專利名稱：電弧爐用氧計算機分時段控制技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼領(lǐng)域，特別適用于電弧爐煉鋼的用氧量控制。
本發(fā)明的控制過程是通過電弧爐計算機控制系統(tǒng)，根據(jù)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，然后結(jié)合爐內(nèi)的各冶煉階段，分解不同供氧方式的供氧量，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各個模塊的氧氣流量及其它燃料流量，這些調(diào)節(jié)經(jīng)由現(xiàn)場總線和PLC作用到相應(yīng)閥組上，控制氧氣及其它燃料的實際流量。生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)各種測量儀器反饋回來的數(shù)據(jù)不斷修改各控制參數(shù)，最終達到最優(yōu)控制。
電弧爐用氧計算機分時段控制技術(shù)，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，其特征在于；根據(jù)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(nèi)的氧氣流量和其它介質(zhì)流量需要根據(jù)具體模塊的供氧目的進行計算，計算依據(jù)由經(jīng)驗數(shù)據(jù)及公式確定；控制方法上，采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(shù)，其特征在于氧燃助熔模塊分時段控制助熔系統(tǒng)中燃油的供給速率為Foil＝60·WS·Voil/τ助熔系統(tǒng)中氧氣的供給速率為FO=60k1·WS·q·Voil·VO(1+0.21k2α100-k2α)τ]]>助熔系統(tǒng)中霧化空氣的供給速率為FA=60k1·WS·q·Voil·VO(100k2α-0.79)τ]]>本發(fā)明可使電弧爐氧氣的噴吹達到高效、合理和經(jīng)濟，結(jié)合用氧模塊化控制技術(shù)，氧氣用量降低10～20％，并可提高金屬收得率1～2％，降低電極消耗0.3～0.5kg/t，降低冶煉電耗35～50kWh/t。
根據(jù)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(zhì)。爐料加入時，應(yīng)該使各供氧系統(tǒng)基本停止工作，但為了防止氧槍或燒嘴被堵塞應(yīng)保留一定的氧流量。當(dāng)加料完成后，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，由于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(dǎo)電橫臂的氧化。因此，在加料開始和結(jié)束的時間點附近應(yīng)該是供氧模塊的分段點之一。當(dāng)氧槍或燒嘴附近鋼鐵料熔化出一定空間后，就可以使用調(diào)整氧氣流量進行最大功率的噴吹。當(dāng)最后一批鋼鐵料熔清后，應(yīng)該吹氧脫碳，此時應(yīng)該調(diào)整相應(yīng)供氧模塊的氧氣流量，以便有效的脫除鋼液中的碳。脫碳結(jié)束后，供氧系統(tǒng)應(yīng)只保持較小的氧氣流量，使氧槍或燒嘴不至于堵塞。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(nèi)的氧氣流量和其它介質(zhì)流量需要根據(jù)具體模塊的供氧目的進行計算以及經(jīng)驗數(shù)據(jù)或公式確定。一般情況下，模塊中設(shè)備的正常工作流量是根據(jù)理論或經(jīng)驗公式計算，而各種非正常工作下的流量需要根據(jù)以往的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定。
在每批料加入后的電極穿井階段，爐內(nèi)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(yīng)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，并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(yīng)該使用正常的氧氣流量和燃油流量。當(dāng)廢鋼熔化完50％時，助熔的效率下降，此時應(yīng)減少燒嘴輸入的能量。當(dāng)渣線上沒有廢鋼時，應(yīng)該停止燃油的供應(yīng)，保持較低的氧氣防堵。而在氧化期，碳氧反應(yīng)加劇，爐內(nèi)產(chǎn)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(dāng)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(tǒng)中燃油的供給速率為Foil＝60·WS·Voil/τ助熔系統(tǒng)中氧氣的供給速率為FO=60k1·WS·q·Voil·VO(1+0.2k2α100-k2α)τ]]>助熔系統(tǒng)中霧化空氣的供給速率為FA=60k1·WS·q·Voil·VO(100k2α-0.79)τ]]>爐門吹氧模塊分時段控制爐門吹氧量是基于化學(xué)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(jù)物料平衡計算，結(jié)合現(xiàn)代電弧爐的經(jīng)驗數(shù)值，利用電弧爐靜態(tài)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。
由于現(xiàn)代超高功率電弧爐冶煉中，為了得到穩(wěn)定的電弧和縮短冶煉時間，經(jīng)常加入碳粉以進行長弧泡沫渣操作，這樣就必須向電爐內(nèi)噴吹一定的氧氣使碳粉燃燒。假定生成產(chǎn)物為CO氣體。由此可以得到此項操作的需氧量O=1612·MC·(%CP)]]>爐門氧氣噴槍的氧氣流量控制也可以根據(jù)冶煉過程中取樣時刻和鋼樣分析結(jié)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(jù)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(jù)分析結(jié)果重新計算剩余冶煉時間的氧氣流量。反復(fù)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，除了裝料前后與油氧助熔模塊相同的情況外，在氧化期脫碳時，EBT氧氣應(yīng)該以正常工作流量噴吹。EBT氧槍主要根據(jù)吹入的氧氣產(chǎn)生的煙氣量和爐蓋上排煙孔的排煙能力設(shè)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(jù)熔池的脫碳量、噴碳量等。根據(jù)質(zhì)量平衡可知，二次燃燒氧槍的噸鋼氧氣消耗為VO2·pc=0.933WC·ΔPCR]]>當(dāng)已知二次燃燒氧槍的噸鋼氧耗后，由下式可計算出氧氣流量FO2·PC=VO2·PC·WS/τPC]]>集束射流氧槍主要是用來替代現(xiàn)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(jù)所替代的吹氧模塊確定，不再進行具體的討論。
根據(jù)以上的原理，結(jié)合計算機控制技術(shù)可以設(shè)計出電弧爐用氧模塊化控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，包括各模塊的控制界面、實時曲線顯示、歷史曲線查詢、各種報表顯示和打印、歷史數(shù)據(jù)瀏覽與查詢等功能。該控制系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行存儲、提取，可以進行各用氧模塊的控制等。
權(quán)利要求
1.一種電弧爐用氧計算機分時段控制技術(shù)，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，其特征在于；根據(jù)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(nèi)的氧氣流量和其它介質(zhì)流量需要根據(jù)具體模塊的供氧目的進行計算，計算依據(jù)由經(jīng)驗數(shù)據(jù)及公式確定；控制方法上，采用負反饋控制法中的PID控制。
2.如權(quán)利要求1所述的電弧爐用氧計算機分時段控制技術(shù)，其特征在于氧燃助熔模塊分時段控制助熔系統(tǒng)中燃油的供給速率為Foil＝60·WS·Voil/τ助熔系統(tǒng)中氧氣的供給速率為FO=60k1·WS·q·Voil·VO(1+0.2k2α100-k2α)τ]]>助熔系統(tǒng)中霧化空氣的供給速率為FA=60k1·WS·q·Voil·VO(100k2α-0.79)τ]]>
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電弧爐用氧計算機分時段控制技術(shù),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(jù)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(nèi)的氧氣流量和其它介質(zhì)流量需要根據(jù)具體模塊的供氧目的進行計算,計算依據(jù)由經(jīng)驗數(shù)據(jù)及公式確定;控制方法上,采用負反饋控制法中的PID控制。本發(fā)明結(jié)合用氧模塊化控制技術(shù),氧氣用量降低10～20%,并可提高金屬收得率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(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
發(fā)明者朱榮, 李桂海, 劉艷敏, 仇永全, 劉廣會, 李曉強 申請人:北京科技大學(xué)