较检测的液位值与设定的报警值，判断是否发生喷溅。
三、压制喷溅：
当激光测距仪1检测的熔液液位超过设定的报警值时，工业控制计算机5判定喷溅事故发生，发出压制喷溅控制指令，关闭连接氧气管路10的第一自动控制阀门11，打开连接氮气管路12的第二自动控制阀门13；驱动位置调节器，将顶枪2调节至压制喷溅位置；驱动喷溅抑制剂添加机构3，将喷溅抑制剂粉末推入顶部供气管路17；关闭底部供氧管路18上的第三自动控制阀门15，停止吹氧气，调节底部供氮管路19上的第四自动控制阀门16，使底枪4吹入氮气流量调至最低数值。
将本发明提供的AOD炉8冶炼低碳合金的预报喷溅与压制喷溅系统应用到产能为5吨的AOD炉8上，炉体直径1.2m，炉内腔高2m，容积比0.9m3/t。将碳含量wt％为8.2％，铬含量wt％为68.1％，硫含量wt％为2.5％，硅含量wt％为1.7％，磷含量wt％为5.1％，初始温度为1450℃的大约3t高碳铬铁熔液倒入AOD炉8中,采用本发明提供的AOD炉冶炼低碳合金的预报喷溅与压制喷溅方法进行预报喷溅及压制喷溅。
本发明提供的AOD炉冶炼低碳合金的预报喷溅与压制喷溅方法如下所述：
一、检测熔液的液位数值：
通过支架6将激光测距仪1固定安装在炉口上方，在炉罩上开通孔，使激光测距仪1发射和返回路径无遮挡，可以准确的检测炉内熔液的液位数值。检测初始液位数值0.65m。
二、对液位数值信号进行处理：
激光测距仪1检测的AOD炉8内液位数值信息传输到工业控制计算机5中，工业控制计算机5比较检测的液位值与设定的报警值，报警值设定为1.5m。
三、压制喷溅：
当激光测距仪1检测的熔液液位超过设定的报警值时，工业控制计算机5判定喷溅事故发生，发出压制喷溅控制指令，关闭连接氧气管路10的第一自动控制阀门11，打开连接氮气管路12的第二自动控制阀门13，顶枪2吹入氮气流量850m3/h；驱动位置调节器，将顶枪2调节至压制喷溅位置，顶枪2插入炉口0.2m；驱动喷溅抑制剂添加机构3，将喷溅抑制剂粉末推入顶部供气管路17,喷溅抑制剂粉末以0.5t/h的速度推入顶部供气管路17，通过顶枪2的氮气流喷入熔池；关闭底部供氧管路18上的第三自动控制阀门15，停止吹氧气，调节底部供氮管路19上的第四自动控制阀门16，使底枪4吹入氮气流量调至30m3/h。
四、压制喷溅后操作：
激光测距仪1实时检测AOD炉8内液位数值信息，并将液位信息传输到工业控制计算机5中，工业控制计算机5比较检测的液位值与设定的报警值，当液位低于报警值时，工业控制计算机5判定解除喷溅警报，发出指令，重新启动冶炼操作：
打开连接氧气管路10的第一自动控制阀门11，关闭连接氮气管路12的第二自动控制阀门13；驱动位置调节器14，将顶枪2调节至冶炼位置；关闭喷溅抑制剂添加机构3；打开底部供氧管路18上的第三自动控制阀门15，调节底部供氮管路19上的第四自动控制阀门16，使底枪4吹入的氧气和氮气的混合气体的流量和比例符合冶炼要求。
实施实例压制喷溅过程从发生喷溅报警到解除喷溅报警用时3分钟，消耗氮气44.3M3，消耗喷溅抑制剂25Kg。
本发明所述系统和方法的工作原理如下所述：
1.AOD炉8采用顶枪2供氧、底枪4供氧气和氮气混合气体的方式冶炼低碳合金。顶枪2和底枪4吹入熔池的氧气与金属熔液中的元素发生氧化反应，脱碳的同时释放热量。熔池内发生的氧化反应主要有：
Cr2O3+3C→2Cr+3CO↑
FeO+C→Fe+CO↑
从反应原理可见，AOD炉8冶炼低碳合金过程是元素间的竞争氧化还原反应。氧化生成的一氧化碳以气体方式从炉口逸出。底枪4吹入的氮气用来混匀熔液，使氧化反应均匀进行，同时氮气使熔池内的一氧化碳分压降低，促进碳元素的氧化。当熔池内氧化还原反应产生的一氧化碳和混匀用的氮气不能及时逸出炉口，熔池内产生较大的沸腾，或者炉渣厚度增加，使炉渣和熔液喷溅出炉口，产生喷溅事故。
2.喷溅发生的原因有多种，主要包括：第一，炉渣中三氧化二铬含量过低产生的炉渣反干，引发的金属性喷溅；第二，炉渣碱度过低使炉渣泡沫化严重造成的泡沫性喷溅；第三，炉渣与熔液温差过大产生的喷溅。无论哪种原因引发的喷溅，都具有一个显著特点，就是熔池内的液位迅速升高。
采用可用于高温金属熔液的激光测距仪1检测熔池内金属熔液的液位数值，激光测距仪1的实时检测精度1毫米，有效测量距离0.1-100米，能够实现远距离精确测量熔池内的液位变化，激光测距仪1配有数据通讯接口，可以与工业计算机5远程通讯。
3.工业控制计算机5将接收到的AOD炉8内液位数据与报警值比较，液位数值超过报警值时发出压制喷溅指令，通过安装的组态软件编制监控界面，可以直观监测冶炼过程的液位状态。
4.工业控制计算机5发出压制喷溅的控制指令，进行下列操作：
