【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及转炉底吹供气，特别是指一种基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法。
技术介绍
1、底吹供气技术是转炉与炼钢领域的主要气态介质熔池动力学条件强化技术，利用流体密度差产生的大量浮升气泡团，可有效促进熔池熔态流体的运动速度，抑制熔池速度速去，增大熔池内各元素的反应速度，进而提高冶金生产经济效益与技术指标。
2、由于不当的转炉溅渣操作，诱发导致底吹元件出口被熔渣覆盖；炼钢过程中，瞬时或过程底吹流量不足，诱使钢水倒灌至底吹元件气体通道内部。上述两种情况，均可导致单个或多个底吹元件供气效果变差或完全失去工作能力。目前，针对底吹元件供气状态是否正常，仍基于传统的底吹元件运行过程中“压力-流量”数值对应方法进行判断。
3、但因转炉频繁溅渣操作模式，炉底粘渣量异常性持续积累，导致炉底溅渣层过厚。该情况下，由于底吹气体的持续冲击，炉底熔渣发生流动，形成不同结构状态与出口位置的气体通道。在静止状态的熔池表面投影面上，部分气体通道的出口位置严重偏离底吹元件的出口位置，导致底吹气体未能按设计状态对进入熔池内部，降低了熔池混匀搅拌效果。同时，由于底吹气体仍可经由不同结构状态与出口位置的气体通道被投放到熔池内部，底吹元件的压力与流量检测数值范围仍显示正常。因此，基于传统“压力-流量”数值对应方法，不能准确判断底吹元件气路直通状态，难以完成熔渣堆积在底吹元件出口上方的气路复通需求。
4、激光测距探头的体积小型化与测量精准化的高速发展，为准确测量转炉底吹元件气路长度提供了可靠的硬件设备。通过在底吹元件
技术实现思路
1、转炉冶炼出钢结束后，可利用温差导致的辐射亮度区别，直接观测底吹元件的气路通畅程度。但由于室温气体的持续性通入，导致底吹元件附近底部温度快速下降。而低温状态下的低浓度氧气流股难以有效熔化位于底吹元件内部或出口处上方的熔渣或金属凝固体；如采用高浓度氧气则易发生较大规模的氧化放热效应，降低底吹元件工作寿命。
2、因此，现有底吹元件的复通工艺大多在转炉炼钢过程中，利用高温金属熔液提供的热量对堵塞底吹元件的熔渣或金属凝固体进行持续加热，并通入含有低浓度氧气的混合气体，将熔渣或金属凝固体熔化吹除。
3、但转炉冶炼过程中，高温金属熔液在炉内持续循环流动，且氧气射流与熔池内各元素发生的氧化反应形成大量烟尘颗粒。导致在转炉冶炼过程中，传统监测设备难以有效穿透炉气与熔液阻挡，捕捉底吹元件的气路通畅程度。因此，难以有效判断底吹“氧-氮”混合气对堵塞态底吹元件的气路复通效果。
4、鉴于上述原因，本专利技术旨在提供一种基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法。利用底吹元件底部远离金属熔池、耐火材料隔热效应及室温气体持续性流通的特点，为激光测距探头提供了温度的低温工作环境，保障了激光测距探头运行的安全性与可靠性。
5、底吹气体为无色、透明、无固态颗粒的室温气体，结合底吹气路的竖直型几何结构，为激光测距探头提供了稳定的光学通道，满足了激光测距探头的连续、高效的监测需求。同时，金属熔液为非透明的液态实体介质，为激光反射效应提供了基础条件。且在底吹元件出口处液态金属熔池在底吹流股的作用下持续在一定范围内波动，进而导致底吹元件气路测量值持续在一定范围内波动，为转炉冶炼过程中底吹元件的顺行工作基准提供了测量数据参考依据。
6、鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，利用激光测距探头高效捕捉底吹元件气路长度，基于底吹元件的顺行工作基准与吹堵复通策略，判断底吹元件堵塞状态，完成底吹元件的气路复通，实现底吹元件的高效、可靠运行，提高转炉底吹供气工艺的技术指标与经济效益。
7、一种基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述方法包括运行标准生成模式，堵塞检测模式与气路复通模式；针对不同转炉的吨位及底吹模式特点，在智能分析响应单元中形成底吹元件的顺行工作基准与吹堵复通策略，利用内置于底吹元件底部的激光测距探头获取底吹元件气路长度测量信号，经由数据转化单元确定底吹元件气路长度测量数值，根据底吹元件气路长度测量数值由智能分析响应单元完成底吹元件的顺行工作基准判定与吹堵复通策略选取。
8、进一步地，所述方法采用的核心设备包括依次串联的底吹元件、激光测距探头、数据转化单元、智能分析响应单元及集成控制与显示单元。
9、进一步地，所述激光测距探头安装在底吹元件管道尾端，激光测距探头形成的光路信号可通过底吹元件环缝完成距离测量，激光测距探头有效测量距离范围为0.01m～50.00m，激光测距探头连续测距时间为0.1～1800s，连续拍摄频率≥5次/s，激光测距探头的测距误差≤0.1mm，并均可独立将底吹元件气路长度测量信号输出到数据转化单元。
10、进一步地，所述的运行标准生成模式，操作步骤如下：
11、步骤一：依据不同转炉的吨位及底吹模式特点，智能分析响应单元生成底吹元件的顺行工作基准与吹堵复通策略；
12、步骤二：将生成的底吹元件顺行工作基准与吹堵复通策略内置在智能分析响应单元中，并将运行标准生成信号同步传输到集成控制与显示单元。
13、进一步地，所述的堵塞检测模式，操作步骤如下：
14、步骤一：本炉次冶炼开始前，转炉控制系统将转炉炉口方向调整到竖直向下状态；
15、步骤二：转炉炉口方向调整到竖直向下状态后，转炉控制系统将调整完成信号传输到集成控制与显示单元；
16、步骤三：集成控制与显示单元接收到调整完成信号后，将测量开始信号传输到智能分析响应单元；
17、步骤四：智能分析响应单元接收到测量开始信号后，将探头开机信号传输到激光测距探头；
18、步骤五：激光测距探头接收到开机信号后，开始进行连续5s测量，并将底吹元件气路长度测量信号持续传输到数据转化单元；
19、步骤六：数据转化单元接收到底吹元件气路长度测量信号后，将底吹元件气路长度测量信号进行同步处理，得到底吹元件气路长度测量数值，并将底吹元件气路长度测量数值同步传输到智能分析响应单元；
20、步骤七：智能分析响应单元接收到底吹元件气路长度测量数值后，进行逻辑响应分析，如分析结果满足顺行工作基准，返回堵塞检测模式的步骤一，并将运行正常信号传输到集成控制单元；如分析结果不满足顺行工作基准，将气路复通模式调整到预激发状态，并将堵塞警报信号同步传输到集成控制与显示单元。
21、进一步地，所述的气路复通模式，操作步骤如下：
22、步骤一：当本炉次开始吹氧30s时，智能分析响应单元激发吹堵复通策略，并将吹堵复通策略传输到转炉控制系统；
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【技术保护点】
1.一种基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述方法包括运行标准生成模式，堵塞检测模式与气路复通模式；针对不同转炉的吨位及底吹模式特点，在智能分析响应单元中形成底吹元件的顺行工作基准与吹堵复通策略，利用内置于底吹元件底部的激光测距探头获取底吹元件气路长度测量信号，经由数据转化单元确定底吹元件气路长度测量数值，根据底吹元件气路长度测量数值由智能分析响应单元完成底吹元件的顺行工作基准判定与吹堵复通策略选取。
2.根据权利要求1所述的基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述方法采用的核心设备包括依次串联的底吹元件、激光测距探头、数据转化单元、智能分析响应单元及集成控制与显示单元。
3.根据权利要求1所述的基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述激光测距探头安装在底吹元件管道尾端，激光测距探头形成的光路信号可通过底吹元件环缝完成距离测量，激光测距探头有效测量距离范围为0.01m～50.00m，激光测距探头连续测距时间为0.1～1800s，连续拍摄频率≥5次/s，激光测距探头的测距误
4.根据权利要求1所述的基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述的运行标准生成模式，包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述的堵塞检测模式，包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述的气路复通模式，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述方法包括运行标准生成模式，堵塞检测模式与气路复通模式；针对不同转炉的吨位及底吹模式特点，在智能分析响应单元中形成底吹元件的顺行工作基准与吹堵复通策略，利用内置于底吹元件底部的激光测距探头获取底吹元件气路长度测量信号，经由数据转化单元确定底吹元件气路长度测量数值，根据底吹元件气路长度测量数值由智能分析响应单元完成底吹元件的顺行工作基准判定与吹堵复通策略选取。
2.根据权利要求1所述的基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其特征在于，所述方法采用的核心设备包括依次串联的底吹元件、激光测距探头、数据转化单元、智能分析响应单元及集成控制与显示单元。
3.根据权利要求1所述的基于激光信号的转炉底吹元件的堵塞检测与气路复通方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘福海，孙晨，朱荣，牟润，董凯，魏光升，冯超，刘润藻，董建峰，程钰，赵鸿琛，王春阳，任鑫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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