CN1233851C - 炼钢电弧炉泡沫渣控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种炼钢电弧炉冶炼过程泡沫渣控制方法，是通过采集冶炼过程电弧噪音和水冷碳氧枪喷吹噪音的音平信号以及冶金参数，采用电弧噪音和碳氧枪喷吹噪音的相对音平强度值与相对音平强度控制界限值的比较，来调节吹氧量、喷吹碳粉量，并在冶炼后期再辅以加入调渣剂及调节电极位置和供电参数，来监控电弧炉泡沫渣埋弧状况。采用此方法可实现电弧炉炼钢的全过程泡沫渣埋弧冶炼，提高电弧炉生产效率，降低电极消耗，达到降低生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢电弧炉冶炼过程泡沫渣控制方法，属于冶金工艺技术领域。
背景技术
电弧炉泡沫渣技术于70年代开始应用，由于该技术有明显的优点，才逐渐发展起来。它的优点是：允许采用高电压低电流长弧操作，提高电弧炉电效率；加快熔池升温速度，缩短冶炼时间；减少钢中含气体量，提高钢水质量；减少炉壁和炉盖的热负荷，延长炉体寿命；减少电极氧化，降低电极消耗。但是，在电弧炉泡沫渣工艺技术还未形成稳定的操作工艺时，泡沫渣技术的上述优点还没有充分体现，全程泡沫渣技术仍需要不断完善和发展，才能满足冶金工业的需要。
据查，一项美国专利(专利号：4447265)中提出采用15-80wt％的碳素材料与氧化钙的混合物，或采用15-30wt％的碳素材料与白云石的混合物作为造泡沫渣的添加材料。该发明没有说明如何监测泡沫渣状况。
1996年德国的一项专利(DE4425089C1)提出采用电弧炉音平信号判断炉内泡沫渣程度，再根据炉内实际音平信号与设定的目标值进行比较，再来调节向电弧炉内的喷吹碳粉量的多少。该方法选用100HZ频段的音平值来表征三相交流电弧炉的噪音信号，当实际噪音信号值超过设定目标值上限(85dB)时，则以最大速率加入碳素材料；反之，当实际噪音信号值低于设定目标值下限(70dB)时，则完全停止碳素材料的加入，在上下限之间时则根据100HZ和300HZ二个噪音频段音平值的比例关系加入碳素材料。
德国专利(DE19748310C1)则通过建立电弧炉泡沫渣模型来控制向电弧炉内的喷吹碳粉量，达到及时控制炉内泡沫渣高度。该模型考虑了加入的钢铁料、合金、辅助材料以及输入电炉的能量和电极高度等因素。
上述二种德国专利存在的问题是，没有考虑如何采集水冷碳氧枪的喷吹信息，而碳氧枪的喷吹位置对泡沫渣形成有很大作用，对判断泡沫渣高度及采取何种措施有重要的价值。在熔炼后期，熔池平坦并且炉渣温度升高，单纯靠调节喷吹氧气和碳粉来造泡沫渣其效果会明显变差，还可能造成碳素材料的浪费和发生钢水增碳等不利后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种炼钢电弧炉泡沫渣控制方法，该方法可实现全程泡沫渣埋弧冶炼，提高电弧炉生产效率、降低电极消耗。
为实现上述目的，本发明的解决方案是：在炼钢电弧炉旁放置拾音器，采集电弧炉炼钢过程的音平信号，结合冶金过程实时参数来判断炉内泡沫渣状况，通过泡沫渣控制仪进行控制吹氧量、喷吹碳粉量及调渣剂的加入量，实现电弧炉泡沫渣的控制；
其中，电弧炉的音平信号分别选取电弧噪音频段的音平信号和超音速水冷碳氧枪喷吹噪音频段的音平信号。电弧噪音的拾音器安放在靠近电炉的上方位置，水冷碳氧枪喷吹噪音的拾音器安放在炉门靠近水冷碳氧枪附近，可视电炉设备的具体布置而定。
将电弧噪音的拾音器和水冷碳氧枪喷吹噪音的拾音器所采集到的炼钢电弧炉冶炼过程的电弧噪音音平信号、碳氧枪喷吹噪音音平信号和冶金过程实时参数，输入到炼钢电弧炉泡沫渣控制仪中，泡沫渣控制仪对采集到的冶炼过程实时音平数据结合冶金参数和相对音平强度控制界限值进行比较，并根据比较情况确定调节途径，同时将此调节指令分别下达给相应的吹氧调节装置，喷吹碳粉量调节装置，调渣剂加入装置，电极升降及供电参数调节装置，相应的调节装置按泡沫渣控制仪下达的时间、数量等指令进行调节
调渣剂以白云石为主要成分，加入量为电弧炉炉内渣量的10％～20％。
二个频段的电弧炉噪音的音平信号均采用相对音平强度，即
相对音平强度＝(瞬时音平值÷最大音平设定值)×100％。
式中的最大音平设定值选用电炉通电初期测量的最大音平强度的平均值，也可以根据以往得知的最大音平强度作为最大音平强度设定值。水冷碳氧枪喷吹噪音的最大音平设定值选用向空炉膛喷吹时的音平值，此时，喷吹噪音完全没有受到泡沫渣的干扰。
冶金过程实时参数选取电炉主原料、石灰加入量、冶炼过程时间、钢水测温时间和温度值、供电参数、电极高度、吹氧量、喷吹碳粉量及电炉炉气成份分析值等。
为评价电弧炉炉内泡沫渣状况，设定埋弧冶炼情况下电弧噪音的相对音平强度作为泡沫渣控制界限。通过观察和记录试验炉次中不同冶炼时间段电弧被泡沫渣完全覆盖时的相对音平强度，并依此绘制出冶炼过程时间与电弧噪音相对音平强度的控制界限曲线，此曲线即为电弧噪音的实时相对音平强度控制界限。当采集得到的实时相对音平强度大于此控制界限时，依据其差值确定调节参数。同样，水冷碳氧枪喷吹噪音的相对音平强度与喷吹位置密切相关，碳氧枪喷吹的量大、插入浅，即碳氧枪喷吹发出的噪音大、噪音被炉渣吸收的量少，碳氧枪喷吹噪音的相对音平强度值就大。参照上述办法可得到碳氧枪喷吹噪音相对音平强度与碳氧枪位置(喷吹角度、插入深度及泡沫渣状况)的关系。
在电炉冶炼的中前期，当测到的电弧噪音瞬时相对音平强度超过控制界限时，主要通过调节碳氧枪喷吹流量来提高泡沫渣高度，使瞬时相对音平强度值迅速降低到控制界限以下。同时，根据碳氧枪此时的相对音平强度值调节碳氧枪的位置，提高碳粉和氧气造泡沫渣的效果。
在电炉冶炼的后期，当测到的电弧噪音瞬时相对音平强度超过控制界限而钢水温度测定值较高时，则通过加入炉渣调渣剂来提高泡沫渣的高度。同时，依据电极高度同时调节电极位置和供电参数，以实现熔池平坦期泡沫渣埋弧冶炼。调渣剂包含白云石，调渣剂的加入量为电弧炉炉内渣量的10％～20％，以重量百分比计。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用电弧炉冶炼过程电弧噪音和水冷碳氧枪喷吹噪音的音平信号以及冶金过程参数相结合的方法，能准确地判断炼钢电弧炉内的冶金过程和泡沫渣埋弧状况，以及造成泡沫渣埋弧状况不良的原因，因此可以更及时地采取相应的更有效泡沫渣控制措施。
(2)采用电弧噪音和碳氧枪喷吹噪音的相对音平强度值与相对音平强度控制界限值比较的方法来监控电弧炉泡沫渣埋弧状况，可以适用各种不同的电弧炉工况条件，调试工作量小、调试周期短。
(3)水冷碳氧枪噪音音平信号的检测，有利于提高碳氧枪造泡沫渣的效果，可以提高喷吹碳粉、氧气的利用率。
(4)采用中前期以调节吹氧量、喷吹碳粉量及吹入位置为主，后期辅以加入适量调渣剂及调整电极位置和供电参数的组合泡沫渣控制方法，更容易实现炼钢电弧炉冶炼过程的全程泡沫渣埋弧冶炼。
(5)本发明中在炼钢电弧炉冶炼后期采用调渣剂改变炉渣成份、降低炉渣温度，有利于形成稳定的泡沫渣。同时，后期向渣中加入本发明的调渣剂，还可起到抑制钢水回磷、提高炉衬耐材寿命的作用。
附图说明
图1是炼钢电弧炉泡沫渣控制方法图；
图2炼钢电弧炉冶炼过程电弧噪音的相对音平强度随时间变化曲线图。
附图标号说明
1、炼钢电弧炉
2、泡沫渣控制仪
3、冶金过程参数
4、电弧噪音音平信号
5、碳氧枪喷吹噪音音平信号
6、喷吹碳粉量调节装置
7、吹氧量调节装置
8、电极升降及供电参数调节装置
9、调渣剂加入装置
10、电弧炉底电极
具体实施方式
如图1所示，本发明的控制方法的控制过程如下：将采集到的炼钢电弧炉1冶炼过程的电弧噪音音平信号4、碳氧枪喷吹噪音音平信号5和冶金过程实时参数3，输入到炼钢电弧炉泡沫渣控制仪2中，泡沫渣控制仪2对采集到的冶炼过程实时音平数据结合冶金参数和相对音平强度控制界限值进行比较，并根据比较情况确定调节途径，同时将此调节指令分别下达给相应的吹氧调节装置7，喷吹碳粉量调节装置6，调渣剂加入装置9，电极升降及供电参数调节装置8，相应的调节装置按泡沫渣控制仪2下达的时间、数量等指令进行调节。
如图2所示，为实测的炼钢电弧炉冶炼过程电弧噪音的相对音平强度随时间变化情况曲线图。在通电的前6分钟，为电极穿孔和废钢熔化初期阶段，电弧噪音相对音平强度大；通过吹氧助熔，泡沫渣逐渐形成，电弧噪音相对音平强度迅速降低；8分钟后，电弧已基本被泡沫渣包裹，相对音平强度一直处在很低的水平；在冶炼后期，由于采取了调渣剂等泡沫渣控制措施，泡沫渣仍然保持较好的状况。
Claims (3)
1.一种炼钢电弧炉泡沫渣控制方法，其特征在于，在炼钢电弧炉旁放置拾音器，采集电弧炉炼钢过程的音平信号，结合冶金过程实时参数来判断炉内泡沫渣状况，通过泡沫渣控制仪进行控制吹氧量、喷吹碳粉量及调渣剂的加入量，实现电弧炉泡沫渣的控制；
其中，所述的电弧炉音平信号分别选取电弧噪音频段的音平信号和超音速水冷碳氧枪喷吹噪音频段的音平信号，电弧噪音的拾音器安放在靠近电炉的上方位置，水冷碳氧枪喷吹噪音的拾音器安放在炉门靠近水冷碳氧枪附近。
2.如权利要求1所述炼钢电弧炉泡沫渣控制方法，其特征在于，将电弧噪音的拾音器和水冷碳氧枪喷吹噪音的拾音器所采集到的炼钢电弧炉冶炼过程的电弧噪音音平信号、碳氧枪喷吹噪音音平信号和冶金过程实时参数，输入到炼钢电弧炉泡沫渣控制仪中，泡沫渣控制仪对采集到的冶炼过程实时音平数据结合冶金参数和相对音平强度控制界限值进行比较，并根据比较情况确定调节途径，同时将此调节指令分别下达给相应的吹氧调节装置，喷吹碳粉量调节装置，调渣剂加入装置，电极升降及供电参数调节装置，相应的调节装置按泡沫渣控制仪下达的时间、数量指令进行调节。
3.如权利要求1或2所述的炼钢电弧炉泡沫渣控制方法，其特征在于，所述的调渣剂包含白云石，调渣剂的加入量为电弧炉炉内渣量的10％～20％，以重量百分比计。
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