在冶金容器或炉中将铁转化为钢的过程中测量液体和固体材料的方法和系统技术方案

本公开涉及用于在冶金容器(3)中将铁转化为钢的方法和系统(1)。多个AC发射和接收线圈(11；11T，11R)相对于容器轴线(A)以不同的位置和方位布置在容器(3)的壁(5)中。基于AC信号接收数据确定容器(3)中的导电材料和/或介电材料的填充液位(L1，L2)。

Method and system for measuring liquid and solid materials in the process of transforming iron into steel in a metallurgical vessel or furnace

The present disclosure relates to a method and system (1) for converting iron into steel in a metallurgical vessel (3). A plurality of AC transmitting and receiving coils (11; 11T, 11R) are arranged in the wall (5) of the container (3) in different positions and directions relative to the vessel axis (A). The filling level (L1, L2) of the conductive material and / or dielectric material in the container (3) is determined based on the AC signal reception data.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在冶金容器或炉中将铁转化为钢的过程中测量液体和固体材料的方法和系统
本公开涉及用于在冶金容器或炉(例如碱性氧气炉和电弧炉)中将铁转化为钢的方法和系统，并测量其中的液体和固体材料。
技术介绍
在碱性氧气炉(BOF)或电弧炉(EAF)中，钢水由铁水和/或废钢制成。现代炼钢需要高品质的熔渣，这是工艺和衬里保护所需的。通常通过在炼钢过程中添加石灰、白云石和回收熔渣来制造熔渣。在炼钢过程中，铁(Fe)特别是铁渣应该可以用在熔渣中，以帮助氧化不需要的元素如硅、钛、磷、锰等，并且应该有足够量的石灰来降低熔渣的酸度。在这个过程中-由于几个原因-转炉中的熔渣可能开始“发泡”并溢流出转炉炉体。这种效应被称为喷渣，并且具有显著的副作用：-由于熔渣含有大量的铁，炼钢车间将失去效率；-生产时间会更长(必须降低吹氧速度以阻止喷渣)；-环境问题；-转炉区域的额外清洁，也会导致生产损失。在本文中，“转炉熔渣的喷渣”是指涉及转炉熔渣溢出的过程，例如，通过浮动和/或飞溅，除非另有说明。偶尔发生的喷渣的副作用可能是在严重的喷渣事件中产生流经钢厂屋顶的红色灰尘的烟雾。例如，WO2014/009367A1公开了一种用于测量冶金竖炉的坩埚中的液体金属表面液位和熔渣表面液位的方法，包括在坩埚的外壁上的一个或多个点处测量以下变量：借助于固定在坩埚外壁铠装上的多个应变仪传感器测量在所述外壁上的圆周应变；以及借助于固定在坩埚外壁铠装上的一个或多个温度传感器测量所述外壁的温度。与坩埚中发生的液态金属液位和/或过程(中的变化)相比，坩埚壁中的热效应没有很好的局部化并且可能较慢。EP0419104A2公开了一种检测模具内存在的熔融金属的液位的方法以及用于执行上述方法的装置，所述方法包括以下步骤：将发射线圈和接收线圈设置为彼此相对，并且将模具插入其间；将AC电压施加到发射线圈以产生交变磁通量，使得至少一部分磁通量穿过模具以及熔融金属(如果有的话)并且到达接收线圈，以及基于由交变磁通量在接收线圈中感应的AC信号的电压值和相位中的至少一个来确定熔融金属的液位。类似地，EP0115258A1公开了一种用于测量容器底部的金属熔体剩余量的方法和装置；US4,441,541公开了一种用于确定连续铸造模具中的熔体液位的方法和装置。US5,232,043公开了一种用于识别熔体的固液界面的设备。US4,138,888公开了一种用于电磁地测量包含在容器(尤其是鱼雷罐式货车)中的熔融金属的液位和/或距离的布置。独立的发射器线圈和接收器线圈在容器壁处或在容器壁内彼此相对位移，使得熔融金属在达到预定液位时在线圈之间形成AC磁屏。