一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统技术方案

本发明专利技术涉及冶金检测技术领域，具体是一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统，包括LF精炼炉钢包、光谱仪和计算机分析系统，所述光谱仪和所述计算机分析系统数据连接；所述LF精炼炉钢包通过一拖二光纤连接激光器和光谱仪，所述激光器和所述光谱仪与计算机控制系统连接，所述计算机控制系统和计算机分析系统连接。本发明专利技术可以提高精炼效率和钢水成分控制精度，降低人工劳动强度，提高安全性，缩短冶炼时间和提高控制水平；此外，采用连续在线的成分检测，可以提高精炼自动化的控制水平。

【技术实现步骤摘要】
一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统
本专利技术涉及冶金检测
，具体是一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统。
技术介绍
在冶金行业，为了提高钢水质量和进行钢水成分调整，通常需要进行LF精炼，该工序的最主要目标是调整钢水成分和温度，因此，在精炼过程中需要多次人工取样进行钢水成分分析。目前的LF精炼工艺一般都是在精炼过程中，采用人工插入取样器进行钢水取样，一般每炉钢需取样2-3次，然后将试样送化验室分析，化验室一般采用直读光谱的方式分析，先需要制样、磨样、分析等工序，一般需要5-15分钟才能输出分析结果，LF精炼操作工根据化验室反馈的钢水成分分析结果，调整合金的加入量和种类，达到冶炼钢种所需要的目标钢水成分。由于目前不具备液态钢水成分的在线直接测量，需要人工取样离线分析，不仅劳动强度大、安全性差，还需要较长的时间等待分析结果，对精炼时间和钢水成分的合格率有重要影响。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供了一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统。一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统，包括LF精炼炉钢包、光谱仪和计算机分析系统，所述光谱仪和所述计算机分析系统数据连接；所述LF精炼炉钢包通过一拖二光纤连接激光器和光谱仪，所述激光器和所述光谱仪与计算机控制系统连接，所述计算机控制系统和计算机分析系统连接；冶炼过程中，计算机控制系统控制激光器以脉冲的方式，按照一定周期间歇式发射脉冲激光，发射到与吹气孔处接触的钢液面上，在钢液面上激发形成钢水的等离子体光谱，该光谱被光谱仪接受，经由计算机分析系统分析该光谱信号，利用光谱技术分析出钢水中化学成分C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、Ti、V、Nb等主要元素的含量，并将检测到的钢水成分以数据和曲线的方式显示在计算机界面上。进一步的，所述一拖二光纤由两根光纤组合而成，其中一根光纤为稀土掺杂石英光纤，另一根为石英光纤，两根光纤长度一致，平行组合，其中一头聚合成一端，另外一头分开形成两个端头。进一步的，所述一拖二光纤中稀土掺杂石英光纤端头与所述激光器连接。进一步的，所述激光器为稀土掺杂光纤脉冲激光器，功率范围30-150mj，发射激光波长1064nm。进一步的，所述一拖二光纤中石英光纤端头与所述光谱仪连接。进一步的，所述光谱仪检测波长范围为170-750nm。进一步的，所述计算机分析系统通过交换机分别与LF精炼炉数据库系统、其他工控机和基础自动化平台连接，能提高LF精炼的自动化控制水平和钢水成分控制精度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)具有连续在线检测LF炉内液态钢水成分的功能，成分分析精度能满足精炼钢水的需求，省去了传统方法需要的取样、制样、磨样等工序。(2)采用传统取样、送样的离线分析方法需要5-15分钟才能得到分析结果，本专利技术可以实时在线分析钢水成分。(3)本专利技术可以在线连续检测LF炉内的钢水成分，与LF精炼控制模型相结合，能提高LF精炼的自动化控制水平和钢水成分控制精度。本专利技术可以提高精炼效率和钢水成分控制精度，降低人工劳动强度，提高安全性，缩短冶炼时间和提高控制水平；此外，采用连续在线的成分检测，可以提高精炼自动化的控制水平。附图说明图1为本专利技术的系统框图。图2为本专利技术的一拖二光纤与LF精炼炉钢包的连接示意图。图2中：1-LF精炼炉钢包，2-透气砖，3-透气砖吹管板，4-氩气插拔支管，5-氩气总管，6-一拖二光纤，7-光纤出口密封盖，8-激光器，9-光谱仪。具体实施方式实施例1请参阅图1，一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统，包括LF精炼炉钢包、光谱仪和计算机分析系统，所述光谱仪和所述计算机分析系统数据连接；所述LF精炼炉钢包通过一拖二光纤连接激光器和光谱仪，所述激光器和所述光谱仪与计算机控制系统连接，所述计算机控制系统和计算机分析系统连接；冶炼过程中，计算机控制系统控制激光器以脉冲的方式，按照一定周期间歇式发射脉冲激光，发射到与吹气孔处接触的钢液面上，在钢液面上激发形成钢水的等离子体光谱，该光谱被光谱仪接受，经由计算机分析系统分析该光谱信号，利用光谱技术分析出钢水中化学成分C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、Ti、V、Nb等主要元素的含量，并将检测到的钢水成分以数据和曲线的方式显示在计算机界面上。进一步的，所述一拖二光纤由两根光纤组合而成，其中一根光纤为稀土掺杂石英光纤，另一根为石英光纤，两根光纤长度一致，平行组合，其中一头聚合成一端，另外一头分开形成两个端头。实施例2请参阅图1，一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统，包括LF精炼炉钢包、光谱仪和计算机分析系统，所述光谱仪和所述计算机分析系统数据连接；所述LF精炼炉钢包通过一拖二光纤连接激光器和光谱仪，所述激光器和所述光谱仪与计算机控制系统连接，所述计算机控制系统和计算机分析系统连接；冶炼过程中，计算机控制系统控制激光器以脉冲的方式，按照一定周期间歇式发射脉冲激光，发射到与吹气孔处接触的钢液面上，在钢液面上激发形成钢水的等离子体光谱，该光谱被光谱仪接受，经由计算机分析系统分析该光谱信号，利用光谱技术分析出钢水中化学成分C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、Ti、V、Nb等主要元素的含量，并将检测到的钢水成分以数据和曲线的方式显示在计算机界面上。进一步的，所述计算机分析系统通过交换机分别与LF精炼炉数据库系统、其他工控机和基础自动化平台连接，能提高LF精炼的自动化控制水平和钢水成分控制精度。实施例3请参阅图2，LF精炼需要利用吹氩气搅拌钢水，钢水盛在钢包中，因此在LF精炼的钢包1底部安装有透气砖2以便从透气砖吹管板3中向钢水吹入氩气；所述透气砖3与氩气插拔支管4插拔连接，所述氩气插拔支管4底部与氩气总管5连通，一拖二光纤6的聚合端安装在所述透气砖吹管板3的出口处，所述一拖二光纤6的另外两端从所述氩气总管5的光纤出口密封盖7穿出，分别连接激光器8和光谱仪9。进一步的，所述一拖二光纤6中稀土掺杂石英光纤端头与所述激光器8连接。进一步的，所述一拖二光纤6中石英光纤端头与所述光谱仪9连接。本专利技术的工作原理是:在LF精炼工作过程中，当装有钢水的钢包到达LF精炼工位后，氩气管道与钢包底部透气砖采用人工或者自动的方式进行插接，氩气管道与透气砖接通后，会打开氩气总阀对钢包炉底吹入氩气。当氩气管道与透气砖接通时，埋设在氩气管道里面的光纤头聚合端会自动对接透气砖孔内的嵌入槽，并被固定。此时，计算机控制系统控制激光器以脉冲的方式，按照一定周期发射激光，该激光通过稀土掺杂光纤输入，穿过氩气管道和透气砖孔，与气孔出口处的钢液接触，脉冲激光的高能量将该处的钢水激发形成钢水等离子体光谱，该光谱信号通过石英光纤传输，被光谱仪接受，计算机控制系统通过分析该光谱信号，利用光谱技术分析出钢水中的化学元素的含量，并将分析结果通过计算机网络传输到LF精炼操作室工作平台上的计算机显示界面。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统，包括LF精炼炉钢包、光谱仪和计算机分析系统，所述光谱仪和所述计算机分析系统数据连接，其特征在于:所述LF精炼炉钢包通过一拖二光纤连接激光器和光谱仪，所述激光器和所述光谱仪与计算机控制系统连接，所述计算机控制系统和计算机分析系统连接；所述计算机分析系统通过交换机分别与LF精炼炉数据库系统、其他工控机和基础自动化平台连接；进一步的，所述一拖二光纤由两根光纤组合而成，其中一根光纤为稀土掺杂石英光纤，另一根为石英光纤，两根光纤长度一致，平行组合，其中一头聚合成一端，另外一头分开形成两个端头。

【技术特征摘要】
1.一种LF精炼炉钢水成分的连续检测分析系统，包括LF精炼炉钢包、光谱仪和计算机分析系统，所述光谱仪和所述计算机分析系统数据连接，其特征在于:所述LF精炼炉钢包通过一拖二光纤连接激光器和光谱仪，所述激光器和所述光谱仪与计算机控制系统连接，所述计算机控制系统和计算机分析系统连接；所述计算机分析系统通过交换机分别与LF精炼炉数据库系统、其他工控机和基础自动化平台连接；进一步的，所述一拖二光纤由两根光纤组合而成，其中一根光纤为稀土掺杂石英光纤，另一根为石英光纤，两根光纤长度一致，平行组合，其中一头聚合成一端，另外一头分开形成两个端头。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志刚，陈跃，付勇军，廖庆玲，
申请(专利权)人：湖北理工学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42