專利名稱：煉鋼電弧爐泡沫渣控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉鋼電弧爐冶煉過程泡沫渣控制方法，屬于冶金工藝技術(shù)領(lǐng)域。
據(jù)查，一項美國專利(專利號4447265)中提出采用15-80wt％的碳素材料與氧化鈣的混合物，或采用15-30wt％的碳素材料與白云石的混合物作為造泡沫渣的添加材料。該發(fā)明沒有說明如何監(jiān)測泡沫渣狀況。
1996年德國的一項專利(DE4425089C1)提出采用電弧爐音平信號判斷爐內(nèi)泡沫渣程度，再根據(jù)爐內(nèi)實際音平信號與設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較，再來調(diào)節(jié)向電弧爐內(nèi)的噴吹碳粉量的多少。該方法選用100HZ頻段的音平值來表征三相交流電弧爐的噪音信號，當(dāng)實際噪音信號值超過設(shè)定目標(biāo)值上限(85dB)時，則以最大速率加入碳素材料；反之，當(dāng)實際噪音信號值低于設(shè)定目標(biāo)值下限(70dB)時，則完全停止碳素材料的加入，在上下限之間時則根據(jù)100HZ和300HZ二個噪音頻段音平值的比例關(guān)系加入碳素材料。
德國專利(DE19748310C1)則通過建立電弧爐泡沫渣模型來控制向電弧爐內(nèi)的噴吹碳粉量，達(dá)到及時控制爐內(nèi)泡沫渣高度。該模型考慮了加入的鋼鐵料、合金、輔助材料以及輸入電爐的能量和電極高度等因素。
上述二種德國專利存在的問題是，沒有考慮如何采集水冷碳氧槍的噴吹信息，而碳氧槍的噴吹位置對泡沫渣形成有很大作用，對判斷泡沫渣高度及采取何種措施有重要的價值。在熔煉后期，熔池平坦并且爐渣溫度升高，單純靠調(diào)節(jié)噴吹氧氣和碳粉來造泡沫渣其效果會明顯變差，還可能造成碳素材料的浪費和發(fā)生鋼水增碳等不利后果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是在煉鋼電弧爐旁放置拾音器，采集電弧爐煉鋼過程的音平信號，結(jié)合冶金過程實時參數(shù)來判斷爐內(nèi)泡沫渣狀況，通過泡沫渣控制儀進(jìn)行控制吹氧量、噴吹碳粉量及調(diào)渣劑的加入量，實現(xiàn)電弧爐泡沫渣的控制。
電弧爐的音平信號分別選取電弧噪音頻段的音平信號和超音速水冷碳氧槍噴吹噪音頻段的音平信號。電弧噪音的拾音器安放在靠近電爐的上方位置，水冷碳氧槍噴吹噪音的拾音器安放在爐門靠近水冷碳氧槍附近，可視電爐設(shè)備的具體布置而定。
將電弧噪音的拾音器和水冷碳氧槍噴吹噪音的拾音器所采集到的煉鋼電弧爐冶煉過程的電弧噪音音平信號、碳氧槍噴吹噪音音平信號和冶金過程實時參數(shù)，輸入到煉鋼電弧爐泡沫渣控制儀中，泡沫渣控制儀對采集到的冶煉過程實時音平數(shù)據(jù)結(jié)合冶金參數(shù)和相對音平強(qiáng)度控制界限值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較情況確定調(diào)節(jié)途徑，同時將此調(diào)節(jié)指令分別下達(dá)給相應(yīng)的吹氧調(diào)節(jié)裝置，噴吹碳粉量調(diào)節(jié)裝置，調(diào)渣劑加入裝置，電極升降及供電參數(shù)調(diào)節(jié)裝置，相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置按泡沫渣控制儀下達(dá)的時間、數(shù)量等指令進(jìn)行調(diào)節(jié)調(diào)渣劑以白云石為主要成分，加入量為電弧爐爐內(nèi)渣量的10％～20％。
二個頻段的電弧爐噪音的音平信號均采用相對音平強(qiáng)度，即相對音平強(qiáng)度＝(瞬時音平值÷最大音平設(shè)定值)×100％。
式中的最大音平設(shè)定值選用電爐通電初期測量的最大音平強(qiáng)度的平均值，也可以根據(jù)以往得知的最大音平強(qiáng)度作為最大音平強(qiáng)度設(shè)定值。水冷碳氧槍噴吹噪音的最大音平設(shè)定值選用向空爐膛噴吹時的音平值，此時，噴吹噪音完全沒有受到泡沫渣的干擾。
冶金過程實時參數(shù)選取電爐主原料、石灰加入量、冶煉過程時間、鋼水測溫時間和溫度值、供電參數(shù)、電極高度、吹氧量、噴吹碳粉量及電爐爐氣成份分析值等。
為評價電弧爐爐內(nèi)泡沫渣狀況，設(shè)定埋弧冶煉情況下電弧噪音的相對音平強(qiáng)度作為泡沫渣控制界限。通過觀察和記錄試驗爐次中不同冶煉時間段電弧被泡沫渣完全覆蓋時的相對音平強(qiáng)度，并依此繪制出冶煉過程時間與電弧噪音相對音平強(qiáng)度的控制界限曲線，此曲線即為電弧噪音的實時相對音平強(qiáng)度控制界限。當(dāng)采集得到的實時相對音平強(qiáng)度大于此控制界限時，依據(jù)其差值確定調(diào)節(jié)參數(shù)。同樣，水冷碳氧槍噴吹噪音的相對音平強(qiáng)度與噴吹位置密切相關(guān)，碳氧槍噴吹的量大、插入淺，即碳氧槍噴吹發(fā)出的噪音大、噪音被爐渣吸收的量少，碳氧槍噴吹噪音的相對音平強(qiáng)度值就大。參照上述辦法可得到碳氧槍噴吹噪音相對音平強(qiáng)度與碳氧槍位置(噴吹角度、插入深度及泡沫渣狀況)的關(guān)系。
在電爐冶煉的中前期，當(dāng)測到的電弧噪音瞬時相對音平強(qiáng)度超過控制界限時，主要通過調(diào)節(jié)碳氧槍噴吹流量來提高泡沫渣高度，使瞬時相對音平強(qiáng)度值迅速降低到控制界限以下。同時，根據(jù)碳氧槍此時的相對音平強(qiáng)度值調(diào)節(jié)碳氧槍的位置，提高碳粉和氧氣造泡沫渣的效果。
在電爐冶煉的后期，當(dāng)測到的電弧噪音瞬時相對音平強(qiáng)度超過控制界限而鋼水溫度測定值較高時，則通過加入爐渣調(diào)渣劑來提高泡沫渣的高度。同時，依據(jù)電極高度同時調(diào)節(jié)電極位置和供電參數(shù)，以實現(xiàn)熔池平坦期泡沫渣埋弧冶煉。調(diào)渣劑以白云石為主要成分，加入量為電弧爐爐內(nèi)渣量的10％～20％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)采用電弧爐冶煉過程電弧噪音和水冷碳氧槍噴吹噪音的音平信號以及冶金過程參數(shù)相結(jié)合的方法，能準(zhǔn)確地判斷煉鋼電弧爐內(nèi)的冶金過程和泡沫渣埋弧狀況，以及造成泡沫渣埋弧狀況不良的原因，因此可以更及時地采取相應(yīng)的更有效泡沫渣控制措施。
(2)采用電弧噪音和碳氧槍噴吹噪音的相對音平強(qiáng)度值與相對音平強(qiáng)度控制界限值比較的方法來監(jiān)控電弧爐泡沫渣埋弧狀況，可以適用各種不同的電弧爐工況條件，調(diào)試工作量小、調(diào)試周期短。
(3)水冷碳氧槍噪音音平信號的檢測，有利于提高碳氧槍造泡沫渣的效果，可以提高噴吹碳粉、氧氣的利用率。
(4)采用中前期以調(diào)節(jié)吹氧量、噴吹碳粉量及吹入位置為主，后期輔以加入適量調(diào)渣劑及調(diào)整電極位置和供電參數(shù)的組合泡沫渣控制方法，更容易實現(xiàn)煉鋼電弧爐冶煉過程的全程泡沫渣埋弧冶煉。
(5)本發(fā)明中在煉鋼電弧爐冶煉后期采用調(diào)渣劑改變爐渣成份、降低爐渣溫度，有利于形成穩(wěn)定的泡沫渣。同時，后期向渣中加入本發(fā)明的調(diào)渣劑，還可起到抑制鋼水回磷、提高爐襯耐材壽命的作用。