在熔融金属切断从发射器线圈到接收器线圈的交变磁场之前，接收器线圈感测到的交变磁场由于在上升的熔融金属的表面处感应的电流产生的交变磁场而增加。在接收器线圈中获得的信号的最高振幅随着容器衬里的磨损和腐蚀的进行而增大。类似地，EP0419104A2公开了一种用于检测熔融金属的液位的方法和装置。美国专利4,144,756公开了一种用于电磁地测量与容纳在炉子、模具、通道等中的熔融金属有关的液位、距离或流速的系统。使用单独的无芯单圈或很少几圈的发射器和接收器线圈，线圈基本上可相对于炉壁等自由定位。包括至少两个信号通道用于信号处理并且用于在发射器和/或接收器信号之间产生反作用，从而产生基本测量信号，该基本测量信号关于干扰和不平衡信号至少基本平衡，由此，可以准确地检测由于熔融金属的液位、距离或流量的变化而在一个或多个接收器线圈中感应的信号的小变化。这种系统仅对发射器和接收器线圈位置处的局部变化敏感。WO2013/039446A1公开了通过一种系统测量冶金容器的空腔中的导电材料的垂直填充液位，所述系统包括用于在连接到交流电源时产生电磁场的发射导体和布置成感测产生输出信号的电磁场的接收导体。发射导体和接收导体缠绕在容器周围。
技术实现思路
鉴于上述情况，需要改进。为此，这里提供了一个方法和一个系统。一个方面包括一种用于在冶金容器中将铁转化为钢的方法，其包括测量冶金容器中的液体和/或固体材料。容器包括沿容器轴线延伸的限定容纳容积的一个或多个壁，其中特别是容器轴线在操作中通常可以是垂直的。该方法包括：为容器在一个或多个壁中设置至少三个线圈的步骤，每个线圈具有线圈轴线和垂直于线圈轴线的表面区域，每个线圈优选地平行于相应的最近的一个或多个壁延伸；以及以下步骤中的至少一个：(a)从其中一个线圈发射AC信号，测量其他两个线圈对AC信号的接收，并确定表示所测量的接收的接收数据，以及(b)从两个线圈发射一个或多个AC信号和测量由第三线圈分别对一个或多个AC信号的接收并确定表示测量的接收的接收数据，其中至少两个线圈相对于容器轴线以不同的角度方位布置和/或相对于容器轴线布置在不同的方位位置，使得相应的线圈轴线以彼此非零的角度被引导到容纳容积中和/或至少部分容纳容积被包围在这些线圈之间，以及至少两个线圈在相对于容器轴线的不同轴向位置布置在容器壁中；以及基于接收数据确定容器中的导电材料和/或介电材料的填充液位的步骤。通过不同线圈的布置和线圈之间AC信号的传输，对通过容纳容积的两个不同的信号路径进行采样。比较不同信号路径的接收数据，特别是具有一个共同端点的两个信号路径，能够精确确定这些路径之间的差异，这可以指示容器中的一个或多个导电材料和/或介电材料和/或其组成，特别是金属和熔渣的液位。垂直路径差异可以预警喷渣事件，这可能是可以预防的。此外，不同组分，特别是不同组分的熔融金属和熔渣类型可以是例如根据诸如铁液滴或金属铁颗粒含量(甚至部分氧化)的标准辨别的，并且在存在明显的湍流和不均匀的、可能剧烈变化的组分液位的情况下，如在将铁转化为钢时一样。容器可以设置有更多的线圈，其中如上所述，可以采用三个线圈或更多线圈的任何组合，用于基于接收数据来确定容器中的导电材料的填充液位。特别是在这种情况下，可以采用不同的AC信号频率来测量和/或识别不同效应、不同线圈(其组合)和/或不同信号路径中的至少一个。两个或更多个不同的频率可以随后传送和/或被同时传送在一个或多个信号路径中。发射的AC信号也可以是频率调制和/或振幅调制，例如用于提供信号的标识数据和/或用于其他原因，例如，啁啾信号可以激发特定谐振频率的容纳容积和其中的任何内容。所发射的AC信号可以是正弦波或具有非正弦波形部分，例如，三角形波形、锯齿波形或方波。该信号可以被施以脉冲一次，或以一个或多个期望的脉冲重复率被重复施以脉冲，或者(准)持续延长的时间段，例如几秒到几分钟甚至几小时。一个或多个线圈可以符合相应壁部分的形状，例如，通常是扁平的，其表面积比沿其相应的线圈轴线的范围大得多。在具有衬里(特别是耐热耐火材料的衬里)的容器中，线圈可以嵌入衬里中和/或布置在衬里和外部(至少相对于衬里)容器壁之间。在一个实施例中，两个线圈布置在容纳容积的相对侧上的壁部分中。因此，可以获得容纳容积的平均值。而且，可以避免局部伪影(antefact)，例如由于金属和/或熔渣的不均匀组成和/或温度，或者通过比较相应的信号来检测局部伪影。两个线圈不必相对于容器的对称轴线或可能的平面彼此完全相对，例如彼此径向完全相对。