[發(fā)明專利]一種智能降低轉(zhuǎn)爐終渣氧化性的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710509793.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN107299183B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓健;范佳;高福彬;何順生;唐文明;王玉生;丁劍;靖振權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河鋼股份有限公司邯鄲分公司
• 主分類號(hào): C21C5/36
• 分類號(hào): C21C5/36
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 陳長(zhǎng)庚

1.一種智能降低轉(zhuǎn)爐終渣氧化性的方法，其特征在于采用智能降低轉(zhuǎn)爐終渣氧化性的系統(tǒng)自動(dòng)向轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入爐渣脫氧劑，所述智能降低轉(zhuǎn)爐終渣氧化性的系統(tǒng)由碳粉稱量裝置、碳粉加入裝置和過程控制裝置三部分組成；碳粉稱量裝置，由碳粉倉(cāng)(1)、上插板閥(14)、電振系統(tǒng)(2)、稱量系統(tǒng)(3)組成，碳粉倉(cāng)(1)與上插板閥(14)連接；然后，上插板閥(14)與電振系統(tǒng)(2)相連接；電振系統(tǒng)(2)之后連接稱量系統(tǒng)(3)；碳粉倉(cāng)(1)用于存儲(chǔ)爐渣脫氧所需的碳粉；上插板閥(14)用于控制碳粉進(jìn)入電振系統(tǒng)(2)中；電振系統(tǒng)(2)用于將碳粉倉(cāng)(1)中的碳粉振動(dòng)到稱量系統(tǒng)(3)中；稱量系統(tǒng)(3)對(duì)振動(dòng)下來的碳粉重量進(jìn)行稱重；

碳粉加入裝置，由碳粉罐(5)、下插板閥(15)、密封蝶閥(4)、止逆閥(16)、噴吹氣體引入管(6)、混合軟管(7)、噴吹小車(8)、噴吹管(9)、軌道(12)、噴吹電磁閥(17)組成，下插板閥(15)分別與稱量系統(tǒng)(3)和密封蝶閥(4)相連接；密封蝶閥(4)與碳粉罐(5)相連接；碳粉罐(5)再與止逆閥(16)相連接；止逆閥(16)通過混合軟管(7)與噴吹管(9)相連接；噴吹管(9)架設(shè)在噴吹小車(8)上，在其帶動(dòng)下插入到轉(zhuǎn)爐(10)爐膛內(nèi)；噴吹小車(8)被安置在軌道(12)上；噴吹氣體引入管(6)分出的兩根支管被分別與碳粉罐(5)和混合軟管(7)上，噴吹氣體引入管上安裝噴吹電磁閥(17)；碳粉罐(5)存儲(chǔ)計(jì)劃使用的碳粉；下插板閥(15)用于控制碳粉進(jìn)入碳粉罐(5)中；密封蝶閥(4)用于確保碳粉進(jìn)入碳粉罐(5)后，不會(huì)在外部氣體壓力的作用下，重新進(jìn)入碳粉稱量裝置的諸多設(shè)備中；止逆閥(16)用于確保碳粉能夠在外部氣體壓力的作用下能夠完全進(jìn)入轉(zhuǎn)爐(10)內(nèi)，而不會(huì)被重新吹入到碳粉罐(5)中；噴吹氣體引入管(6)用于引入攜載碳粉所需的高壓氮?dú)猓换旌宪浌?7)用于輸送碳粉和高壓氮?dú)獾幕旌衔铮粐姶倒?9)用于將碳粉和高壓氮?dú)獾幕旌衔锎等朕D(zhuǎn)爐(10)內(nèi)部；噴吹小車(8)用于控制噴吹管(9)在轉(zhuǎn)爐(10)內(nèi)的插入深度，從而確保碳粉脫氧效果；軌道(12)用于運(yùn)輸噴吹小車(8)；噴吹電磁閥(17)用于高壓氮?dú)獾倪M(jìn)入；

過程控制裝置，由計(jì)算機(jī)(25)、等待限位開關(guān)(11)、噴吹限位開關(guān)(13)、電振系統(tǒng)PLC(18)、上插板閥PLC(19)、下插板閥PLC(20)、密封蝶閥PLC(21)、噴吹電磁閥PLC(22)，噴吹小車控制PLC(23)、信號(hào)反饋PLC(24) 組成，等待限位開關(guān)(11)和噴吹限位開關(guān)(13)用于檢測(cè)噴吹小車(8)在軌道(12)上所處于的位置，被分別安裝在軌道(12)上，并分別置于噴吹小車(8)的兩側(cè)，用于向噴吹小車(8)指示等待位置和噴吹位置；電振系統(tǒng)PLC(18)、上插板閥PLC(19)、下插板閥PLC(20)、密封蝶閥PLC(21)、噴吹電磁閥PLC(22)、噴吹小車控制PLC(23)，分別與電振系統(tǒng)(2)、上插板閥(14)、下插板閥(15)、密封蝶閥(4)、噴吹電磁閥(17)、噴吹小車(8)相連接，用于輔助計(jì)算機(jī)(25)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電振系統(tǒng)(2)、上插板閥(14)、下插板閥(15)、密封蝶閥(4)、噴吹電磁閥(17)、噴吹小車(8)的控制；信號(hào)反饋PLC(24)分別與等待限位開關(guān)(11)、噴吹限位開關(guān)(13)、稱量系統(tǒng)(3)相連接，用于接收相關(guān)裝置的實(shí)時(shí)反饋信號(hào)，并將其發(fā)送給計(jì)算機(jī)；信號(hào)反饋PLC(24)將實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)發(fā)送過來的轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度信號(hào)、氧槍內(nèi)的氧氣流量、煙氣流量以及直插式煙氣分析儀檢測(cè)得到的煙氣中CO、CO₂、O₂的體積百分含量，并將這些信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)(25)；計(jì)算機(jī)分別與電振系統(tǒng)PLC(18)、上插板閥PLC(19)、下插板閥PLC(20)、密封蝶閥PLC(21)、噴吹電磁閥PLC(22)，噴吹小車控制PLC(23)、信號(hào)反饋PLC(24)連接，利用內(nèi)置的控制模型，通過實(shí)時(shí)分析不同數(shù)據(jù)的變化，同時(shí)發(fā)出針對(duì)性的控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐終渣脫氧的智能控制；

所采用的爐渣脫氧劑為碳粉，該碳粉由焦炭磨制而成，碳粉顆粒度為2～5mm；包含以下步驟：

步驟1：現(xiàn)場(chǎng)操作人員實(shí)時(shí)觀察轉(zhuǎn)爐(10)的生產(chǎn)狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)爐(10)開始冶煉生產(chǎn)時(shí)，將計(jì)算機(jī)(25)的工作模式調(diào)整為“冶煉開始”模式，此時(shí)計(jì)算機(jī)將進(jìn)行以下操作步驟：

①計(jì)算機(jī)(25)分別向上插板閥PLC(19)、電振系統(tǒng)PLC(18)、密封蝶閥PLC 20、下插板閥PLC(20)和噴吹電磁閥PLC(22)發(fā)送控制信號(hào)，將上插板閥(14)、電振系統(tǒng)(2)、密封蝶閥(4)、下插板閥(15)和噴吹電磁閥(17)關(guān)閉；此外，計(jì)算機(jī)還將向噴吹小車控制PLC(23)發(fā)送信號(hào)，控制噴吹小車(8)向等待位置運(yùn)動(dòng)；當(dāng)噴吹小車(8)接觸上等待限位開關(guān)(11)后，該開關(guān)會(huì)通過信號(hào)反饋PLC(24)向計(jì)算機(jī)(25)發(fā)出信號(hào)；計(jì)算機(jī)在接到該信號(hào)后，會(huì)通過向噴吹小車控制PLC(23)發(fā)送信號(hào)，停止噴吹小車(8)的運(yùn)行；

②計(jì)算機(jī)(25)將實(shí)時(shí)接收信號(hào)反饋PLC(24)反饋過來的當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)爐(10)的煙氣流量以及直插式煙氣分析儀檢測(cè)得到的煙氣中CO、CO₂、O₂的體積百分含量，并利用內(nèi)置模型，計(jì)算得到氧槍吹入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的氧氣、以及煙氣中的CO、CO₂、O₂的體積累積量，具體是：

式中：V_oxg為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中吹入轉(zhuǎn)爐(10)內(nèi)的總氧氣體積，m³；

V_CO為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中煙氣內(nèi)的CO總體積，m³；

V_CO2為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中煙氣內(nèi)的CO₂總體積，m³；

V_O2為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中煙氣內(nèi)的殘余O₂總體積，m³；

為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中吹入轉(zhuǎn)爐(10)內(nèi)當(dāng)前時(shí)刻的氧氣流量，m³/s；

為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中當(dāng)前時(shí)刻的煙氣流量，m³/s；

為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中當(dāng)前時(shí)刻的煙氣中的CO體積百分含量，％；

為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中當(dāng)前時(shí)刻的煙氣中的CO₂體積百分含量，％；

為轉(zhuǎn)爐冶煉過程中當(dāng)前時(shí)刻的煙氣中的殘余O₂體積百分含量，％；

t為上述相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)周期，為1～2s；

步驟2：當(dāng)當(dāng)前爐次冶煉結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)操作人員將計(jì)算機(jī)(25)的工作模式調(diào)整為“冶煉結(jié)束”模式，此時(shí)計(jì)算機(jī)(25)將首先根據(jù)冶煉過程中的檢測(cè)結(jié)果，利用內(nèi)置模型，得到轉(zhuǎn)爐終渣中所含有的游離總氧質(zhì)量，并進(jìn)而得到所需加入的碳粉質(zhì)量，即：

m_O＝1.429·(V_oxg-0.5·V_CO-V_CO2-V_O2)

