一种钢水成分连续检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了钢水成分连续检测系统及方法，该系统包括设置于转炉炉体A上的检测探道和分析单元，所述检测探道内设置有光源探头，用于获取钢水光源E的信息；钢水光源E的信息中所包含的原子特征光谱复合光被分析单元分解为原子复合光谱G，将原子复合光谱G与计算机中元素数据库进行分析和计算；分析单元将钢水光源E的信息还原为温度光谱M，将温度光谱M与计算机中温度数据库内的温度数据进行对比和分析。本发明专利技术实现钢水温度/关键化学元素成分及含量的连续、实时、准确在线检测、显示和控制。本发明专利技术设计紧凑，组装迅速方便，设备投资低廉，工作可靠，不仅能适用于大、小型不同吨位转炉，而且从原理上讲，适用于任何不同吨位的各种冶金炉以及混铁炉和连铸机中间罐等。

System and method for continuously detecting molten steel composition

The present invention discloses the composition of molten steel continuous detection system and method, the system includes detection is arranged in the furnace body on the A road exploration and analysis unit, the detection of probing light source is arranged in the probe, used to obtain steel E light source information; the original sub spectral characteristics of composite light source E information contained in the molten steel by the analysis unit is decomposed into atomic composite spectra of G, G elements and computer atomic composite spectrum database for analysis and calculation; analysis unit will restore the source E information for the molten steel temperature M spectrum, the temperature data of temperature and temperature spectra of M database in the computer in comparison and analysis. The invention realizes continuous, real-time, accurate on-line detection, display and control of the temperature and the chemical composition and the content of the molten steel temperature. The invention has the advantages of compact design, easy assembly, low equipment investment, reliable work, not only can be applied to large and small tonnage converter is different, and in principle, applicable to any different tonnage of various metallurgical furnace and intermediate mixer furnace and continuous casting machine tank etc..

【技术实现步骤摘要】
一种钢水成分连续检测系统及方法
本专利技术专利属于冶炼生产检测设备
，涉及一种钢水成分连续检测系统及方法。
技术介绍
现代炼钢过程中必须进行钢水冶炼终点控制，即顶底复吹转炉炼钢吹炼终点(吹氧结束)时使金属的化学成分和温度同时达到计划钢种出钢要求而进行的控制。为实现钢水冶炼终点控制要求，就必须测量钢水温度、化学元素成分及含量，从而实现转炉炼钢终点钢水温度和关键化学元素成分及含量的准确在线检测和控制。当今为了缩短炼钢周期和提高生产率，在转炉冶炼作业生产中，测量钢水温度、化学元素成分及含量一般采用副枪装置+探头快速分析(仅适用于150t吨位以上大型转炉)以及转炉烟气分析方法。副枪是指氧气顶吹转炉除供氧的氧枪之外，另外装备的一支类似于氧枪可以升降并直接插入熔池内的金属枪。副枪的端部可插装各种功能不同的探头，用以测定冶炼过程中炉内温度、成分等信息，再通过计算机将获得的各种信息进行分析和处理后传送至转炉主控室。由于副枪设备的不同布置，需作横移或旋转，高速升降、探头装卸以及探头仓装料等复合系列动作，机械设备和电气控制复杂、故障率高、投资昂贵。在高位工作环境中，副枪为细长水冷件易变形弯曲，这给探头自动准确接插、副枪各动作精准定位和可靠性，以及设备维护和维修等均带来诸多困难。另外，副枪对转炉钢水的测量是间断和不连续的，这就大大降低转炉动态控制中碳和温度同时达到出钢要求的命中率。此外，根据不同的检测目的，在炼钢生产中，副枪需插装和消耗大量不同功能的昂贵检测探头，并按副枪运行周期进行测量及探头取样分析和数据传送，这些不仅增加了生产成本、需设定副枪相应操作工岗位，而且延长了炼钢冶炼周期，降低了生产率。多年来，世界各国钢厂都在寻求一种可适用于大、小型不同吨位转炉及各类冶金炉，简便可靠，设备和检测成本低廉，能动态显示钢水温度、化学元素成分及含量，从而实现转炉炼钢终点钢水温度和关键化学元素成分及含量的连续、实时、准确无探头在线检测和控制的方法。奥钢联的VAI-CONChem测量系统作了这方面的尝试，该系统采用激光感应钢水等离子体光谱线和红外辐射法，连续测试熔池内钢水的化学成分和温度。该检测系统除测量计算机和光纤外，还采用激光系统、透镜和反光镜系统、紫外和红外光谱仪、摄像机等，不仅设备复杂昂贵，精密测量光学元件难以适应炼钢车间高温、烟雾、金属粉尘、震动以及强磁等各种恶劣环境，现场抗干扰较差，而且测量设备安装在冶金炉壳上，工作环境恶劣，影响测量设备寿命。此外，为了便于激光探入，钢水发射光源探测通道为水平设置，如果探测通道惰气(Ar/N2)因事故停吹，钢水就会发生沿水平光源探测通道外溢事故，以上种种不足可能就是VAI-CONChem钢水成分连续测量系统至今仍未在各国炼钢厂广泛应用的主要原因。另外一种型式的钢水成分无探头在线检测系统为转炉烟气分析系统，由烟气取样和气体处理系统、质普分析仪、校验设备以及控制和通讯设备等组成。通过采用质普仪对转炉吹炼中的烟气成分实行连续检测、分析，将烟气分析数据作为动态控制模型的基础，分析结果用于转炉吹炼终点的确定、脱碳速率计算、钢水和渣成分预测、熔池温度预测等。具体检测方法是使用质普仪测量烟气中(如N2)的含量，用于预测钢水中剩余碳含量、终点时磷和锰的含量，也可以用来预测钢水温度。由于炉气取样水冷探头安装在转炉汽化烟道中，烟道内高温、多粉尘并有腐蚀性气体，探头的工作环境非常恶劣，长期运行中极易发生堵塞，直接影响检测和分析结果。另外，烟气分析系统一般安装在靠近取样头的转炉一次除尘烟道上方高位平台的分析小屋里，小屋必须保证隔热、防尘并设有空调通风等设施。考虑到维护人员的安全，分析小屋内还设有CO和O2浓度自动报警仪。转炉烟气分析系统预测的精度同时取决于底吹状况、氧枪高度、渣化学成分、造渣料加入制度、吹炼过程平稳性以及计算和控制模型等多因素影响。此外，该系统检测的转炉钢水温度、化学元素成分及含量均以收集的烟气(如N2)含量进行间接预测，不是直接检测，因此转炉出钢钢水终点温度、化学成分和含量检测精度和命中率较低，检测设备投资和维护工作量较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钢水成分连续检测系统及方法。该系统可适用于大、小不同型吨位转炉及各类冶金炉，简便可靠，设备和检测成本低廉，能动态和精确显示钢水温度、化学元素成分及含量，从而实现转炉炼钢终点钢水温度和关键化学元素成分及含量的连续、实时、准确无探头在线检测、显示及控制。本专利技术的目的之一是通过以下技术方案来实现的，一种钢水成分连续检测系统，其特征在于：包括设置于转炉炉体A上的检测探道和分析单元，检测探道与炉体内部空间相通；所述检测探道内设置有光源探头，用于获取钢水光源E的信息；钢水光源E的信息中所包含的原子特征光谱复合光被分析单元分解为原子复合光谱G，将原子复合光谱G与计算机中元素数据库进行分析和计算，实现关键化学元素成分及含量的连续、实时、准确在线检测、显示和控制；分析单元将钢水光源E的信息还原为温度光谱M，将温度光谱M与计算机中温度数据库内的温度数据进行对比和分析，实现钢水温度的连续、实时、准确在线检测、显示和控制。进一步，所述分析单元包括光源接收器、分光仪、工业相机I、工业相机II和测量计算机，所述分光仪与工业相机I连接，工业相机I与测量计算机连接；所述光源接收器与工业相机II连接，工业相机II与测量计算机连接；所述光源接收器、分光仪分别与光源探头连接。进一步，所述光源探头为一个探头，光源探头获得的钢水光源E的信息被分成两路传输至分析单元，一路进入到光源接收器中，另一路进入到分光仪中。进一步，所述光源探头包括探头I和探头II，所述探头I经光纤电缆I与分光仪连接，所述探头II经光纤电缆II与光源接收器连接。进一部，检测系统还包括光纤电缆接口，光纤电缆接口用于连接转炉钢水检测探道内部光纤电缆与外部光纤电缆I和光纤电缆II。光纤电缆接口可使转炉钢水检测探道内部光纤电缆与外部光纤电缆I和光纤电缆II能快速连接和脱开。进一步，所述检测探道向上与钢水液面D倾斜一角度θ插入炉体内。进一步，所述检测探道的入口处位置高于钢水液面D。进一步，所述检测探道伸入到炉内的端部设置有喷嘴，检测探道的入口处设置有惰气喷吹入口。本专利技术的目的之二是通过以下技术方案实现的：一种钢水成分连续检测方法，其特征在于：光源探头获取钢水光源E的信息；钢水光源E的信息中所包含的原子特征光谱复合光被分析单元分解为原子复合光谱G，将原子复合光谱G与计算机中元素数据库进行分析和计算，实现关键化学元素成分及含量的连续、实时、准确在线检测、显示和控制；分析单元将钢水光源E的信息还原为温度光谱M，将温度光谱M与计算机中温度数据库内的温度数据进行对比和分析，实现钢水温度的连续、实时、准确在线检测、显示和控制。由于采用以上技术方案，本专利技术具有以下优点：本专利技术设计紧凑，组装迅速方便，设备投资低廉，工作可靠，不仅能适用于大、小型不同吨位转炉，而且从原理上讲，适用于任何不同吨位的各种冶金炉，包括LD、OBM、AOD、EOF、EAF、铁水包、各类二次精炼设备(如：LF、CAS-OB、VOD和RH)，以及混铁炉和连铸机中间罐等。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢水成分连续检测系统，其特征在于：包括设置于转炉炉体A上的检测探道(2)和分析单元，检测探道与炉体内部空间相通；所述检测探道内设置有光源探头，用于获取钢水光源E的信息；钢水光源E的信息中所包含的原子特征光谱复合光被分析单元分解为原子复合光谱G，将原子复合光谱G与元素数据库(14)进行分析和计算，实现关键化学元素成分及含量的连续、实时、准确在线检测、显示和控制；分析单元将钢水光源E的信息还原为温度光谱M，将温度光谱M与温度数据库(13)内的温度数据进行对比和分析，实现钢水温度的连续、实时、准确在线检测、显示和控制。

【技术特征摘要】
1.一种钢水成分连续检测系统，其特征在于：包括设置于转炉炉体A上的检测探道(2)和分析单元，检测探道与炉体内部空间相通；所述检测探道内设置有光源探头，用于获取钢水光源E的信息；钢水光源E的信息中所包含的原子特征光谱复合光被分析单元分解为原子复合光谱G，将原子复合光谱G与元素数据库(14)进行分析和计算，实现关键化学元素成分及含量的连续、实时、准确在线检测、显示和控制；分析单元将钢水光源E的信息还原为温度光谱M，将温度光谱M与温度数据库(13)内的温度数据进行对比和分析，实现钢水温度的连续、实时、准确在线检测、显示和控制。2.根据权利要求1所述的一种钢水成分连续检测系统，其特征在于：所述分析单元包括光源接收器(9)、分光仪(11)、工业相机I(12)、工业相机II(10)和测量计算机(15)，所述分光仪与工业相机I连接，工业相机I与测量计算机连接；所述光源接收器与工业相机II连接，工业相机II与测量计算机连接；所述光源接收器、分光仪分别与光源探头连接。3.根据权利要求2所述的一种钢水成分连续检测系统，其特征在于：所述光源探头为一个探头，光源探头获得的钢水光源E的信息被分成两路传输至分析单元，一路进入到光源接收器中，另一路进入到分光仪中。4.根据权利要求2所述的一种钢水成分连续检测系统，其特征在于：所述光源探头包括光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：余杨，
申请(专利权)人：余杨，
类型：发明
国别省市：重庆,50