CN1196757A - 测定和控制bof转炉中的钢的碳含量的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

测量BOF钢水的在吹碳含量%和/或第一次拉碳量(First Turn Down Carbon)的设备,包括装在具有测视宽的温度可调的外壳中光传感器,它包括防止其它炼钢粉尘和烟雾侵害的空气刷。该设备还包括产生与冶炼期吹入BOF中的氧量相对应的信号的装置和可偏程的控制器。使该逻辑控制器编程以便连续处理发自该信号发生装置的吹氧信号及收自光传感器的光强度信号。该程序根据从自发BOF转炉的同一时间中吹入此BOF中的氧量相应的最大光强度差计算该钢水的在吹碳含量%。

Description

测定和控制BOF转炉中的钢的碳含量的方法和设备
发明背景
本发明涉及测定和控制BOF转炉中的钢水含碳量的方法和设备，尤其是涉及确定在吹的，含0.06％或更少的碳的低碳BOF钢水的含碳量及第一轮拉碳(FTDC，First Turn Down Carbon)时的含碳量的方法。
扁平轧材的用户需要低碳钢是因其有良好的成形性能。比如，在汽车工业中，这种低碳钢可使汽车制造商冲压和形成复杂的汽车形状，而不会碰到形成工序后的钢反弹的问题。这就需要炼钢工作者精确掌握和控制其BOF钢水的碳含量，以便生产出具有适宜的冶金要求的产品。
按照BOF炼钢工艺，将碳饱和的铁水和各种量的废钢一起装入BOF转炉中。在钢水熔池的表面处，吹入高速氧流，在此它与钢水中的碳反应而形成CO和CO2。此反应去掉了钢熔池中的过量的碳，从而产生碳含量合格的最终产品。
有很多现代炼钢工作者可以使用的BOF过程控制方法。这些方法包括通过使用与传感仪器，如气体分析仪、热电偶、负载单元等结合的计算机而得以操纵的先进的预测模式。
过去，作了各种努力，用测量火焰落差来控制转炉中的碳含量。这种以往的尝试中的一种示于授予Denis的美国专利3,652,262中。此专利公开了用传感器探测自BOF转炉发出的红外辐射线。来自此红外线传感信号经处理而产生表示辐射强度与时间的函数关系的曲线。在此项专利中，Denis将其辐射曲线与这样的脱碳曲线相对比：所述的曲线是用采自用来测BOF转炉的废气中的CO2和CO的浓度的第一气体探测器的读数和将自用来测量总的气体输出的第二气体探测器的读数产生的。然后他将这两条曲线对比，并得出结论：他的时间/辐射曲线对于提供BOF炼钢作业过程中瞬时碳读数是有用的。但，若将这两条不同的曲线相比较就可发现：在此废气曲线和辐射曲线间的预计的碳含量发生很大的变化。因此，虽然Denis在提供冶炼过程中的碳含量瞬时读数方面作了某些改进，但他的专利显示出，在其根据火焰落差读数基础上的预测碳含量方法有很大的误差范围。
此外，J.H.Cox等人在题为“BOF Control”的论文(Iron and SteelSociety出版物“BOF STEEIMAKING”，1977，15章)指出，火焰强度是熔池中碳的函数。但，该著者也指出，在根据火焰强度测量作出的碳预测满足不了更严格的现代要求。
这类概念已在炼钢工业中已广为流传。它们导致炼钢工作者采用基于统计学的，自适应的控制模式的预测控制策略，或采用基于连续或分段测量诸如碳、温度等之类变量的高度先进的控制系统(J.H.Cox等人的“BOT STEELMAKING”)。这种测量方法之一在质量/温度计算方面存在误差范围，因而常使BOF钢水过吹或欠吹是公知的。
在钢水过吹的情况下，在该转炉中发生各种不适宜的化学反应。比如，在过吹的钢水中，氧消耗了过量的碳，因而产生了不合格的低碳含量的钢产品。过量的氧还与铁水反应从而形成铁的氧化物。这就降低了炉料的铁收得率。使炉料过吹还使炼钢转炉过热，引起其保护性耐火炉被过早耗损及降低了转炉的服务寿命。
在炉料欠吹的情况下，则不得不将此炉料再吹以进一步降低碳含量。这就增加了生产时间和成本，并使耐火材料过份消耗。过份消耗耐火材料是因为在重吹时渣中形成了铁的氧化物。渣中的铁的氧化物使渣对耐火炉衬更具浸蚀性。
与BOF控制系统相关的其它问题是处理这种热的BOF转炉附近的不利环境的问题。在炼钢过程中从BOF转炉发出的辐射热使位于该炉附近的灵敏的电子设备过热，因而使系统失效。从该转炉中放出的粉尘和烟雾也落在遍布炼钢车间的设备上，所述设备包括用于控制炼钢工艺的各种传感装置。这些粉尘和烟雾损污了控制设备的传感器，从而使读数产生误差和使冶金分析不精确。
本发明简述
因此本发明的目的在于提供确定BOF钢水中的碳含量的方法。
本发明又一目的在于约0.004％C的误差范围内精确地控制或测定BOF钢水中的碳含量。
本发明再一目的是通过测量吹入该转炉中的氧量相关的从BOF转炉发出的可见光强度的差来精确地控制或测定BOF钢水中的碳含量。
本发明另一目的在于提供控制或测定BOF钢水中的碳含量的设备，该设备是能耐与炼钢过程相关的高温。
本发明最后的目的是提供控制和/或确定BOF钢水中的碳含量的设备，它包括防止烟雾或粉尘在其传感器装置上沉积的自清洁装置。
