[发明专利]一种AOD炉喷溅预报分析仪信息融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种AOD炉喷溅预报分析仪信息融合方法。

背景技术

氩氧精炼喷溅成因分析

AOD炉喷溅的主要原因是炉内的化学及热反应不平衡，导致大量气体溢出并带有大量铁水。再者可能因为操作失误或生产工艺的改变，导致在大量氧气及氮气的猛烈冲刷下，熔池炉内部碳氧反应极其不均衡，瞬间大量的CO、CO₂爆发，进而导致喷溅的产生。

AOD炉冶过程中，炉体内主要发生以下几种化学反应，1：碳与氧气直接反应C+O→CO↑，2：碳与氧化亚铁间接反应C+FeO→CO+Fe 3：各种必要的微量矿物质元素反应Si+O₂→SiO₂，4P+5O₂→2P₂O₅，Mn+O₂→MnO₂4：铬元素的氧化反应2Cr+3O→Cr₂O₃，5：铬元素的还原反应3C+Cr2O3→2Cr+3CO↑。而保证较高的铬铁含量及较低的碳含量是冶炼合格铬铁的基本要求，因此生产工艺中要求应同时达到这两种目标，即脱碳保铬。

在转炉炼钢过程中，CO与FeO的反应速率与路体内的C和CO含量、实际供氧量、渣层内的FeO含量以及冶炼温度等密切相关。当冶炼过程中需要添加大量辅料进行造渣去除有害元素。但是这样炉内钢水温度必将急速下降，如果不及时采取措施会导致如化学反应式2和5所示的强烈反应，CO气体将急剧增加，进而导致喷溅；根据资料表明，过量的FeO会导致钢水渣子表面的粘稠度大增，过量时会导致气体难以顺利逸出。而冶炼中期炉内温度较高，化学反应加快，造渣速率也较快。当炉内FeO含量累积百分之二十以上时，将导致CO等气体逸出困难，一定时间后气体积累到足够能量后，就会涌动较多的铁水和熔炉渣子从炉口喷出形成喷溅。

相对于转炉炼钢AOD冶炼铁合金发生喷溅的概率更大，其原因是不仅由于其渣层易发生化学反应5而增加渣层厚度，而且其冶炼时的温度更高、炉容比更小，因而其喷溅可能性更大，因而对AOD喷溅预报的研究意义更加重大。

喷溅预报发展现状与趋势

声纳预测法：声纳法是一种根据检测炉口音强信号强度来预报喷溅的方法。该方法首先提取炉口的音频信号，并且实时显示在工控机显示屏上。通过分析音强与喷溅发生对应的关系计算出“最佳造渣工作区”曲线。如果现场采集的音频值超过该曲线范围则进行相应的自动调节。九十年代左右我国许多钢厂对该方法进行过较多实验研究，其中本溪钢铁厂研究了一套音频控渣系统，实时采集跟踪音强信号，并采用数据线性回归方法进行数据处理，效果比较理想。但由于该方法对设备精度要求极高，冶炼现场噪声又干扰较多，并且该方法的移植性较差，因而直接导致预报准确度较低，无法适应实际生产。

振动预测法：二十世纪九十年代日本川崎公司研尝试研发通过测量氧枪振动来预测喷溅的方法。其将两个互成九十度的振动式加速度计安装在氧枪上，从而取得水平方向互相垂直的两个的加速度值。并将这两个值作为主要输入值，建立一个预测数学模型。输入变量包括氧枪振动加速度、氧气流量等，输出为喷溅的预报情况，并根据计算结果调节枪位及氧气流量达到预报喷溅的目的。但是由于在氧枪内部不仅有氧气流股的噪声影响，其内部还有循环冷却水，因此噪声足以淹没所有的有用信号，使预报不准确。而且由于其模型建立繁琐，且很难将形成较为准确的模型结构，因此预测精度不够且不确定性较多。

图像预测法：日本新日铁公司曾经研究利用摄像探头观测炉体内的冶炼图像，从而预测喷溅。该方法将探头安装在AOD炉体的一面，因而能够实时观测冶炼时炉体内的渣面图像。并同时将图像信息传输到工控机里，根据图像数据分析化渣程度，渣层厚度以及反应的激烈程度，进而结合这些数据及吹炼参数预测喷溅。但是由于该方法要求探头具有极高的耐温强度，一般的材料难以达到，而且对数学模型依赖特别高，因而实现起来极其困难。