关闭连接氧气管路10的第一自动控制阀门11，打开连接氮气管路12的第二自动控制阀门13，使顶枪2喷吹氮气对熔池降温；驱动位置调节器14，将顶枪2调节至压制喷溅的位置；驱动喷溅抑制剂添加机构3，将喷溅抑制剂粉末推入顶部供气管路17，喷溅抑制剂粉末随着氮气流从顶枪2喷入熔池并与炉渣迅速发生反应，压制喷溅；关闭底部供氧管路18上的第三自动控制阀门15，调节底部供氮管路19上的第四自动控制阀门16，使底枪4吹入氮气流量最低，减弱炉内的氧化反应，降低熔池的温度，减少炉口逸出的一氧化碳和氮气的量。
5.激光测距仪1检测到的熔池内液位数值数值低于报警值时，由工业控制计算机5发出指令，关闭喷溅抑制剂添加机构3，关闭第二自动控制阀门13，开启第一自动控制阀门11并调节氧气流量，使顶枪2恢复吹氧气脱碳；调节第三自动控制阀门15的开度，调节第四自动控制阀门16的开度，使底枪4恢复吹混合气体脱碳。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (5)
1.一种AOD炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制系统，其特征在于，包括：激光测距仪(1)、顶枪(2)、喷溅抑制剂添加机构(3)、底枪(4)和工业控制计算机(5)，所述激光测距仪(1)由支架(6)固定在炉口上方，所述激光测距仪(1)与工业控制计算机(5)通过数据线连接，所述顶枪(2)为双层套管，所述顶枪(2)的外套管连接水冷机构(9)，所述顶枪(2)的内套管由连接氧气管路(10)的第一自动控制阀门(11)和连接氮气管路(12)的第二自动控制阀门(13)切换喷吹的气体类型，所述喷溅抑制剂添加机构(3)的加料口连通顶部供气管路(17)，所述底枪(4)为双层套管，所述底枪(4)的内套管由连接氧气管路(10)的第三自动控制阀门(15)调节吹氧气的流量，所述底枪(4)的外套管由连接氮气管路(12)的第四自动控制阀门(16)调节吹氮气的流量，所述工业控制计算机(5)与第一自动控制阀门(11)、第二自动控制阀门(13)、第三自动控制阀门(15)以及第四自动控制阀门(16)分别连接，所述工业控制计算机(5)可以分别控制各个阀门的开度，从而控制吹入气体的流量，第一气体流量传感器(20)安装在顶部供气管道(17)上，第二气体流量传感器(21)安装在底部供氧管道(18)上，第三气体流量传感器(22)安装在底部供氮管道(19)上，所述工业控制计算机(5)与第一气体流量传感器(20)、第二气体流量传感器(21)以及第三气体流量传感器(22)分别连接；
所述激光测距仪(1)通过炉罩(7)上的通孔可以直接监测AOD炉(8)内熔液的液位数值，熔液的液位信号传送给工业控制计算机(5)，所述工业控制计算机(5)接收激光测距仪(1)测量的金属熔液的液位数值，根据液位数值判断是否发生喷溅，未发生喷溅时开通第一自动控制阀门(11)，关闭第二自动控制阀门(13)，所述顶枪(2)喷吹氧气，当发生喷溅时，工业控制计算机(5)发出执行命令，位置调节器(14)调节顶枪(2)的高度，关闭第一自动控制阀门(11)，开通第二自动控制阀门(13)，启动喷溅抑制粉末添加机构(3)，将喷溅抑制剂粉末推进顶部供气管路(17)，喷溅抑制剂粉末随着氮气流从顶枪(2)喷入熔池，调节第三自动控制阀门(15)和第四自动调节阀门(16)的开度，减弱炉内的氧化反应，降低熔池的温度，减少炉口逸出的一氧化碳和氮气的量。
2.一种AOD炉冶炼低碳合金的喷溅预报与喷溅压制方法，其特征在于，
S1：检测熔液的液位：
通过支架(6)将激光测距仪(1)固定安装在炉口上方，在炉罩(7)上开通孔，使激光测距仪(1)发射和返回路径无遮挡，可以准确的检测炉内熔液的液位数值；
S2：对液位信号进行处理：
激光测距仪(1)检测的AOD炉(8)内液位信息通过数据线传输到工业控制计算机(5)中，工业控制计算机(5)将检测到的液位值与设定的报警值比较，判断是否发生喷溅；
S3：压制喷溅：
当激光测距仪(1)检测的熔液液位超过设定的报警值时，工业控制计算机(5)判定喷溅事故发生，发出压制喷溅控制指令，关闭连接氧气管路(10)的第一自动控制阀门(11)，打开连接氮气管路(12)的第二自动控制阀门(13)；驱动位置调节器，将顶枪(2)调节至压制喷溅位置；驱动喷溅抑制剂添加机构(3)，将喷溅抑制剂粉末推入顶部供气管路(17)；关闭底部供氧管路(18)上的第三自动控制阀门(15)，停止吹氧气，调节底部供氮管路(19)上的第四自动控制阀门(16)，使底枪(4)吹入氮气流量调至最低数值。
3.根据权利要求2所述的一种AOD炉(8)冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法，其特征在于，所述步骤S1中检测初始液位数值0.65m。
4.根据权利要求2所述的一种AOD炉(8)冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法，其特征在于，所述步骤S2中的报警值设定为1.5m。