我们已发现：通过用光传感器测量发自BOF转炉中可见光强度落差可达到上述目的，该传感器被装在具有测视镜的可调温盒中，该传感器包括使光传感器不受炼钢粉尘和烟雾之害的吹扫装置。从发自BOF转炉的最大光强度的点到吹氧结束，测量与吹入此BOF转炉的氧量相关的可见光强度的落差。用光强度和氧读数计算连续的，实时在吹的碳的百分含量，直到钢水达到目标碳含量时为止。
附图的简要说明
图1是展示用于实施测量BOF钢水碳含量的方法中各步骤的优选系统的示意图。
图2是示于图1中的优选系统的光传感器的较佳实施方案的俯视图。
图3是展示图2中的光传感器部分的放大图。
图4是展示FTDC为0.053％的BOF钢水的曲线。
图5是展示FTDC为0.045％的BOF钢水的曲线。
图6是展示FTDC为0.028％的BOF钢水的曲线。
图7是可用于根据火焰落差测量值和吹氧量测定在吹碳含量和FTDC的一种程序的流程图。
优选实施方案的详细描述
参见附图，图1展示了用于进行测定在吹碳含量(％)和FTDC水平的方法中的各步骤的传感器系统的较佳实施例。在整篇说明书中，“在吹碳含量”指的是在吹氧时的任何点测得的实时碳含量，而“FTDC”指的是在向BOF首次吹氧结束时测得的第一次拉碳时的碳量。
该系统包括：传感器装置1，氧源2，可编程的逻辑控制器3(PLC)。传感器装置1包括容纳该传感器装置的各种电子部件的盒子或外壳5，所述部件包括光量计4，它具有将光强度信号放大到适用于PLC程度的装置、电源6和防止热的炼钢环境使此传感器装置过热的冷空气供应源7。该传感器装置还包括测视镜8，它使光量计4穿过盒子5的壁伸出而暴露于发自BOF转炉炉嘴的可见光中。空气刷9从打开的测视镜8射出，以防烟雾进入该盒的内部空间。空气刷9包围着光量计4的光敏部位，从而使其免受炼钢粉尘和烟雾的侵害。
将此传感器设计成能在其暴露于发自BOF转炉发出的光中时能产生光强度信号，而后将此信号传到该PLC以便处理。氧源2也包括产生与冶炼期间吹入的氧量相应信号的装置，而后也将此信号送至PLC以便处理。这种光强度信号和吹入氧的信号为连续计算吹氧时的在吹碳含量提供了数据。该PLC接收和处理这种光和氧的信号，从而根据与吹氧量相关的可见光强度的落差提供了连续的在吹碳含量实时读数，在后文中将此法称为“火焰落差法”(the fleme drop method)。已发现根据火焰落差法作出的在吹碳含量预测只有约0.004％的碳的预测误差。
现在参看图2和3，被展示的传感器装置1的优选实施方案包括盒子5，它具有一个铰接的盖子11，以便提供一个进入该盒子5内部空间13的开口12。密封垫或密封圈14沿此开口12的周边伸展，因而当盖子11处于其关闭位置时，密封垫与铰接的盖子协同作用以防止粉尘或烟雾进入内部空间13。在该优选的实施方案中以涡流管被示出的冷空气供应源，穿过盒子的壁延伸，以便将冷空气15A喷入内部空间13。此冷空气将内部空间冷却。温度计16也装在盒子5的壁上。该温度计包括伸入内部空间13，以便在该温度计上产生内部空间温度读数的温度探头17。内部空间温度读数被用来通过调节冷空气供应源7控制该盒子的内部温度。
在该优选的实施方案中，所示的冷空气供应源包括一个涡流管状的冷却器。然而，任何具有调节温度装置的已知空气调节装置都可用来向内部空间13供冷空气。涡流管7包括空气入口18，压缩空气15经其被引入具有冷空气孔20以喷射冷空气15A的涡流室19，管7还包括将废的热空气15B引入大气的废气管21。该涡流管还包括一个阀门机构，它具有经废气管21的壁伸入的阀门螺杆42，以便调节被注入内部空间13中的冷空气15A的温度。通过按顺时针或逆时针流的方向旋动此阀门螺杆42，可使冷空气的温度升高或降低。热的废空气温度的下降或升高因而也升高或下降了冷空气15A的温度。
光量计4装在盒子5的内部空间13中。在该优选实施方案中，采用P401025 Davis Instruments型光量计。但，任何可能测量发自BOF转炉的炉嘴可见光强度适宜的光量计都可与传感器设备1一起使用。Davis光量计具有与其放大电路23隔开的硒光电池22。光量计的这种布置使得可在盒子5中单独地安装光敏电池22和放大电路23。光敏电池22与滑动调节器24相连，而放大电路23与固定的不导电的安装盘25相连，而板25与盒壁相连。电线26将光电池22与放大电路23连接，而该放大电路将得自响应落在光电池22上的可见光的电子流的光强度信号放大。电源(未示)经线路27向光量计4供电，而来自光量计4的经放大的电信号经线路28传往图1中所示的PLC。电源可以是图1中以标号6表示的内部电源或是图2中以外电源线27表示的外电源。
参见放大的图3，滑动调节器24包括一个安装板29，装在该安装板第一端上的紧固装置33，装在该按装板上与紧固装置33相对的第二端上的螺旋机构32。安装板29还包括拉长槽30。一端固定在安装盘25上的销子或紧固器31经每一条槽30延伸，从而将安装板29与不导电的安装盘25滑动地连接起来。