这防止了永久地或偶尔地位于容器中心的物体(例如用于填充容器的金属流、氧枪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在冶金容器(3)中将铁转化为钢的方法，包括测量所述冶金容器(3)中的液体和/或固体材料，所述容器包括沿容器轴线(A)延伸的限定容纳容积(V)的一个或多个壁(5)，所述方法包括：为所述容器(3)在所述一个或多个壁中设置至少三个线圈(11；11T，11R)的步骤，每个线圈具有线圈轴线(C)和垂直于所述线圈轴线的表面区域，每个线圈优选地平行于相应的一个或多个壁延伸；以及以下步骤中的至少一个：(a)从线圈(11T)中的一个发射AC信号(S；Tx)，测量另外两个线圈(11R)对所述AC信号的接收以及确定指示所测量的接收的接收数据；以及(b)从两个线圈(11T)发射一个或多个AC信号并且测量由第三线圈(11R)分别对一个或多个AC信号的接收，并且确定指示所测量的接收的接收数据，其中所述线圈(11；11T，11R)中的至少两个相对于所述容器轴线(A)以不同的角度方位布置和/或相对于所述容器轴线(A)布置在不同的方位位置，使得相应的线圈轴线以彼此非零的角度被引导到所述容纳容积(V)中和/或所述容纳容积(V)的至少一部分被包围在这些线圈之间，并且所述线圈(11；11T，11R)中的至少两个以相对于所述容器轴线(A)不同的轴向位置布置在容器壁(5)中；以及基于所述接收数据确定所述容器中的导电材料和/或介电材料的填充液位(L1，L2)的步骤。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.24 EP 15196040.81.一种用于在冶金容器(3)中将铁转化为钢的方法，包括测量所述冶金容器(3)中的液体和/或固体材料，所述容器包括沿容器轴线(A)延伸的限定容纳容积(V)的一个或多个壁(5)，所述方法包括：为所述容器(3)在所述一个或多个壁中设置至少三个线圈(11；11T，11R)的步骤，每个线圈具有线圈轴线(C)和垂直于所述线圈轴线的表面区域，每个线圈优选地平行于相应的一个或多个壁延伸；以及以下步骤中的至少一个：(a)从线圈(11T)中的一个发射AC信号(S；Tx)，测量另外两个线圈(11R)对所述AC信号的接收以及确定指示所测量的接收的接收数据；以及(b)从两个线圈(11T)发射一个或多个AC信号并且测量由第三线圈(11R)分别对一个或多个AC信号的接收，并且确定指示所测量的接收的接收数据，其中所述线圈(11；11T，11R)中的至少两个相对于所述容器轴线(A)以不同的角度方位布置和/或相对于所述容器轴线(A)布置在不同的方位位置，使得相应的线圈轴线以彼此非零的角度被引导到所述容纳容积(V)中和/或所述容纳容积(V)的至少一部分被包围在这些线圈之间，并且所述线圈(11；11T，11R)中的至少两个以相对于所述容器轴线(A)不同的轴向位置布置在容器壁(5)中；以及基于所述接收数据确定所述容器中的导电材料和/或介电材料的填充液位(L1，L2)的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述线圈(11；11T，11R)中的两个布置在所述容纳容积的相对侧上的壁部分中。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述接收数据包括所接收的AC信号的频率数据、相位数据和振幅数据中的至少一个，并且可能包括与所发射的AC信号相关联的数据。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所传输的AC信号具有远离电网频率和电网频率的谐波的频率。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述容器(3)包括碱性氧气炉转炉容器，并且其中所述方法包括识别所述容纳容积中的第一组分的液位(L1)和所述容纳容积(V)中的第二组分，特别是熔融金属的液位和熔渣的液位。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将所述容器(3)从初始位置和/或方位，特别是垂直方位，移动，特别是倾斜，到新的位置和/或方位，并且确定至少所述新的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·克勒斯达，J·J·H·哈托格斯，
申请(专利权)人：丹尼利克里斯有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL