一种电弧炉冶炼过程高效供电方法及系统与流程

本发明涉及电弧炉冶炼过程高效供电方法及系统，属于冶炼工艺的智慧用电的。

背景技术：

1、电弧炉炼钢流程以废钢作为原料，相比于高炉-转炉长流程冶炼工艺，短流程在co2排放方面降低75%。随着中国废钢积蓄量的不断增加，以及双碳战略的深入推进，电弧炉炼钢在中国得到迅速发展。对于电炉冶炼工艺来说，电弧炉冶炼过程中通电时产生的电弧辐射是废钢熔化的主要能量来源，因此合理的供电制度对于降低冶炼电耗和缩短通电时间具有重要意义。

2、通电时改变的主要参数有电弧电压和电弧电流，电弧电压和电流影响输入到炉内的有功功率和电弧长度。因此，通电时电弧电压和电流的选择，将会对通电时间和冶炼电耗产生较大影响。

3、专利cn109136462a介绍了一种电炉供电方法，在该方法中主要依据通电时间改变电压电流档位，从而提高了能源利用率，减少了冶炼过程中电弧炉的电量消耗。专利cn115737495a提供了一种大型交流电弧炉的供电工艺，该方法中在电炉冶炼不同阶段设计不同的有功功率和功率因数，从而调整冶炼效率和生产成本，实现电弧炉经济效益最佳。专利cn10132967b提供了一张电弧炉能量分段输入控制方法，该方法中通过理论计算将电能等输入到电弧炉冶炼各能量分段内，实现电能及化学能的优化配置。上述方法进行电弧炉供电优化时均需要判断电弧炉冶炼时炉内废钢熔化到达的阶段，依据废钢熔化阶段的不同，优化供电制度。

4、目前电弧炉供电制度优化方法中主要采取通电时间或者能量平衡来判断废钢熔化阶段，从而设定电压档位和电流档位。但是实际生产过程中由于电弧炉使用废钢种类差别较大，通过理论计算很难确定废钢熔化阶段，主要由操作人员依据个人经验来进行判断，从而导致废钢熔化阶段判断标准不一，难以对供电制度进行优化的问题。

5、针对目前存在的问题，本专利提供一种电弧炉冶炼过程高效供电方法与系统，该方法依据电弧炉冶炼过程中不同阶段噪声信号的变化情况，实时动态调整供电制度，实现电弧冶炼过程中电能的高效输入，减少通电时间，降低冶炼电耗。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种电弧炉冶炼过程高效供电方法及系统，其具体技术方案如下：

2、一种电弧炉冶炼过程高效供电方法，包括以下步骤：

3、步骤1：建立电弧炉不同冶炼阶段噪声强度模型，得到穿井阶段噪声强度为n穿井，穿井结束后开始形成熔池阶段，得到熔池阶段噪声强度为n熔化，废钢熔化完毕后进入升温阶段，得到升温阶段噪声强度为n升温；

4、步骤2：冶炼过程中，以时间间隔为x秒实时采集电弧炉的噪声强度，以时长为y秒作为周期单元，周期单元的采集点起点位于与其邻近的时间上游的一个周期单元内，计算每个周期单元内的噪声强度平均值n平均，用最新的一个周期单元的噪声强度平均值n平均与n穿井、n熔化和n升温比较，根据n平均与n穿井、n熔化和n升温的大小，做出适配的电压、电流调整。

5、进一步的，所述周期单元的起点采集点为上一个周期单元内的第二个采集点。

6、进一步的，当判断为进入到下一个阶段时，此时的实时数据采集，就不需要从上一个周期单元内部取值了，以进入下一个阶段的时刻作为周期单元的起点。

7、进一步的，所述建立电弧炉不同冶炼阶段噪声强度模型的具体方法为：选取前10炉同样入炉铁水比冶炼炉次的噪声数据，按照通电时间对间隔30s的噪声强度进行平均，ni-1、ni和ni+1分别为i-1时刻，i时刻和i+1时刻的噪声强度值，如果ni与ni-1的噪声强度差大于6db，并且ni+1与ni噪声强度差小于3db，则废钢熔化阶段发生改变；

8、统计每个阶段所有时刻噪声强度ni的平均值，得到穿井、熔化和升温三个阶段噪声控制强度的n穿井、n熔化和n升温。

9、进一步的，起弧阶段电压档位采取8档，电流档位采取6挡；当实时噪声强度n≥n穿井时，电压档位采取12挡，电流档位采取5挡；当实时噪声强度n穿井＞n≥n熔化时，电压档位采用15挡，电流档位5挡；当实时噪声强度n熔化＞n≥n升温时，电压档位采用13挡，电流档位采用9挡；

10、所述起弧期，8挡电压为698v，6挡电流为44ka；穿井期，12挡电压为815v，5挡电流为43ka；熔化期，15挡电压为843v，5挡电流为42ka；升温期，13挡电压为900v，9挡电流为51ka。

11、进一步的，所述电弧炉使用的变压器额定功率为65mw，电弧炉入炉废钢比为60%~70%。

12、进一步的，所述电弧炉冶炼过程中每个阶段的电压和电流档位由一级程序进行自动调整。

13、一种实现电弧炉冶炼过程高效供电方法的电弧炉高效供电系统，包括：存储器、处理器和控制器，所述存储器用于接收并存储采集到的噪声强度信息，存储器中存储有计算机程序，所述处理器用于根据权利要求1和4的方法处理存储器中的噪声强度信息，处理器处理在执行所述计算机程序时；