所述螺旋机构包括与不导电的安装盘25相连的第一螺纹止挡34和与安装板29相连的第二螺纹止挡35。于其一端有调节纽37的螺纹轴36通过第一和第二螺纹止挡的螺纹延伸。当顺时针或逆时针旋动轴36时，螺纹轴36产生一个力使安装板29在拉长槽30和销子31的咬合限度内移动。
紧固装置33位于螺旋机构32的对面，而且它包括与安装板29相连，并以平行于测视镜8的方向安置的背板38。紧固装置33还包括位于测视镜8附近并用紧固器40与该背板相连的透明的前板39。光电池22位于板38和39之间，而该固定器被拉紧，结果将光电池22固定在两板之间与测视镜8邻近处，并与之平行。
自冷空气出口20注入内部空间13的冷空气15A在盒子5的整个内部空间中产生了冷空气流。该冷空气流沿向着打开的测视镜8的方向流动，并冷却装在此盒中的电子部件。冷空气包围了位于打开的测视镜8附近的光电池22，然后它经此镜出去，从而产生空气刷9。空气刷9防止脏物，粉尘和烟雾经测视镜8进入内部空间13，从而使透明板39和光电池22的光敏表面保持在清洁的状态下。虽然空气刷是以包围光电池22的方式被描述的，但可以理解的是，该装置不限于具有碟状外形的光电池。光电池的形状对本发明的范围并不重要，它可包括任何适宜的形状，如正方形、矩形，而且仍可认为被空气刷9所包围。
如果观察到光电池被炼钢粉尘和烟污染，可旋动螺旋机构32，以使该光电池沿向着测视镜的方向移动。这将减小空气间隙41，从而提高空气刷9的速度。旋动此螺旋机构直到此空气刷的速度增大到这样的程度为止：防止了粉尘和烟雾污染光电池22的光敏表面。同样，若发现需降低空气刷的速度以将光传感器保持在清洁的状态下，则反向旋动此螺旋机构以加大空气间隙41，从而降低空气刷的速度。
人们一直习惯于用肉眼观察发自炼钢转炉炉嘴的火焰来估计炼钢炉料的FTDC。这类控制方法通常用于Bessemer转炉，而在某些情况下，这类火焰观察也一直用于BOF炼钢作业。但，很明显，过去的火焰落差控制法不能辨识从发自BOF转炉的最大光强度的点开始测的光强度的落差与从最大光强度点开始吹入BOF转炉中的氧量之间的相互关系。
溶于铁水中的碳与吹入BOF转炉中的氧起反应是广为人知的。此反应形成了此炼钢炉废气中的CO和CO2。在吹氧前期，供入的氧产生了远比CO2多的CO，因此CO构成转炉废气的大部分。废气中的CO在转炉嘴处二次燃烧，从而形成火焰。接近吹炼终了时，当熔池已变成钢，而且熔池含很低的碳时，C-O反应在废气中产生很少的CO。此时，因在废气中几乎无CO，所以转炉炉嘴处的二次燃烧火焰降到大致恒定的较低光强度。
在建立随吹氧量而下降的光强度落差与BOF炉料的FTDC之间关系的尝试中，测量了作为吹氧SCF的函数的大于300个BOF炉次的光强度。已发现，这些被观察的炉料的FTDC与下面所列的变量DO2、DLI/ILI和DO2转折点相关。
β-O(DO2)＝
从最大LI点至吹氧结束时的吹氧量(按SCF：标准立方英尺计)。
火焰落差程度(DLI/LI)＝
  在从最大LI至吹氧结束这段时间中任何点的光强度下降(DLI)和从开始吹氧到最大LI点这段时间的光强度上升(ILI)之比。
β-O(DO2转折)＝
  从LI测量值的“转折点”，至吹氧结束的吹氧量(按SCF计)。
然后通过统计学逆向分析与使FTDC变量发生联系，以便建立与能用来确定任何低碳钢水的在吹含碳量％的方程式。该方程式通过首先按如下方式定义DO2、DLI/ILI和DO2-转折变量以简化计算而建立的：
X1＝DO2/100000
X2＝DLI/ILI
X3＝DO2转折/10,000
各个被分析炉吹的FTDC的实验室分析值用下表A中的该实施例所示的测得的变量X1、X2和X3表示。
               表A
  钢水-FTDC      X1      X2      X3
  1.   0.032     1.206     1.057     2.990
  2.   0.021     1.412     1.297     1.250
  3.   0.043     0.580     0.722     0.000
         |       |       |       |
         |       |       |       |
  299. 0.028     1.142     1.149     0.951
  300. 0.056     0.173     0.354     0.000
应指出的是，虽然上表A列出了在数炉观察期间所确定的实值，但表A中所示的这些值不是必需按其实际炉次数顺序列出。还有，如上所示，X2变量是两种LI量之比(DLI/ILI)，而且是BOF中火焰落着程度的测量值。在这种作业中所用的LI值用任选的单位表示。因X2仅是两种LI量之间的比值，所以测量LI时所用的单位对于表征火焰强度的特征没有任何影响。只要LI测量单位是前后一致的，那么任何测量单位，任意的或固定的，都可用来测量发自BOF转炉的火焰的LI。
