CN117821694A - 一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组及供气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组，属于钢铁冶金技术领域，用以解决现有转炉底吹供气阀组流量调节比小，难以实现大流量范围内的高调节比流量调节。一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组，包括主路和支路；主路与多条支路串联，多条支路并联；主路包括主路供气管、球阀、逆止阀、调节阀、切断阀、压力表；每条支路均包括旁通供气管、低流量供气管、高流量供气管；旁通供气管路上设置针形阀、球阀；低流量供气管路上设置球阀、逆止阀、流量控制器、压力表；高流量供气管路上设置球阀、调节阀、逆止阀、流量计、压力表。本发明可以实现阀组大流量供气范围内的调节比为1：100的流量精准控制与调节。

Description

一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组及供气方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组及供气方法。
背景技术
钢铁转炉冶炼过程中，从转炉底部向高温熔池吹入气体可以有效提高熔融金属的搅拌，促进渣钢反应，并进一步促进熔融金属成分、温度的均匀化，起到提高转炉冶炼质量与效率的效果。
传统转炉底吹供气阀组采用调节阀或流量控制器对气体流量进行调节和控制，受调节精度的影响，调节阀的调节比一般为10：1，即最大流量为最小流量的10倍；受调节范围与装备价格的影响，流量控制器的流量调节范围一般为200Nm3/h以下；故现有供气阀组及供气方法很难实现大流量范围内的高调节比流量调节。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组及供气方法，用以解决现有转炉底吹供气阀组流量调节比小，难以实现大流量范围内的高调节比流量调节。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组，包括主路和支路；
所述主路与多条支路串联，所述多条支路并联；
所述主路包括主路供气管、球阀、逆止阀、调节阀、切断阀、压力表；切断阀、调节阀、压力表、逆止阀、球阀依次设置于主路供气管上；
所述支路的个数为N，每条支路均包括旁通供气管、低流量供气管、高流量供气管；
所述旁通供气管为手动控制开闭，旁通供气管路上设置针形阀、球阀；
所述低流量供气管为自动控制开闭，低流量供气管路上设置球阀、逆止阀、流量控制器、压力表；
所述高流量供气管为自动控制开闭，高流量供气管路上设置球阀、调节阀、逆止阀、流量计、压力表。
进一步地，所述主路供气管管径为DN60～DN200，所述旁通供气管管径为DN20～DN40，所述低流量供气管管径为DN20～DN40，所述高流量供气管管径为DN40～DN60。
进一步地，所述低流量供气管的最大供气流量Q低max为100Nm3/h，所述高流量供气管的最大供气流量Q高max为1000Nm3/h。
另一方面，本发明还提供了一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组的供气方法，通过上述控制阀组实现，包括以下步骤：
步骤1：确定供气模型所设第i支路设计供气流量q的大小、第i支路低流量供气管路最大供气值和第i支路高流量供气管路最大供气值；
步骤2：根据第i支路低流量供气管路的最小供气值和最大供气值和第i支路高流量供气管路的最小供气值和最大供气值，确定低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围，依据低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围确定调节比；
步骤3：比较第i支路设计供气流量q和第i支路低流量供气管路最大供气值，第i支路设计供气流量q和第i支路高流量供气管路最大供气值的大小，根据比较结果确定供气原则，根据供气原则选取供气管路为第i支路进行供气：
步骤4：根据步骤3中确定的第i支路供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，使得第i支路实际供气流量和设计供气流量q之间的差值≤0.5Nm3/h；
步骤5：按照步骤1～4，调节其他供气支路的流量，使其实际供气流量和设计供气流量的差值≤0.5Nm3/h。
进一步地，步骤2中，所述调节比的实现原则包括：
当低流量供气管路的供气流量Q低＝1～10Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝10～100Nm3/h，可以实现阀组总流量在1～110Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝2～20Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝20～200Nm3/h，可以实现阀组总流量在2～220Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节。