14、当建立电弧炉不同冶炼阶段噪声强度模型时，首先设定当前的铁水比，然后依次记录m组起弧期、穿井期、熔化期和升温期的数据，每组之间的同时刻求平均数，得到各阶段的噪声控制强度范围，

15、更换不同的铁水比，循环上述过程，得到对应不同铁水比对应的时段内的平均噪声强度，

16、将铁水比和对应的各阶段的噪声控制强度范围存储于存储器中；

17、当在冶炼过程中，存储器存储实时噪声强度、时段内的平均噪声强度以及实时所述阶段信息，

18、处理器计算时段内的平均噪声强度，以及时段内的平均噪声强度与存储器中的时段内的平均噪声强度的比较结果，并将比较结果反馈给存储器和控制器；

19、控制器用于接收到处理器反馈的比较结果后，对电流和电压进行实时调整。

20、进一步的，还包括：工业麦克风，所述工业麦克风正对着炉门正面，悬空于炉门正前上方，用于采集声音信号。

21、进一步的，所述存储器还用于存储所述历史炉次的噪声音频信息。

22、本发明的有益效果是：

23、本发明为电弧炉冶炼用电提出的新的思考角度，提出了用噪声信号来实时动态、无接触识别冶炼阶段，且通过使用验证，冶炼效果稳定。

24、本发明能够依据电弧炉冶炼过程中不同阶段噪声信号的变化情况，实时动态调整供电制度，实现电弧炉冶炼过程中电能的高效输入，减少通电时间，降低冶炼电耗，提高电弧炉冶炼过程能量利用率。

25、相比于传统方法，本发明能够依据入炉废钢的实际条件，对供电制度进行动态调整，避免了理论计算存在的偏差问题，在缩短通电时间，降低冶炼电耗方面，效果显著。

技术特征：

1.一种电弧炉冶炼过程高效供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼过程高效供电方法，其特征在于，所述周期单元的起点采集点为上一个周期单元内的第二个采集点。

3.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼过程高效供电方法，其特征在于，当判断为进入到下一个阶段时，此时的实时数据采集，就不需要从上一个周期单元内部取值了，以进入下一个阶段的时刻作为周期单元的起点。

4.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼过程高效供电方法，其特征在于，所述建立电弧炉不同冶炼阶段噪声强度模型的具体方法为：选取前10炉同样入炉铁水比冶炼炉次的噪声数据，按照通电时间对间隔30s的噪声强度进行平均，ni-1、ni和ni+1分别为i-1时刻，i时刻和i+1时刻的噪声强度值，如果ni与ni-1的噪声强度差大于6db，并且ni+1与ni噪声强度差小于3db，则废钢熔化阶段发生改变；

5.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼过程高效供电方法，其特征在于，起弧阶段电压档位采取8档，电流档位采取6挡；当实时噪声强度n≥n穿井时，电压档位采取12挡，电流档位采取5挡；当实时噪声强度n穿井＞n≥n熔化时，电压档位采用15挡，电流档位5挡；当实时噪声强度n熔化＞n≥n升温时，电压档位采用13挡，电流档位采用9挡；

6.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼过程高效供电方法，其特征在于，所述电弧炉使用的变压器额定功率为65mw，电弧炉入炉废钢比为60%~70%。

7.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼过程高效供电方法，其特征在于，所述电弧炉冶炼过程中每个阶段的电压和电流档位由一级程序进行自动调整。

8.一种实现权利要求1-6任一项所述的方法的电弧炉高效供电系统，其特征在于，包括：存储器、处理器和控制器，所述存储器用于接收并存储采集到的噪声强度信息，存储器中存储有计算机程序，所述处理器用于根据权利要求1和4的方法处理存储器中的噪声强度信息，处理器处理在执行所述计算机程序时；

9.根据权利要求8所述的一种电炉高效供电系统，其特征在于，还包括：工业麦克风，所述工业麦克风正对着炉门正面，悬空于炉门正前上方，用于采集声音信号。

10.依据权利要求8所述的一种电弧炉高效供电系统，其特征在于，所述存储器还用于存储所述历史炉次的噪声音频信息。

技术总结
本发明公开了一种电弧炉冶炼过程高效供电方法及系统，属于冶炼工艺的智慧用电的技术领域，具体为：建立电弧炉不同冶炼阶段噪声强度模型，得到穿井阶段噪声强度为N<subgt;穿井</subgt;，穿井结束后开始形成熔池阶段，得到熔池阶段噪声强度为N<subgt;熔化</subgt;，废钢熔化完毕后进入升温阶段，得到升温阶段噪声强度为N<subgt;升温</subgt;；冶炼过程中计算当前的噪声强度平均值N<subgt;平均</subgt;，用最新的噪声强度平均值N<subgt;平均</subgt;与N<subgt;穿井、</subgt;N<subgt;熔化</subgt;和N<subgt;升温</subgt;比较，根据N<subgt;平均</subgt;与N<subgt;穿井、</subgt;N<subgt;熔化</subgt;和N<subgt;升温</subgt;的大小，做出适配的电压、电流调整。本发明降低冶炼电耗，提高电弧炉冶炼过程能量利用率。

技术研发人员：王耀,杜习乾,马建超,施军贤
受保护的技术使用者：江苏省沙钢钢铁研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15