通过实验室分析确定，知道了X1、X2和X3变量的实际测量值，而且还知道了每个炉次的实际的FTDT，产生了以下方式，并且计算出每个炉次的值“a”到“k”。方程式1：
FTDC＝a+bX1+cX12+dX13+eX2+fX22+gX23+hX1X2 + iX 1 X 2 2 + jX 1 2 X 2 + k X 3 。
如上所述，通过统计学逆向分析使FTDC变量与形成FTDC的方程式建立了联系，以确定任何含碳炉料的在吹碳含量％。这是先如上所述地确定变量X1、X2和X3而完成的。将炉次1-300的FTDC、X1、X12、X2、X22、X23、X1X2、X1X22、X12X2和X3的平方根的值列在Microsoft Excel Worksheet上的各列中。用作为因变量的FTDC和作为自变量的X1-X3的平方根的值由Microsoft Excol提供的线性逆向程序进行运算。该程序的输出规定了系数“a”-“k”的值。比如“a”的值与“Intercept”相同(“a”值与X1、X2和X3等于0时的FTDC相同)。“b”的值与变量X1的系数相同，“c”与X12的系数相同等等，直到最后一个示出的值“k”与X3的平方根的系数相同。下面示出了完成了的FTDC方程式的例子，它展示了所观察各炉次的“a”-“k”的实际计算值。方程式2：
FTDC＝0.09993125+0.03013298(X1)-0.0587246(X12)
       -0.0266337(X13)-0.0879685(X2)-0.0666153(X22)
       +0.12504982(X23)+0.10246922(X1X2)-0.2269549(X1X22) + 0.14953375 ( X 1 2 X 2 ) - 0.0003159 ( X 3 )
系数“a”-“k”的计算值从BOF到BOF是变化的。一般，它们的值取决于车间条件和所观察的BOF转炉的类型。由于转炉的嘴上的积渣和转炉设计的物理特性，某些转炉发出的可见光比其它转炉发出的可见光多。“a”-“k”的值还会取决于光量计相对于BOF的位置。因此，可知在用火焰落着法确定碳含量％之前，必需确定每座BOF转炉的“a”-“k”的值。
将计算好的“a”-“k”系数值输入按图7所示程序表写成的程序中。这种可能编程序的数码，如Appendix A与其相连。但应理解的是，Appendix A中的该连接的数码仅是很多这类可按该图所示的程序表写成的数码中的一个例子。在算出的“a”-“k”值的基础上，以及在变量X1、X2和X3的实时测量基础上，图7所示的程序用该FTDC方程算出实时碳％。
必须理解FTDC方程的形式并不重要。该方程式仅是根据此火焰落差法进行本发明的测定碳％步骤的工具。多元方程是一种描述FTDC随变量X1、X2和X3而变的方法。但其它形式的方程，包括对数的、指数的、多次联立的方程及其任何的组合都可用于预测碳。NeuralNeework程序也可用于此种目的碳预测。
建立该FTDC方程和图7所示的程序后，用该火焰落差法监测其它的BOF炉次，从而确这其各自的FTDC水平。用图1-3中所示的传感器系统10监测这些炉次。根据图7所示的流程图对PLC编程，然后该程序分析收自光传感器1的LI信号和收自氧源的O2信号，以确定这些另外炉次的X1、X2和X3的值。用此FTDC方程，该程序在预先算好的“a”-“k”的值和用连续LI、DO2和DO2转折测量值确定的实时X1、X2和X3的值的基础上预计在吹的碳含量％。随后用实验室化学分析确定的实际FTDC成份与各分外炉次的每个预计的FTDC对比。所发现的是，该预计值非常精确。按该火焰落差法预计的在吹磁含量的平均绝对误差大约为0.004％C，而测得到的标准误差是约0.006％C。可以确定，该预计最适用碳含量在0.05％或更低范围内的BOF钢水，因为高于0.05％C范围的FTDC预测精度下降。
参见示于图4和5的曲线中的BOF钢水的例子可知，发自BOF的光强度在达到最大光强度点之前的约80％的第一次炼期中稳定增高。增高到最大LI的光强度用(ILI)表示。实时的LI和O2信号从冶炼开始直至吹炼结束被连续送往PLC，以描绘完整的LI曲线和记录氧消耗。按时间平均的LI信号在吹炼期的前期的80％期间中每分钟发送一次，在吹炼期后的20％期间每4分钟发送一次。当LI从其最大光强度点下降时，PLC开始连续处理此实时LI和O2信号，以确定在吹碳含量％。再通过使计算机程序运行(该程序类似于上述的程序，根据FTDC方程计算连续的实时碳％)来确定在吹碳含量％。当预计碳％落入约0.05％C的范围内或更低时，操作者得到展示预计的碳％的连续显示，直到达到吹炼终点为止。在图4和5中所绘的两条曲线中，实时O2和LI信号被传往PLC中处理，直到计算机读数表明钢熔池中的％C已降到成品的合格的目标碳含量时为止。然后停止吹氧，钢被倾入钢水包进行进一步处理，如连铸成最终产品。
