[發明專利]基于小波包分析的AOD爐爐口音頻信號預報噴濺的方法

無效

• 申請號: 201410063991.8
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103805734A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 吳立斌;李巖;尤元
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C21C5/30
• 分類號: C21C5/30;G10L25/21
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本發明涉及一種用AOD爐精煉中低碳鉻鐵合金的生產工藝過程，特別涉及一種基于小波包分析的AOD爐爐口音頻信號預報噴濺的方法。

背景技術

噴濺在轉爐、AOD爐及電爐生產過程中時有發生，據有關文獻統計噴濺事故占冶金行業事故的60.7%，噴濺發生率在11.6%--20%之間，而鐵合金生產由于比煉鋼溫度高、爐容比小和原料中含大量雜質等原因，其噴濺發生率更高，因而有效抑制噴濺發生，既是穩定氬氧精煉鐵合金工藝的必然，也是保證設備和人身安全的需要。

在AOD爐冶煉過程中，噴濺產生的內在原因是直接供氧或間接供氧量過大，瞬時產生大量的CO氣體，而外在原因是由于Cr₂O₃或FeO含量較高，渣液張力較小、渣液泡沫化程度較高和渣層較厚，致使CO逸出困難。噴濺發生的主要特征有：1.爐渣中Cr₂O₃或FeO含量積累過高；2.爐渣泡沫化程度較高，渣層液面升高；3.爐內反應劇烈沸騰，伴隨振動和音頻噪聲。有經驗的工人常常根據吹煉噪聲來判斷冶煉狀況，因此冶煉噪聲可以反映爐內冶煉狀態并且可以間接預報噴濺。

吹煉過程中與爐渣厚度有關的噪音主要是超音速氧氣流股的動力學噪音和該流股沖擊熔池時發出的噪音。正常冶煉時，聲源點（氧槍頭）淹沒在AOD爐內，噪音主要經爐膛內壁的反復反射、吸收后傳至取聲點。由于泡沫渣的吸聲作用，渣層越厚，其聲音強度值越低。實際上，不同的噸位、氧槍噴頭、設備及供氧條件其吹煉噪音的特征頻帶各不相同，因此適宜的特征頻帶選擇是噴濺特征信號提取以及排除環境干擾的關鍵因素。當槍位不變時，檢測到的吹煉噪音強度就反映了泡沫渣的厚度，并且隨著渣層厚度的改變，必然改變爐內聲音信號的反射路程，從而造成音頻信號的頻率變化。近年來，音頻預報技術在國內得到廣泛研究與發展，因為其資金投入小、安裝簡易、實時在線等優勢必將使其擁有廣闊的應用空間，以下是具體的應用實例：

文獻（張大勇，張彩軍，徐志榮，音頻化渣技術在150t復吹轉爐上的開發與應用，《中國冶金》，2007年）解釋音頻化渣的基本原理，是在轉爐爐口附近選擇合適的能夠獲取特征頻帶的取聲點，通過隔音、定向、濾波等處理后，可在計算機屏幕上顯示該噪聲強度隨吹煉時間的變化曲線，即音頻走向。通過音頻走向可以在線的了解爐內泡沫渣的厚度及其變化趨勢，從而為操作人員提供轉爐化渣狀況的信息，以便采取措施及時避免可能發生的噴濺和返干。但是由于該方法不確定噴濺信號的頻段，檢測頻帶完全依靠工人經驗，忽略了噸位、氧槍噴頭等對特征頻帶范圍的影響，造成大量干擾信號的干擾使預報精度較低。

文獻（鄒韜等，關于轉爐煉鋼過程中噴濺現象的分析，《上海金屬》，2004年3月，Vol.26，No.2）利用音平檢測技術對轉爐噴濺進行了研究，并認為爐內吹煉噪聲強度間接反映了泡沫渣厚度，分析了氧槍平均槍位與音平強度最小值之間的關系，進而利用音平化渣圖像分析和指導造渣及槍位操作，來預防噴濺的發生。但是該技術只是時域內分析，僅以音平強度作為特征值，不僅無法揭示信號內部頻域特性，而且預報容錯性較低。況且，該方法在檢測到信號時噴濺已經輕微發生，給后續壓噴帶來實效方面的困難，更不能從根本上控制噴濺發生。

文獻（王三忠，轉爐煉鋼噴濺的控制及預防措施，《河南冶金》，2009年8月，Vol.17，No.4）深入分析了泡沫性噴濺、爆發性噴濺和金屬噴濺產生的原因及危害，指出了FeO含量對渣液張力的影響，進而提出了通過調整槍位控制渣中FeO含量來預防噴濺的措施。但由于渣中FeO含量無法在線測量，也無法確定FeO含量與槍位的關系，使該方法難以實際應用。