5.根据权利要求2所述的一种AOD炉(8)冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法，其特征在于，所述步骤S3中顶枪(2)吹入氮气流量850m3/h，所述顶枪(2)插入炉口0.2m，喷溅抑制剂粉末以0.5t/h的速度推入顶枪(2)管路，底枪氮气流量调至30m3/h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011088435.8A CN112143853B (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 一种aod炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011088435.8A CN112143853B (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 一种aod炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112143853A CN112143853A (zh) | 2020-12-29 |
| CN112143853B true CN112143853B (zh) | 2022-04-15 |
Family
ID=73953169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011088435.8A Active CN112143853B (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 一种aod炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112143853B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113654663B (zh) * | 2021-07-19 | 2023-11-10 | 长春工业大学 | 一种aod炉在线连续测温系统及其工作方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0162949A1 (en) * | 1984-04-27 | 1985-12-04 | Nippon Steel Corporation | Method and apparatus for measuring slag-forming conditions within converter |
| CN101818231A (zh) * | 2010-04-07 | 2010-09-01 | 长春工业大学 | 防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法 |
| CN101845538A (zh) * | 2009-03-26 | 2010-09-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种真空吹氧脱碳精炼炉冶炼不锈钢剧烈喷溅控制方法 |
| CN102191357A (zh) * | 2010-03-01 | 2011-09-21 | 长春工业大学 | 一种快速氩氧精炼低碳铬铁合金的方法及其改进装置 |
| CN202925053U (zh) * | 2012-09-27 | 2013-05-08 | 余健 | 一种转炉炉况监测系统 |
| CN108977614A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-11 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种抑制转炉冶炼前期喷溅的方法 |
| CN111575443A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-08-25 | 长春工业大学 | 一种aod炉冶炼低碳合金的供气装置及方法 |
-
2020
- 2020-10-13 CN CN202011088435.8A patent/CN112143853B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0162949A1 (en) * | 1984-04-27 | 1985-12-04 | Nippon Steel Corporation | Method and apparatus for measuring slag-forming conditions within converter |
| CN101845538A (zh) * | 2009-03-26 | 2010-09-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种真空吹氧脱碳精炼炉冶炼不锈钢剧烈喷溅控制方法 |
