一种动态判断转炉冶炼过程中的炉渣状态方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种动态判断转炉冶炼过程中的炉渣状态方法，特别是公称容量为 120吨转炉在正常炼钢过程中动态判断其炉渣状态的方法，属于冶金转炉控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 在转炉冶炼过程中，现场操作人员的最主要工作就是确保生产时刻转炉炉渣的当 前状态能够满足脱憐、脱碳工艺的需要。运是由于适宜的炉渣状态（即：粘度适中），有助于 提高钢水脱憐、脱碳的效果，确保转炉终点钢水的质量;如果炉渣粘度偏小，即：炉渣状态表 现为偏稀，就容易在转炉生产过程中发生喷瓣事故，运种事故轻者会造成金属收得率的下 降，造成经济的损失，重者更会对现场工作人员的人身安全构成威胁，导致人员伤亡事故的 发生;如果炉渣粘度偏小，即：炉渣状态表现为偏干，就容易造成生产过程中"脱憐"效果不 佳，或是发生"回憐"现象，从而造成转炉终点钢水的内部化学成分不符合产品质量标准的 要求。正是由于炉渣状态对于转炉炼钢生产的重要性，转炉炼钢工序有"炼钢即是炼渣"的 说法。因此现场操作人员在转炉生产过程中需要时刻关注炉渣的当前状态，并及时根据所 掌握的炉渣工作状态信息进行相应的工艺调整，确保炉渣状态实时满足钢水冶炼的需要。 但是，在实际生产过程中，操作人员对炉渣状态的判断，往往存在滞后性。运是由于钢水冶 炼环节是在转炉运样一个相对封闭的腔体内进行，导致操作人员无法在转炉冶炼过程中直 接观察炉渣的状态。
[0003] 公称容量为120吨的中型转炉（W下简称：120吨转炉)是目前我国钢铁企业使用最 多的一种类型的转炉，占国内转炉总运转量的70% W上。受炉型的限制，很多大型检测设 备，诸如:机械式副枪等无法在该型转炉上安装使用，导致运种转炉的智能控制水平较低， 炉渣状态的控制能力较差，进而影响了钢水质量的稳定性。目前，对于120吨转炉而言，现场 判断其炉渣状态较为常用的方法还是依赖操作人员的工作经验，通过判断转炉冶炼过程中 的火焰颜色来判断炉渣的状态，但运种式较为粗放，且受人为影响因素较大，导致操作人员 无法及时准确判断出当前时刻的炉渣状态。此外，转炉现场目前还有一种较为常用的判断 炉渣状态的方法，即：音频化渣方法。该方法的主要工作原理是利用声纳设备采集从转炉内 部反馈出的噪音，并对其强度变化趋势进行分析，从而得出炉内当前时刻炉渣的状况。该种 方法可W较为量化的反映出转炉内炉渣的状态，提升操作人员对炉渣的判断水平;但是，该 种方法还存在着W下一些问题：（1)该方法只是简单的对转炉内噪音的音频强度的变化趋 势进行分析，而没有具体量化为炉内渣层的实际情况，因此该方法并不能较为彻底的反映 出炉渣状态，还需要加入人工经验；（2)由于转炉现场的设备众多，多种噪音源会干扰声纳 设备的实际运行效果，导致声纳设备的实际工作效果大打折扣；（3)由于炉渣在不同粘度下 的状态差异很大，单纯依靠声纳化渣设备还是无法准确的判断出当前时刻炉渣状态。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种动态判断转炉冶炼过程中的炉渣状态方法，充分考虑该型 转炉冶炼过程中外界多种因素对炉渣状态的影响和转炉炉渣状态的改变对其它设备参数 的影响，并将多种因素进行融合，充分发挥每种因素的特点，实现对120吨转炉炉渣状态的 复合动态检测，确保炉渣检测结果的及时性和准确性，解决【背景技术】存在的问题是。
