一种钢水精炼防吸渣方法和系统与流程

本发明属于钢水冶炼技术领域，尤其涉及一种钢水精炼防吸渣方法和系统。

背景技术：

钢水冶炼的过程是复杂的化学反应与物理反应同时进行的过程，在此过程中钢渣是冶炼的必然产物，部分钢渣会附着在钢水表面。

但是，钢水表面的钢渣在真空槽真空脱气及复压(破空)的过程中，在浸渍管离开钢水时，如果真空槽内压力没有完全复压，则会导致钢水表面的钢渣随钢水一起被吸入浸渍管，进而造成浸渍管积渣，严重影响设备的使用寿命。为了控制钢渣吸入浸渍管，常规的做法为：在钢包车下降的线路中设置限位点，钢包车到达相应限位点后，工作人员再结合真空槽内的压力手动控制钢包车的下降，此过程费时费力且准确度无法保障，无法避免钢渣吸入浸渍管的问题。

因此，亟需一种自动化控制方法有效避免钢水冶炼过程中钢渣吸入浸渍管，减少对设备的破坏。

技术实现要素：

本发明提出一种钢水精炼防吸渣方法和系统，解决钢水冶炼过程中钢渣吸入浸渍管的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的第一方面，提供了一种钢水精炼防吸渣方法，该方法为：

一种钢水精炼防吸渣方法，其特征在于，所述方法包括：

钢包车上升，浸渍管管口下降到所述钢包车内的钢水液面下时，真空泵打开，所述钢水进入真空槽，当所述真空槽内压力不变时，所述钢包车停止上升，采集所述钢包车上升高度；

所述钢水精炼完成后，所述真空泵控制所述真空槽复压，同时所述钢包车下降，并实时采集所述钢包车的下降高度；

判断所述上升高度与所述下降高度的差值是否大于预设高度限幅，所述预设高度限幅根据所述钢水液面的高度与所述浸渍管管口的高度差设置；

如果所述上升高度与所述下降高度的差值不大于所述预设高度限幅，则所述钢包车停止下降；

采集所述真空槽的压力；

判断所述压力是否等于大气压；

如果所述压力不等于大气压，则等待所述真空槽复压。

进一步地，判断所述上升高度与所述下降高度的差值是否大于预设高度限幅之后，所述方法还包括：

如果所述上升高度与所述下降高度的差值大于所述预设高度限幅，则所述钢包车继续下降。

进一步地，判断所述压力是否等于大气压之后，所述方法还包括：

如果所述压力等于大气压，则控制所述钢包车复位。

优选地，其特征在于，所述钢包车下降过程中，所述方法还包括：

实时采集所述真空槽的压力；

根据所述压力、所述下降高度和真空槽压力与钢包车下降高度关系函数，控制所述钢包车下降的速度。

优选地，根据所述压力、所述下降高度和真空槽压力与钢包车下降高度关系函数，控制所述钢包车下降的速度，包括：

判断所述下降高度与所述压力对应所述关系函数中的钢包车下降高度值的大小关系；

如果所述下降高度大于等于所述压力值对应所述函数中的钢包车下降高度，则控制所述钢包车减小下降速度；

如果所述下降高度等于所述压力值对应所述函数中的钢包车下降高度，则控制所述钢包车匀速下降；

如果所述下降高度小于所述压力值对应所述函数中的钢包车下降高度，则控制所述钢包车增加下降速度。

进一步地，其特征在于，所述真空槽压力与钢包车下降高度函数通过预选采集的所述真空槽压力和所述钢包车下降高度数据进行数学拟合获得。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种钢水精炼防吸渣系统，所述系统包括：

高度采集模块，用于采集钢包车顶上升高度和实时的下降高度；

压力监测模块，用于检测真空槽内的压力值；

数据处理模块，用于接收所述上升高度和所述下降高度，并判断所述上升高度和所述下降高度的差值与预设高度限幅大小，然后发出命令信号，其中，当所述上升高度和所述下降高度的差值大于预设高度限幅时，则发出第一命令信号，当所述上升高度和所述下降高度的差值小于等于预设高度限幅时，则发出第二命令信号；所述数据处理模块，还用于接收所述压力值，并判断所述压力值是否等于大气压，然后发出命令信号，其中，当所述压力值等于大气压时，则发出第三命令信号，当所述压力值小于大气压时，则发出第四命令信号；

钢包车控制模块，用于接收所述第一命令信号、所述第二命令信号、所述第三命令信号和所述第四命令信号，然后控制所述钢包车下降，其中，当所述钢包车控制模块接收到所述第一命令信号后控制所述钢包车下降，当所述钢包车控制模块接收到所述第二命令信号后控制所述钢包车停止下降，当所述钢包车控制模块接收到所述第三命令信号后控制所述钢包车复位，当所述钢包车控制模块接收到所述第四命令信号后控制所述钢包车保持停止状态。

优选地，所述数据处理模块还被配置为：

内设真空槽压力与钢包车下降高度关系函数，根据所述压力值、所述下降高度和所述函数，发出命令信号，其中，如果所述下降高度大于所述压力值对应所述函数中的钢包车下降高度，则发出第五命令信号，如果所述下降高度等于所述压力值对应所述函数中的钢包车下降高度，则发出第六命令信号，如果所述下降高度小于所述压力值对应所述函数中的钢包车下降高度，则发出第七命令信号。

优选地，所述钢包车控制模块还被配置为：

接收所述第五命令信号，根据所述第五命令信号控制所述钢包车减小下降速度；

接收所述第六命令信号，根据所述第六命令信号控制所述钢包车匀速下降；

接收所述第七命令信号，根据所述第七命令信号控制所述钢包车增加下降速度。

基于上述实施例可见，本发明实施例提供的一种钢水精炼防吸渣方法和系统，钢水精炼完成后，真空泵控制真空槽复压，同时钢包车下降，为防止钢水液面上的钢渣吸入浸渍管，因此需保证当钢包车下降到钢水液面离开浸渍管下管口时真空槽和钢包车液面之间没有压力差，即需要保证真空槽内压力恢复到大气压。根据所述钢水液面的高度与所述浸渍管管口的高度差设置预设高度限幅，通过实时采集钢包车下降高度与钢包车初始时的上升高度比较；如果钢包车上升高度和钢包车下降高度的差值小于等于预设高度限幅，说明浸渍管下管口在钢水液面下安全深度范围外，此时钢包车停止下降，能够防止真空槽内压力没有回复到大气压情况下钢渣被吸入浸渍管。采集并判断真空槽内的压力，如果真空槽内压力不等于大气压，说明此时真空槽和钢水液面还存在压力差，所以等待真空槽复压，保证钢渣不能被吸入浸渍管的前提下钢包车再进行下一步动作。本实施例提供的方法与系统，通过对钢包车上升和下降高度的采集和判断，有效的实现了钢包车的下降的自动化控制，通过预设高度限幅控制钢包车下降的高度，确保在真空槽完全复压之前，浸渍管下管口始终在钢包车内钢水液面安全深度之下，进而避免钢渣吸入浸渍管内。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种钢包车在处理位预上升时状态；

图2为本发明实施例提供的一种钢包与真空槽对接后状态图；

图3为本发明实施例提供的一种钢水精炼防吸渣系统组成示意图；

图4为本发明实施例提供的一种钢水精炼防吸渣方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种钢包车下降方法的流程图。

标号说明：

1-钢包车动力柱，2-钢水，3-钢包车，4-钢渣，5-浸渍管，51-上升管，52-下降管，6-真空槽，7-真空泵。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种钢包车在处理位预上升时状态，如图1所示，钢水精炼主要设备包括：钢包车动力柱1、钢水2、钢包车3、钢渣4、浸渍管5、上升管51、下降管52、真空槽6、真空泵7。钢包车3内盛放一定量的待处理钢水2，钢水2液面上有钢渣4，钢水2的液位高度经钢包车3的液位计读取或者人工测量等获得。钢包车3预上升位置与真空槽6在同一个垂直线上，即钢包车3垂直上升能够与真空槽6对接。真空槽6及位置固定，钢包车3预上升位置也是固定的，所以钢包车3距离真空槽6上浸渍管5关口的距离一定，通过测量获得钢包车3钢水2底面到达浸渍管5下管口的距离，再根据钢水2液面的高度可以获得钢水2液面到达浸渍管5管口的距离。

图2为本发明实施例提供的一种钢包与真空槽6对接后状态图，如图2所示，钢包车动力柱1带动钢包车3上升，钢包车3上升后与真空槽6对接，首先是浸渍管5的下管口与钢包车3内钢水2液面接触。浸渍管5下管口到达钢水2液面以下之后真空泵7开始工作，真空泵7对真空槽6进行抽真空，真空槽6内压力减小，钢水2部分进入到真空槽6。当真空槽6内压力不变，则真空槽6中液面与钢包中液面的高度差也不变，此时钢包车3不再上升。与真空槽6连通的两个浸渍管5，一个为上升管51，一个为下降管52。上升管51不断向钢液吹入氩气，氩气的密度远小于钢水2的密度，上升管51内的钢液由于混合了氩气，使得上升管51内“钢液和氩气混合物”的平均密度减少，上升管51内钢液的液位会升高，会高于下降管52的液位，上升管51相对没有吹氩的下降管52产生了一个较高的静压差，使钢水2从上升管51进入并通过真空槽6下部流向下降管52，如此不断循环反复。在真空状态下，流经真空槽6钢水2中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液循环过程中被抽走。同时，进入真空槽6内的钢水2还进行一系列的冶金反应，比如碳氧反应等；如此循环脱气精炼使钢液得到净化。

图3为本发明实施例提供的一种钢水精炼防吸渣系统组成示意图，如图3所示，该系统包括高度采集模块201、压力监测模块202、数据处理模块203和钢包车控制模块204。

高度采集模块201，用于采集钢包车上升高度和实时的下降高度。钢包车上升高度为钢包车从预上升位置到达真空槽位置停止后所提升的距离；实时的下降高度为钢水精炼完成后钢包车下降过程中实时的下降高度。

压力监测模块202，用于检测真空槽内的压力值。钢包车上升、钢水精炼和钢包车下降都伴随着真空槽内压力的变化，利用压力监测模块202监测真空槽内的压力值，为钢包车的上升、钢水的精炼以及钢包车的下降提供参考数据。

数据处理模块203，用于接收上升高度和下降高度，并判断上升高度和下降高度的差值与预设高度限幅大小，然后发出命令信号，其中，当上升高度和下降高度的差值大于预设高度限幅时，则发出第一命令信号，当上升高度和下降高度的差值小于等于预设高度限幅时，则发出第二命令信号；数据处理模块203，还用于接收压力值，并判断压力值是否等于大气压，然后发出命令信号，其中，当压力值等于大气压时，则发出第三命令信号，当压力值小于大气压时，则发出第四命令信号。

钢包车下降过程中，钢包车下降的高度与真空槽内的压力有一一对应关系；如果钢包车下降较慢，真空槽内压力升高，较多空气的进入使得真空槽内钢水的副反应增多，最后影响钢水精炼的纯度；如果钢包车下降较快，真空槽内压力减小，钢水再次上升到真空槽，且由于压力处于变化状态，所以钢水会产生较大的湍流显现，对浸渍管和真空槽都有较大的损坏；所以，需要钢包车的下降与真空泵对真空槽捏压力的控制两者要协调进行。因此，数据处理模块203还被配置为：内设真空槽压力与钢包车下降高度关系函数，真空槽压力与钢包车下降高度函数通过预选采集的真空槽压力和钢包车下降高度数据进行数学拟合获得。根据压力值、下降高度和函数，发出命令信号，其中，如果下降高度大于等于压力值对应函数中的钢包车下降高度，则发出第五命令信号，如果下降高度等于压力值对应函数中的钢包车下降高度，则发出第六命令信号，如果下降高度小于压力值对应函数中的钢包车下降高度，则发出第七命令信号。利用命令信号控制钢包车下降的速度。

钢包车控制模块204，用于接收第一命令信号、第二命令信号、第三命令信号和第四命令信号，然后控制钢包车下降，其中，当钢包车控制模块204接收到第一命令信号后控制钢包车下降，当钢包车控制模块204接收到第二命令信号后控制钢包车停止下降，当钢包车控制模块204接收到第三命令信号后控制钢包车复位，当钢包车控制模块204接收到第四命令信号后控制钢包车保持停止状态。

进一步地，钢包车控制模块204还可以根据数据处理模块203发出的第五命令信号控制钢包车减小下降速度、根据数据处理模块203发出的第六命令信号控制钢包车匀速下降和根据数据处理模块203发出的第七命令信号控制钢包车增加下降速度。

基于上述实现原理，下面将结合附图，对本实施例提供的钢水精炼防吸渣方法进行详细介绍。图4为本发明实施例提供的一种钢水精炼防吸渣方法的流程图。如图4所示，该方法具体包括如下步骤：

s01：钢包车上升，浸渍管管口下降到钢包车内的钢水液面下时，真空泵打开，钢水进入真空槽，当真空槽内压力不变时，钢包车停止上升，采集钢包车上升高度。

s02：钢水精炼完成后，真空泵控制真空槽复压，同时钢包车下降，并实时采集钢包车的下降高度。

钢包车上升到精炼工位后，钢水在压力差的作用下进入到真空槽完成一系列精炼反应，在钢水精炼完成后，真空泵控制真空槽开始复压，同时钢包车下降，并利用高度采集模块实时采集钢包车的下降高度。

s03：判断上升高度与下降高度的差值是否大于预设高度限幅，预设高度限幅根据钢水液面的高度与浸渍管管口的高度差设置。

数据处理模块判断上升高度与下降高度的差值是否大于预设高度限幅，如果否，则执行步骤s04，如果是，则执行s08。预设高度限幅是用于控制钢包车的下降使得浸渍管的下管口离开钢水液面以下的安全深度，即要控制浸渍管在钢水液面以下的安全深度时及时的停止钢包车的下降，安全深度的设置是根据钢水液面钢渣的情况设置，当钢水液面钢渣较多时安全高度适当增加，当钢水液面钢渣较少时安全高度可适当的减小。因此，预设高度限幅为钢水液面的高度与浸渍管管口的高度差再加上安全深度值。

s04：如果上升高度与下降高度的差值不大于预设高度限幅，则钢包车停止下降。

数据处理模块判断上升高度与下降高度的差值不大于预设高度限幅，说明浸渍管管口到达钢水安全深度的临界点，钢包车再继续下降将会出现钢水液面钢渣进入被吸入浸渍管的危险，因此需要钢包车控制模块控制钢包车停止下降，判断真空槽内的压力后再进行下一步动作。

s05：采集真空槽的压力。

钢包车停止下降后，利用压力监测模块采集真空槽的压力。另外，如果系统的压力监测模块是实时采集真空槽内压力的工作模式，则此处为读取或调用已采集的压力数据。

s06：判断真空槽内压力是否等于大气压。

数据处理模块判断压力是否等于大气压，如果否，则执行步骤s07，如果是，则执行步骤s09。

s07：如果真空槽内压力不等于大气压，则等待真空槽复压。

真空槽内的压力没有等于大气压，则钢水液面与真空槽依然存在压力差，此时如果强行将钢包车复位，钢水液面的钢渣在压差的作用下会被吸入浸渍管，但是此时的压差一般较小且钢渣密度较大，因此很难像钢水精制过程中那样正常的吸入然后顺利的流出，导致钢渣随钢水进入浸渍管后钢水流出钢渣滞留在浸渍管管壁或管口。在钢水精炼过程中浸渍管处于高温状态，钢水精炼完成钢包车离开后浸渍管暴露在空气中，因此浸渍管的工作环境本身就比较恶劣，如果再有钢渣的滞留和腐蚀会进一步减小浸渍管的寿命。因此，如果压力不等于大气压，则钢包车控制模块控制钢包车不动，等待真空槽复压。

s08：如果上升高度与下降高度的差值大于预设高度限幅，则钢包车继续下降。

数据处理模块判断上升高度与下降高度的差值是大于预设高度限幅，说明浸渍管下管口在钢水的安全深度之内，则钢包车控制模块控制钢包车继续下降。

s09：如果真空槽内压力等于大气压，则控制钢包车复位。

数据处理模块判断真空槽内压力等于大气压，说明真空槽复压完成，钢水液面和真空槽内不再存在压力差，钢水和钢水液面的钢渣都不会再次被吸入浸渍管内，所以，此时钢包车可以安全的离开，完成复位动作。

另外，钢包车下降过程中，钢包车下降的高度与真空槽内的压力有一一对应关系，在这个对应关系下完成真空槽复压和钢包车下降既安全又高质。但是实际生产中钢包车控制模块与真空泵分别控制钢包车下降的高度和真空槽内的压力这两个变量，没有反馈与协调的情况下很难不出现偏差。为了解决以上问题，办发明实施例还提供了一种优选方法，图5为本发明实施例提供的一种钢包车下降方法的流程图，如图5所示，该方法包括如下步骤：

s21：实时采集真空槽的压力。

利用压力监测模块实时采集真空槽的压力。需要说明的是，采用实时采集真空槽的压力模式时，则步骤s05中采集真空槽的压力，做广义理解，即数据采集模块调用压力监测模块采集的钢包车停止下降后真空槽内的压力数据。

s22：根据压力、下降高度和真空槽压力与钢包车下降高度关系函数，控制钢包车下降的速度。

根据压力、下降高度和真空槽压力与钢包车下降高度关系函数，控制钢包车下降的速度包括：判断下降高度与压力对应关系函数中的钢包车下降高度值的大小关系；如果下降高度大于等于压力值对应函数中的钢包车下降高度，则控制钢包车减小下降速度；如果下降高度等于压力值对应函数中的钢包车下降高度，则控制钢包车匀速下降；如果下降高度小于压力值对应函数中的钢包车下降高度，则控制钢包车增加下降速度。

本说明书中的实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。