一種提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電弧爐煉鋼領(lǐng)域，是一種提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法。該方法利用二氧化碳?xì)怏w與鋼水碳元素反應(yīng)的吸熱原理，按照電弧爐冶煉工藝最優(yōu)化要求，通過動(dòng)態(tài)控制底吹氣體中Ar（N2）與氣態(tài)或固態(tài)CO2的混合比例與流量，降低電弧爐底吹透氣磚的侵蝕速度，同時(shí)保證透氣磚不被堵塞，提高電弧爐底吹透氣磚的工作壽命。所述方法通過電弧爐爐底吹控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述電弧爐爐底吹氣體系統(tǒng)包括：CO2氣源裝置、CO2流量控制器、Ar（N2）氣源裝置、Ar（N2）流量控制器、底吹壓力傳感器、底吹透氣磚，底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、主控制系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在保證電弧爐底吹攪拌效果的同時(shí)，降低侵蝕速度，提高電弧爐底吹透氣磚工作壽命30%。
【專利說明】一種提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電弧爐煉鋼領(lǐng)域。主要涉及一種通過動(dòng)態(tài)控制CO2與Ar (N2)混合噴吹提高電弧爐底吹透氣磚壽命的技術(shù)，該技術(shù)適用于所有配置有底吹A(chǔ)r (N2)氣體攪拌功能的直流或交流電弧爐。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧爐是短流程煉鋼流程的核心設(shè)備，但是熔池?cái)嚢枘芰θ?，冶煉時(shí)間較長(zhǎng)等問題制約了電弧爐煉鋼技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。電弧爐底吹惰性氣體攪拌技術(shù)能加速爐內(nèi)鋼液流動(dòng)，提高熔池中鋼液的化學(xué)成分和溫度的均勻，實(shí)現(xiàn)冶煉成本將大幅下降。
[0003]電弧爐底吹透氣磚長(zhǎng)期處于1600°C以上的高溫鋼水環(huán)境中，受到鋼水流動(dòng)的沖刷和熱侵蝕，直接造成透氣磚的壽命較低，制約了電弧爐底吹惰性氣體攪拌技術(shù)的推廣應(yīng)用。
[0004]單純的依靠材料性能改善和制作工藝提升等傳統(tǒng)方法，電弧爐底吹透氣磚壽命已經(jīng)基本達(dá)到極限，仍不能滿足電弧爐煉鋼生產(chǎn)的需要，本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)控制CO2和Ar(N2)混合噴吹提高電弧爐底吹透氣磚壽命的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法，該方法通過向電弧爐底吹氣體(Ar或N2)中混入一定比例的CO2 (氣態(tài)或固態(tài))，利用CO2 (氣態(tài)或固態(tài))與高溫鋼水中的碳元素結(jié)合生成CO反應(yīng)過程的吸熱效果，以電弧爐底吹工作壓力連續(xù)在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)混合氣體中CO2的比例與流量，適度降低電弧爐底吹透氣磚所處的工作溫度，在減緩電弧爐底吹透氣磚的侵蝕速度的同時(shí)，保證透氣磚不被低溫鋼水堵塞，實(shí)現(xiàn)電弧爐底吹透氣磚工作壽命的提高。該方法可提高毛細(xì)管型、狹縫型和多層套管型等多種電弧爐底吹透氣磚的工作壽命，適用于任何配置有底吹A(chǔ)r (N2)氣體攪拌功能的直流或交流電弧爐。
[0006]電弧爐底吹透氣磚失效的情況主要有兩種:一種是高溫鋼水對(duì)電弧爐底吹透氣磚的快速侵蝕失效，造成爐底厚度降低，從而發(fā)生安全事故或爐役提前結(jié)束；另一種是電弧爐底吹透氣磚堵塞失效，無法正常吹氣。其中電弧爐底吹透氣磚的快速侵蝕為主要失效形式。
[0007]電弧爐底吹透氣磚受到高溫鋼水的沖刷與侵蝕，包括:高溫鋼水熱應(yīng)力的化學(xué)沖刷、鋼水流動(dòng)的物理沖刷與熔渣不斷向磚中浸潤(rùn)和滲透。
[0008]Q = Q 熱+Q 物理+Q 渣
[0009]Q a——?jiǎng)×业臒釠_擊引起的熱應(yīng)力、裂紋和剝落
[0010]Q m——鋼液攪拌對(duì)透氣磚工作面的沖刷與侵蝕
[0011]Qs——熔渣的侵蝕 [0012]在同樣的底吹氣體流量下，電弧爐底吹透氣磚的侵蝕速度隨著鋼水溫度升高而加快，如果使用某種方法降低電弧爐底吹透氣磚附近的鋼水溫度，則可降低電弧爐底吹透氣磚的侵蝕速度。[0013]將CO2 (氣態(tài)或固態(tài))通過電弧爐底吹透氣磚吹入熔池，根據(jù)熱力學(xué)分析，在煉鋼溫度下，當(dāng)鋼水中含有較高的[C]時(shí)，CO2與鋼水中的[C]發(fā)生如下反應(yīng):
[0014]C02(g) + [C] = 2C0(g) Λ G O (J/mol) = 137890-126.52T 式 I
