[发明专利]一种氩氧精炼低碳铬铁生产过程喷溅预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氩氧精炼低碳铬铁生产过程喷溅预报方法。

背景技术

              氩氧精炼生产过程喷溅成因分析

分析氩氧精炼喷溅成因，通过内部化学反应机理及反应特征得出，由于熔池内碳氧反应不均衡，瞬时产生大量的CO气体，当CO气体积集到较大能量后，就会挟带着一定量的铁水和熔渣从炉口喷出产生喷溅。氩氧精炼炼钢过程中，脱碳主要集中在以下两种反应，碳与所供氧气的直接反应1：C+O→CO；碳与氧化亚铁的间接反应2：C+FeO=CO+Fe，前者为放热反应，后者为吸热反应，其反应速率受供氧量、冶炼熔池内碳含量、CO含量、渣中（FeO）含量和温度的共同影响。在冶炼过程中，如果对供氧量、炉内的CO含量以及温度控制不当，熔池骤然受到影响，导致间接反应C与FeO不能充分反应，炉渣中FeO将累计过度，当间接反应2条件满足时，就会瞬间产生大量的CO气体，当CO气体积集到较大能量后，就会从炉口喷出，同时还挟带着一定量的铁水和熔渣形成喷溅；冶炼中期温度升高（一般在1470℃以上），熔池内（FeO）累积到20％或更高时，炉内化学反应加快、渣液泡沫化程度较高和渣层较厚，导致CO逸出困难，此时更易发生喷溅，这些特征为研究喷溅预报技术提供了可能。同样，在转炉和AOD炉精炼低碳铬铁合金过程中，铬铁合金熔体内及其熔体液面也会发生3个化学反应，即化学反应1：C+O→CO↑；化学反应2：2Cr+3O→Cr₂O₃；化学反应3：3C+Cr₂O₃→2Cr+3CO↑。其反应过程和上述的炼钢过程极其相似，过高的渣夜泡沫化和渣液厚度过高将导致CO逸出困难，导致喷溅的发生。不同的是在铬铁合金冶炼过程中，由于比炼钢温度高（最高可达到1860℃），炉容比又小，熔体碳含量大（wt.%大于8%），而且铬比铁容易被氧化，因而Cr₂O₃更容易积累，导致冶冶炼铁合金的喷溅发生率高于炼钢。

        氩氧精炼生产过程喷溅预报背景技术

中国钢铁研究总院提出的气体分析方法为解决喷溅问题提供了一条途径，并在韩国浦项和日本新日铁进行了应用研究，预报准确率达到了81％，但由于分析的实时性较差，目前仅用作喷溅发生时及事后分析原因，不能实现自动控制，而且成本较高，当炉体容量小于20吨时，炉气分析设备成本将大大高于冶炼设备，使该方法难以实现工程应用。国内利用已经成熟的声纳化渣技术,实现对炉渣的在线检测，取得了一定的效果，但这种方法的干扰大，实时性不好。为了减少前期喷溅，山东济钢采取了减少矿石加入量，改变矿石加入时间及改变氧枪操作方式的方法，但是效果不好，因为加料时间和加入量是靠经验决定的。本溪钢铁厂利用音频控渣系统及光标跟踪收集的现场数据进行线性回归分析喷溅的原因和预防喷溅的发生，这种方法虽然比声纳法和加料法有巨大的优势，但它们也有问题，设备和操作过于复杂。而音频分析方法由于冶炼现场环境干扰十分严重且干扰源各不相同，导致分析精度不高且随环境变化而变化，具有较大的不确定性，况且，该方法在检测到信号时喷溅已经轻微发生，给后续压喷带来实效方面的困难，不能从根本上控制喷溅发生。美国的Ispat Inland钢铁厂和捷克的Trinecke zelezarng钢铁厂转炉车间采用数学模型来预测喷溅，然后通过调整工艺和加料方法来预防喷溅，该方法主要特点在于冶炼前离线收集冶炼工艺数据，通过模型进行分析喷溅的可能性，而无需冶炼时在线采集实时信息，可以避免炉气分析的成本过高和音频分析干扰难以滤除等困难，但该方法对物料来源及成分变化较大的企业难以适用。因此，开展氩氧精炼生产过程喷溅预报及控制方面的研究对提高我国冶金自动化装备水平具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种氩氧精炼低碳铬铁生产过程喷溅预报方法，该方法针对氩氧精炼低碳铬铁生产过程，以冶炼过程中发生的喷溅为研究对象，在深入分析冶炼过程喷溅发生机理的基础上，利用喷溅时炉内振动信号、音频信号、火焰图像信号作为表征喷溅的特征信号，采用多传感器信息融合技术，对炉内振动信号、音频信号、火焰图像信号进行融合处理，进而重构喷溅信号，该方法较准确的预报了氩氧精炼低碳铬铁生产过程喷溅的发生，提高了合金的收得率，并保证了生产安全。

本发明之方法包括以下步骤：

一、信息的采集：