[发明专利]一种钢包多点脉动式底吹智能化精炼装置及方法

说明书

本发明涉及冶金行业钢水精炼技术领域，公开了一种钢包多点脉动式底吹智能化精炼装置及方法。包括多透气元件用钢包底、透气元件和PLC控制系统；通过改变透气元件的数量、排布及其特有的脉动喷吹制度可更好地完成钢液精炼任务，有效缩短精炼周期。该技术通过增加透气元件数量来提高喷吹气量和搅拌区域；在软吹气量下，气体扰动区域增大；通过透气元件排布的改变与脉动喷吹制度相结合，加大了渣金卷混效果，增大钢渣与钢液的接触面积，提高了渣金反应效率，缩短了精炼周期，提高生产效率；在不同的冶金工序和现场条件下，通过PLC控制系统对喷吹气量、透气砖数量及排布进行智能化选择，采用最适合的喷吹制度，节约能耗，降低生产成本。

技术领域

本发明属于冶金行业钢水精炼技术领域，尤其涉及一种钢包多点脉动式底吹智能化精炼的技术与装置。

背景技术

钢铁工业作为国民经济的重要支柱型基础产业，在生产生活中起着不可或缺的作用，对国家的经济发展起到了重要作用。近年来，国家鼓励发展高端钢材品种，以高质量、高性能钢材取代中低档钢材；随着社会工业快速发展，市场对钢材的质量要求也越来越高，加快促进钢铁材料的质量性能，大力发展生产洁净钢已成为现代钢铁行业的一种趋势。同时随着钢铁产品市场竞争的不断加剧，对减少生产成本提出了更高的要求，特别是对高品质低成本钢的生产要求日益增长。因此，如何降低钢液中夹杂物的含量，缩短精炼周期成为了关键性问题。

钢铁行业是一种典型的流程工业，其最终产物的质量优异，是由全流程的各个环节共同确定的。就生产洁净钢来说，需要严格控制钢液中的非金属夹杂物的含量，而钢液的二次精炼过程正是实现钢材洁净化的一个重要环节，其中钢包底吹氩技术作为一种简单易行的经济型手段已被广泛应用于钢的精炼过程中。

钢包底吹氩技术是从钢包底部透气元件向钢液喷吹氩气来进行搅拌的一种精炼技术。其中氩气作为一种惰性气体，在冶金过程中，不与钢液发生任何化学反应，并且氩气在钢液中的溶解度极低，故而成为了搅拌钢液的首选气体。钢包底吹氩技术具有均匀钢液温度和成分的作用，改善动力学条件，加速夹杂物上浮速度的作用。但其不足同样很明显，在如今的钢包底吹氩工艺中，大多数企业采用的是双透气元件喷吹模式，透气元件布置角度各异，然而在吹氩过程中都存在较大的“死区”；且稳流式的氩气喷吹方式引起的钢液湍动较小，对渣金反应效率提升无明显影响，造成精炼时间变长，拉长整个流程的作业周期，生产效率降低；同时氩气利用率不高，使得钢液温降大，能源消耗多，冶炼成本高。就目前钢包底吹氩技术存在的问题，国内外研究学者们都有着自己的考虑，在此背景下寻求一种新的钢包底吹精炼技术是十分必要的。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种钢包多点脉动式底吹智能化精炼的技术与装置，在钢包精炼过程中，通过钢包底部的多个透气元件向钢液中喷吹氩气，每个透气元件的氩气支路管道上都安装有气体流量控制器，通过PLC编程控制气体流量控制器的开闭时间和开闭大小，同时为不同气体流量控制器设置开闭逻辑，使氩气呈脉动式进行输出，并将相关数据传输回PLC控制模块处。多个透气元件的排布方式与双透气元件排布相比，氩气搅拌范围显著提升，大大减少了“死区”面积；同时，脉动输入的氩气流增加了钢液的湍动能，强化了反应体系的传热和传质，加快冶金反应，更快地均匀钢液温度和成分；在软吹去夹杂的过程中氩气泡分布范围增大，更利于夹杂物的聚合长大和上浮去除。以上所述为多点脉动式氩气喷吹工作原理，从而该种冶炼方式可以缩短精炼周期，提高冶金生产效率；同时，在不同的冶金工序和现场条件下，可通过PLC控制系统对喷吹气量、透气砖数量及排布进行智能化选择，以采用最适合的喷吹制度，提高了氩气利用率，减少了钢液温降，从而节约能耗，降低了生产成本。

本发明所采取的技术方案包括：

一种钢包多点脉动式底吹智能化精炼装置,包括：

PLC控制系统：用于改变透气元件喷吹数量及排布、氩气流量脉动输出以及不同工序喷吹制度智能选择；

底吹透气元件：用于实现通过管道运输向钢液中喷吹氩气，提供钢液精炼所需搅拌能；