进一步地，步骤2中，所述调节比的实现原则还包括：
当低流量供气管路的供气流量Q低＝3～30Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝30～300Nm3/h，可以实现阀组总流量在3～330Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝4～40Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝40～400Nm3/h，可以实现阀组总流量在4～440Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节。
进一步地，步骤2中，所述调节比的实现原则还包括：
当低流量供气管路的供气流量Q低＝5～50Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝50～500Nm3/h，可以实现阀组总流量在5～550Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝10～100Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝100～1000Nm3/h，可以实现阀组总流量在10～1100Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节。
进一步地，步骤3中，所述供气原则包括：
当q≤Q低max，选择低流量供气管路为该第i支路的供气管路；
其中，q为第i支路设计供气流量，Nm3/h；
Q低max为第i支路低流量供气管路最大供气值，Nm3/h。
进一步地，步骤3中，所述供气原则还包括：
当Q低max＜q≤Q高max，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路；
其中，Q高max第i支路高流量供气管路最大供气值，Nm3/h。
进一步地，步骤3中，所述供气原则还包括：
当Q高max≤q≤Q低max+Q高max，选择高流量供气管路全开，低流量供气管路根据|q-(Q高max+Q低max)|进行流量调节，高流量供气管路和低流量供气管共同为该第i支路的供气管路。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明的流量控制阀组，包括主路和支路，每条支路均包括旁通供气管、低流量供气管、高流量供气管，通过低流量供气管和高流量供气管的协调配合，可以实现阀组大流量供气范围内的调节比为1：100的流量精准控制与调节。
2、本发明的供气方法，通过比较第i支路设计供气流量q和第i支路低流量供气管路最大供气值，第i支路设计供气流量q和第i支路高流量供气管路最大供气值，确定供气原则，根据供气原则可以精准选取第i支路的供气管路，实现阀组大流量供气范围内的调节比为1：100的流量精准控制与调节。
3、本发明的供气方法，实现阀组大流量供气范围内的调节比为1：100的流量精准控制与调节的同时，阀组实际供气流量和设计供气流量的差值≤0.5Nm3/h，调节精度较高。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例1流量控制阀组示意图；
图2为本发明供气方法过程示意图。
附图标记：
1-主路切断阀；2-主路调节阀；3-主路压力表；4-主路逆止阀；5-主路球阀；6-第一支路高流量供气管上设置的流量计；7-第一支路低流量供气管上设置的流量控制器；8-第一支路旁通供气管路上设置的针型阀；A-主路；B-支路；B-1-第一支路；B-2-第二支路；B-3-第三支路；Q-1-第一支路的高流量供气管；Q-2-第一支路的低流量供气管；Q-3-第一支路的旁通供气管。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组，包括主路和支路；
所述主路包括主路供气管、球阀、逆止阀、调节阀、切断阀、压力表；切断阀、调节阀、压力表、逆止阀、球阀依次设置于主路供气管上，对所有支路进行大流量范围供气；
所述支路的个数为N，每条支路均包括旁通供气管、低流量供气管、高流量供气管；
所述旁通供气管为手动控制开闭，旁通供气管路上设置针形阀、球阀，可以满足阀组非正常工作状态时的供气需要；
所述低流量供气管为自动控制开闭，低流量供气管路上设置球阀、逆止阀、流量控制器、压力表；
所述高流量供气管为自动控制开闭，高流量供气管路上设置球阀、调节阀、逆止阀、流量计、压力表；
所述主路与多条支路串联，控制所有支路总流量的调节；
所述多条支路并联，每条支路均单独供气。
所述主路供气管管径为DN60～DN200，所述旁通供气管管径为DN20～DN40，所述低流量供气管管径为DN20～DN40，所述高流量供气管管径为DN40～DN60。
所述低流量供气管路的最大供气流量为100Nm3/h，所述高流量供气管路的最低供气流量为20Nm3/h，高流量供气管路的最高供气流量1000Nm3/h。