[0015]由式I中可知，在煉鋼溫度下CO2脫碳是吸熱反應(yīng)，電弧爐煉鋼底吹CO2 (氣態(tài)或固態(tài))能夠降低透氣磚附近的鋼水溫度，可以減緩?fù)笟獯u的侵蝕。
[0016]電弧爐煉鋼底吹氣體流量小，過高的冷卻強(qiáng)度可能會(huì)造成爐底透氣磚堵塞失效。本發(fā)明 申請(qǐng)人:進(jìn)行了電弧爐底吹100% CO2(氣態(tài)或固態(tài))的工業(yè)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中化學(xué)反應(yīng)吸熱效果強(qiáng)烈，電弧爐底吹透氣磚很快發(fā)生了堵塞失效。
[0017]為了充分發(fā)揮電弧爐底吹CO2(氣態(tài)或固態(tài))反應(yīng)吸熱降溫的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)防止透氣磚堵塞失效情況的發(fā)生，本發(fā)明提出一種動(dòng)態(tài)控制CO2和Ar(N2)混合噴吹提高電弧爐底吹透氣磚工作壽命的方法。
[0018]電弧爐底吹透氣磚與高溫鋼水接觸，無法直接測(cè)量溫度。研究表明:在相同的底吹氣體流量下，底吹工作壓力可反映出電弧爐底吹透氣磚透氣孔的通暢程度，可以作為指示電弧爐底吹透氣磚冷卻效果的指標(biāo)。
[0019]本發(fā)明中根據(jù)電弧爐冶煉工藝需要，選擇預(yù)先制定的電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線，以冶煉時(shí)間或冶煉電耗為標(biāo)準(zhǔn)，分別確定當(dāng)前電弧爐底吹混合氣體的流量值和安全工作壓力值，并根據(jù)電弧爐底吹工作壓力數(shù)據(jù)與安全工作壓力值的對(duì)比結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)CO2和Ar (N2)的混合比例，分別控制CO2和Ar (N2)的流量。當(dāng)?shù)状倒ぷ鲏毫Ω哂诎踩ぷ鲏毫Ψ秶鷷r(shí)，顯示電弧爐底吹透氣磚將出現(xiàn)堵塞跡象，這時(shí)需要降低底吹混合氣體中CO2的比例來降低冷卻強(qiáng)度，重新恢復(fù)電弧爐底吹透氣磚的透氣性；反之，當(dāng)?shù)状倒ぷ鲏毫Φ陀诎踩ぷ鲏毫Ψ秶鷷r(shí)，電弧爐底吹透氣磚冷卻強(qiáng)度不足，透氣磚侵蝕速度有加快的趨勢(shì)，必須提高底吹混合氣體中CO2的比例來提高冷卻強(qiáng)度，減緩?fù)笟獯u的侵蝕速度。在電弧爐冶煉后期，熔池內(nèi)鋼水碳含量較低，采用IOO1^Ar(N2)氣體底吹。
[0020]本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下:
[0021]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能，所述提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法通過電弧爐爐底吹控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述電弧爐爐底吹氣體系統(tǒng)包括=CO2氣源裝置、CO2流量控制器、Ar(N2)氣源裝置、Ar(N2)流量控制器、底吹壓力傳感器、底吹透氣磚，底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、主控制系統(tǒng)；所述底吹控制數(shù)據(jù)庫向主控制系統(tǒng)提供電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線，時(shí)間-電耗控制器向主控制系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W，底吹壓力傳感器向主控制系統(tǒng)提供底吹壓力信號(hào)Pf，主控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制CO2流量控制器和Ar (N2)流量控制器；C02由氣源流出經(jīng)過CO2流量控制器，與經(jīng)過Ar (N2)流量控制器的Ar(N2)混合，一同流經(jīng)底吹壓力傳感器，最后由底吹透氣磚進(jìn)入電弧爐熔池。所述0)2氣源裝置與CO2流量控制器連接；Ar (N2)氣源裝置與Ar (N2)流量控制器連接，而CO2流量控制器和Ar (N2)流量控制器分別于主控制系統(tǒng)連接。
[0022]所述提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法包括如下步驟:
[0023]步驟1:冶煉開始，系統(tǒng)初始化，按照電弧爐冶煉工藝要求，底吹控制數(shù)據(jù)庫將電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線輸入主控制系統(tǒng)，時(shí)間-電耗控制器將時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)確定底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P ;冶煉初始化，設(shè) 定CO2比例m為0%，即m = 0%。系統(tǒng)初始化同時(shí)確定:冶煉前期后期分段標(biāo)準(zhǔn)為冶煉時(shí)間Ts或電耗Ws、C02比例調(diào)節(jié)幅度為Λ m%、調(diào)節(jié)前的CO2比例為nv安全壓力容差范圍Λ P，系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行時(shí)間為Tc ；
