一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法技术

本发明专利技术涉及一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，属于炼钢方法技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法


[0001]本专利技术涉及一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，属于炼钢方法

。

技术介绍

[0002]转炉底部吹氧直接穿透熔池，形成强烈的搅拌
。
研究证实底吹转炉的搅拌强度
10
倍于顶吹转炉，剧烈的搅拌极大地改善了冶炼反应动力学条件，熔池内部反应更加剧烈
、
更接近平衡
。
因其具有较高的二次燃烧率，可以增加入炉的废钢比例，有助于降低铁水消耗，实现节能降耗
。
此外，底吹氧转炉配合底部喷吹石灰粉，能够提高前期化渣速度
、
促进金渣界面反应进行以及降低转炉喷溅的发生率
。
因此，底吹转炉具有钢水氧含量低
、
金属收得率高
、
原辅料消耗低
、
生产效率高等突出优势
。
[0003]炉底寿命短长期制约底吹转炉
、
顶底吹氧复吹转炉的推广和应用
。
底吹转炉底枪由同心套管构成
。
其中，氧和石灰粉经中心管吹入熔池；中心管与外层套管之间形成环缝，天然气由套管经环缝进入熔池，具有冷却
、
保护底枪的作用
。
转炉底枪烧损是致使炉底耐材寿命短的关键原因之一
。
通常，天然气冷却在底枪出口端部形成固态金属质蘑菇头覆盖底枪，能够保护底枪免受高温钢液的侵蚀
。
但是，蘑菇头控制不当容易堵塞中心管引发底枪天然气回流至中心管造成回火
。
另外，供气制度不当也容易造成底枪回火
。
吹炼阶段底枪中心管喷吹氧气，环缝喷吹天然气，底枪回火造成底枪及其周围耐材快速吃损，形成凹坑
。
严重的回火造成底枪
、
炉底壳外的底吹供气管路烧毁，导致转炉漏钢事故
。
[0004]但是，关于转炉底枪回火的研究鲜有报道
。
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种预防底吹氧转炉底枪回火事故的方法，以及时发现底枪回火并采取预防措施，延长底吹寿命，稳定转炉底吹功能
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，依托炉底供气设备本身，无需安装其他设备，基于供气数据建模和分析预判底枪回火的发生风险，方法操作简便
、
成本投入小，能自动实时检测，增加了系统稳定性，减少人的劳动量，能够及时采取措施降低回火事故的发生频率，可以稳定底枪运行，保证生产顺利进行，延长炉底寿命，有效地解决了
技术介绍
中存在的上述问题
。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，包含以下步骤：
[0007](1)
吹炼阶段，开始吹炼后，炉底底枪喷吹氧气，环缝喷吹天然气；周期性调整中心管供气阀门开度向中心管输入气体压力和流量周期性波动信号；
[0008](2)
采集并记录中心管气体压力和流量数据，检测并记录与输入信号同时段的环缝气体压力和流量响应信号；分别计算中心管输入信号和环缝响应信号的波动频率
、
振幅和相位；
[0009](3)
基于输入与响应信号的特征，频率
、
振幅和相位，计算两者之间的相似程度，相似度表示底枪回火的风险程度；
[0010](4)
基于相似程度采取相应的预防措施，消除底枪回火现象，降低底枪回火引发事故的风险，预防措施包括：通过开启底枪喷粉和增加中心管流量升高中心管压力，减小底枪环缝天然气流量降低环缝压力的方法使中心管供气压力高于环缝供气压力，避免环缝天然气回流至中心管与氧气混合；底吹中心管和环缝气体切换为惰性气体，防止天然气与氧气混合气体燃烧
。
[0011]所述步骤
(1)
中，周期性调整中心管供气阀门开度向中心管输入气体压力和流量周期性波动信号，底枪吹氧
0.5min
‑
2.0min
后，中心管供气阀门开度在原开度
D0基础上周期性调整，阀门开度周期性波动；
[0012]阀门开度
D
＝
D0*(1
±
r)
，阀门调整幅度
r
介于
0.1
％
‑
10
％；
[0013]阀门开度由
D0调整至
D0*(1
±
r)
后再恢复至
D0记为一次调整，阀门开度调整频率介于3次
/min
‑
10
次
/min。
[0014]所述步骤
(2)
中，检测并采集中心管供气压力数据信号，对中心管压力进行周期函数拟合，计算中心管供气压力的波动参数，包括：振幅
A
C
、
频率
F
C
＝
ω
/2
π
和相位
P
C0
为中心管供气阀门开度为原开度
D0时的中心管供气压力；
[0015]用于拟合函数的数据为新采集
30s
‑
90s
内的中心管供气压力数据；
[0016]第一次对中心管压力进行周期函数拟合时间为中心管供气阀门开始调整
30s
后，此后，每秒对中心管压力数据拟合一次，并计算更新中心管供气压力的振幅
、
频率和相位
。
[0017]所述步骤
(2)
中，检测并采集底枪环缝供气压力数据响应信号，对环缝压力进行周期函数拟合，计算环缝供气压力的波动参数，包括：振幅
A
S
、
频率
F
S
＝
ω
/2
π
和相位
P
S0
为环缝供气压力，
t
d
为环缝压力信号响应延迟时间，取值
0.3s
；
[0018]用于拟合函数的数据为新采集
30s
‑
90s
内的底枪环缝供气压力数据；
[0019]第一次对底枪环缝压力数据进行周期函数拟合时间为中心管供气阀门开始调整
30s
后，此后，每秒对底枪环缝压力数据拟合一次，并计算更新底枪环缝供气压力的振幅
、
频率和相位
。
[0020]所述步骤
(3)
中，根据输入与响应信号的频率
、
振幅和相位，由下列公式每秒计算两个信号之间的相似程度
S
[0021]S
＝
(1/3((A
C
‑
A
S
)/A
C
)2+1/3((F
C
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)
吹炼阶段，开始吹炼后，炉底底枪喷吹氧气，环缝喷吹天然气；周期性调整中心管供气阀门开度向中心管输入气体压力和流量周期性波动信号；
(2)
采集并记录中心管气体压力和流量数据，检测并记录与输入信号同时段的环缝气体压力和流量响应信号；分别计算中心管输入信号和环缝响应信号的波动频率
、
振幅和相位；
(3)
基于输入与响应信号的特征，频率
、
振幅和相位，计算两者之间的相似程度，相似度表示底枪回火的风险程度；
(4)
基于相似程度采取相应的预防措施，消除底枪回火现象，降低底枪回火引发事故的风险，预防措施包括：通过开启底枪喷粉和增加中心管流量升高中心管压力，减小底枪环缝天然气流量降低环缝压力的方法使中心管供气压力高于环缝供气压力，避免环缝天然气回流至中心管与氧气混合；底吹中心管和环缝气体切换为惰性气体，防止天然气与氧气混合气体燃烧
。2.
根据权利要求1所述的一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，其特征在于：所述步骤
(1)
中，周期性调整中心管供气阀门开度向中心管输入气体压力和流量周期性波动信号，底枪吹氧
0.5min
‑
2.0min
后，中心管供气阀门开度在原开度
D0基础上周期性调整，阀门开度周期性波动；阀门开度
D
＝
D0*(1
±
r)
，阀门调整幅度
r
介于
0.1
％
‑
10
％；阀门开度由
D0调整至
D0*(1
±
r)
后再恢复至
D0记为一次调整，阀门开度调整频率介于3次
/min
‑
10
次
/min。3.
根据权利要求1所述的一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，其特征在于：所述步骤
(2)
中，检测并采集中心管供气压力数据信号，对中心管压力进行周期函数
P
C
＝
Asin(
ω
t+
φ
)+P
C0
拟合，计算中心管供气压力的波动参数，包括：振幅
A
C
、
频率
F
C
＝
ω
/2
π
和相位
φ
C
，
P
C0
为中心管供气阀门开度为原开度
D0时的中心管供气压力；用于拟合函数的数据为新采集
30s
‑
90s
内的中心管供气压力数据；第一次对中心管压力进行周期函数拟合时间为中心管供气阀门开始调整
30s
后，此后，每秒对中心管压力数据拟合一次，并计算更新中心管供气压力的振幅
、
频率和相位
。4.
根据权利要求1所述的一种识别及预防底吹转炉底枪回火的方法，其特征在于：所述步骤
(2)
中，检测并采集底枪环缝供气压力数据响应信号，对环缝压力进行周期函数
P
S
＝
Asin(
ω
(t
‑
t
d
)+
...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫龙格，邓建军，高福彬，史进强，张涛，唐笑宇，代红星，李太全，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：