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电弧炉炼钢炉况实时监控技术

发布时间:2019-08-18 21:34人气:

    电弧炉炼钢炉况实时监控技术
    2.1测温取样新技术
    电弧炉炼钢过程中,钢液的温度测量和取样一直是制约电弧炉电能消耗和生产效率的关键环节之一。针对传统人工测温取样安全性差、成本高等问题,一系列自动化测温取样新技术得以开发并推广应用。
    2.1.1自动测温取样
    目前,普遍使用的取样和测温方式是通过人工将取样器或热电偶,从炉门插入钢水中来完成的。SIEMENSVAI公司设计的SimetalLiquiRob自动测温取样机器人,外层涂有特殊防尘隔热纤维,具有6个自由度的运动、自动更换取样器和测温探头、检测无效测温探头等功能,可以通过人机界面全自动控制。美国PTI公司开发的PTITempBoxTM自动测温取样系统,穿过炉壁进入熔池测温取样。该装置的传动机构和冷却系统,经过特殊的设计,满足电弧炉冶炼的恶劣环境和工艺要求,改善了炉内传热效率,从而降低了冶炼过程的能量消耗。
    目前,国内大部分电弧炉炼钢企业仍采用传统的人工取样测温方式,先进的自动测温取样装置,近年来开始引入到国内电弧炉实际生产。
    2.1.2非接触式连续测温
    钢液温度的实时准确监测能够对造泡沫渣、钢液脱磷、优化供电等相关工艺的优化操作起指导性作用。鉴于电弧炉炼钢过程高温恶劣的冶炼环境,一直以来难以实现对钢液温度的连续性监测。SIEMENSVAI开发了一套创新型方案——基于组合式超音速喷枪的非接触式连续钢液温度测量系统(SimetalRCBTemp)。区别于传统的测温方法,该系统能够在短时间内,准确地测出钢液温度及出钢时间,使电弧炉炼钢过程的通电时间和断电时间均为最佳。该系统实现了非接触钢液的连续测温,提高了电弧炉炼钢的生产能力。但该系统温测的可靠性和使用寿命须进一步验证和完善。
    2.2泡沫渣监测控制技术
    电弧炉炼钢过程的泡沫渣操作,能够将钢液同空气隔离,覆盖电弧,减少辐射到炉壁、炉盖的热损失,高效地将电能转换为热能向熔池输送,提高加热效率,缩短冶炼周期。冶炼过程中造泡沫渣是低消耗和高生产率电炉炼钢的关键。近年来,泡沫渣操作的相关监测控制技术得到研究和应用。
    SIEMENS开发了SimeltFSM泡沫渣监控系统。针对泡沫渣的高度和分布对炉内声音传播的影响,能够定性地测定炉内泡沫渣的存在状态,调节泡沫渣操作和稳定电弧,以改善电弧炉能量供应,提高生产效率。
    美国PTI公司开发的电弧炉炉门清扫和泡沫渣控制系统PTISwingDoorTM减少了外界空气的进入,提高了炼钢过程的密封性。从而保证冶炼过程中炉膛内渣层的厚度,减少了能源消耗,提高电弧传热效率,改善能量利用效率。
    目前,国内大部分钢厂仍采用人工方式控制泡沫渣的制作,部分钢厂采用了电弧炉炉门系统进行优化,能量利用效率明显提高。而由于电弧炉炼钢炉况的复杂性,基于炉内发声的泡沫渣监控系统的可靠性有待验证。
    2.3烟气连续分析系统
    现代电弧炉炼钢集高效、安全和环保于一体,对于炼钢过程烟气检测、控制和工艺优化的要求越来越高。现代电弧炉烟气分析系统,能够准确地测量烟气的温度、流量以及烟气中CO、CO2、H2、O2、H2O和CH4等成分。烟气分析系统利用采集的信息和自身的控制模型,对冶炼过程分析、判断并控制。烟气的在线探测传感器一般安装在电弧炉第四孔处,须进行特殊的设计以适应第四孔苛刻的高温和烟尘环境,增加其可靠性和使用寿命。
    国内江苏淮钢采用美国Praxair公司开发的基于炉气分析的二次燃烧系统进行二次燃烧用氧控制,取得了明显的节能效果,吨钢电耗下降28kWh,冶炼时间缩短7.5min。
    烟气分析系统在国内外电弧炉上已有广泛应用,效果良好。就目前实际应用情况而言,耐高温和粉尘的气体探测传感器需继续研究开发,以进一步降低使用成本,提高气体分析的准确性。

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