[0024]步驟2:電弧爐冶煉過程中，時(shí)間-電耗控制器持續(xù)將冶煉時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新設(shè)定調(diào)整底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P ;當(dāng)冶煉時(shí)間小于等于Ts或電耗小于等于Ws時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于前期，系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P的關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)底吹混合氣體中CO2比例，執(zhí)行步驟3a ;當(dāng)冶煉時(shí)間大于Ts或電耗大于Ws時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于后期，系統(tǒng)控制100% Ar (N2)氣體底吹，執(zhí)行步驟3b ；
[0025]步驟3a:冶煉過程處于前期，底吹壓力傳感器向主控制系統(tǒng)提供底吹壓力信號(hào)Pf，主控制系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P比較，以控制進(jìn)入底吹供氣原件的氣體壓力在(P-Λ P)~(Ρ+ΛΡ)范圍內(nèi)為原則。根據(jù)以下控制策略通過所述PLC對(duì)電弧爐底吹系統(tǒng)，具體控制策略為:
[0026](I)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf>(P+ Δ P)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)降低CO2比例
即 ；
[0027](2)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf為(P- Λ P)〈 = Pf< = (Ρ+ Δ P)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)維持當(dāng)前CO2比例，即m% = m0% ；
[0028](3)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf〈(P_ Δ P)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)提高CO2氣體比例Λ m%,即 = m0% + Δ m% ；
[0029]步驟3b:冶煉過程處于后期，熔池內(nèi)鋼水碳含量較低，采用100% Ar (N2)氣體底吹，設(shè)定提高CO2氣體比例= 0% ;
[0030]步驟4:主控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略執(zhí)行結(jié)果，操作CO2流量控制器將CO2體積流量氣態(tài)CO2設(shè)定為QXm%，或固態(tài)CO2質(zhì)量流量為QXm% X P ω2，操作Ar(N2)流量控制器將Ar(N2)流量設(shè)定為QX (l-m% )；
[0031]步驟5:經(jīng)過間隔Tc后，如果電弧爐處于冶煉過程中，返回到步驟2操作；如果當(dāng)前冶煉爐次結(jié)束，返回到步驟I操作。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:該方法通過利用二氧化碳與鋼水碳反應(yīng)的吸熱效果，降低底吹供氣原件附近高溫鋼水的侵蝕速度，同時(shí)對(duì)底吹透氣磚氣體壓力的監(jiān)控，保證透氣磚不被堵塞，動(dòng)態(tài)控制底吹氣體中氬氣與二氧化碳的比例與流量，實(shí)現(xiàn)底吹冶煉過程最優(yōu)控制，提高底吹透氣磚的壽命30%。
[0033]本發(fā)明使用的硬件設(shè)備包括:C02流量控制器、Ar流量控制器、CO2氣源裝置、Ar氣源裝置、底吹壓力檢測(cè)器、底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間控制器、主控制系統(tǒng)、底吹透氣磚。系統(tǒng)硬件設(shè)備如圖2所示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法的電弧爐底吹氣體比例與流量控制策略流程示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明電弧爐底吹CO2提高耐火磚壽命的控制方法的設(shè)備系統(tǒng)安裝示意圖；