式中：m_O為計(jì)算得到的轉(zhuǎn)爐終渣中所含有的游離總氧質(zhì)量，kg；

m_C＝0.75·m_O·a

式中：m_C為加入到轉(zhuǎn)爐終渣中的設(shè)定碳粉質(zhì)量，kg；

a為權(quán)值，為1.1～1.3；

步驟3：計(jì)算機(jī)(25)在計(jì)算得到轉(zhuǎn)爐終渣脫氧所需的碳粉后，開始進(jìn)行碳粉稱量的操作，具體操作步驟如下：

①計(jì)算機(jī)(25)向上插板閥PLC(19)發(fā)出指令，控制上插板閥(14)打開； 此時(shí)，碳粉將從碳粉倉(cāng)(1)中流出，落到電振系統(tǒng)(2)；

②計(jì)算機(jī)(25)向電振系統(tǒng)PLC(18)發(fā)出指令，啟動(dòng)電振系統(tǒng)(2)； 此時(shí)，碳粉將在電振系統(tǒng)(2)的作用下，落到稱量系統(tǒng)(3)中；

③稱量系統(tǒng)(3)不斷稱量落下來的碳粉的重量，并實(shí)時(shí)通過信號(hào)反饋PLC(24)將其傳遞給計(jì)算機(jī)(25)； 當(dāng)計(jì)算機(jī)(25)檢測(cè)到當(dāng)前稱量系統(tǒng)(3)中的碳粉重量與計(jì)算得到的設(shè)定碳粉質(zhì)量m_C之間差值在-0.1kg～﹢0.1kg時(shí)，將同時(shí)向上插板閥PLC(19)和電振系統(tǒng)PLC(18)發(fā)出指令，關(guān)閉上插板閥(14)和電振系統(tǒng)(2)；

④計(jì)算機(jī)(25)同時(shí)向下插板閥PLC(20)和密封蝶閥PLC(21)發(fā)出指令，將下插板閥(15)和密封蝶閥(4)同時(shí)打開，并開始記錄時(shí)間； 此時(shí)，稱量好的碳粉將從稱量系統(tǒng)(3)落到碳粉罐(5)中； 當(dāng)計(jì)算機(jī)(25)分析出下插板閥(15)和密封蝶閥(4)已經(jīng)打開10s后，將再次向下插板閥PLC(20)和密封蝶閥PLC(21)發(fā)出指令，將下插板閥(15)和密封蝶閥(4)同時(shí)關(guān)閉；

步驟4：當(dāng)完成碳粉稱量操作后，將進(jìn)行碳粉加入操作，具體操作步驟為：

①計(jì)算機(jī)(25)實(shí)時(shí)接收信號(hào)反饋PLC(24)反饋過來的轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度信號(hào)； 當(dāng)計(jì)算機(jī)(25)接收到轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度為-5°～﹢5°范圍內(nèi)時(shí)，表明此時(shí)的轉(zhuǎn)爐(10)爐口已經(jīng)基本水平，此時(shí)，計(jì)算機(jī)(25)將向噴吹小車控制PLC(23)發(fā)送信號(hào)，控制噴吹小車(8)將沿軌道(12)向噴吹位置運(yùn)動(dòng)；

②當(dāng)噴吹小車(8)與安裝在軌道(12)上的噴吹限位開關(guān)(13)接觸時(shí)，噴吹限位開關(guān)(13)將通過信號(hào)反饋PLC(24)向計(jì)算機(jī)(25)發(fā)出反饋信號(hào)； 計(jì)算機(jī)(25)在接收到信號(hào)后，將向噴吹小車控制PLC(23)發(fā)出指令，停止噴吹小車(8)運(yùn)動(dòng)；

③計(jì)算機(jī)(25)在向噴吹小車控制PLC(23)發(fā)出指令，停止噴吹小車(8)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將同時(shí)向噴吹電磁閥PLC(22)發(fā)出指令，從而將噴吹電磁閥(17)打開； 此時(shí)，壓力為6bar～8bar的高壓氮?dú)鈱⒀刂鴩姶禋怏w引入管(6)進(jìn)入碳粉罐(5)和混合軟管(7)中，在與碳粉進(jìn)行充分混合的同時(shí)，將碳粉沿著混合軟管(7)和噴吹管(9)帶入轉(zhuǎn)爐(10)內(nèi)，并噴吹到轉(zhuǎn)爐終渣表面；

步驟5：計(jì)算機(jī)(25)在向噴吹電磁閥PLC(22)發(fā)出指令，打開噴吹電磁閥(17)，向爐內(nèi)噴吹碳粉的同時(shí)，開始記錄時(shí)間； 當(dāng)計(jì)算機(jī)(25)分析出已經(jīng)向爐內(nèi)噴吹300s后，將同時(shí)向噴吹電磁閥PLC(22)和噴吹小車控制PLC(23)發(fā)出指令，關(guān)閉噴吹電磁閥(17)，并控制噴吹小車(8)向等待位置方向運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)噴吹小車(8)與等待限位開關(guān)(11)接觸時(shí)，等待限位開關(guān)(11)將通過信號(hào)反饋PLC(24)向計(jì)算機(jī)(25)發(fā)出反饋信號(hào)；計(jì)算機(jī)(25)在接收到信號(hào)后，將向噴吹小車控制PLC(23)發(fā)出指令，停止噴吹小車(8)運(yùn)動(dòng)；

通過上述步驟，完成向轉(zhuǎn)爐內(nèi)的碳粉噴吹操作。