[實(shí)用新型]一種基于振動(dòng)信號(hào)的鋼包吹氬強(qiáng)度監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320113368.X
• 申請(qǐng)日: 2013-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203144445U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李培玉;呂攀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州譜誠(chéng)泰迪實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): C21C7/072
• 分類號(hào): C21C7/072;G05B19/418
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鋼鐵冶金自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于振動(dòng)信號(hào)的鋼包吹氬強(qiáng)度監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，用戶對(duì)鋼材的質(zhì)量提出了愈來(lái)愈高的要求。從技術(shù)上看，鋼材的質(zhì)量主要表現(xiàn)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(zhì)含量高，加上鋼的各相異性差別大，必然導(dǎo)致鋼材的力學(xué)性能在不同的方向有較大差異。傳統(tǒng)的煉鋼工藝和裝備難以滿足高質(zhì)量要求，因此必須采用爐外精煉技術(shù)。電弧爐是目前國(guó)內(nèi)外主要的煉鋼設(shè)備之一。隨著工業(yè)的發(fā)展，廢鋼及其它原料的添加，電弧爐煉鋼技術(shù)更加顯示出其重要地位。然而電弧爐煉鋼過(guò)程中存在一個(gè)不足之處是熔池內(nèi)部及鋼渣之間的攪拌作用差，致使傳質(zhì)、傳熱速率低，從而帶來(lái)熔化速度和氧化反應(yīng)速度慢，鋼液成分和溫度不均勻，脫硫、脫磷速度低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，能耗高，冶煉時(shí)間長(zhǎng)等一系列問(wèn)題。

隨著轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)、鋼包底吹氬技術(shù)等發(fā)展及其在冶金上取得明最效果，人們認(rèn)識(shí)到鋼包底吹氣體攪拌熔池的優(yōu)越性，并且積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。日本等國(guó)早在70年代末、80年代初就開(kāi)始研究電弧爐底吹氬攪拌技術(shù)。到80年代中后期，由于技術(shù)上可行，特別是在冶金和經(jīng)濟(jì)上獲得了較大的效果，一些主要產(chǎn)鋼國(guó)開(kāi)始對(duì)這項(xiàng)技術(shù)給予極大的重視，并且紛紛開(kāi)發(fā)和推廣電弧爐底吹氬氣煉鋼新技術(shù)。精煉爐底吹氬煉鋼技術(shù)具有成本低、操作方便、攪拌效果好等優(yōu)點(diǎn)，并由此產(chǎn)生了一系列極其有益的冶金效果。它可以明顯縮短冶煉時(shí)間、降低能耗、提高脫硫脫磷能力，促進(jìn)合金均勻化；冶煉不銹鋼時(shí)可促進(jìn)去碳保鉻，增加合金收得率，大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

精煉爐底吹氬煉鋼技術(shù)是一種簡(jiǎn)易的鋼液脫氣和去除非金屬夾雜物的爐外精煉方法。依據(jù)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?dú)狻⒁谎趸肌⑺魵?、空氣，或先吹人氮?dú)?、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?yàn)闅鍤馐嵌栊詺怏w，在鋼水表面能防止鋼水氧化，起到保護(hù)膜的作用。這種方法使鋼液與爐渣能夠充分接觸，創(chuàng)造了良好的冶金反應(yīng)條件，增強(qiáng)了脫硫和脫氧的冶金效果。但脫氫的效果差。而底吹氬的優(yōu)點(diǎn)是均勻鋼水溫度、成分和去除夾雜物的效果好．設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈便。

目前由于吹氬攪拌控制系統(tǒng)都采用開(kāi)環(huán)控制方式，無(wú)法實(shí)時(shí)獲取吹氬強(qiáng)度信息，因此往往存在欠吹或者過(guò)吹現(xiàn)象，降低了吹氬去雜質(zhì)的效果，提高了氬氣用量。當(dāng)前鋼廠鋼包吹氬強(qiáng)度主要的監(jiān)控方法為目測(cè)方式，即人工觀察吹氬產(chǎn)生的鋼水翻滾情況來(lái)判斷吹氬強(qiáng)度，在鋼水溫度下降導(dǎo)致表面結(jié)殼后，往往無(wú)法判斷準(zhǔn)確，導(dǎo)致攪拌程度不夠或者過(guò)攪拌，降低了鋼水的品質(zhì)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，彌補(bǔ)現(xiàn)有吹氬攪拌控制系統(tǒng)的不足，通過(guò)吹氬強(qiáng)度的不同導(dǎo)致鋼包表面振動(dòng)強(qiáng)度不同的原理，來(lái)判斷鋼包內(nèi)吹氬強(qiáng)度情況，從而提供一種基于振動(dòng)信號(hào)的鋼包吹氬強(qiáng)度監(jiān)控系統(tǒng)。

為解決技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的解決方案是：

提供一種基于振動(dòng)信號(hào)的鋼包吹氬強(qiáng)度監(jiān)控系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制單元、前端傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元；其中，

前端傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括設(shè)于固定座上的氣缸，連接桿的一端與氣缸相接，連接桿上設(shè)有一個(gè)加速度傳感器；連接桿的另一端部設(shè)隔離彈簧，隔離彈簧的末端設(shè)有另一個(gè)加速度傳感器，該加速度傳感器的外側(cè)設(shè)接觸頭；氣缸、連接桿、連接桿、隔離彈簧和兩個(gè)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(shí)現(xiàn)連接；

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元是系統(tǒng)的前端控制構(gòu)件，包括氣缸控制電磁閥和伸縮控制開(kāi)關(guān)，用于前端傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)控制和開(kāi)關(guān)輸入操作；

系統(tǒng)控制單元包括工業(yè)級(jí)液晶顯示器、工控機(jī)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)處理控制單元和電源管理單元；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)處理控制單元通過(guò)電纜分別連接至工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元、前端傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工控機(jī)；電源管理單元分別通過(guò)電纜連接至工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)處理控制單元、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元和工控機(jī)；前端傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)由工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)處理控制單元實(shí)現(xiàn)供電。

本實(shí)用新型中，在所述工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)處理控制單元中內(nèi)置了巴特沃斯帶通濾波算法模塊，該模塊用于提取數(shù)字信號(hào)中處于30~90Hz頻率范圍內(nèi)的有效振動(dòng)信號(hào)。

本實(shí)用新型中，在所述工控機(jī)中內(nèi)置了基于LMS的自適應(yīng)抗干擾抵消濾波算法模塊，該模塊用于剔除包含于鋼包殼體表面振動(dòng)信號(hào)中的環(huán)境振動(dòng)信號(hào)。