图6中所示的第三种BOF钢水的例子描绘了一条连续通过LI测量中的“转折”的曲线。LI曲线中的这种转折是在BOF转炉炉嘴处的较短的二次燃烧火焰和较低的可见光强度的指示。火焰缩短和光强度降低是吹入的氧将钢熔池中的多余的碳降到这样一个程度的结果：此时由于废气中只有少量的CO，所以在BOF转炉炉嘴处看到突然变得不变的，光强度低的火焰。接着，光强度的稳定的低水平得出LI测量值，它产生了图6所示曲线中的折转。在这种光强度稳定下降的条件下，除实时DO2和LI值处，该PLC还连续测定实时DO2转折值，而且如下文的实施例所示，计算机在DLI/ILI、DO2和DO2转折的基础上连续算出在吹％C。当该程序读数表明钢熔池中的％C等于合格的目标碳含量时，则中止吹氧，放出钢水以便进一步处理成最终成品。
如从这三个用火焰落差法描绘的实施例的曲线可知，在已达到最大LI点后，可连续算出钢水被吹炼时的X1、X2和X3的值，并可确定钢水的在吹实时含碳量％直到PLC根出目标碳时为止。比如在图4中，将约500000SCF的O2吹入该转炉后，达到了最大LI点。在该最大LI点，光强度从约730的高度下降，而后连续吹氧直至金属成份达到0.053为止。当LI从其最高水平730下落时，PLC从传感器装置1和供氧源2收到连续的实时LI和O2信号，并显示该钢水在约0.05％C开吹直至吹到停止吹氧时的连续的实时碳含量％。在此实施例中，与约45,000SCF相应的约480光强度处达到0.053％的碳含量。
在图5中，展示了FTDC为0.045％C的低碳BOF钢水的曲线。就在500,000SCF的氧处达到约780的最大LI，而且在与约40,000SCF相应的DO2相应的400光强度处预报出0.045％的含碳量。在吹氧过程中，LI和O2信号被再次连续送往PLC，从而该程序算出X1、X2和X3的值并连续预报出在吹含碳量％。
参看图6，展示了FTDC为0.028％的BOF钢水。在此实施例中，吹氧经过了该LI曲线所示的DO2转折点。如前所述，该“转折”出现在过量的碳已被氧降到这样的程度才出现的：此时废气中的少量的CO突然产生上述的稍稳定的低光强度的火焰。结果是，BOF转炉炉嘴处暗淡的二次燃烧火焰产生了X2变量，它产生了LI曲线中的这种“转折”。
通过钢水的DO2转折点，吹氧的控制则更严格。必须观察PLC读数以防钢水过吹及消耗过多的碳。图6中所示的钢水在360,000SCF氧处达到其约710的最大LI点。然后此LI强度下降，直到它到达约280的LI测量值的“转折”点处为止。吹入的氧连续经过此转折点，直至PLC显示预定的钢成份已达到0.028％C为止。在该实施例中，当DLI/ILI＝1.05FTDC，DO2＝155,000SCF而DO2转折＝25,000SCF时，FTDC达到0.028％。
虽然本发明是作为具有较佳设计和预报BOF钢水中在吹碳含量％和FTDC的方法而被描述，但应理解基于本发明的原则可对其作进一步的改进，应用和/或适应性变化，这些改进等虽然有异于本发明的公开，但是为本发明相关领域已知或常规实践，并且应用这里公开的必要技术特征，这些都应落入所附权利要求的保护范围之内。

Claims (27)

1.在往BOF转炉吹氧过程中测定钢水含碳量的方法，它包括：
a)测量发自所述BOF转炉的光强度；
b)测量吹入所述BOF转炉的氧量；
c)根据所述的光强度和所述的吹氧量计算所述钢水的连续在吹碳含量％；
d)当算出在吹碳含量等于所述钢水的目标碳时，中止将氧吹入所述的BOF转炉；以及
f)将具有所述在吹碳含量等于经计算的所述目标碳的所述钢水放出，以便进一步加工成最终钢产品。
2.如权利要求1的方法，其中测量所述的光强度的步骤包括：
a)测量在自所述BOF转炉的光强度在所述吹氧的开始至最大光强度点之间的增量(ILI)，
b)从所述最大光强度点连续测量光强度的下降(DLI)，以及
c)连续计算DLI/ILI之比，以便根据所述的光强度和所述的吹氧量计算所述钢水的连续在吹碳含量％。
3.如权利要求2的方法，其中连续计算所述的DLI/ILI之比，直至根据所述的光强度和所述的吹氧量，在计算所述钢水的连续在吹碳含量％的步骤中算出目标碳时为止。
4.如权利要求2的方法，其中连续计算所述的DLI/ILI之比，直至所述吹氧中止为止。
5.如权利要求1的方法，其中测量吹入所述BOF转炉的氧量的步骤包括从发自所述BOF转炉的最大光强度点连续测量吹氧量(DO2)，所述DO2被用于根据所述光强度和所述吹氧量计算所述钢水的所述连续在吹碳含量％的步骤中。
6.如权利要求5的方法，其中连续测量所述的DO2，直至在根据所述的光强度和所述的吹氧量计算所述的钢水的所述连续在吹碳含量％的步骤中计算出目标碳为止。
7.如权利要求5的方法，其中连续测量所述DO2直至中止所述吹氧为止。
8.如权利要求5的方法，它还包括从所述的光强度测量值中的转折点直到所述吹氧中断时，测量吹氧量(DO2转折)的步骤，所述的DO2转折被用于根据所述的光强度和所述的吹氧量计算所述钢水的所述连续在吹碳含量％的步骤。
