一种可避免能源浪费的氧枪冷却方法

摘要

一种可避免能源浪费的氧枪冷却方法，所述方法包括以下步骤：a.计算温度系数；b.统计温度系数与入炉铁水温度的离散数据，对其进行线性拟合，得到优化后的温度系数；c.根据优化后的温度系数和氧枪进出水温差实时计算转炉炉内温度；d.根据氧枪外管表面积和氧枪热负荷系数计算氧枪吸热流量；e.确定氧枪进出水温差的设定值，计算冷却水流量；f.以计算出的冷却水流量为目标值，通过冷却水动态调节系统控制氧枪的冷却水流量。本发明根据转炉冶炼状态动态调节氧枪冷却水的流量，当转炉内部温度较高时增大冷却水流量，保证氧枪温度不超标，延长氧枪的使用寿命；当转炉内部温度较低时减小冷却水流量，避免能源的浪费，从而达到节能降耗的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧枪冷却方法，可在延长氧枪使用寿命的同时，避免能源的浪费，属于冶金技术领域。

背景技术

氧枪是转炉系统的“心脏”，冷却水就是转炉氧枪的“循环血液”。氧枪水冷系统的不合理匹配，容易导致冷却水流量低或故障，造成氧枪设备过热烧损甚至发生爆裂、爆炸等恶性安全事故。

转炉冶炼过程中，氧枪枪体插入高温炉膛内，通过氧枪特制的喷头喷射高速的氧气流股搅拌熔融钢液，使铁水中的碳、磷、锰、硅、铁等元素发生氧化反应。转炉冶炼周期短，转炉内氧化放热反应较为激烈，炉内反应温度较高。目前，转炉冶炼强度大，多孔拉瓦尔型结构氧枪喷头出口氧气流股速度达到音速的二倍以上(马赫数M

在实际生产过程中，氧枪外壁常因温度过高而出现“烧穿”漏水现象。水和钢液的接触搅拌极易引发爆炸，进而导致设备损坏、人员伤亡等重大生产事故，同时枪体的损坏必然导致停炉换枪，直接影响着转炉生产作业率的提高。

在不同的冶炼期间转炉内部温度也不同，现有的氧枪水冷系统采用流量恒定的冷却水对氧枪进行冷却，即冷却水流量不能根据转炉冶炼状态进行动态调节。其缺点是当转炉内部温度较低时会造成能源的浪费，而当转炉内部温度较高时，如在炉渣返干等特殊时期，又会因冷却强度不足而使氧枪温度超标，从而影响氧枪的使用寿命。因此如何在保证氧枪冷却效果的同时避免能源的浪费，就成为有关技术人员面临的课题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可避免能源浪费的氧枪冷却方法，在保证氧枪冷却效果的同时减小冷却水流量，达到节能降耗的目的。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种可避免能源浪费的氧枪冷却方法，所述方法包括以下步骤：

a.利用转炉冶炼终点钢液温度T

K＝(T

b.统计温度系数K与入炉铁水温度T

K

式中a、b为常数；

c.根据优化后的温度系数K

T＝K

d.根据氧枪外管表面积F和氧枪热负荷系数q

Q

式中q

e.确定氧枪进出水温差的设定值T

H

式中C

f.以计算出的冷却水流量H

上述可避免能源浪费的氧枪冷却方法，所述冷却水动态调节系统包括PLC、变频器、冷却水泵、冷却水流量传感器和两个温度传感器，所述冷却水流量传感器安装在氧枪的冷却水管路上，两个温度传感器分别安装在氧枪的冷却水入口和冷却水出口，冷却水流量传感器和两个温度传感器的信号输出端分别接PLC的不同I/O端口，所述变频器的输入端接PLC的通信接口，输出端与冷却水泵驱动电机连接。

上述可避免能源浪费的氧枪冷却方法，所述氧枪进出水温差的设定值T

本发明根据转炉冶炼状态动态调节氧枪冷却水的流量，当转炉内部温度较高时增大冷却水流量，保证氧枪温度不超标，延长氧枪的使用寿命；当转炉内部温度较低时减小冷却水流量，避免能源的浪费，从而达到节能降耗的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本发明一个实施例中冷却水流量随枪位变化示意图；

图2为本发明温度系数K的优化示意图；

图3为转炉炉内温度T的计算值(即预测温度)与实际温度(即实测温度)的对比图。

图4为冷却水动态调节系统的电原理图。

图中各标号为：PLC、可编程序控制器，T1、第一温度传感器，T2、第二温度传感器，L、冷却水流量传感器，BP、变频器，M、冷却水泵驱动电机。

文中各符号为：T

具体实施方式

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种根据转炉冶炼状态动态调节氧枪冷却水的方法。该方法通过转炉冶炼过程温度预报模型和氧枪冷却水温度动态调整模型，动态调控氧枪冷却水流量。冶炼前期低温阶段，冷却水动态调节系统采用相对低的冷却水流量；冶炼中期，冷却水动态调节系统采用相对较高的冷却水流量；冶炼末期钢液温度较高，冷却水动态调节系统采用更大的冷却水流量。冶炼过程中冷却水流量根据上述模型计算得到，通过控制冷却水流量将氧枪进出水温差控制在合理范围内。

本方法包括如下步骤：

a.利用转炉冶炼终点钢液温度T

b.统计温度系数K与入炉铁水温度T

c.根据优化后的温度系数K

d.根据氧枪外管表面积F和氧枪热负荷系数q

e.确定氧枪进出水温差的设定值T

f.以计算出的冷却水流量H

参看图4，本发明所采用的冷却水动态调节系统包括PLC、两个温度传感器(即第一温度传感器T1和第二温度传感器T2)、冷却水流量传感器L、变频器BP和冷却水泵(由冷却水泵驱动电机M驱动)。其中，PLC是系统的核心部件，它通过两个温度传感器实时测量氧枪进出水温差T

冷却水动态调节系统通过自动的逻辑控制，可实现多种调速方式。冷却水动态调节系统采用2×1拖2的运行方式，变频器故障时自动切换至常规控制模块。

图1是本发明一个实施例中冷却水流量随枪位变化示意图，从图中可以看出，冶炼前期高枪位冶炼时，冷却水流量自动控制在150-160t/h，前期较低枪位冶炼时，冷却水流量自动控制在160-170t/h。冶炼中期脱碳期间，氧枪冷却水流量自控控制在170-180t/h；冶炼末期，冷却水流量自动控制在180-240t/h。

某企业100t转炉，生产钢种为HRB400，在冷却水动态调节系统的控制下，冶炼前期冷却水流量在160-170t/h；冶炼中期冷却水流量在170-180t/h；冶炼末期冷却水流量在180-200t/h。

统计采用新冷却工艺后的氧枪寿命，各实施例具体的工艺参数以及实验结果见表1。

表1转炉脱磷相关参数

由表1可以看出，本发明可提高转炉氧枪平均枪龄，减少烧枪事故的发生几率，而且其技术门槛低，推广应用性强，对于企业节约生产成本及稳定生产意义重大。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。