電弧爐用氧計算機分時段控制技術的製作方法
2023-05-04 04:28:06 3
專利名稱：電弧爐用氧計算機分時段控制技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於煉鋼領域，特別適用於電弧爐煉鋼的用氧量控制。
本發明的控制過程是通過電弧爐計算機控制系統，根據每爐的原料情況，利用物料平衡和熱平衡確定合理的供氧量，然後結合爐內的各冶煉階段，分解不同供氧方式的供氧量，通過控制系統調節各個模塊的氧氣流量及其它燃料流量，這些調節經由現場總線和PLC作用到相應閥組上，控制氧氣及其它燃料的實際流量。生產過程中，控制系統根據各種測量儀器反饋回來的數據不斷修改各控制參數，最終達到最優控制。
電弧爐用氧計算機分時段控制技術，將各種用氧方式分成一個個模塊，模塊包括總氧模塊、氧燃助熔模塊、爐門吹氧模塊、電爐偏心爐底--EBT吹氧模塊、二次燃燒模塊、集束氧槍模塊和噴碳模塊，其特徵在於；根據電弧爐的冶煉特點和具體供氧模塊的功能確定了不同時段點，每個時段內的氧氣流量和其它介質流量需要根據具體模塊的供氧目的進行計算，計算依據由經驗數據及公式確定；控制方法上，採用負反饋控制法中的PID控制。氧燃助熔模塊分時段供氧控制曲線、燃油分時段控制曲線，爐門吹氧模塊分時段供氧控制曲線、電爐偏心爐底--EBT吹氧模塊分時段供氧控制曲線分別見
圖1--圖四如上所述的電弧爐用氧計算機分時段控制技術，其特徵在於氧燃助熔模塊分時段控制助熔系統中燃油的供給速率為Foil＝60·WS·Voil/τ助熔系統中氧氣的供給速率為FO=60k1WSqVoilVO(1+0.21k2100-k2)]]>助熔系統中霧化空氣的供給速率為FA=60k1WSqVoilVO(100k2-0.79)]]>本發明可使電弧爐氧氣的噴吹達到高效、合理和經濟，結合用氧模塊化控制技術，氧氣用量降低10～20％，並可提高金屬收得率1～2％，降低電極消耗0.3～0.5kg/t，降低冶煉電耗35～50kWh/t。
根據電弧爐冶煉的特點，爐料的加入通常是分批進行的，而且爐料多是固體物質。爐料加入時，應該使各供氧系統基本停止工作，但為了防止氧槍或燒嘴被堵塞應保留一定的氧流量。當加料完成後，大量廢鋼或其它鋼鐵料堆積在氧槍或燒嘴出口附近，如果立即大流量吹入氧氣，由於沒有足夠的燃燒空間，大部分氧氣將會被浪費掉，根本無法達到吹氧的目的，使電弧爐噸鋼氧耗增加，而且會增加電極和導電橫臂的氧化。因此，在加料開始和結束的時間點附近應該是供氧模塊的分段點之一。當氧槍或燒嘴附近鋼鐵料熔化出一定空間後，就可以使用調整氧氣流量進行最大功率的噴吹。當最後一批鋼鐵料熔清後，應該吹氧脫碳，此時應該調整相應供氧模塊的氧氣流量，以便有效的脫除鋼液中的碳。脫碳結束後，供氧系統應只保持較小的氧氣流量，使氧槍或燒嘴不至於堵塞。具體到每個供氧模塊，時段的劃分是有一定不同的。
在各個供氧模塊中，每個時段內的氧氣流量和其它介質流量需要根據具體模塊的供氧目的進行計算以及經驗數據或公式確定。一般情況下，模塊中設備的正常工作流量是根據理論或經驗公式計算，而各種非正常工作下的流量需要根據以往的經驗數據確定。
在每批料加入後的電極穿井階段，爐內裝滿廢鋼，孔隙較小，不能完全提供燃料燃燒所需的空間，因此應該用較小的氧氣流量和燃油流量進行油氧助熔燒嘴的點火，並切割廢鋼已形成較大的空間。隨著足夠燃燒空間的形成，助熔的最佳條件已具備，應該使用正常的氧氣流量和燃油流量。當廢鋼熔化完50％時，助熔的效率下降，此時應減少燒嘴輸入的能量。當渣線上沒有廢鋼時，應該停止燃油的供應，保持較低的氧氣防堵。而在氧化期，碳氧反應加劇，爐內產生大量CO氣體，在電弧爐沒有二次燃燒氧槍的情況下，可以適當增加油氧槍的氧氣流量進行二次燃燒。
氧燃助熔模塊分時段控制助熔系統中燃油的供給速率為Foil＝60·WS·Voil/τ助熔系統中氧氣的供給速率為FO=60k1WSqVoilVO(1+0.2k2100-k2)]]>助熔系統中霧化空氣的供給速率為FA=60k1WSqVoilVO(100k2-0.79)]]>爐門吹氧模塊分時段控制爐門吹氧量是基於化學平衡和物料平衡進行計算的，主要由原料中的碳含量和其它元素氧化量等決定。根據物料平衡計算，結合現代電弧爐的經驗數值，利用電弧爐靜態模型可以很容易的計算出噸鋼氧耗，從而確定氧氣供給速率。
由於現代超高功率電弧爐冶煉中，為了得到穩定的電弧和縮短冶煉時間，經常加入碳粉以進行長弧泡沫渣操作，這樣就必須向電爐內噴吹一定的氧氣使碳粉燃燒。假定生成產物為CO氣體。由此可以得到此項操作的需氧量O=1612MC(%CP)]]>爐門氧氣噴槍的氧氣流量控制也可以根據冶煉過程中取樣時刻和鋼樣分析結果進行分段控制，附圖7顯示了這種控制的程序流程。首先，根據裝料情況，利用物料平衡計算氧氣初始噴吹流量。冶煉進行到一定時間，取樣分析，根據分析結果重新計算剩餘冶煉時間的氧氣流量。反覆進行此過程，直到滿足冶煉終點要求。
EBT吹氧模塊分時段控制在EBT吹氧模塊中，氧氣主要是用來切割熔化廢鋼，均勻熔池溫度和成分，如果必要也可以進行脫碳。在控制中，除了裝料前後與油氧助熔模塊相同的情況外，在氧化期脫碳時，EBT氧氣應該以正常工作流量噴吹。EBT氧槍主要根據吹入的氧氣產生的煙氣量和爐蓋上排煙孔的排煙能力設計。
二次燃燒模塊二次燃燒模塊控制供氧量的理論計算主要是根據熔池的脫碳量、噴碳量等。根據質量平衡可知，二次燃燒氧槍的噸鋼氧氣消耗為VO2pc=0.933WCPCR]]>當已知二次燃燒氧槍的噸鋼氧耗後，由下式可計算出氧氣流量FO2PC=VO2PCWS/PC]]>集束射流氧槍主要是用來替代現有的氧槍使用，因此，它的時段劃分和各時段流量的確定主要根據所替代的吹氧模塊確定，不再進行具體的討論。
根據以上的原理，結合計算機控制技術可以設計出電弧爐用氧模塊化控制系統。在控制系統中，包括各模塊的控制界面、實時曲線顯示、歷史曲線查詢、各種報表顯示和列印、歷史數據瀏覽與查詢等功能。該控制系統能夠對各種大量生產數據進行存儲、提取，可以進行各用氧模塊的控制等。
權利要求
1.一種電弧爐用氧計算機分時段控制技術，將各種用氧方式分成一個個模塊，模塊包括總氧模塊、氧燃助熔模塊、爐門吹氧模塊、電爐偏心爐底--EBT吹氧模塊、二次燃燒模塊、集束氧槍模塊和噴碳模塊，其特徵在於；根據電弧爐的冶煉特點和具體供氧模塊的功能確定了不同時段點，每個時段內的氧氣流量和其它介質流量需要根據具體模塊的供氧目的進行計算，計算依據由經驗數據及公式確定；控制方法上，採用負反饋控制法中的PID控制。
2.如權利要求1所述的電弧爐用氧計算機分時段控制技術，其特徵在於氧燃助熔模塊分時段控制助熔系統中燃油的供給速率為Foil＝60·WS·Voil/τ助熔系統中氧氣的供給速率為FO=60k1WSqVoilVO(1+0.2k2100-k2)]]>助熔系統中霧化空氣的供給速率為FA=60k1WSqVoilVO(100k2-0.79)]]>
全文摘要
本發明涉及一種電弧爐用氧計算機分時段控制技術,將各種用氧方式分成若干個模塊,模塊包括總氧模塊、氧燃助熔模塊、爐門吹氧模塊、電爐偏心爐底——EBT吹氧模塊、二次燃燒模塊、集束氧槍模塊和噴碳模塊,根據電弧爐的冶煉特點和具體供氧模塊的功能確定了不同時段點,每個時段內的氧氣流量和其它介質流量需要根據具體模塊的供氧目的進行計算,計算依據由經驗數據及公式確定;控制方法上,採用負反饋控制法中的PID控制。本發明結合用氧模塊化控制技術,氧氣用量降低10～20%,並可提高金屬收得率1～2%,降低電極消耗0.3～0.5kg/t,降低冶煉電耗35～50kWh/t。
文檔編號F27B3/28GK1385666SQ0211650
公開日2002年12月18日 申請日期2002年3月27日 優先權日2002年3月27日
發明者朱榮, 李桂海, 劉豔敏, 仇永全, 劉廣會, 李曉強 申請人:北京科技大學