9.在向BOF转炉吹氧的过程中确定钢水碳含量的方法，包括：
a)测量发自所述BOF转炉的光强度在开始吹氧至最大光强度点间的增量(ILI)；
b)测量在所述最大光强度点和所述吹氧结束之间的任意指定时间点的光强度差(DLI)；
c)测量在所述最大光强度点和所述吹氧结束之间的任意指定时间点的吹氧量(DO2)；
d)用所述的DLI测量值和所述的ILI测量值确定DLI/ILI变量。
e)用所述的DO2测量值确定DO2变量。
f)根据所述DLI/ILI变量和所述DO2变量计算所述钢水的在吹碳含量％；
g)当算出在吹含碳量％等于所述钢水的目标碳时中断吹氧，
h)放出计算的含碳量等于所述钢水的目标碳的所述钢水，以进一步加工成最终钢产品。
10.如权利要求9的方法，它还包括以下步骤：
a)测量在所述DLI测量值中的转折点至所述吹氧结束之间的任意给定时间点的吹氧量(DO2转折)；
b)用所述DO2转折测量值确定DO2转折点变量；以及
c)根据所述DLI/ILI变量，所述DO2变量和所述DO2转折变量计算所述钢水的在吹碳含量％。
11.如权利要求9的方法，其中连续计算所述在吹碳含量％。
12.如权利要求10的方法，其中连续计算所述在吹含碳量％。
13.在将氧吹入BOF转炉的过程中测定钢水碳含量的方法，它包括：
a)提供至少一个测量发自所述BOF转炉的光强度(LI)的传感器；
b)用所述的至少一个传感器测量在所述吹氧开始至最大LI点间的所述LI，所述的至少一个传感器产生至少两个用于PLC中计算出至少一个标记光强度增量(ILI)的信号；
c)用所述的至少一个传感器测量所述最大LI点和吹氧结束之间的LI连续测量值，所述的至少一个传感器产生用于所述的PLC以计算光强度下降(DLI)的连续实时值的连续实时LI信号；
d)产生用于所述PLC中的连续实时O2信号，它表示在所述最大LI点和吹氧结束之间的吹氧量(DO2)；
e)根据所述的至少一个ILI值，所述的连续实时DLI和所述的连续实时DO2量，预测所述钢水的在吹碳含量％；
f)当预测的在吹碳含量％等于目标碳时，中断吹氧；以及
g)放出在吹碳含量％等于所述目标碳的所述钢水，以进一步处理成最终钢产品。
14.如权利要求13的方法，它还包括产生用于所述PLC中的，标记所述LI测量值的转折点和所述的吹氧结束之间的吹氧量(DO2转折)的连续实时氧信号的步骤。
15.如权利要求14的方法，其中根据至少一个ILI值，所述的连续实时DLI值，所述的连续实时DO2量和所述的连续实时DO2-转折量预测所述的在吹碳含量。
16.如权利要求13的方法，其中根据连续的实时DLI/ILI之比和所述的连续实时DO2量，计算所述的在吹碳含量％。
17.如权利要求15的方法，其中根据所述的连续的DLI/ILI之比，所述的连续的实时DO2量和所述的连续的实时DO2-转折量，计算所述的在吹碳含量％。
18.如权利要求13的方法，它还包括显示在在约0.05％C和更低的碳含量范围开始时，显示预测在吹碳含量％的步骤。
19.测定BOF转炉中的在吹碳含量的设备，包括：
a)产生标记吹入BOF转炉中的氧量的实时信号的装置；
b)产生标记在吹氧时，发自BOF转炉的可见光的实时信号的装置；以及
c)根据该吹氧量和光强度信号计算该BOF转炉中的在吹碳含量％的装置。
20.如权利要求19的设备，包括根据
a)DLI/ILI比率和b)标记在所述最大可见光强度点至所述吹氧结束之间的吹氧量的连续实时DO2值计算在吹碳含量％的装置，所述的DLI/ILI比率包括：
i)至少一个标记在开始吹氧至最大可见光强度点之间的所述光强度的增量(ILI)；和
ii)标记在所述最大可见光强度点至所述吹氧结束间的光强度连续降低的连续实时(DLI)值。
21.如权利要求20的设备，它包括根据：
a)DLI/ILI的比率；b)标记从所述最大可见光强度点至所述吹氧的所述终点间吹氧量的连续实时DO2值；和c)标记发自BOF转炉的可见光的所述实时信号中的转折点和所述吹氧的所述终点间的、标记吹氧量的连续实时DO2-转折值，计算在吹碳含量％的装置，所述的DLI/ILI的比率包括：
i)标记在开始所述吹氧至最大可见光强度点间所述可见光增量的至少一个(ILI)值，和
ii)标记在所述最大可见光强度点和所述吹氧的所述终点间所述可见光连续下降的连续实时值(DLI)。
22.在BOF转炉吹氧过程中测定钢水中碳含量的设备，包括：
a)光量计，它包括：
i)具有容纳光传感器的内部空间的外壳，该光传感器具有产生标记可见光的信号的装置；
ii)与所述的内部空间相通的冷空气供应源；
iii)经所述的外壳壁伸出，以便将所述光传感器暴露于发自所述BOF转炉的光中测视镜；
iiii)以一种速度经所述测视镜流动以防外界污物进入所述内部空间的空气刷；
iiiii)调整所述空气刷的所述速度调节装置；
b)测量和产生标记吹入所述BOF转炉中的氧的信号的装置；以及
c)具有根据所述吹氧量信号及收自所述光量计的所述可见光信号计算在吹碳含量％的装置的PLC。
