[发明专利]基于质谱仪的RH动态脱碳方法及装置

说明书

技术领域

    本发明属于钢铁冶炼自动控制技术领域，尤其是涉及一种基于质谱仪的RH动态脱碳方法及装置。 

背景技术

RH脱碳处理包括轻处理和本处理。轻处理是指仅仅利用低真空进行脱碳，本处理利用强真空进行脱碳。如果需要冶炼低碳钢、超低碳钢时，在强真空时，还需要进行顶枪吹氧脱碳。在吹氧脱碳时，一般采用标准工艺规程定，对应的初始碳含量、目标碳含量规定吹氧脱碳的处理时间，质谱仪的数据作为操作时的参考。但我们发现，这样很难保证终点碳满足工艺要求，如果采用延长吹氧脱碳处理时间的方法，终点碳能够满足工艺要求，但带来了延长冶炼周期、精度降低、增加成本等缺点。 

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于质谱仪的RH动态脱碳方法，在真空吹氧脱碳时，实时计算碳含量，在钢水碳含量达到目标碳时，实现自动提枪停止吹氧。 

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案： 

一种基于质谱仪的RH动态脱碳方法，包括如下步骤：

步骤1，炉次开始时，收集钢水的重量、初始成份、目标成份数据，在冶炼过程中，收集废气流量计采集到的的废气实时流量和质谱仪得到的废气实时成份；

步骤2，根据钢水的相关信息、结合考虑废气的采集和分析延时、以及顶枪的提枪、停吹延时相关数据，通过下述公式实时计算钢水的碳含量：

钢水碳含量的初始计算公式如下：

C_t=　C₀ - (∫₀^t(（CO+CO₂)×F_gas）dt+ ∫₀^(t1+t2)(（CO_T+CO_2T)×F_gasT÷e^t）dt)÷W_st       （2）  

其中：C_t：t时刻的钢水碳含量，C₀：钢水的初始碳含量，CO：废气中CO的实时含量，CO₂：废气中CO₂的实时含量, F_gas：废气的实时流量，W_st：钢水的重量；CO_T：T时刻废气中CO的实时含量，CO_2T：T时刻废气中CO₂的实时含量，F_gasT:T时刻废气的实时流量，t1为废气成份分析模块的废气采集和分析延时，t1的计算公式为：

t1 = L / Vflowgas + VanaDelay，

其中：L：真空槽液面到废气采集装置开口位置的距离，Vflowgas：抽真空时废气的流速，VanaDelay：质谱仪废气分析用时；

步骤3，比较步骤2中计算出的当前碳含量与目标碳含量，当当前碳含量小于或等于目标碳含量，通知PLC停止吹氧并提枪；

步骤4，PLC控制顶枪停止吹氧并提枪。

作为改进，还包括以下步骤：将实时钢水碳成份传输至PLC，在上位机绘制碳含量的时间曲线。 

作为改进，在步骤2的公式（2）加入其他影响因素后调整为下述公式，其他影响因素包括其他物料的含碳量和钢包析出的碳： 

C_T=　C₀ - (Cladle+∑（W_i×Cper_i×Creap_i）+∫₀^t(（CO+CO₂)×F_gas）dt+ ∫₀^(t1+t2)(（CO_T+CO_2T)×F_gasT÷e^t）dt)÷W_st + K；                 （3）

其中：Cladle：钢包析出的碳，且Cladle =  ∫₀^tCsepSpeeddt，CSepSpeed：钢包碳析出的速度，W_i：冶炼过程中加入物料i的重量，Cper_i：物料i的含碳量，Creapi：加入物料i碳的收得率；K：调整系数；

通过公式（3）计算钢水的碳含量。