[0036]圖2中:1、CO2流量控制器；2、Ar(N2)流量控制器；、3C02氣源裝置；4、Ar(N2)氣源裝置；5、底吹壓力傳感器；6、底吹控制數(shù)據(jù)庫；7、時(shí)間-電耗控制器；8、主控制系統(tǒng)；9、底吹透氣磚；
[0037]圖3為本發(fā)明中底吹流量和底吹控制壓力的確定方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本方法的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明電弧爐底吹CO2提高耐火磚壽命的控制方法的電弧爐底吹氣體比例與流量控制策略流程示意圖。圖2為為本發(fā)明電弧爐底吹CO2提高耐火磚壽命的控制方法的設(shè)備系統(tǒng)安裝示意圖。所述電弧爐爐底吹氣體系統(tǒng)包括=CO2氣源裝置、CO2流量控制器、Ar (N2)氣源裝置、Ar (N2)流量控制器、底吹壓力傳感器、底吹透氣磚，底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、主控制系統(tǒng)；所述CO2氣源裝置與CO2流量控制器連接；Ar (N2)氣源裝置與Ar(N2)流量控制器連接，而CO2流量控制器和Ar (N2)流量控制器分別于主控制系統(tǒng)連接。所述底吹控制數(shù)據(jù)庫向主控制系統(tǒng)提供電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線，時(shí)間-電耗控制器向主控制系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W，底吹壓力傳感器向主控制系統(tǒng)提供底吹壓力信號(hào)Pf，主控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制CO2流量控制器和Ar(N2)流量控制器；C02由氣源流出經(jīng)過CO2流量控制器，與經(jīng)過Ar(N2)流量控制器的Ar(N2)混合，一同流經(jīng)底吹壓力傳感器，最后由底吹透氣磚進(jìn)入電弧爐熔池。
[0039]實(shí)例1:
[0040]該發(fā)明在某鋼廠150t交流電弧爐煉鋼系統(tǒng)應(yīng)用，電弧爐爐底使用的透氣磚為毛細(xì)管型，冶煉過程中使用Ar氣作為底吹氣體，具體包括以下步驟:
[0041]在安裝電弧爐爐底安裝本發(fā)明需要的設(shè)備裝置和控制程序，系統(tǒng)包括:C02氣源裝置、Ar氣源裝置、CCV流量控制器、Ar流量控制器、底吹壓力傳感器、底吹透氣磚，底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、主控制系統(tǒng)。底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、底吹壓力傳感器向主控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，主控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制CO2流量控制器和Ar流量控制器。CO2由氣源流出經(jīng)過CO2流量控制器，與經(jīng)過Ar流量控制器的Ar混合，一同流經(jīng)底吹壓力傳感器，最后由底吹透氣磚進(jìn)入電弧爐熔池。
[0042]步驟1:冶煉開始，系統(tǒng)初始化，按照電弧爐冶煉工藝要求，底吹控制數(shù)據(jù)庫將電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線輸入主控制系統(tǒng)，時(shí)間-電耗控制器將時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)確定底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P，如圖3中A點(diǎn)與B點(diǎn)所示。初始設(shè)定CO2比例m為0%。冶煉前期后期分段標(biāo)準(zhǔn)為冶煉時(shí)間Ts = 40min、CO2比例調(diào)節(jié)幅度為Λ m% = 2%、調(diào)節(jié)前的CO2比例為mQ、安全壓力容差范圍Λ P = 0.05Mpa,系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行時(shí)間為T。為30秒。
[0043]步驟2:電弧爐冶煉過程中，時(shí)間-電耗控制器持續(xù)將冶煉時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新設(shè)定調(diào)整底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P，如圖3中C點(diǎn)與D點(diǎn)所示。當(dāng)冶煉時(shí)間小于等于40min時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于前期，系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P的關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)底吹混合氣體中CO2比例，執(zhí)行步驟3a ;當(dāng)冶煉時(shí)間大于40min時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于后期，系統(tǒng)控制100% Ar氣體底吹，執(zhí)行步驟3b。
