[发明专利]一种炼钢精炼炉的钢水成分分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地说，涉及一种炼钢精炼炉钢水成分分析系统。

背景技术

炼钢精炼过程中，实现成分的在线检测是理解并改进精炼工艺的重要途径，成分的精确测量可以减少精炼过程中合金的消耗，大大降低生产成本。从有冶金历史以来，人们对于熔体中的成分检测一直在不断开发，钢水成分检测分析方法有CS化学分析法、电感耦合等离子体发射光谱法ICP-0ES、气相色谱分析法、质谱法ICP-MS等。

其中CS化学分析法以铁屑为材料，需将金属样品研磨成粉状样品，时间长；电感耦合等离子体发射光谱法ICP-0ES在燃烧领域测定物质成分，需形成大体积的ICP火焰，含量较高元素需稀释，不能分析Si和碳等活性元素，而Si和碳是精炼工艺过程中很关键的元素；气相色谱分析法适合气体或低沸点低分子化合物的分析，且延时较长，无法满足现场精炼工艺的要求；质谱法ICP-MS按照物质荷质比进行成分分析，成本高，时间长。

也有研究者使用LIBS技术进行AOD炉钢水Si含量在线检测，通过自行设计取样器将熔体取放到炉口样本池，再使用LIBS仪器对熔体取样进行成分分析。但在炉口添加样本池以及取样到样板池的方式比较复杂，不利于现场操作，且其仅限与硅元素的检测，而没有其他关键元素的检测。

综上所述，如何有效地解决钢水成分难以精确检测等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种炼钢精炼炉的钢水成分分析系统，该炼钢精炼炉的钢水成分分析系统的结构设计可以有效地解决钢水成分难以精确检测的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种炼钢精炼炉的钢水成分分析系统，包括：

信号激发装置，用于产生高能脉冲激光；

石英光学探头，设置于精炼炉钢包的底吹透气砖或气体喷枪内，用于将所述高能脉冲激光汇集在所述精炼炉钢包内的钢液表面，并采集所述钢液激发形成等离子体光谱；

光谱仪，与所述石英光学探头电连接，以接收所述石英光学探头采集的光谱信号。

优选地，上述钢水成分分析系统中，所述石英光学探头设置于所述精炼炉钢包的中心位置。

优选地，上述钢水成分分析系统中，所述石英光学探头与所述底吹透气砖或气体喷枪可拆卸的密封固定连接。

优选地，上述钢水成分分析系统中，所述光谱仪与所述石英光学探头通过传导光纤连接。

优选地，上述钢水成分分析系统中，所述光谱仪与所述石英光学探头无线连接。

优选地，上述钢水成分分析系统中，所述底吹透气元件为套管式透气砖、环缝式透气砖、狭缝式透气砖或者细金属多孔塞式供气元件；

所述气体喷枪为单管式喷嘴或双层套管式喷嘴。

优选地，上述钢水成分分析系统中，还包括与所述光谱仪连接的计算机，以根据所述光谱仪的检测结果处理获得所述钢液的成分并输出。

优选地，上述钢水成分分析系统中，还包括与所述计算机连接、用于存储所述钢液成分的后台服务器。

本发明提供的炼钢精炼炉的钢水成分分析系统，包括信号激发装置、石英光学探头和光谱仪。其中，信号激发装置，用于产生高能脉冲激光；石英光学探头，设置于精炼炉钢包的底吹透气砖或气体喷枪内，用于将所述高能脉冲激光汇集在所述精炼炉钢包内的钢液表面，并采集所述钢液激发形成等离子体光谱；光谱仪，与所述石英光学探头电连接，以接收所述石英光学探头采集的光谱信号。

应用本发明提供的炼钢精炼炉的钢水成分分析系统，将石英光学探头安装在精炼炉钢包底吹透气砖或气体喷枪内，将激光导入液态钢水表面，激发出钢水等离子后利用光学探头将光谱信号传输到光谱仪，连续检测炼钢精炼炉内的钢水成分。在精炼过程中连续精准分析所需关键元素的成分，为精炼炉提供了完全动态工艺控制的可能性。实现了精炼过程在线连续成分的直接检测。省去取样、制样、送样、缩短分析时间，响应速度快，提升精炼效率。无需昂贵的炉前化验室及相关岗位，人员和设备得到精简，现场安全性可得到提高。可实现精炼工艺全部关键元素的分析检测，钢水质量和稳定性得到提升。精炼自动化和检测水平得到提高，精炼过程连续成分检测是对精炼工艺的一次大的工艺革新，可提高精炼的自动化水平。

附图说明