CN1148459C - 一种转炉氧枪气流的喷吹方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于转炉炼钢领域，涉及一种转炉氧枪气流的喷吹方法及其装置。其主要特征是在氧枪前设置一个定量脉冲器，将进入氧枪的连续气流转变为脉冲气流，利用脉冲气流进行吹炼和溅渣护炉。脉冲气流的脉冲参数控制为：脉冲周期为0.5-3.0秒，脉冲宽度为0.06-0.3秒。定量脉冲器脉冲阀采用双膜片结构的脉冲阀，其气包的内径与出气管口的外径之比为3-10。
Description
技术领域
本发明涉及转炉炼钢领域，特别是涉及一种转炉氧枪气流的喷吹方法及其装置。
技术背景
长期以来，在转炉炼钢中，一直采用连续的氧气气流进行吹炼，以达到降碳及去除磷、硫等有害物质的目的。近年来国内外相继开发应用了转炉溅渣护炉技术，该技术是利用原有的氧枪装置，在出钢完毕后，用高压氮气喷吹转炉出钢留下的、经过成分调节的炉渣，使炉渣飞溅到炉衬上，达到保护炉衬的目的。上述采用的氧气及氮气气流均为连续气流，连续气流的缺点是不能充分利用气体的动能，因而需要的工作压力较高，目前15T转炉上所用的氧气、氮气工作压力约为1.0MPa左右，管网的压力级别至少为1.6MPa级。同时，由于不能充分利用气体的动能，要达到预期的工艺要求，需要的工作时间就长，气体的消耗也大。
此外，在气流调节方面，目前调节气体流量的方式一般是通过调节管道上的节流阀，其缺点是在调节流量的同时流体的压力也会随之改变，不能对流量进行单参数调节。因此在工艺操作上为保证工作压力而不考虑流量，这样势必会增加气体的消耗。
发明内容
本发明提供一种能够克服上述缺点的转炉氧枪气流的喷吹方法及装置，充分利用气体的动能，并能够对气体流量进行单参数调节，以达到降低工作压力，强化气体喷吹效果，缩短工作时间，降低气体消耗的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是将连续气流的喷吹方式改变为脉冲气流的喷吹方式。具体是在O2-N2切换阀组与氧枪之间(如未应用转炉溅渣护炉技术的则在联接氧枪的胶管前)设置一个定量脉冲器，定量脉冲器的进气接管与O2-N2切换阀组联接，出气接管与氧枪联接。连续气流由进气管进入定量脉冲器后转换为脉冲气流从出气管输出进入氧枪，因而从氧枪头喷出的气流为脉冲气流，利用脉冲气流进行吹炼或溅渣护炉。
定量脉冲器是将连续气流转变为脉冲气流的关键装置，主要由脉冲阀及气包构成，脉冲阀上有电磁阀。脉冲阀采用双膜片结构，也可采用其它形式，其上的电磁阀采用通用电磁阀。定量脉冲器的脉冲信号由PLC(可编程控制器)控制，通过一条跟随氧枪上下运动的控制电缆送至电磁阀，电磁阀按脉冲信号动作，从而控制脉冲阀动作，使气包中的气体以脉冲的形式输出。
脉冲参数根据生产中各种参数的变化情况和工艺要求选定，并随时调节。脉冲参数控制范围如下：脉冲周期0.5-3.0秒，脉冲宽度为0.06-0.3秒。根据吹炼和溅渣护炉不同的工艺要求，其脉冲控制方法如下：
(1)吹炼时的脉冲控制
在吹炼初期的2-5分钟，定量脉冲器为常开状态，采用连续气流喷吹。之后采用脉冲气体喷吹，脉冲气体的脉冲参数为：脉冲周期0.8-3.0秒，脉冲宽度0.05-0.3秒。在吹炼过程中，脉冲参数应根据各种参数(如钢温、钢水成分)的变化情况及吹炼各阶段的工艺要求随时进行调节。
(2)溅渣护炉时的脉冲控制
脉冲参数为：脉冲周期0.5-2.5秒，脉冲宽度0.08-0.3秒。在溅渣护炉过程中，脉冲参数可根据渣的情况(如渣的粘度、成分、温度)及工艺要求随时进行调节，一般在前20-50秒的时间内，脉冲周期取大值。
本发明与现有技术相比，具有以下优点，具体对比数据见表1：
(1)能充分利用气体动能，降低气体的工作压力。本发明能把氧枪的气体工作压力降至0.8MPa以下，在0.4-0.5MPa时仍能正常工作，降低
管网压力级别，减少系统的一次性投资。
(2)有效减少耗气量。因为脉冲气流存在脉冲间隔，因此在单位时间内实际的工作时间短，耗气量减少，根据实际应用过程中测定，减少耗气量20％以上。
(3)缩短工作时间，提高转炉作业率。由于脉冲气体形成冲击波，对钢液或炉渣形成连续的脉冲冲击，喷吹效果好，因此可缩短工作时间5％以上。
(4)可进行流量单参数调节，通过调节脉冲的占空比(脉冲间隔/脉冲宽度)对流量进行调节。
表1 采用脉冲方法和常规方法进行溅渣对比试验的数据对比表
| 溅渣方法 | 序号 | N2压力(MPa) | N2耗量(m3) | 溅渣时间(秒) | 平均N2耗量(m3) | 平均溅渣时间(秒) |
| 常规 | 1 | 1.0 | 326 | 230 | 318 | 243 |
| 2 | 0.9 | 317 | 245 | |||
| 3 | 0.8 | 312 | 255 | |||
| 脉冲 | 1 | 0.7 | 232 | 205 | 221 | 210 |
| 2 | 0.6 | 227 | 210 | |||
| 3 | 0.5 | 203 | 215 |
注：两组数据均是达到相同的溅渣工艺要求，利用同一氧枪喷头得出。
附图说明
图1为采用双膜片结构脉冲阀的定量脉冲器的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图1及实施例进一步阐述本发明的方法及装置。实施例在15t转炉上进行的，分别进行了吹炼和溅渣护炉，PLC向电磁阀输入的控制信号为24V。
如图1所示，本发明所用装置主要由气包18、气包盖16、压盖13、电磁阀12、副膜片9、主膜片2、进气接管1、出气接管5及弹簧6、弹簧10构成。气包盖16通过联接螺栓17与气包18相联，主膜片2夹在两者之间，主膜片上有限流孔3，在气包盖16与主膜片2之间有弹簧6。压盖13通过联接螺栓14与气包盖16相联，副膜片9夹在两者之间，副膜片上有限流孔8，压盖13上有电磁阀12，压盖13与副膜片9之间有弹簧10。进气接管1、出气接管5焊接在气包18上。气包盖16上有卸压通道7和出气通道15，压盖13有气体通道11。气包18的内径为Φ1，出气管口4的外径为Φ2，Φ1/Φ2是保证定量脉冲器能够满足工艺要求的关键参数，取Φ1/Φ2＝3-10，最佳值为5-7。在本实施例中取Φ1＝500mm，Φ2＝80mm，Φ1/Φ2＝6.25。膜片材料与的常规脉冲阀通用。气体由进气接管1进入定量脉冲器的主膜片下腔，再通过主膜片2上的限流孔3进入主膜片上腔，然后再经由卸压通道7至副膜片下腔，再通过副膜片9的限流孔8进入副膜片上腔。当电磁阀12为失电状态时，气体通道11关闭，定量脉冲器腔内各处压力相等，副膜片9在弹簧10的作用下封死出气体通道15，主膜片2在弹簧6的作用下封死出气管口4，定量脉冲器无气体流出。当电磁阀12得电时，通道11打开，与大气相通，定量脉冲器各内腔形成与大气的通路。由于限流孔3和8的限流作用，各腔压力不等。设副膜片上腔压力为P1，副膜片下腔压力为P2，主膜片上腔压力为P3，主膜片下腔压力为P4，大气压为P0，则有P0＜P1＜P2＜P3＜P4。于是，副膜片9在副膜片下腔压力P2的作用下，克服弹簧10的弹力，将排气通道15打开，使主膜片上膜的压力进一步降低。主膜片2在主膜片下腔压力P4的作用下，克服弹簧6的弹力，迅速地向上拱起，打开出气管口4，使气包内气体以脉冲形式瞬间排出。
实施例1：
将O2-N2切换阀组切换至氮气，用氮气进行溅渣护炉。脉冲参数的控制为：在前30秒时间内，脉冲周期1.5秒，脉冲宽度为0.2秒；30秒以后至溅渣结束，脉冲周期0.8秒，脉冲宽度为0.08秒。
实施例2：
将O2-N2切换阀组切换至氮气，用氮气进行溅渣护炉。脉冲参数的控制为：在前25秒时间内，脉冲周期3.0秒，脉冲宽度为0.2秒；25秒至2′10″，脉冲周期2.0秒，脉冲宽度为0.2秒；2′10″以后至溅渣结束，脉冲周期1.0秒，脉冲宽度为0.15秒。
实施例3：
将O2-N2切换阀组切换至氧气，用氧气进行吹炼。将定量脉冲器设为常开状态，采用连续气流吹炼3′10″，之后采用脉冲气流吹炼，在3′10″至9′00″，脉冲周期为1.0秒，脉冲宽度为0.15秒；9′00″至12′40″，脉冲周期为1.5秒，脉冲宽度为0.2秒。
实施例4：
将O2-N2切换阀组切换至氧气，用氧气进行吹炼。将定量脉冲器设为常开状态，采用连续气流吹炼3′00″，之后采用脉冲气流吹炼，在3′00″至7′00″，脉冲周期为0.8秒，脉冲宽度为0.15秒；7′00″至9′40″，脉冲周期为1.5秒，脉冲宽度为0.2秒；9′40″至12′20″，脉冲周期为3.0秒，脉冲宽度为0.2秒。
Claims (8)
1.一种转炉氧枪气流的喷吹方法，其特征在于：气流的工作方式是脉冲的，具体是在氧枪前设置一个定量脉冲器，由可调脉冲信号控制定量脉冲器的脉冲阀，将连续气流转变为脉冲气流，利用脉冲气流进行吹炼或溅渣护炉。
2.如权利要求1所述的转炉氧枪气流的喷吹方法，其特征在于：脉冲气流的脉冲周期为0.5-3.0秒，脉冲宽度为0.06-0.3秒。
3.如权利要求2所述的转炉氧枪气流的喷吹方法，其特征在于：在吹炼时，脉冲气流的脉冲周期为0.8-1.5秒，脉冲宽度为0.06-0.18秒。
4.如权利要求2所述的转炉氧枪气流的喷吹方法，其特征在于：在吹炼时，脉冲气流的脉冲周期为1.5-3.0秒，脉冲宽度为0.18-0.3秒。
5.如权利要求2所述的转炉氧枪气流的喷吹方法，其特征在于：在溅渣护炉时，脉冲气流的脉冲周期为0.5-1.5秒，脉冲宽度0.06-0.18秒。
6.如权利要求2所述的转炉氧枪气流的喷吹方法，其特征在于：在溅渣护炉时，脉冲气流的脉冲周期为1.5-3.5秒，脉冲宽度0.18-0.3秒。
7.如权利要求1所述的定量脉冲器为双膜片结构，其特征在于：定量脉冲器由气包(18)、气包盖(16)、压盖(13)、电磁阀(12)、副膜片(9)、主膜片(2)、进气接管(1)、出气接管(5)及弹簧(6)和弹簧(10)构成；气包盖(16)通过联接螺栓(17)与气包(18)相联，主膜片(2)夹在两者之间，主膜片上有限流孔(3)，在气包盖(16)与主膜片(2)之间有弹簧(6)；压盖(13)通过联接螺栓(14)与气包盖(16)相联，副膜片(9)夹在两者之间，副膜片上有限流孔(8)，压盖(13)上有电磁阀(12)，压盖(13)与副膜片(9)之间有弹簧(10)；进气接管(1)、出气接管(5)焊接在气包(18)上；气包盖(16)上有卸压通道(7)和出气通道(15)，压盖(13)有气体通道(11)；气包(18)的内径与出气管口(4)的外径之比为3-10。
8.如权利要求7所述的定量脉冲器，其特征在于：气包(18)的内径与出气管口(4)的外径之比为5-7。
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