[0044]步驟3a:冶煉過程處于前期，主控制系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P比較，以控制進(jìn)入底吹供氣原件的氣體壓力在(P-0.05Mpa)~(P+0.05Mpa)范圍內(nèi)為原則。根據(jù)以下控制策略通過所述PLC對(duì)電弧爐底吹系統(tǒng)，具體控制策略為:
[0045](I)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf> (P+0.05Mpa)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)降低CO2比例 2 %，即 = in。％ -2 % ；
[0046](2)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf為(P-0.05Mpa) < = Pf< = (P+0.05Mpa)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)維持當(dāng)前CO2比例，即m%= 1?% ；
[0047](3)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf〈 (P-0.05Mpa)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)提高CO2氣體比例 2%, BP m% = m0% +2% ?
[0048]步驟3b:冶煉過程處于后期，熔池內(nèi)鋼水碳含量較低，采用100% Ar氣體底吹，設(shè)定提高0)2氣體比例m%= 0%。
[0049]步驟4:主控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略執(zhí)行結(jié)果，操作CO2流量控制器將CO2流量設(shè)定為QXm%，操作Ar流量控制器將Ar流量設(shè)定為QX (l-m% )。
[0050]步驟5:經(jīng)過間隔30s后，如果電弧爐處于冶煉過程中，返回到步驟2操作；如果當(dāng)前冶煉爐次結(jié)束，返回到步驟I操作。
[0051]該方法通過利用二氧化碳與鋼水碳反應(yīng)的吸熱效果，降低底吹供氣原件附近高溫鋼水的侵蝕速度，同時(shí)對(duì)底吹 透氣磚氣體壓力的監(jiān)控，保證透氣磚不被堵塞，動(dòng)態(tài)控制底吹氣體中氬氣與二氧化碳的比例與流量，提高底吹透氣磚的壽命35%。
[0052]實(shí)例2:
[0053]該發(fā)明在某鋼廠50t直流電弧爐煉鋼系統(tǒng)應(yīng)用，電弧爐爐底使用的透氣磚為狹縫型，冶煉過程中使用N2氣作為底吹氣體，CO2氣源中使用固態(tài)CO2，具體包括以下步驟:
[0054]在安裝電弧爐爐底安裝本發(fā)明需要的設(shè)備裝置和控制程序，系統(tǒng)包括:C02氣源裝置、N2氣源裝置、CO2流量控制器、N2流量控制器、底吹壓力傳感器、底吹透氣磚，底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、主控制系統(tǒng)。底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、底吹壓力傳感器向主控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，主控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制CO2流量控制器和N2流量控制器。CO2由氣源流出經(jīng)過CO2流量控制器，與經(jīng)過N2流量控制器的N2混合，一同流經(jīng)底吹壓力傳感器，最后由底吹透氣磚進(jìn)入電弧爐熔池。
[0055]步驟1:冶煉開始，系統(tǒng)初始化，按照電弧爐冶煉工藝要求，底吹控制數(shù)據(jù)庫將電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線輸入主控制系統(tǒng)，時(shí)間-電耗控制器將時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)確定底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P，初始設(shè)定CO2比例m為0%。冶煉前期后期分段標(biāo)準(zhǔn)為冶煉時(shí)間耗Ws = 6000kwh,C02比例調(diào)節(jié)幅度為Am%= 1.5%、調(diào)節(jié)前的CO2比例為mQ、安全壓力容差范圍Λ P = 0.03Mpa,系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行時(shí)間為T。為30秒。
