防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法

摘要

本发明公开了一种防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法，其是基于红外在线检测渣液表面与炉内铁水温差，用该温差表征渣液中Cr2O3含量，依据炉渣和铁水温差量化区间来控制顶吹顶枪枪位及高压力氩(氮)/氧混合气的氩(氮)/氧气混合比，来调节碳-氧反应速度和渣中Cr2O3含量，当温差大于最大临界温差或小于最小临界温差时再添加压喷剂或改善渣液流动性的辅料，进而实现预防喷溅发生的自动控制；本发明把喷溅控制问题归结为渣液中∑(Cr2O3)和碳-氧反应速率控制问题，首次用渣液与铁水温差及其区间表征渣液中∑(Cr2O3)、渣液泡沫化和“返干”程度，将∑(Cr2O3)测量问题简化为渣液与铁水温差测量问题，解决了Cr2O3含量和碳-氧反应速率不能在线测量的问题。

主权项

1.一种防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法，该方法是基于红外在线检测渣液表面与炉内铁水温差，用该温差表征渣液中Cr₂O₃含量，依据炉渣和铁水温差落入的温差量化区间来调节顶吹顶枪枪位及高压力氩或氮/氧混合气的氩或氮/氧气混合比，来控制碳-氧反应速度和渣中Cr₂O₃含量，当温差大于最大临界温差或小于最小临界温差时再添加泡沫抑制剂或改善渣液氧化性和流动性的辅料，进而实现预防喷溅发生的自动控制；该方法的具体步骤是：(1)、先对兑入精炼炉的铁水按正常生产工艺曲线进行冶炼，并实时测量同一时刻炉内漂浮在铁水上面的渣液温度和铁水温度，计算渣液和铁水温差，用该温差Δt表征渣液中的Cr₂O₃含量，把Cr₂O₃含量过高导致即将发生泡沫性喷溅时刻对应的温差称为最大临界温差，记为ΔT_max，把Cr₂O₃含量过低导致即将发生金属喷溅时刻对应的温差称为最小临界温差，记为ΔT_min，用ΔT代表正常冶炼时恰当的Cr₂O₃含量对应的温差，称为标准温差，由于物料成分及计算误差，该标准温差不是一个常数，而是一个区间，称为等标准温差带，记为(ΔT-Δ，ΔT+Δ)，当温差Δt落入该区间时，按既定工艺曲线继续进行冶炼，而当该温差Δt落入该区间外时，则转入防止氩氧精炼铬铁合金生产过程出现喷溅的控制程序；(2)、将温差Δt变化区间分为五个子区间，即(0，ΔT_min]、(ΔT_min，ΔT-Δ]、(ΔT-Δ，ΔT+Δ)、[ΔT+Δ，ΔT_max)和[ΔT_max，∞)；每个区间分别表征渣液泡沫化程度、“返干”程度和Cr₂O₃含量；同时也代表熔池距喷溅发生的程度；(3)、因为控制喷溅发生的主要手段是枪位、氧、氮流量及压力和添加剂，而距离喷溅发生的程度不同，需要的控制方式和控制量大小也不尽相同，为此建立各子区间与控制方式和控制量大小的对应关系，用表格表示，称之为抑制喷溅控制规则表；抑制喷溅控制规则表(4)、渣液与铁水温度的测量是由分别安装在顶枪和底枪上的红外测温装置按采样周期在线完成，红外光信号的引出采用顶枪和底枪结构，其冷却借助于枪的自冷系统，而渣液和铁水温度测量的同步及温差的计算由PLC中的软件自动实现，并将该温差值与各子区间下限和上限相比较，以确定当前温差落入的区间；(5)、PLC中的控制程序依据当前温差Δt落入的区间，查抑制喷溅控制规则表获得对应的氧气流量和氩或氮气流量，然后确定氩或氮/氧气混合比例，按该比例分别控制氧气流量调节阀和氩或氮气流量调节阀，实现按比例控制；PLC由抑制喷溅控制规则表同时获得枪位信息，经变频器控制顶枪升降系统到指定位置；如果温差落入(0，ΔT_min)或(ΔT_max，∞)区间，PLC由抑制喷溅控制规则表同时获得加料信息，PLC将控制电磁振动给料机，加入定量的泡沫抑制剂或改善渣液氧化性和流动性的辅料，控制系统快速离开喷溅状态。