本发明还提供了一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组的供气方法，通过上述流量控制阀组实现，包括以下步骤：
步骤1：确定供气模型所设第i支路设计供气流量q的大小、第i支路低流量供气管路最大供气值和第i支路高流量供气管路最大供气值；
步骤2：根据第i支路低流量供气管路的最小供气值和最大供气值和第i支路高流量供气管路的最小供气值和最大供气值，确定低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围，依据低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围确定调节比；
步骤3：比较第i支路设计供气流量q和第i支路低流量供气管路最大供气值，第i支路设计供气流量q和第i支路高流量供气管路最大供气值的大小，确定供气原则，根据供气原则选取供气管路为第i支路进行供气：
步骤4：根据步骤3中确定的第i支路供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，使得第i支路实际供气流量和设计供气流量q之间的差值≤0.5Nm3/h；
步骤5：按照步骤1～4，调节其他供气支路的流量，使其实际供气流量和设计供气流量的差值≤0.5Nm3/h。
具体的，步骤1中，i的取值范围为1～N，N为整数；
具体的，步骤2中，所述调节比的实现原则包括：
当低流量供气管路的供气流量Q低＝1～10Nm3/h，高流量供气管路的供气流量Q高＝10～100Nm3/h，可以实现阀组总流量在1～110Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝2～20Nm3/h，高流量供气管路的供气流量Q高＝20～200Nm3/h，可以实现阀组总流量在2～220Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝3～30Nm3/h，高流量供气管路的供气流量Q高＝30～300Nm3/h，可以实现阀组总流量在3～330Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝4～40Nm3/h，高流量供气管路的供气流量Q高＝40～400Nm3/h，可以实现阀组总流量在4～440Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝5～50Nm3/h，高流量供气管路的供气流量Q高＝50～500Nm3/h，可以实现阀组总流量在5～550Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝10～100Nm3/h，高流量供气管路的供气流量Q高＝100～1000Nm3/h，可以实现阀组总流量在10～1100Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节。
具体的，步骤3中，比较第i支路设计供气流量q和第i支路低流量供气管路最大供气值Q低max，第i支路设计供气流量q和第i支路高流量供气管路最大供气值Q高max的大小，确定供气原则，根据供气原则选取供气管路为第i支路进行供气，所述供气原则为：
当q≤Q低max，选择低流量供气管路为该第i支路的供气管路；
当Q低max＜q≤Q高max，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路；
当Q高max≤q≤Q低max+Q高max，选择高流量供气管路全开，低流量供气管路根据|q-(Q高max+Q低max)|进行流量调节，高流量供气管路和低流量供气管共同为该第i支路的供气管路。
本发明通过上述流量控制阀组和供气方法，可以实现转炉冶炼过程中大流量范围内，流量调节比高达1：100范围内流量的精准调节和控制。
实施例1
本实施例提供了一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组，如图1所示，括主路和支路；
所述主路在图1中所示为A，包括主路供气管、球阀、逆止阀、调节阀、切断阀、压力表；沿供气方向，切断阀、调节阀、压力表、逆止阀、球阀依次设置于主路供气管上，对所有支路进行大流量范围供气；
所述支路的个数为N，在图1中所示为B-i(i＝1，2，3…N)，每条支路均包括旁通供气管(Q-3)、低流量供气管(Q-2)、高流量供气管(Q-1)；
所述旁通供气管为手动控制开闭，旁通供气管路上设置针形阀、球阀，可以满足阀组非正常工作状态时的供气需要；
所述低流量供气管为自动控制开闭，低流量供气管路上设置球阀、逆止阀、流量控制器、压力表；
所述高流量供气管为自动控制开闭，高流量供气管路上设置球阀、调节阀、逆止阀、流量计、压力表；
所述主路与多条支路串联，控制所有支路总流量的调节；
所述多条支路并联，每条支路均单独供气。
所述主路供气管管径为DN60～DN200，所述旁通供气管管径为DN20～DN40，所述低流量供气管管径为DN20～DN40，所述高流量供气管管径为DN40～DN60。
低流量供气管路范围为1～10Nm3/h，高流量供气管流量范围为10～100Nm3/h。
实施例2
本实施例中，供气模型第i支路的供气流量q分为6个流量段，分别为1Nm3/h，5Nm3/h，20Nm3/h，50Nm3/h，100Nm3/h，105Nm3/h。
通过实施例1的流量控制阀组进行供气，包括以下步骤：
步骤1：确定供气模型所设第i支路设计供气流量q的大小、第i支路低流量供气管路供气范围和第i支路高流量供气管路供气范围；
其中，第一流量段，q＝1Nm3/h；
第二流量段，q＝5Nm3/h；
第三流量段，q＝20Nm3/h；
第四流量段，q＝50Nm3/h；
第五流量段，q＝100Nm3/h；
第六流量段，q＝105Nm3/h；
第i支路低流量供气管路供气范围为1～10Nm3/h；
第i支路高流量供气管路供气范围为10～100Nm3/h；
步骤2：根据第i支路低流量供气管路的最小供气值和最大供气值和第i支路高流量供气管路的最小供气值和最大供气值，确定低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围，依据低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围确定调节比；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝1～10Nm3/h，高流量供气管路的供气流量Q高＝10～100Nm3/h，可以实现阀组总流量在1～110Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节；即：Q低max＝10Nm3/h，Q高max＝100Nm3/h。
步骤3：比较第i支路设计供气流量q和第i支路低流量供气管路最大供气值，第i支路设计供气流量q和第i支路高流量供气管路最大供气值的大小，根据比较结果确定供气原则，根据供气原则选取供气管路为第i支路进行供气：
第一流量段：q＝1Nm3/h，q≤Q低max，选择低流量供气管路为该第i支路的供气管路；
第二流量段，q＝5Nm3/h，q＜Q低max，选择低流量供气管路为该第i支路的供气管路；
第三流量段，q＝20Nm3/h，Q低max＜q＜Q高max，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路；
第四流量段，q＝50Nm3/h，Q低max＜q＜Q高max，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路；
第五流量段，q＝100Nm3/h，q≤Q高max，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路；
第六流量段，q＝105Nm3/h，Q高max≤q≤Q低max+Q高max，选择高流量供气管路全开，低流量供气管路根据|q-(Q高max+Q低max)|进行流量调节，高流量供气管路和低流量供气管共同为该第i支路的供气管路；
步骤4：根据步骤3中确定的第i支路供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，使得第i支路实际供气流量和设计供气流量q之间的差值≤0.5Nm3/h；
第一流量段：选择低流量供气管路为该第i支路的供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，第i支路实际供气流量为1.05Nm3/h；
第二流量段，选择低流量供气管路为该第i支路的供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，第i支路实际供气流量为1.05Nm3/h；
第三流量段，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，第i支路实际供气流量为5.1Nm3/h；
第四流量段，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，第i支路实际供气流量为49.5Nm3/h；
第五流量段，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，第i支路实际供气流量为99.5Nm3/h；
第六流量段，选择高流量供气管路全开，低流量供气管路根据|q-(Q高max+Q低max)|(即5Nm3/h)进行流量调节，高流量供气管路实际供气流量99.5Nm3/h，低流量供气管实际供气流量为5.6Nm3/h，第i支路总的实际供气流量为105.1Nm3/h。
步骤4：按照步骤1～3，调节其他供气支路的流量，使其实际供气流量和设计供气流量的差值≤0.5Nm3/h。
本实施例可以实现阀组总流量在1～110Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的精准控制与调节。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组，其特征在于，包括主路和支路；
所述主路与多条支路串联，所述多条支路并联；
所述主路包括主路供气管、球阀、逆止阀、调节阀、切断阀、压力表；切断阀、调节阀、压力表、逆止阀、球阀依次设置于主路供气管上；
所述支路的个数为N，每条支路均包括旁通供气管、低流量供气管、高流量供气管；
