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電弧爐煉鋼爐況實時監控技術

發布時間:2019-08-18 21:34人氣:

    電弧爐煉鋼爐況實時監控技術
    2.1測溫取樣新技術
    電弧爐煉鋼過程中,鋼液的溫度測量和取樣一直是制約電弧爐電能消耗和生產效率的關鍵環節之一。針對傳統人工測溫取樣安全性差、成本高等問題,一系列自動化測溫取樣新技術得以開發并推廣應用。
    2.1.1自動測溫取樣
    目前,普遍使用的取樣和測溫方式是通過人工將取樣器或熱電偶,從爐門插入鋼水中來完成的。SIEMENSVAI公司設計的SimetalLiquiRob自動測溫取樣機器人,外層涂有特殊防塵隔熱纖維,具有6個自由度的運動、自動更換取樣器和測溫探頭、檢測無效測溫探頭等功能,可以通過人機界面全自動控制。美國PTI公司開發的PTITempBoxTM自動測溫取樣系統,穿過爐壁進入熔池測溫取樣。該裝置的傳動機構和冷卻系統,經過特殊的設計,滿足電弧爐冶煉的惡劣環境和工藝要求,改善了爐內傳熱效率,從而降低了冶煉過程的能量消耗。
    目前,國內大部分電弧爐煉鋼企業仍采用傳統的人工取樣測溫方式,先進的自動測溫取樣裝置,近年來開始引入到國內電弧爐實際生產。
    2.1.2非接觸式連續測溫
    鋼液溫度的實時準確監測能夠對造泡沫渣、鋼液脫磷、優化供電等相關工藝的優化操作起指導性作用。鑒于電弧爐煉鋼過程高溫惡劣的冶煉環境,一直以來難以實現對鋼液溫度的連續性監測。SIEMENSVAI開發了一套創新型方案——基于組合式超音速噴槍的非接觸式連續鋼液溫度測量系統(SimetalRCBTemp)。區別于傳統的測溫方法,該系統能夠在短時間內,準確地測出鋼液溫度及出鋼時間,使電弧爐煉鋼過程的通電時間和斷電時間均為最佳。該系統實現了非接觸鋼液的連續測溫,提高了電弧爐煉鋼的生產能力。但該系統溫測的可靠性和使用壽命須進一步驗證和完善。
    2.2泡沫渣監測控制技術
    電弧爐煉鋼過程的泡沫渣操作,能夠將鋼液同空氣隔離,覆蓋電弧,減少輻射到爐壁、爐蓋的熱損失,高效地將電能轉換為熱能向熔池輸送,提高加熱效率,縮短冶煉周期。冶煉過程中造泡沫渣是低消耗和高生產率電爐煉鋼的關鍵。近年來,泡沫渣操作的相關監測控制技術得到研究和應用。
    SIEMENS開發了SimeltFSM泡沫渣監控系統。針對泡沫渣的高度和分布對爐內聲音傳播的影響,能夠定性地測定爐內泡沫渣的存在狀態,調節泡沫渣操作和穩定電弧,以改善電弧爐能量供應,提高生產效率。
    美國PTI公司開發的電弧爐爐門清掃和泡沫渣控制系統PTISwingDoorTM減少了外界空氣的進入,提高了煉鋼過程的密封性。從而保證冶煉過程中爐膛內渣層的厚度,減少了能源消耗,提高電弧傳熱效率,改善能量利用效率。
    目前,國內大部分鋼廠仍采用人工方式控制泡沫渣的制作,部分鋼廠采用了電弧爐爐門系統進行優化,能量利用效率明顯提高。而由于電弧爐煉鋼爐況的復雜性,基于爐內發聲的泡沫渣監控系統的可靠性有待驗證。
    2.3煙氣連續分析系統
    現代電弧爐煉鋼集高效、安全和環保于一體,對于煉鋼過程煙氣檢測、控制和工藝優化的要求越來越高?,F代電弧爐煙氣分析系統,能夠準確地測量煙氣的溫度、流量以及煙氣中CO、CO2、H2、O2、H2O和CH4等成分。煙氣分析系統利用采集的信息和自身的控制模型,對冶煉過程分析、判斷并控制。煙氣的在線探測傳感器一般安裝在電弧爐第四孔處,須進行特殊的設計以適應第四孔苛刻的高溫和煙塵環境,增加其可靠性和使用壽命。
    國內江蘇淮鋼采用美國Praxair公司開發的基于爐氣分析的二次燃燒系統進行二次燃燒用氧控制,取得了明顯的節能效果,噸鋼電耗下降28kWh,冶煉時間縮短7.5min。
    煙氣分析系統在國內外電弧爐上已有廣泛應用,效果良好。就目前實際應用情況而言,耐高溫和粉塵的氣體探測傳感器需繼續研究開發,以進一步降低使用成本,提高氣體分析的準確性。

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