一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，包括：压力单元配置用于检测反应室内压力值并调控反应室内压力大小；温度单元配置用于检测反应室内纵向区域温度分布，基于纵向区域温度分布调控反应室内温度并计算反应室内实际液位高度；加料单元配置用于向反应室内自动加料；排料单元配置用于控制反应室自动排料并智能收集排料；控制中心与上述单元通信连接，配置用于构建液位高度与加料量、排料量的计算函数，判断实际液位高度与理论液位高度差值，并在当批次排料、下批次加料阶段对加料量进行自动调节。本发明专利技术还提供一种控制方法。本发明专利技术实现了对反应温度、压力、加料量、排料量的精确控制，基于算法智能调控加料量以实现高效还原反应。实现高效还原反应。实现高效还原反应。

【技术实现步骤摘要】
一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及海绵钛
，尤其涉及一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高温性能好等特点，在航空航天、深海探测、化工、医疗等领域具有广泛应用。海绵钛作为钛及钛合金制备的原料，工业上只由镁热法制备。镁热还原TiCl4生产海绵钛反应，为多相剧烈放热反应，实际生产中需对反应室压力、温度、TiCl4加料速度、MgCl2排放量、TiCl4加料总量进行控制，当工艺参数出现偏离时，海绵钛质量将会被严重影响。例如，反应容器压力偏低，海绵钛可能被空气污染；反应温度过高，海绵钛Fe杂质将出现明显升高。
[0003]为精确自动控制还原过程关键工艺参数，国内各海绵钛企业选用先进的分布式控制系统(Distributed control system)，以解决关键工艺参数偏差对海绵钛质量带来不良影响。然而在海绵钛还原过程中，由于反应室泄压过程中TiCl4将出现损耗，MgCl2排放过程中易出现称量误差，因此反应界面位置时常偏离设置值。由于反应界面为反应放热区域，需进行强制散热，因此反应界面位置探测及温度控制对海绵钛质量控制具有重要现实意义。
[0004]因此，现有技术中存在对海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统及控制方法改进的需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提出一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统及控制方法，实现了控制系统对温度、压力、加料量、排料量的精确控制，基于算法智能调控加料量以实现高效还原反应。
[0006]基于上述目的，本专利技术实施例的提供了一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，还原过程在反应室中进行，该控制系统包括：
[0007]压力单元，压力单元配置用于检测反应室内压力值并调控反应室内压力大小；
[0008]温度单元，温度单元配置用于检测反应室内纵向区域温度分布，基于纵向区域温度分布调控反应室内温度并计算反应室内实际液位高度；
[0009]加料单元，加料单元配置用于向反应室内自动加料；
[0010]排料单元，排料单元配置用于控制反应室自动排料并智能收集排料；
[0011]控制中心，控制中心与压力单元、温度单元、加料单元以及排料单元通信连接，控制中心配置用于构建液位高度与加料量、排料量的计算函数，判断实际液位高度与理论液位高度差值，并在当批次排料、下批次加料阶段对加料量进行自动调节。
[0012]在一些实施方式中，温度单元包括多个热电偶以及与反应室内部连通的变频风机，多个热电偶沿反应室外壁纵向间隔分布，基于多个热电偶中温度最高的位置获取实际液位高度，基于多个热电偶的检测的温度与预设温度的差值，调节变频风机的频率。
[0013]在一些实施方式中，液位高度与排料量的计算函数为：
[0014][0015]液位高度与加料量的计算函数为：
[0016][0017]其中，W1为实际MgCl2排放量，W0为理论MgCl2排放量，F1为实际所需TiCl4加入量，F0为理论TiCl4加入量，L2为理论液位高度，L1为实际液位高度，r为反应室半径；ρ为MgCl2密度，M1为TiCl4分子量，M2为MgCl2分子量。
[0018]在一些实施方式中，多个热电偶包括10～14根沿反应室外壁纵向间隔分布的热电偶，相邻热电偶之间的间距为2～3cm。
[0019]在一些实施方式中，压力单元包括远程数显压力表、自动充氩阀门以及自动泄压阀门。
[0020]在一些实施方式中，加料单元包括高位槽，高位槽到反应室之间的加料管路上设置有调节阀以及流量计。
[0021]在一些实施方式中，排料单元包括设置于反应室底部的排料阀，以及设置于排料阀下方的具有自动定位功能的抬包车。
[0022]在一些实施方式中，抬包车内设置有地磅秤。
[0023]在一些实施方式中，控制中心进一步配置用于工艺参数的设定、参数的反馈、历史工艺参数访问、工艺参数的运行状态监控以及参数偏离报警功能。
[0024]本专利技术还提供了一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制方法，该方法包括以下步骤：
[0025]S1：操作人员在控制中心设定反应室外壁温度、反应室压力、单批次TiCl4加料量、液位高度、单批次MgCl2排放量，设置完成后，加料单元按当批次预设参数自动进行TiCl4给料；
[0026]S2：TiCl4给料过程中，压力单元对反应室内压力进行监控，并通过控制中心通信控制泄压阀和充氩阀开闭以对调控反应室内的压力；
[0027]S3：TiCl4给料过程中，温度单元对反应室内温度进行监控，并通过控制中心通信控制变频风机的频率以调控反应室内的温度；
[0028]S4：当批次TiCl4加料结束时，通过温度单元的温度数据，判断液位高度，基于液位高度与加料量、排料量的计算函数计算当批次实际加料量和实际排料量，基于实际加料量和实际排料量计算下一批TiCl4补料量；
[0029]S5：当本批次TiCl4加料结束后，排料单元对反应室进行MgCl2排料，当MgCl2排放量达设置值时，结束MgCl2排料；
[0030]S6：按S1至S5中的步骤循环进行，每次循环加入上一批计算的补料量，直至加料总量、MgCl2排放总量达设定值时，还原过程结束，开始真空蒸馏操作。
[0031]本专利技术至少具有以下有益技术效果：
[0032]本专利技术提供了一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，通过温度、压力单元实现了对反应室内温度和压力的实时监控，以及当实际参数偏离预设值时对温度和压力进行精确调控，避免因温度、压力问题导致的安全事故；通过加料、排料单元实现了自动批次加排料，并且进一步通过算法计算料量损耗并智能补料，实现了对海绵钛高效还原反应，并且本专利技术的系统操作简单、全自动化操作效率高、可靠性强。
[0033]本专利技术的方法具有如上述同样的有益效果。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0035]图1为本专利技术提供的控制系统实施例的示意图；
[0036]图2为本专利技术提供的还原反应室实施例的示意图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术实施例进一步详细说明。
[0038]除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术
的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”“竖直”、“水平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，所述还原过程在反应室中进行，其特征在于，包括：压力单元，所述压力单元配置用于检测所述反应室内压力值并调控所述反应室内压力大小；温度单元，所述温度单元配置用于检测所述反应室内纵向区域温度分布，基于所述纵向区域温度分布调控所述反应室内温度并计算所述反应室内实际液位高度；加料单元，所述加料单元配置用于向所述反应室内自动加料；排料单元，所述排料单元配置用于控制所述反应室自动排料并智能收集排料；控制中心，所述控制中心与所述压力单元、所述温度单元、所述加料单元以及所述排料单元通信连接，所述控制中心配置用于构建液位高度与加料量、排料量的计算函数，判断所述实际液位高度与理论液位高度差值，并在当批次排料、下批次加料阶段对所述加料量进行自动调节。2.根据权利要求1所述的海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，其特征在于，所述温度单元包括多个热电偶以及与所述反应室内部连通的变频风机，所述多个热电偶沿所述反应室外壁纵向间隔分布，基于所述多个热电偶中温度最高的位置获取实际液位高度，基于所述多个热电偶的检测的温度与预设温度的差值，调节所述变频风机的频率。3.根据权利要求2所述的海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，其特征在于，所述液位高度与所述排料量的计算函数为：所述液位高度与所述加料量的计算函数为：其中，W1为实际MgCl2排放量，W0为理论MgCl2排放量，F1为实际所需TiCl4加入量，F0为理论TiCl4加入量，L2为理论液位高度，L1为实际液位高度，r为反应室半径；ρ为MgCl2密度，M1为TiCl4分子量，M2为MgCl2分子量。4.根据权利要求2所述的海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，其特征在于，所述多个热电偶包括10～14根沿所述反应室外壁纵向间隔分布的热电偶，相邻所述热电偶之间的间距为2～3cm。5.根据权利要求1所述的海绵钛还原过程工艺参数精确控制系统，其特征在于，所述压力单元包括远程数显压力表、自动充氩阀门以及自...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛卓，李开华，马占山，李占军，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：