2、沫渣控制儀3、冶金過程參數(shù)4、電弧噪音音平信號5、碳氧槍噴吹噪音音平信號6、噴吹碳粉量調(diào)節(jié)裝置7、吹氧量調(diào)節(jié)裝置8、電極升降及供電參數(shù)調(diào)節(jié)裝置9、調(diào)渣劑加入裝置10、電弧爐底電極如圖2所示，為實測的煉鋼電弧爐冶煉過程電弧噪音的相對音平強(qiáng)度隨時間變化情況曲線圖。在通電的前6分鐘，為電極穿孔和廢鋼熔化初期階段，電弧噪音相對音平強(qiáng)度大；通過吹氧助熔，泡沫渣逐漸形成，電弧噪音相對音平強(qiáng)度迅速降低；8分鐘后，電弧已基本被泡沫渣包裹，相對音平強(qiáng)度一直處在很低的水平；在冶煉后期，由于采取了調(diào)渣劑等泡沫渣控制措施，泡沫渣仍然保持較好的狀況。
權(quán)利要求
1.一種煉鋼電弧爐泡沫渣控制方法，其特征在于，在煉鋼電弧爐旁放置拾音器，采集電弧爐煉鋼過程的音平信號，結(jié)合冶金過程實時參數(shù)來判斷爐內(nèi)泡沫渣狀況，通過泡沫渣控制儀進(jìn)行控制吹氧量、噴吹碳粉量及調(diào)渣劑的加入量，實現(xiàn)電弧爐泡沫渣的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的煉鋼電弧爐泡沫渣控制方法，其特征在于，所述的電弧爐音平信號分別選取電弧噪音頻段的音平信號和超音速水冷碳氧槍噴吹噪音頻段的音平信號，電弧噪音的拾音器安放在靠近電爐的上方位置，水冷碳氧槍噴吹噪音的拾音器安放在爐門靠近水冷碳氧槍附近。
3.權(quán)利要求1所述煉鋼電弧爐泡沫渣控制方法，其特征在于，將電弧噪音的拾音器和水冷碳氧槍噴吹噪音的拾音器所采集到的煉鋼電弧爐冶煉過程的電弧噪音音平信號、碳氧槍噴吹噪音音平信號和冶金過程實時參數(shù)，輸入到煉鋼電弧爐泡沫渣控制儀中，泡沫渣控制儀對采集到的冶煉過程實時音平數(shù)據(jù)結(jié)合冶金參數(shù)和相對音平強(qiáng)度控制界限值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較情況確定調(diào)節(jié)途徑，同時將此調(diào)節(jié)指令分別下達(dá)給相應(yīng)的吹氧調(diào)節(jié)裝置，噴吹碳粉量調(diào)節(jié)裝置，調(diào)渣劑加入裝置，電極升降及供電參數(shù)調(diào)節(jié)裝置，相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置按泡沫渣控制儀下達(dá)的時間、數(shù)量指令進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1或3所述的煉鋼電弧爐泡沫渣控制方法，其特征在于，所述的調(diào)渣劑是以白云石為主要成分，加入量為電弧爐爐內(nèi)渣量的10％～20％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煉鋼電弧爐冶煉過程泡沫渣控制方法，是通過采集冶煉過程電弧噪音和水冷碳氧槍噴吹噪音的音平信號以及冶金參數(shù)，采用電弧噪音和碳氧槍噴吹噪音的相對音平強(qiáng)度值與相對音平強(qiáng)度控制界限值的比較，來調(diào)節(jié)吹氧量、噴吹碳粉量，并在冶煉后期再輔以加入調(diào)渣劑及調(diào)節(jié)電極位置和供電參數(shù)，來監(jiān)控電弧爐泡沫渣埋弧狀況。采用此方法可實現(xiàn)電弧爐煉鋼的全過程泡沫渣埋弧冶煉，提高電弧爐生產(chǎn)效率，降低電極消耗，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。
文檔編號C21C5/52GK1429918SQ0114558
公開日2003年7月16日 申請日期2001年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月29日
發(fā)明者汪鉞強(qiáng), 劉曉, 石洪志, 楊寶權(quán), 顧文兵, 周雅明 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司