23.光量计，包括：
a)具有容纳能产生光强度信号的光传感器的内部空间的外壳；
b)与所述的内部空间相通的冷空气供应源；
c)经所述外壳的壁伸出以便将所述光传感器暴露于发自所述BOF转炉的可见光中的测视镜；
d)以一种速度经所述测视镜流过以防外界污物进入所述内部空间的空气刷；以及
e)调节所述空气刷的所述速度的调节装置。
24.如权利要求23的设备，其中所述的空气刷包围所述光传感器。
25.如权利要求23的设备，其中所述的调节装置可调地朝向或背离所述的测视镜，以调节经所述测镜流动的所述空气刷的所述速度。
26.如权利要求23的设备，其中所述的调节设备包括：
a)与所述外壳壁滑动相连，以便作朝向或背离所述测视镜运动的安装板；
b)装在所述安装板的邻近所述测视镜的第一端上的固定器，所述的固定器保持所述测视镜与所述光传感器的光敏部分平行安置；以及
c)装在与所述第一端相对的所述安装板的第二端上的螺杆装置，所述的螺杆还与所述的外壳相连以提供一个使所述的安装板朝向或背离所述测视镜移动的力。
27.如权利要求23的设备，包括调节与所述内部空间相通的所述冷空气供应源的温度的装置。
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ZA (1) ZA967866B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101463407B (zh) * 2008-11-22 2011-02-02 大连理工大学 一种转炉炼钢石灰加入量计算方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5984998A (en) * 1997-11-14 1999-11-16 American Iron And Steel Institute Method and apparatus for off-gas composition sensing
US6175676B1 (en) 1999-02-23 2001-01-16 Bethlehem Steel Corporation Fiber optic sensor and method of use thereof to determine carbon content of molten steel contained in a basic oxygen furnace
US8577431B2 (en) 2008-07-03 2013-11-05 Cercacor Laboratories, Inc. Noise shielding for a noninvasive device
US8630691B2 (en) 2008-08-04 2014-01-14 Cercacor Laboratories, Inc. Multi-stream sensor front ends for noninvasive measurement of blood constituents
US20100050567A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Vandewinckel Stephen C Grout placement apparatus
CN101832967B (zh) * 2009-03-09 2013-12-11 鞍钢股份有限公司 一种连续预测转炉熔池碳含量的方法
US9790972B2 (en) 2013-06-25 2017-10-17 Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. Heated fluid regulators
CN103439452B (zh) * 2013-08-15 2016-02-17 莱芜钢铁集团有限公司 一种转炉炼钢中实时在线快速测定钢水碳的方法
CN103667741B (zh) * 2013-12-13 2015-04-22 合肥金星机电科技发展有限公司 铜转炉吹炼控制系统
US20160085244A1 (en) * 2014-09-24 2016-03-24 Fisher Controls International Llc Vortex tube temperature control for process control devices
US10094597B2 (en) 2014-09-24 2018-10-09 Fisher Controls International Llc Field instrument temperature apparatus and related methods
US10113775B2 (en) * 2015-09-25 2018-10-30 Fisher Controls International Llc Temperature control device and process control apparatus including a temperature control device
CN105509463A (zh) * 2015-11-25 2016-04-20 南京建磊电力技术有限公司 危废焚烧炉回转窑的窑温红外测量装置
KR102614489B1 (ko) * 2016-12-01 2023-12-15 엘지전자 주식회사 먼지 측정 장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2207309A (en) * 1939-03-22 1940-07-09 Jones & Laughlin Steel Corp Controlling bessemer converters
US2354400A (en) * 1942-06-22 1944-07-25 Us Steel Corp Of Delaware Bessemer converter blow control method
FR1081824A (fr) * 1953-05-04 1954-12-23 Siderurgie Fse Inst Rech Dispositif pour mesurer les variations d'opacité de la flamme d'un convertisseur thomas et déterminer automatiquement la fin de l'opération
US2807537A (en) * 1954-11-01 1957-09-24 Bethlehem Steel Corp Method of controlling the partial blowing of bessemer steel
DE1082927B (de) * 1956-11-26 1960-06-09 Huettenwerk Oberhausen Ag Vorrichtung zur Messung der Badtemperatur in blasenden Konvertern u. dgl.
DE1583318B1 (de) * 1966-05-23 1972-03-09 Nippon Steel Corp Verfahren zur Ermittlung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze in einem Sauerstoffaufblaskonverter
LU51810A1 (zh) * 1966-08-23 1968-03-25
JPS5027805B1 (zh) * 1967-04-13 1975-09-10
LU53447A1 (zh) * 1967-04-18 1968-11-17
US3720404A (en) * 1967-06-27 1973-03-13 Westinghouse Electric Corp System for controlling carbon removal in a basic oxygen furnace
AT299283B (de) * 1969-04-08 1972-06-12 Voest Ag Verfahren zur Betriebsregelung von Sauerstoffaufblaseverfahren
US3719469A (en) * 1970-07-22 1973-03-06 Allegheny Ludlum Ind Inc Control for basic oxygen steelmaking furnace
US3741557A (en) * 1970-08-13 1973-06-26 Allegheny Ludlum Steel Apparatus for control of carbon content in steel produced in basic oxygen furnace process
LU67003A1 (zh) 1973-02-12 1974-03-07
JPS60230929A (ja) * 1984-04-27 1985-11-16 Nippon Steel Corp 転炉操業方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101463407B (zh) * 2008-11-22 2011-02-02 大连理工大学 一种转炉炼钢石灰加入量计算方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0859866A1 (en) 1998-08-26
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