所述旁通供气管为手动控制开闭，旁通供气管路上设置针形阀、球阀；
所述低流量供气管为自动控制开闭，低流量供气管路上设置球阀、逆止阀、流量控制器、压力表；
所述高流量供气管为自动控制开闭，高流量供气管路上设置球阀、调节阀、逆止阀、流量计、压力表。
2.根据权利要求1所述的流量控制阀组，其特征在于，所述主路供气管管径为DN60～DN200，所述旁通供气管管径为DN20～DN40，所述低流量供气管管径为DN20～DN40，所述高流量供气管管径为DN40～DN60。
3.根据权利要求1所述的流量控制阀组，其特征在于，所述低流量供气管的最大供气流量Q低max为100Nm3/h，所述高流量供气管的最大供气流量Q高max为1000Nm3/h。
4.一种转炉底吹用高调节比流量控制阀组的供气方法，通过权利要求1-3任一项所述控制阀组实现，包括以下步骤：
步骤1：确定供气模型所设第i支路设计供气流量q的大小、第i支路低流量供气管路最大供气值和第i支路高流量供气管路最大供气值；
步骤2：根据第i支路低流量供气管路的最小供气值和最大供气值和第i支路高流量供气管路的最小供气值和最大供气值，确定低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围，依据低流量供气管路的供气流量范围和高流量供气管路的供气流量范围确定调节比；
步骤3：比较第i支路设计供气流量q和第i支路低流量供气管路最大供气值，第i支路设计供气流量q和第i支路高流量供气管路最大供气值的大小，根据比较结果确定供气原则，根据供气原则选取供气管路为第i支路进行供气：
步骤4：根据步骤3中确定的第i支路供气管路，对第i支路供气管路的流量进行调节，使得第i支路实际供气流量和设计供气流量q之间的差值≤0.5Nm3/h；
步骤5：按照步骤1～4，调节其他供气支路的流量，使其实际供气流量和设计供气流量的差值≤0.5Nm3/h。
5.根据权利要求4所述的供气方法，其特征在于，步骤2中，所述调节比的实现原则包括：
当低流量供气管路的供气流量Q低＝1～10Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝10～100Nm3/h，可以实现阀组总流量在1～110Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝2～20Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝20～200Nm3/h，可以实现阀组总流量在2～220Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节。
6.根据权利要求5所述的供气方法，其特征在于，步骤2中，所述调节比的实现原则还包括：
当低流量供气管路的供气流量Q低＝3～30Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝30～300Nm3/h，可以实现阀组总流量在3～330Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝4～40Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝40～400Nm3/h，可以实现阀组总流量在4～440Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节。
7.根据权利要求6所述的供气方法，其特征在于，步骤2中，所述调节比的实现原则还包括：
当低流量供气管路的供气流量Q低＝5～50Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝50～500Nm3/h，可以实现阀组总流量在5～550Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节；
当低流量供气管路的供气流量Q低＝10～100Nm3/h，调节高流量供气管路的供气流量Q高＝100～1000Nm3/h，可以实现阀组总流量在10～1100Nm3/h范围内，调节比为1：100的流量的控制与调节。
8.根据权利要求7所述的供气方法，其特征在于，步骤3中，所述供气原则包括：
当q≤Q低max，选择低流量供气管路为该第i支路的供气管路；
其中，q为第i支路设计供气流量，Nm3/h；
Q低max为第i支路低流量供气管路最大供气值，Nm3/h。
9.根据权利要求8所述的供气方法，其特征在于，步骤3中，所述供气原则还包括：
当Q低max＜q≤Q高max，选择高流量供气管路为该第i支路的供气管路；
其中，Q高max第i支路高流量供气管路最大供气值，Nm3/h。
10.根据权利要求9所述的供气方法，其特征在于，步骤3中，所述供气原则还包括：
当Q高max≤q≤Q低max+Q高max，选择高流量供气管路全开，低流量供气管路根据|q-(Q高max+Q低max)|进行流量调节，高流量供气管路和低流量供气管共同为该第i支路的供气管路。
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