[0005] 本发明的技术方案是:一种动态判断转炉冶炼过程中的炉渣状态方法，包含如下 工艺步骤：
[0006] ①安装在120吨转炉上的氧枪重力传感器检测氧枪重量，氧气流量传感器转炉冶 炼过程中的氧气流量，氧枪吊运绞盘编码器检测氧枪的吹炼高度，即：氧枪喷头到钢水液面 的高度，烟气流量传感器用于检测烟道内的烟气流量，炉音声纳设备收集检测转炉内噪音， 激光炉气分析仪分析烟气中的CO和C〇2浓度；
[0007] ②上述实时输出的氧枪质量、氧气流量、烟气流量、炉内噪音W及烟气中的C0、O)2 浓度信息，将运些信息通过中间信息化C传输到炉渣状态检测计算机中，利用计算机中的内 置模型对运些信息进行复合动态分析，综合判断出炉渣当前时刻偏干或偏稀的状态，发出 炉渣返干或喷瓣的风险预警，及时处理。
[0008] 本发明在降低设备成本的前提下，确保现场操作人员能够及时采取预防措施，避 免上述现象的发生，最终达到稳定120吨转炉生产，确保钢水质量的目的。
[0009] 本发明具体步骤如下：
[0010] 步骤1:在120吨转炉上安装检测设备，即：分别在转炉氧枪的氧气输送管道上安装 氧气流量传感器，在氧枪吊装绞盘上安装重力传感器和编码器，在烟道上安装烟气流量传 感器和激光炉气分析仪，在转炉口安装炉音声纳设备;然后将上述设备所实时采集到的氧 气流量、氧枪重量、烟气流量、烟气中的CO体积百分含量和C〇2体积百分含量、炉内噪音信息 通过RS232\485方式传输到中间通讯化C，再通过工业W太网TCP/IP协议传输到计算机中， 完成相关数据的采集工作;整个数据采集周期设定为1-2秒钟；
[0011] 步骤2:在120吨转炉开始冶炼前，手动将计算机的工作模式调整为冶炼前控制模 式;并将转炉内炉底到炉口的高度曲。f W及加入到转炉中的铁水质量Wiron和废钢质量Wfg数 据输入计算机中；
[0012] 步骤3:在冶炼前控制模式下，计算机自动实时采集重力传感器、编码器、氧气流量 传感器、烟气流量传感器、激光炉气分析仪、炉音声纳设备所实时输出的氧枪质量、氧气流 量、烟气流量、炉内噪音W及烟气中CO和C〇2体积百分含量信息，并利用计算机内置模型对 上述数据进行分析，得出上述数据的稳定结果；
[0013] 步骤4:在120吨转炉开始冶炼后，手动将计算机的工作模式调整为冶炼后控制模 式，利用炉渣状态检测计算机中的内置模型，继续实时记录重力传感器、氧气流量传感器、 编码器、烟气流量传感器、声纳设备、激光炉气分析仪所实时输出的氧枪质量、氧气流量、烟 气流量、炉内噪音音频强度W及烟气中CO和C〇2浓度信息，并实时计算出冶炼后阶段当前时 刻的氧枪稳定质量、氧气稳定流量、烟气稳定流量、CO稳定体积百分含量、0)2稳定体积百分 含量、炉内噪音稳定音频强度；
[0014] 步骤5:计算机利用内置模型对120吨转炉冶炼过程中氧枪的粘渣质量进行分析；
[0015] 步骤6:计算机对转炉冶炼过程中的氧利用系数进行分析；
[0016] 步骤7:计算机利用内置模型，对已分析出的转炉冶炼阶段当前时刻转炉冶炼阶段 当前时刻氧枪粘渣质量A時,/、氧利用系数(dC/dt)\炉渣表面到炉口的垂直距离AZiCy， 判断出当前时刻炉渣偏干或偏稀的状态；
[0017] 步骤8:计算机在判断出120吨转炉冶炼过程中当前时刻炉渣状态后，根据炉渣当 前状态，提醒现场操作人员及时操作措施，避免相关渣况趋势的进一步发展，确保生产的稳 定和钢水的质量；
[0018] 步骤9:当120吨转炉的当前炉次冶炼结束后，手动将计算机的工作模式调整为冶 炼前控制模式;此时，计算机将停止内置模型对炉渣状态的预测工作;之后，计算机将根据 生产计划，重新从步骤2开始，等待下一个炉次的炉渣状态预测工作。
[0019] 步骤屯判断出当前时刻炉渣偏干或偏稀的方法是：
[0020] (1)当满足W下几种条件中的一种或几种时，计算机将认为当前时刻炉渣可能偏 干，即存在返干的风险：
[0021] ①如果当前时刻氧枪粘渣质量AWj,/超过550kg时，表明氧枪表面附着的炉渣较 多，则计算机评估炉渣状态为偏干；
[0022] ②如果当前时刻氧利用系数(dC/dt)T达到75% W上时，表明氧气利用率较高，导 致炉渣中的化0含量较低，则计算机评估炉渣状态为偏干；
[0023] (2)当满足W下几种条件中的一种或几种时，计算机将认为当前时刻炉渣偏稀，即 存在喷瓣的风险：
[0024] ①如果当前时刻氧利用系数(dC/dt)T低于55%时，表明氧气利用率较低，导致炉 渣中的化0含量较高，则计算机对炉渣状态的评估为偏稀；
[0025] ②如果当前时刻转炉冶炼阶段当前时刻炉渣表面到炉底的高度与转炉内炉底到 炉口的高度的比值,达到85% W上时，表明炉渣已接近炉口，则计算机对炉渣状态的评 估为偏稀；
[0026] (3)当同时满足W下条件时，计算机将认为当前时刻炉渣状态正常：
[0027] ①当前时刻氧枪粘渣质量不超过550kg;
[002引②当前时刻氧利用系数(dCAlt)T在55%和75%范围内；
[0029] ③当前时刻转炉冶炼阶段当前时刻炉渣表面到炉底的高度与转炉内炉底到炉口 的高度的比值不超过85%。
[0030] 本发明的有益效果:本发明利用生产现场已安装在120吨转炉上的氧枪重力传感 器、氧气流量传感器，氧枪吊运绞盘编码器，W及烟气流量传感器、声纳设备、激光炉气分析 仪，在上述设备原有用途的基础上，充分考虑该型转炉冶炼过程中炉渣状态与上述设备所 采集信息之间的关系因素，并将运些因素进行融合，充分发挥每种因素的特点，实现对120 吨转炉炉渣状态的复合动态检测，从而扩充了上述设备的应用范围，实现了对该型转炉炉 渣状态的在线检测，能够在降低设备成本的前提下，实现对转炉冶炼过程中炉渣返干、喷瓣 的风险预警。其中，炉渣喷瓣预警准确率达到93% W上，炉渣返干预警准确率达到95% W 上，同时炉渣喷瓣和返干的预警时间由约为1.5s提高到15秒W上，从而有效确保了现场操 作人员能够及时采取预防措施，避免炉渣喷瓣或返干事故的发生，最终达到了稳定120吨转 炉生产，确保该型转炉所产钢水质量的目的。
【附图说明】
[0031] 图I为实现120吨转炉冶炼过程中动态判断炉渣状态方法的设备构成图；
[0032] 图中：炉渣状态检测计算机1、中间通讯化C 2、氧气流量传感器3、重力传感器4、编 码器5、烟气流量传感器6、激光炉气分析仪7、炉音声纳设备8。
【具体实施方式】
[0033] W下通过具体实施例对本发明做进一步详细说明：
[0034] -种动态判断转炉冶炼过程中的炉渣状态方法，包含如下工艺步骤：
[0035] ①安装在120吨转炉上的氧枪重力传感器检测氧枪重量，氧气流量传感器转炉冶 炼过程中的氧气流量，氧枪吊运绞盘编码器检测氧枪的吹炼高度，即：氧枪喷头到钢水液面 的高度，烟气流量传感器用于检测烟道内的烟气流量，炉音声纳设备收集检测转炉内噪音， 激光炉气分析仪分析烟气中的CO和C〇2浓度；
[0036] ②上述实时输出的氧枪质量、氧气流量、烟气流量、炉内噪音W及烟气中的C0、O)2 浓度信息，将运些信息通过中间信息化