| CN102191357A (zh) * | 2010-03-01 | 2011-09-21 | 长春工业大学 | 一种快速氩氧精炼低碳铬铁合金的方法及其改进装置 |
| CN101818231A (zh) * | 2010-04-07 | 2010-09-01 | 长春工业大学 | 防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法 |
| CN202925053U (zh) * | 2012-09-27 | 2013-05-08 | 余健 | 一种转炉炉况监测系统 |
| CN108977614A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-11 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种抑制转炉冶炼前期喷溅的方法 |
| CN111575443A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-08-25 | 长春工业大学 | 一种aod炉冶炼低碳合金的供气装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112143853A (zh) | 2020-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101818231B (zh) | 防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法 | |
| WO2021073015A1 (zh) | 转炉 co2-o2 混合喷吹冶炼方法和火点区温度动态控制方法 | |
| CN102424886B (zh) | 脱碳转炉少渣溅渣护炉工艺 | |
| CN105821175A (zh) | 一种控制转炉炉型的溅渣护炉方法 | |
| CN107058672B (zh) | 一种采用低硅铁水转炉冶炼低磷钢的方法 | |
| CN108950126A (zh) | 一种快速降低转炉炉底高度的方法 | |
| CN112143853B (zh) | 一种aod炉冶炼过程的喷溅预报与喷溅压制方法及系统 | |
| Deo et al. | Control of slag formation, foaming, slopping, and chaos in BOF | |
| CN113186458A (zh) | 一种冷镦用中碳铝镇静钢及其冶炼方法 | |
| CN103397136A (zh) | 少渣冶炼条件下稳定转炉炉底残厚的溅渣方法 | |
| CN107083469A (zh) | 降低炼钢转炉炉底的方法 | |
| CN104263875B (zh) | 一种顶吹转炉采用高磷铁水生产合金焊线钢的脱磷方法 | |
| JP5113370B2 (ja) | 金属溶湯の燃焼抑制用ガス供給装置、及び、金属溶湯の燃焼抑制用ガス供給方法 | |
| CN115927784B (zh) | 一种基于co2动态混合喷吹的转炉炼钢终点控制方法 | |
| CN109423533A (zh) | 一种全量铁水转炉冶炼控制方法 | |
| CN101845538B (zh) | 一种真空吹氧脱碳精炼炉冶炼不锈钢剧烈喷溅控制方法 | |
| CN102140567B (zh) | 一种氩氧精炼低碳铬铁合金的方法 | |
| Wen et al. | Control Method of preventing splashing in the refining process of AOD furnace based on equal temperature zones | |
| CN109576445B (zh) | Rh下部槽及合金下料口结瘤的清理方法 | |
| CN112680557A (zh) | 超低磷钢冶炼脱磷方法 | |
| CN111763803B (zh) | 一种氩氧精炼铁合金生产过程中的铁水温度控制方法 | |
| CN110989406A (zh) | 一种lf炉钢包底吹氩软搅拌自动控制系统及控制方法 | |
| CN103866074A (zh) | 碳脱氧先进操作法 | |
| CN106755739A (zh) | 一种脱磷压渣剂及其抑制钢渣泡的方法 | |
| Wang et al. | Review on monitoring and prevention technologies of splashing induced by inappropriate slag foaming in BOF |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |