電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐系統及方法
2023-05-28 19:06:01
電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐系統及方法，系統結構為：電流互感器與電弧爐三條水冷母線連接；感應的電流通過信號屏蔽線傳送給電量變送器，電量變送器將感應的電流信號轉換成標準的電量信號送到可編程控制器；壓差變送器用於測量爐蓋內部和爐蓋外部的氣體壓強差，信號傳送到可編程控制器上，可編程控制器對電弧爐水冷母線上的3路電流量和電弧爐內的氣體壓力值進行分析，得出是否會噴爐的結果，再將該結果變成兩路開關信號，一路輸送到電極調整機構，另一路輸送到報警機構。通過試運行本系統及方法能夠有效預防了噴爐事故的發生，保護現場工人的人身安全。該系統設計結構簡單，可以直接在原有的電熔鎂冶煉電弧爐設備的基礎上加以改造實現。
【專利說明】電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐系統及方法，屬於電弧爐冶煉電熔鎂相關【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在電弧爐冶煉電熔鎂的過程之中，由於潮溼礦石受熱產生大量水蒸氣以及礦石分解產生的大量氣體沒有順利排出，電弧加熱時產生的高溫使氣體膨脹,導致爐內熔漿通過爐蓋門或者爐蓋同電極銜接處的縫隙噴出，稱為噴爐，噴出的熔漿攜帶大量的熱量造成了能量的損失，如果現場的人員不及時躲避，還會被噴出的熔漿燒傷。因此如何能預防電弧爐冶煉電熔鎂時發生噴爐，減少熱量損失，防止現場人員被噴出的熔漿燒傷，則是現有技術中有待解決的問題。
【發明內容】
[0003]為了解決上述存在的技術問題，本發明提供一種能夠有效預防電弧爐噴爐並提醒現場人員及時躲避，提高電弧爐冶煉電熔鎂操作安全係數的預警系統及方法。
[0004]本發明的目的是通過下述技術方案實現的:電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐系統，其特徵在於:包括電流互感器，電量變送器，壓差變送器、可編程控制器、報警機構和電極調整機構；
所述的電流互感器與電弧爐三條水冷母線連接，用於感應水冷母線的電流；感應的電流通過信號屏蔽線傳送給電量變送器，電量變送器將感應的電流信號轉換成標準的電量信號送到可編程控制器；
所述的壓差變送器布置在爐蓋上，用於測量爐蓋內部和爐蓋外部的氣體壓強差，並將壓差轉換成標準的電量信號並且通過信號屏蔽線傳送到可編程控制器上，可編程控制器將該電量信號進行模數轉換處理，並對電弧爐水冷母線上的3路電流量和電弧爐內的氣體壓力值進行分析，得出是否會噴爐的結果，再將該結果變成兩路開關信號，一路輸送到電極調整機構，通過提升和降落電極排出電弧爐內的氣體，另一路輸送到報警機構。
[0005]報警機構根據該信號決定是否報警，報警機構發出的報警信號可以是電鈴、指示燈或者語音廣播，提醒現場的工作人員電弧爐可能會噴爐，注意躲避。
[0006]一種電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐的方法，其特徵在於:包括以下步驟:
(1)將可編程控制器中的某一個計數器清零；
(2)採集水冷母線上的電流信號；
(3)判斷流過母線上的電流是否超過預定電流I，若結果為否，則返回步驟(I);
(4)若步驟(3)的結果為是，則繼續採集電弧爐爐蓋內外的壓差信號；
(5)比較爐蓋內外的壓差是否大於預定壓差P，若結果為否，則返回步驟(I);
(6)若步驟(5)的結果為是，則延時I秒；
(7)計數器加I; (8)判斷計數器的當前值是否大於預定值N，若結果為否，則返回步驟(2);
(9)若步驟(8)的結果為是，則三根電極同時上升5mm；
(10)報警機構發出報警信號，提醒現場工作人員可能會發生噴爐；
(11)判斷母線電流是否停止波動，爐內外壓差是否小於給定值P，如果結果為否，則返回步驟(10)；
(12)若步驟(11)的結果為是，則三根電極同時下降5mm，回到原來的位置；
(13)報警機構解除警報，恢復正常冶煉工作，返回步驟(I)。
[0007]所述的水冷母線的預定電流I為1000(Tl2000A，
所述計數器的預定值N取10到20。
[0008]本發明的有益效果:通過試運行本系統及方法，電熔鎂的單噸能耗加少了，冶煉時爐內的熔漿也沒有損失，整體產量也有提高，而且電弧爐的三相電流更趨於平衡，電流波動減小，延長了電爐變壓器的壽命，減少了電網波動。同時，有效預防了噴爐事故的發生，保護現場工人的人身安全。該方法使用的都是常規器件，實施簡單，成本低廉，可以直接在原有的電熔鎂冶煉電弧爐設備的基礎上加以改造實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是表示電弧爐冶煉電熔鎂預防方法的系統框圖。
[0010]圖2是表示電弧爐冶煉電熔鎂預防方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，電弧爐冶煉電熔鎂預防方法的整個系統包括電流互感器2，電量變送器8，壓差變送器7、可編程控制器9、報警機構10和電極調整機構。電流互感器感應電弧爐三條水冷母線I上的電流，感應的電流通過信號屏蔽線6傳送給電量變送器8，電量變送器將感應的電流信號轉換成標準的電量信號送到可編程控制器9中進行模數轉換處理；壓差變送器7布置在爐蓋4上，測量爐蓋內部和爐蓋外部的氣體壓強差，並將壓差轉換成標準的電量信號並且通過信號屏蔽線6傳送到可編程控制器9上，可編程控制器再將該電量信號進行模數轉換處理，可編程控制器將流過電弧爐水冷母線上的3路電流量和電弧爐內的氣體壓力值進行分析，得出是否會噴爐的結果，再將該結果變成兩路開關信號，一路輸送到電極調整機構11，通過提升和降落電極排出電弧爐內的氣體，另一路輸送到報警機構10，報警機構10根據該信號決定是否報警，報警機構發出的報警信號可以是電鈴、指示燈或者語音廣播，提醒現場的工作人員電弧爐可能會噴爐注意躲避。
[0012]針對容量為3000KVA的用於冶煉電熔鎂的封閉式電弧爐，根據大量的實際生產經驗，當任意一相水冷母線上的電流超過12000Α並且電流大小以10%到15%的幅度波動，電弧爐爐蓋內外的氣壓差達到1500Pa以上，並且這種狀態持續30秒以上的時候，則會產生噴爐現象，原因是，水冷母線上的電流超過12000A說明已經形成熔池，當電弧爐內的氣壓高於爐外氣壓1500Pa以上時，這說明電弧爐內部由於礦石分解產生的氣體已經開始攪動熔池,這使電極與熔池的接觸電阻隨之波動，導致流過母線的電流也以10%到15%的幅度波動，此時，如果操作人員不及時調整電極排氣，當氣體積累的時間達到30秒的時候，電弧爐內部的氣體就會使部分熔漿噴出電弧爐。[0013]如圖2所示，這裡針對容量為3000KVA的用於冶煉電熔鎂的封閉式電弧爐進行噴爐預防，給定電流值取12000A，給定壓強P取1500Pa，對於計數器的預定值N可以取10到20之間的某一個整數，N越小，預警系統越靈敏。
[0014]步驟20為初始動作。在步驟21中，計數器被清零。在步驟22中，可編程控制器採集了水冷母線上的電流信號。在步驟23中，判斷流過母線上的電流是否超過了預定電流I，並且以10%到15%的幅度波動，如果結果為是，則進入步驟24。若步驟23的結果為非，則回到步驟21。在步驟25中，判斷爐殼內外的壓差是否大於預定的壓強P，如果結果為是，則進入步驟26。如果步驟25的結果為否，則回到步驟21。步驟26和步驟27的作用是累計滿足即將噴爐條件的時間。在步驟28中判斷計數器值是否大於預定值N，如果結果為是，則進入步驟29，如果步驟28的結果為否，則回到步驟22。步驟29向上提升電極排氣。步驟30發出報警信號提醒現場工作人員可能會發生噴爐。步驟31判斷母線電流是否停止波動，爐內外壓差是否小於給定值P，如果結果為否，則返回步驟30。步驟32將電極下降到原來的位置。步驟33關閉報警機構，返回步驟21預防下一次噴爐。
【權利要求】
1.電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐系統，其特徵在於:包括電流互感器(2)，電量變送器(8)，壓差變送器(7)、可編程控制器(9)、報警機構(10)和電極調整機構(11)； 所述的電流互感器(2 )與電弧爐三條水冷母線(I)連接，用於感應水冷母線的電流；感應的電流通過信號屏蔽線(6 )傳送給電量變送器(8 )，電量變送器(8 )將感應的電流信號轉換成標準的電量信號送到可編程控制器(9)； 所述的壓差變送器(7)布置在爐蓋(4)上，用於測量爐蓋內部和爐蓋外部的氣體壓強差，並將壓差轉換成標準的電量信號並且通過信號屏蔽線(6)傳送到可編程控制器(9)上，可編程控制器(9)將該電量信號進行模數轉換處理，並對電弧爐水冷母線上的3路電流量和電弧爐內的氣體壓力值進行分析，得出是否會噴爐的結果，再將該結果變成兩路開關信號，一路輸送到電極調整機構(11)，通過提升和降落電極排出電弧爐內的氣體，另一路輸送到報警機構(10)。
2.一種電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐的方法，其特徵在於:包括以下步驟: (1)將可編程控制器中的某一個計數器清零； (2)採集水冷母線上的電流信號； (3)判斷流過母線上的電流是否超過預定電流I，若結果為否，則返回步驟(1); (4)若步驟(3)的結果為是，則繼續採集電弧爐爐蓋內外的壓差信號； (5)比較爐蓋內外的壓差是否大於預定壓差P，若結果為否，則返回步驟(1); (6)若步驟(5)的結果為是，則延時I秒； (7)計數器加I; (8)判斷計數器的當前值是否大於預定值N，若結果為否，則返回步驟(2); (9)若步驟(8)的結果為是，則三根電極同時上升5mm； (10)報警機構發出報警信號，提醒現場工作人員可能會發生噴爐； (11)判斷母線電流是否停止波動，爐內外壓差是否小於給定值P，如果結果為否，則返回步驟(10)； (12)若步驟(11)的結果為是，則三根電極同時下降5mm，回到原來的位置； (13)報警機構解除警報，恢復正常冶煉工作，返回步驟(I)。
3.根據權利要求2所述的一種電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐的方法，其特徵在於:所述的水冷母線的預定電流I為10000-12000Α。
4.根據權利要求2所述的一種電弧爐冶煉電熔鎂預防噴爐的方法，其特徵在於:所述計數器的預定值N取10到20。
【文檔編號】F27B3/28GK103900375SQ201410156690
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】付友, 崔軍, 崔俊峰, 王寧會 申請人:營口東吉科技（集團）有限公司, 大連理工大學