[發明專利]鐵水KR攪拌混合特性量化表征方法及智能脫硫方法

有效

• 申請號: 202010837149.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111979375B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 歐陽德剛;劉洋;楊新泉;朱善合;鄧品團;孫偉;鄧攀;朱萬軍;楊成威;沈繼勝;李華;劉婳;劉占增
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: C21C7/064
• 分類號: C21C7/064;C21C1/02;G06N3/04;G06N3/08;G06T1/00;G06T7/13;G06T7/60;G06T7/62
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼巍

1.一種基于鐵水KR攪拌混合特性量化表征的智能脫硫方法，其特征在于：鐵水KR攪拌混合特性量化表征方法包括確定攪拌混合特性量化表征參數和設定量化表征參數控制范圍；

攪拌混合特性量化表征參數包括：攪拌器葉片上表面相交旋渦圓半徑R、鐵水液面脫硫劑覆蓋率η、攪拌器插入深度L、脫硫劑投加時攪拌器葉片上表面相交旋渦圓半徑Rt、脫硫劑投加時脫硫劑落入點離攪拌軸中心線的徑向距離L1、攪拌脫硫時攪拌器葉片上表面相交旋渦圓半徑Rj；

量化表征參數控制范圍：攪拌器插入深度L為鐵水深度h的一半、Rt的范圍為r0+50mm＜Rt≤0.624r、L1的范圍為Rt＜L1≤0.80r、Rj的范圍為0.624r≤Rj≤0.85r、鐵水液面脫硫劑覆蓋率η≤10％；

其中：r0為攪拌軸沿攪拌器葉片上表面的截面圓半徑，r為攪拌器葉片旋轉半徑；

脫硫方法包括如下步驟：

1)根據鐵水罐受鐵前后稱重的重量差，獲取鐵水罐裝入量W；鐵水罐運抵扒渣位后，進行鐵水測溫和取樣成分分析，獲取鐵水前溫Tq和鐵水成分；并計算扒前渣后鐵水量Wt、鐵水液面標高Ht和鐵水深度h保存；

所述步驟1)中計算扒前渣后鐵水量Wt、鐵水液面標高Ht和鐵水深度h具體過程如下：

開啟布置在扒渣位鐵水罐正上方的激光物位計，測量鐵水渣面與激光物位計間的垂直距離Lz，利用激光物位計標高hw、鐵水罐罐口標高hgk和罐底標高hgd，計算鐵水渣面標高Hz與渣面上鐵水罐凈空高度Ez；此后，傾翻鐵水罐進行鐵水扒前渣，再將鐵水罐回位，開啟激光物位計，測量鐵水液面與物位計間的垂直距離Lt，計算鐵水液面標高Ht、液面上鐵水罐凈空高度Et與鐵水深度h；根據扒渣前鐵水罐渣面與扒渣后鐵水液面的標高差，計算渣層厚度δ；根據鐵水罐內徑D、鐵水渣密度ρz，計算獲得鐵水前渣扒出體積Vz、扒渣重量Wz和扒前渣后鐵水量Wt；

其中，Hz＝hw-Lz、Ez＝hgk-Hz、Ht＝hw-Lt、Et＝hgk-Ht、h＝Et-hgd、δ＝Ez-Et、Vz＝δ×π×D²/4、Wz＝Vz×ρz、Wt＝W-Wz；

2)將鐵水罐由扒渣位運抵脫硫位，根據步驟1)中保存的鐵水前溫Tq、鐵水成分和鐵水量Wt數據，計算脫硫攪拌時間τ和脫硫劑投加量Wj；根據步驟1)中的鐵水液面高度Ht和鐵水深度h，按照插入攪拌器插入深度L為鐵水深度h的一半控制要求，計算攪拌器葉片底面標高Hd＝Ht-1/2h；

3)計算獲得不同攪拌轉速下相交旋渦圓半徑R數據，并按照5～10轉/min的調節速率；當相交旋渦圓半徑R處于投料相交旋渦圓半徑Rt要求的控制范圍時，即r0+50mm＜Rt≤0.624r，控制攪拌轉速不變，并伸長投料槽或投料噴管脫硫劑投加，控制脫硫劑投料落點離攪拌軸中心線的徑向距離L1為Rt＜L1≤0.80r，直至完成計算確定的脫硫劑投加完成；

所述步驟3)中不同攪拌轉速下相交旋渦圓半徑R計算過程如下：

下降攪拌器升降車帶動攪拌器下降插入鐵水罐，至攪拌器底面標高Hd＝H-1/2h，此后，啟動攪拌電機，逐步提高攪拌器轉動速度，攪拌旋渦直徑與旋渦深度不斷增大，并通過安裝布置在脫硫位鐵水罐斜上方高清視頻攝像機記錄攪拌旋渦變化視頻圖像；基于輪廓與液面色差，采用圖像識別軟件對視頻圖像進行灰度處理，識別與提取不同轉速下攪拌旋渦與攪拌器葉片上表面相交旋渦圓輪廓和攪拌軸輪廓圖像，獲取相交旋渦圓輪廓與攪拌軸輪廓間的距離p，則R＝r0+p

4)計算鐵水液面脫硫劑覆蓋率η，并按照5～10轉/min的調節速率；當攪拌器葉片上表面相交旋渦圓半徑R處于攪拌脫硫相交旋渦半徑Rj要求的控制范圍時和鐵水液面脫硫劑覆蓋率η≤10％時，保持攪拌轉速不變，直至脫硫攪拌結束，此后，提升攪拌器至正常等待工位；其中，Rj要求的控制范圍為0.624r≤Rj≤0.85r；

所述步驟4)中鐵水液面脫硫劑覆蓋率η計算過程如下：

脫硫劑投加結束后，提高攪拌轉速，在步驟3)的攪拌旋渦變化視頻圖記錄和相交旋渦圓半徑R計算獲取的基礎上，基于鐵水面與脫硫劑表面的色差，進一步采用圖像識別軟件，對視頻圖像進行灰度處理，提取旋渦液面脫硫劑漂浮分布狀態，計算視頻圖像中旋渦液面脫硫劑覆蓋總面積St與鐵水裸露總面積Sl，然后計算獲得鐵水液面脫硫劑覆蓋率η，即η＝St/(St+Sl)×100％；

5)將完成鐵水攪拌脫硫的鐵水罐運抵扒渣位，進行鐵水測溫和取樣成分分析，獲取脫硫后溫度Th和脫硫后鐵水成分；達到鐵水脫硫要求后，并計算鐵水后渣扒出重量Wh；根據鐵水后渣扒出量Wh和步驟1)計算獲得的鐵水量Wt、脫硫劑投加量Wj，計算獲得鐵水脫硫溫降△T和鐵水脫硫扒渣后上交轉爐鐵水量Wg，其中，△T＝Tq-Th、Wg＝Wt+Wj-Wh；

所述步驟5)中鐵水后渣扒出重量Wh的計算過程如下：

按照步驟1)中的方法，開啟布置在扒渣位鐵水罐正上方的激光物位計，測量計算鐵水脫硫渣面標高，再進行鐵水扒后渣和脫硫后鐵水液面標高的測量計算，并計算鐵水后渣扒出重量Wh；

6)將步驟5)獲得的鐵水測溫取樣結果和計算獲得的鐵水脫硫溫降△T、脫硫后鐵水成分、鐵水脫硫扒渣后上交轉爐鐵水量Wg數據保存。