[發明專利]一種基于振動信號的鋼包吹氬強度監控方法及系統

無效

• 申請號: 201310078770.3
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103160650A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李培玉;呂攀
• 申請（專利權）人: 杭州譜誠泰迪實業有限公司
• 主分類號: C21C7/072
• 分類號: C21C7/072
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金自動化控制領域，尤其是涉及一種基于振動信號的鋼包吹氬強度監控方法及系統。

背景技術

隨著科技的發展，用戶對鋼材的質量提出了愈來愈高的要求。從技術上看，鋼材的質量主要表現在其純潔度高、各相異性小、合金成分偏差范圍小等方面。鋼中雜質含量高，加上鋼的各相異性差別大，必然導致鋼材的力學性能在不同的方向有較大差異。傳統的煉鋼工藝和裝備難以滿足高質量要求，因此必須采用爐外精煉技術。電弧爐是目前國內外主要的煉鋼設備之一。隨著工業的發展，廢鋼及其它原料的添加，電弧爐煉鋼技術更加顯示出其重要地位。然而電弧爐煉鋼過程中存在一個不足之處是熔池內部及鋼渣之間的攪拌作用差，致使傳質、傳熱速率低，從而帶來熔化速度和氧化反應速度慢，鋼液成分和溫度不均勻，脫硫、脫磷速度低，工人勞動強度大，能耗高，冶煉時間長等一系列問題。

隨著轉爐復吹技術、鋼包底吹氬技術等發展及其在冶金上取得明最效果，人們認識到鋼包底吹氣體攪拌熔池的優越性，并且積累了大量的經驗。日本等國早在70年代末、80年代初就開始研究電弧爐底吹氬攪拌技術。到80年代中后期，由于技術上可行，特別是在冶金和經濟上獲得了較大的效果，一些主要產鋼國開始對這項技術給予極大的重視，并且紛紛開發和推廣電弧爐底吹氬氣煉鋼新技術。精煉爐底吹氬煉鋼技術具有成本低、操作方便、攪拌效果好等優點，并由此產生了一系列極其有益的冶金效果。它可以明顯縮短冶煉時間、降低能耗、提高脫硫脫磷能力，促進合金均勻化；冶煉不銹鋼時可促進去碳保鉻，增加合金收得率，大大降低工人的勞動強度。

精煉爐底吹氬煉鋼技術是一種簡易的鋼液脫氣和去除非金屬夾雜物的爐外精煉方法。依據所需鋼液在常溫下的組織(如奧氏體、鐵素體等)以及處理目的的不同，吹入鋼液的氣體，可以選用氧氣、氮氣、一氧化碳、水蒸氣、空氣，或先吹人氮氣、一氧化碳、水蒸氣、空氣，然后再吹人氬氣。鋼液吹氬處理有重要的冶金意義：降低鋼液中溶人氣體(如氫、氮、氧)的含量，將鋼包中的有害氣體溶于易形成真空的氬氣泡中，隨著翻滾的鋼水將其帶到鋼水表面以便將其去除；去除鋼液巾殘余的非金屬夾雜物(如氧化物、硫化物、氮化物等)；使鋼液受熱均勻：防止鋼水氧化作用，因為氬氣是惰性氣體，在鋼水表面能防止鋼水氧化，起到保護膜的作用。這種方法使鋼液與爐渣能夠充分接觸，創造了良好的冶金反應條件，增強了脫硫和脫氧的冶金效果。但脫氫的效果差。而底吹氬的優點是均勻鋼水溫度、成分和去除夾雜物的效果好．設備簡單，操作靈便。

目前由于吹氬攪拌控制系統都采用開環控制方式，無法實時獲取吹氬強度信息，因此往往存在欠吹或者過吹現象，降低了吹氬去雜質的效果，提高了氬氣用量。當前鋼廠鋼包吹氬強度主要的監控方法為目測方式，即人工觀察吹氬產生的鋼水翻滾情況來判斷吹氬強度，在鋼水溫度下降導致表面結殼后，往往無法判斷準確，導致攪拌程度不夠或者過攪拌，降低了鋼水的品質。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，彌補現有吹氬攪拌控制系統的不足，通過吹氬強度的不同導致鋼包表面振動強度不同的原理，來判斷鋼包內吹氬強度情況，從而提供一種基于振動信號的鋼包吹氬強度監控方法和系統。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種基于振動信號的鋼包吹氬強度監控方法，包括以下步驟：

（1）通過加速度傳感器分別采集鋼包殼體表面振動信號和環境振動信號；以數據采集卡對兩路加速度傳感器采集的信號進行AD采樣，獲得數字信號；

（2）通過巴特沃斯帶通濾波算法提取所獲數字信號中處于30~90Hz頻率范圍內的有效振動信號，再通過基于LMS的自適應抗干擾抵消濾波算法將包含于鋼包殼體表面振動信號中的環境振動信號剔除，提取出有效的振動信號；

（3）根據預先標定的吹氬強度-振動信號曲線，以提取到的有效振動信號的強度來判斷吹氬的強度信息。

本發明進一步提供了用于前述方法的基于振動信號的鋼包吹氬強度監控系統，包括系統控制單元、前端傳感器執行機構和工業現場控制單元；其中，

前端傳感器執行機構包括設于固定座上的氣缸，連接桿的一端與氣缸相接，連接桿上設有一個加速度傳感器；連接桿的另一端部設隔離彈簧，隔離彈簧的末端設有另一個加速度傳感器，該加速度傳感器的外側設接觸頭；氣缸、連接桿、連接桿、隔離彈簧和兩個加速度傳感器均位于防塵外殼中，防塵外殼底部與固定座實現連接；

工業現場控制單元是系統的前端控制構件，包括氣缸控制電磁閥和伸縮控制開關，用于前端傳感器執行機構的氣動控制和開關輸入操作；