[0056]步驟2:電弧爐冶煉過程中，時(shí)間-電耗控制器持續(xù)將冶煉時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新設(shè)定調(diào)整底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P。當(dāng)冶煉電耗小于等于eoookwh時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于前期，系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P的關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)底吹混合氣體中CO2比例，執(zhí)行步驟3a ;當(dāng)冶煉電耗大于6000kwh時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于后期，系統(tǒng)控制100% N2氣體底吹，執(zhí)行步驟3b。
[0057]步驟3a:冶煉過程處于前期，主控制系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P比較，以控制進(jìn)入底吹供氣原件的氣體壓力在(P-0.03Mpa)~(P+0.03Mpa)范圍內(nèi)為原則。根據(jù)以下控制策略通過所述PLC對(duì)電弧爐底吹系統(tǒng)，具體控制策略為:
[0058](I)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf> (P+0.03Mpa)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)降低CO2比例 1.5%，即 m% = m0% -1.5% ；
[0059](2)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf為(P-0.03Mpa) < = Pf< = (P+0.03Mpa)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)維持當(dāng)前CO2比例，即m%= 1?% ；
[0060](3)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf〈 (P-0.03Mpa)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)提高CO2氣體比例 1.5%, BP m% = m0% +1.5% ?
[0061]步驟3b:冶煉過程處于后期，熔池內(nèi)鋼水碳含量較低，采用100% N2氣體底吹，設(shè)定提高0)2氣體比例m%= 0%。[0062]步驟4:主控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略執(zhí)行結(jié)果，操作CO2流量控制器將CO2質(zhì)量流量為QXm% X P CQ2，操作N2流量控制器將N2流量設(shè)定為QX (l-m% )。
[0063]步驟5:經(jīng)過間隔30s后，如果電弧爐處于冶煉過程中，返回到步驟2操作；如果當(dāng)前冶煉爐次結(jié)束，返回到步驟I操作。
[0064]該方法通過利用二氧化碳與鋼水碳反應(yīng)的吸熱效果，降低底吹供氣原件附近高溫鋼水的侵蝕速度，同時(shí)對(duì)底吹透氣磚氣體壓力的監(jiān)控，保證透氣磚不被堵塞，動(dòng)態(tài)控制底吹氣體中氬氣與二氧化碳的比例與流量，提高底吹透氣磚的壽命30%。
【權(quán)利要求】
1.一種提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法，其特征在于:所述提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法是通過動(dòng)態(tài)控制CO2與Ar (N2)混合噴吹提高電弧爐底吹透氣磚壽命方法，是在保證電弧爐底吹攪拌效果的同時(shí)，向底吹氣體中混入氣態(tài)或固態(tài)的CO2，監(jiān)控底吹工作壓力，動(dòng)態(tài)控制底吹氣體中Ar (N2)與氣態(tài)或固態(tài)的CO2的混合比例與流量，降低侵蝕速度的同時(shí)防止透氣磚堵塞，提高電弧爐底吹透氣磚工作壽命的控制方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法，其特征在于:所述提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法通過電弧爐爐底吹控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述電弧爐爐底吹氣體系統(tǒng)包括=CO2氣源裝置、CO2流量控制器、Ar (N2)氣源裝置、Ar (N2)流量控制器、底吹壓力傳感器、底吹透氣磚，底吹控制數(shù)據(jù)庫、時(shí)間-電耗控制器、主控制系統(tǒng)；所述底吹控制數(shù)據(jù)庫向主控制系統(tǒng)提供電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線，時(shí)間-電耗控制器向主控制系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W，底吹壓力傳感器向主控制系統(tǒng)提供底吹壓力信號(hào)Pf，主控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制CO2流量控制器和Ar(N2)流量控制器；C02由氣源流出經(jīng)過CCV流量控制器，與經(jīng)過Ar (N2)流量控制器的Ar (N2)混合，一同流經(jīng)底吹壓力傳感器，最后由底吹透氣磚進(jìn)入電弧爐熔池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高電弧爐底吹透氣磚壽命的控制方法，其特征在于:所述控制方法包括如下步驟: 步驟1:冶煉開始，系統(tǒng)初始化，按照電弧爐冶煉工藝要求，底吹控制數(shù)據(jù)庫將電弧爐底吹流量曲線和安全工作壓力曲線輸入主控制系統(tǒng)，時(shí)間-電耗控制器將時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)確定底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P ;冶煉初始化，設(shè)定CO2比例m為0%，即m = 0%。系統(tǒng)初始化同時(shí)確定:冶煉前期后期分段標(biāo)準(zhǔn)為冶煉時(shí)間Ts或電耗Ws、C02比例調(diào)節(jié)幅度為Λ m%、調(diào)節(jié)前的CO2比例為Hitl、安全壓力容差范圍Λ P，系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行時(shí)間為Tc ； 步驟2:電弧爐冶煉過程中，時(shí)間-電耗控制器持續(xù)將冶煉時(shí)間信號(hào)T或電耗信號(hào)W輸入主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新設(shè)定調(diào)整底吹混合氣體的流量設(shè)定值Q和安全工作壓力P ;當(dāng)冶煉時(shí)間小于等于Ts或電耗小于等于Ws時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于前期，系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P的關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)底吹混合氣體中CO2比例，執(zhí)行步驟3a ;當(dāng)冶煉時(shí)間大于1或電耗大于％時(shí)，主控制系統(tǒng)判斷冶煉處于后期，系統(tǒng)控制100%Ar (N2)氣體底吹，執(zhí)行步驟3b ； 步驟3a:冶煉過程處于前期，底吹壓力傳感器向主控制系統(tǒng)提供底吹壓力信號(hào)Pf，主控制系統(tǒng)根據(jù)底吹氣體壓力Pf與安全工作壓力P比較，以控制進(jìn)入底吹供氣原件的氣體壓力在(P-Λ P)~(Ρ+ΛΡ)范圍內(nèi)為原則。根據(jù)以下控制策略通過所述PLC對(duì)電弧爐底吹系統(tǒng)，具體控制策略為: (1)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力PfMP+ΛP)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)降低CO2比例Am%，即 = m0% - Δ m% ； (2)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf為(P-Λ P)〈 = Pf< = (Ρ+ Δ P)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)維持當(dāng)前CO2比例，即m1^= 111。％ ； (3)當(dāng)?shù)状低笟獯u氣體壓力Pf〈(P_Δ P)時(shí)，控制電弧爐底吹系統(tǒng)提高CO2氣體比例
即 + ； 步驟3b:冶煉過程處于后期，熔池內(nèi)鋼水碳含量較低，采用100% Ar(N2)氣體底吹，設(shè)定提高0)2氣體比例m%= 0% ； 步驟4:主控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略執(zhí)行結(jié)果，操作CO2流量控制器將CO2體積流量氣態(tài)CO2設(shè)定為QXm%，或固態(tài)CO2質(zhì)量流量為QXm% X P ω2，操作Ar (N2)流量控制器將Ar (N2)流量設(shè)定為QX (l-m% )； 步驟5:經(jīng)過間隔T。后，如果電弧爐處于冶煉過程中，返回到步驟2操作；如果當(dāng)前冶煉爐次結(jié)束，返回到步驟I操作。
【文檔編號(hào)】C21C5/52GK103898273SQ201410162784
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】董凱, 朱榮, 楊凌志, 劉文娟, 林騰昌, 谷云嶺, 王歡, 朱長(zhǎng)富, 王洪, 蘇榮芳, 王連森 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)