用于控制冶金容器中熔化的金属池起泡的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于控制冶金容器中熔化的金属池起泡的方法及其装置。该方法包括：通过容器(1)的底部引入搅拌气体，由固定到容器上或容器的支撑框架上的至少一个传感器接收可测量的机械振动，由高通滤波器(13a)并且优选地由低通滤波器(13b)过滤这样检测的振动信号，采样并数字化(15)所述振动信号以便对其进行第二滤波，第二滤波是数字滤波，并针对容器的振动响应被校准，对所述响应排序，以便对每个序列计算(17)时间移动均方值，从中提取测量的振动信号的总的有效值RMS(代表“均方根”)，其中使用所述有效值控制提供给所述容器的搅拌气体的流量。本发明专利技术可用于炼钢厂的钢水桶、转炉、RH处理、电弧炉等的搅拌台。

【技术实现步骤摘要】
用于控制冶金容器中熔化的金属池起泡的方法及其装置本申请是国际申请日为2005年6月14日、国际申请号为PCT/FR2005/001460、进入国家阶段日期为2006年12月28日、国家申请号为200580021688.0、专利技术名称为“用于控制冶金容器中熔化的金属池起泡的方法和用于实施所述方法的装置”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及通过底部吹入搅拌气体在尤其用于钢厂的冶金桶中的起泡。更一般地说，本专利技术涉及在任何的冶金容器中的熔化的金属池的起泡，所述金属容器例如是钢厂转炉、电弧炉或RH容器配备的，尽管如此，仍然记起起泡在当今的桶内处理站中是最通常进行的。
技术介绍
众所周知，在钢厂的钢水桶中的处理(这个优选的应用将在后面作为例子)使得能够进各种冶金操作，例如在液态下钢的分级、脱氧、脱氮或脱碳。由于生产率的原因，需要限制金属在钢水桶中的驻留时间，钢通常被搅拌，以帮助这些不同的操作，这通常还涉及浮在表面上的活性的炉渣。 因而，当其被合适地进行时，桶的搅拌能够使得分级是均匀的，同时能够使得金属炉渣的交换被加速，从而更快地接近在这两个阶段之间的热动平衡。因而有助于冶金操作例如通过对和炉渣呈反应接触的上层连续地供应“新鲜”的液体钢进行去除瓦斯或脱碳。还有助于内含物的移注，因此参与铸钢的最终内含物的清洁。因而应当理解，根据所考虑的冶金操作，可能具有不同的最佳搅拌强度，作为一个合适的例子，例如根据期望的结果在一个相同的桶内处理的过程中。 众所周知，在钢水桶中的钢可以用气动方法(起泡)或用电磁方法搅拌。当用气动方法搅拌时(在钢水桶中最经常的情况)，通常通过吹入惰性气体进行搅拌，惰性气体通常是氩气，借助于钢水桶底部的注入器，一般是一种多孔的塞子进行注入。 概略地说，为了有效，钢的气动搅拌必须具有足够的强度，以实现赋予它的作用，不过，还需要不会在池的表面引起过大的漩涡。如果搅拌的强度太弱，则可能在浇注时不能完成冶金操作。相反，强度过大的搅拌引起钢水池的过大的搅动。这可能对例如内含物的清洁是有害的，这是因为由冶金操作产生的内含物此时被漩涡夹带并保留在液体金属中，直到浇注而没有时间滗析(decant)。此外，一定量的矿渣可被带入金属池中，因而污染最终的钢。此外，尤其是不在真空下工作时，如果漩涡破坏漂浮着的矿渣层的连续性，则具有由直接和空气中的氧气实现接触而导致钢再氧化的危险。在极端情况下，不受控制的搅拌甚至可以引起液体钢和矿渣的飞溅，这污染了设备，以至妨碍下一次装料。 因而，许多年来，一直试图测量进行的搅拌的强度，借以测量搅拌的质量，从而通过合适的调节使其最佳。在本专利技术针对的气动搅拌的情况下，这种测量最一般地在于，简单地跟踪注入的气体的流量，从而借助于预先建立的图表，借助于对用于控制压力的入口阀进行所需的操作，使流量保持在钢水桶中正在进行的操作所需的流量范围内。 不幸的是，这样收集的流量测量经常不能正确地代表钢水池的实际的搅拌。许多因素可以导致这些测量不正确，尤其是由在钢水桶的金属框架及其难熔的包层之间的通路引起的气体泄露，因此，进入钢水池的搅拌流量不能通过测量气源的流量得知。 钢水池的表面的搅动的视觉检查使得本领域熟练的技术人员能够凭经验判断搅拌的质量。不过，这种可能性是很小的，并且对于缓和的搅拌，例如在处理的最后，由于此时具有一厚层漂浮的矿渣，无论如何，是行不通的。 已知通过被搅拌的钢水池的“振动”提供一种解决办法。例如文件USP6264716描述了这样一种实时振动分析的程序，其基本原理是简单的:在钢水桶中的被气动地搅拌的液态物质的池必然产生振动现象，其携带关于搅拌的定量的信息，如果知道如何通过对接收的信号进行合适的处理来利用所述振动现象的话。然后分析这个以前处理的振动测量，这使得能够将其和一个预定的值的范围比较，在该范围之内的搅拌被认为是最佳的，并相应地调节搅拌气源的压力，以确保合适的吹气流量，并且不必知道这个流量。 实际上，一种加速计型的传感器被置于钢水桶的壁上，并接收钢水桶的径向振动。在常规的滤波之后，收集的信号经过幅值调节、数字采样、然后借助于离散傅立叶变换计算进行数值评价。接着，可以把这种傅立叶分析的结果实时地发送到控制器，控制器除去进行已知的麻烦事件(瞬间添加粉末、温度选择、添加合金元素等)，根据由预先限定的振动阈值确定的预先设置，必须能够确保每个处理步骤的钢水池的最佳搅拌。选择地，为了使钢水桶的温度对传感器的破坏最小，传感器可以被设置在不与钢水桶的框架直接接触的位置。为此目的，建议增加被插在它们之间的可移动的支撑件，或者把传感器置于气体注入系统本身上，或者置于用于把钢水桶连接到其框架的连接壳体上。 不过，这种已知的振动分析系统并不是完全满意的。具体地说，已经证明，检测的信号被和处于钢水池的非常低的频率的特定的谐振模式(特别是重力模式)或者电气低频干扰有关的不希望的振动分量所污染。此外，用户经常遇到离散傅立叶变换的频谱的计算固有的问题。此外，这种系统不允许用户在装置中进行关于多孔塞子的阻塞的状态或气体泄露的反馈，如果具有气体泄露的话。
技术实现思路
因而本专利技术旨在提出另一种解决方法，借助于对传感器产生的振动信号进行模拟滤波和数字滤波，对钢水桶起泡进行振动跟踪和实时控制，还使得能够检测任何泄露或评价多孔塞子的阻塞状态。 因而，本专利技术的主题是在钢水桶或另外类似的冶金容器中的金属池的起泡的振动控制的方法，按照本专利技术的方法，搅拌气体通过钢水桶的底部被引入，由位于钢水桶或其框架上的至少一个传感器采集代表要被测量的振动级的振动，发出的信号被采样并被数字化，其特征在于，在所述信号被采样和数字化之前，借助于“高通”模拟滤波器处理所述振动信号，并且在所述信号被采样和数字化之后，对其进行第二滤波，这次是对于特定于所述钢水桶的振动响应被校准的数字滤波，在对相继的数字化信号排序之后，对每个序列进行滑动时间均方值的计算，然后由此提取这样测量的振动信号的总的RMS(代表“均方根”)有效值，该有效值用于调节提供给容器的搅拌气体的流量。 优选地，收集的振动信号还通过“低通”模拟滤波被处理，这样做是为了避免在信号的数字化中固有的被称为“混叠”的现象，其可能含有等于采样频率的一半的奈魁斯特频率之外的不可忽略的分量。 在本专利技术的一种优选的实现中，用于第二滤波操作的数字滤波器是脉冲响应IR滤波器，最好是无限脉冲响应滤波器(IIR滤波器)，其一般通过“回归”线性操作来实现。例如这些回归滤波器的优点是其小的计算成本、小的延迟以及其相对稳定性，其中所述稳定性可以通过遵守使用的某些预防措施来获得，尤其是关于IR滤波器的截止频率和采样频率之间的比。 在本专利技术的优选实施例中，这样测量的振动信号的有效值(或RMS)被实时地传递给用于自动调节气体流量的系统。 本专利技术的主题还在于用于控制冶金容器中的金属池的气动搅拌的装置，包括:底部注入器，其借助于具有用于调节流量的压力控制阀和流量计的管道和增压搅拌气体的供应源相连；被安装在容器本身上或支撑着所述容器的框架上的至少一个振动传感器；以及用于处理由所述传感器收集的振动信号的单元，所述装置的特征在于，所述信号处理单元至少并按照作为处理信号的顺序的这个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在钢水桶或其它类似的冶金容器中的金属池的起泡的振动控制的方法，按照本方法，搅拌气体通过钢水桶的底部被引入，由位于钢水桶或其框架上的至少一个传感器采集代表要被测量的振动量的振动，发出的信号被采样并被数字化，其特征在于，在所述信号被采样－数字化之前，借助于“高通”模拟滤波器处理所述振动信号，并且在所述信号被采样－数字化之后，对其进行第二滤波，这次是特定于所述钢水桶的振动响应被校准的数字滤波，在对相继的数字化信号排序之后，对每个序列进行滑动时间均方值的计算，然后由此提取这样测量的振动信号的总的均方根有效值，该有效值用于调节提供给容器的搅拌气体的流量。

【技术特征摘要】
2004.07.02 FR 04074551.一种在钢水桶或其它类似的冶金容器中的金属池的起泡的振动控制的方法，按照本方法，搅拌气体通过钢水桶的底部被引入，由位于钢水桶或其框架上的至少一个传感器采集代表要被测量的振动量的振动，发出的信号被采样并被数字化，其特征在于，在所述信号被采样一数字化之前，借助于“高通”模拟滤波器处理所述振动信号，并且在所述信号被采样一数字化之后，对其进行第二滤波，这次是特定于所述钢水桶的振动响应被校准的数字滤波，在对相继的数字化信号排序之后，对每个序列进行滑动时间均方值的计算，然后由此提取这样测量的振动信号的总的均方根有效值，该有效值用于调节提供给容器的搅拌气体的流量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，收集的振动信号还通过“低通”模拟滤波被处理。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用无限脉冲响应IIR滤波器进行所述的第二数字滤波。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，振动信号的所述时间均方值被传递给自动控制搅拌气体的流量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·波蒂，查尔斯·普塞，帕特里克·维塔，弗朗西斯·苏林，克劳德·伯托莱蒂，伊维斯·伯内克，丹尼尔·伯奈特，埃里克·卡里奥利，
申请(专利权)人：阿塞洛法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR