[发明专利]铁水KR搅拌混合特性量化表征方法及智能脱硫方法

权利要求书

1.一种基于铁水KR搅拌混合特性量化表征的智能脱硫方法，其特征在于：铁水KR搅拌混合特性量化表征方法包括确定搅拌混合特性量化表征参数和设定量化表征参数控制范围；

搅拌混合特性量化表征参数包括：搅拌器叶片上表面相交旋涡圆半径R、铁水液面脱硫剂覆盖率η、搅拌器插入深度L、脱硫剂投加时搅拌器叶片上表面相交旋涡圆半径Rt、脱硫剂投加时脱硫剂落入点离搅拌轴中心线的径向距离L1、搅拌脱硫时搅拌器叶片上表面相交旋涡圆半径Rj；

量化表征参数控制范围：搅拌器插入深度L为铁水深度h的一半、Rt的范围为r0+50mm＜Rt≤0.624r、L1的范围为Rt＜L1≤0.80r、Rj的范围为0.624r≤Rj≤0.85r、铁水液面脱硫剂覆盖率η≤10％；

其中：r0为搅拌轴沿搅拌器叶片上表面的截面圆半径，r为搅拌器叶片旋转半径；

脱硫方法包括如下步骤：

1)根据铁水罐受铁前后称重的重量差，获取铁水罐装入量W；铁水罐运抵扒渣位后，进行铁水测温和取样成分分析，获取铁水前温Tq和铁水成分；并计算扒前渣后铁水量Wt、铁水液面标高Ht和铁水深度h保存；

所述步骤1)中计算扒前渣后铁水量Wt、铁水液面标高Ht和铁水深度h具体过程如下：

开启布置在扒渣位铁水罐正上方的激光物位计，测量铁水渣面与激光物位计间的垂直距离Lz，利用激光物位计标高hw、铁水罐罐口标高hgk和罐底标高hgd，计算铁水渣面标高Hz与渣面上铁水罐净空高度Ez；此后，倾翻铁水罐进行铁水扒前渣，再将铁水罐回位，开启激光物位计，测量铁水液面与物位计间的垂直距离Lt，计算铁水液面标高Ht、液面上铁水罐净空高度Et与铁水深度h；根据扒渣前铁水罐渣面与扒渣后铁水液面的标高差，计算渣层厚度δ；根据铁水罐内径D、铁水渣密度ρz，计算获得铁水前渣扒出体积Vz、扒渣重量Wz和扒前渣后铁水量Wt；

其中，Hz＝hw-Lz、Ez＝hgk-Hz、Ht＝hw-Lt、Et＝hgk-Ht、h＝Et-hgd、δ＝Ez-Et、Vz＝δ×π×D²/4、Wz＝Vz×ρz、Wt＝W-Wz；

2)将铁水罐由扒渣位运抵脱硫位，根据步骤1)中保存的铁水前温Tq、铁水成分和铁水量Wt数据，计算脱硫搅拌时间τ和脱硫剂投加量Wj；根据步骤1)中的铁水液面高度Ht和铁水深度h，按照插入搅拌器插入深度L为铁水深度h的一半控制要求，计算搅拌器叶片底面标高Hd＝Ht-1/2h；

3)计算获得不同搅拌转速下相交旋涡圆半径R数据，并按照5～10转/min的调节速率；当相交旋涡圆半径R处于投料相交旋涡圆半径Rt要求的控制范围时，即r0+50mm＜Rt≤0.624r，控制搅拌转速不变，并伸长投料槽或投料喷管脱硫剂投加，控制脱硫剂投料落点离搅拌轴中心线的径向距离L1为Rt＜L1≤0.80r，直至完成计算确定的脱硫剂投加完成；

所述步骤3)中不同搅拌转速下相交旋涡圆半径R计算过程如下：

下降搅拌器升降车带动搅拌器下降插入铁水罐，至搅拌器底面标高Hd＝H-1/2h，此后，启动搅拌电机，逐步提高搅拌器转动速度，搅拌旋涡直径与旋涡深度不断增大，并通过安装布置在脱硫位铁水罐斜上方高清视频摄像机记录搅拌旋涡变化视频图像；基于轮廓与液面色差，采用图像识别软件对视频图像进行灰度处理，识别与提取不同转速下搅拌旋涡与搅拌器叶片上表面相交旋涡圆轮廓和搅拌轴轮廓图像，获取相交旋涡圆轮廓与搅拌轴轮廓间的距离p，则R＝r0+p

4)计算铁水液面脱硫剂覆盖率η，并按照5～10转/min的调节速率；当搅拌器叶片上表面相交旋涡圆半径R处于搅拌脱硫相交旋涡半径Rj要求的控制范围时和铁水液面脱硫剂覆盖率η≤10％时，保持搅拌转速不变，直至脱硫搅拌结束，此后，提升搅拌器至正常等待工位；其中，Rj要求的控制范围为0.624r≤Rj≤0.85r；

所述步骤4)中铁水液面脱硫剂覆盖率η计算过程如下：

脱硫剂投加结束后，提高搅拌转速，在步骤3)的搅拌旋涡变化视频图记录和相交旋涡圆半径R计算获取的基础上，基于铁水面与脱硫剂表面的色差，进一步采用图像识别软件，对视频图像进行灰度处理，提取旋涡液面脱硫剂漂浮分布状态，计算视频图像中旋涡液面脱硫剂覆盖总面积St与铁水裸露总面积Sl，然后计算获得铁水液面脱硫剂覆盖率η，即η＝St/(St+Sl)×100％；

5)将完成铁水搅拌脱硫的铁水罐运抵扒渣位，进行铁水测温和取样成分分析，获取脱硫后温度Th和脱硫后铁水成分；达到铁水脱硫要求后，并计算铁水后渣扒出重量Wh；根据铁水后渣扒出量Wh和步骤1)计算获得的铁水量Wt、脱硫剂投加量Wj，计算获得铁水脱硫温降△T和铁水脱硫扒渣后上交转炉铁水量Wg，其中，△T＝Tq-Th、Wg＝Wt+Wj-Wh；

所述步骤5)中铁水后渣扒出重量Wh的计算过程如下：

按照步骤1)中的方法，开启布置在扒渣位铁水罐正上方的激光物位计，测量计算铁水脱硫渣面标高，再进行铁水扒后渣和脱硫后铁水液面标高的测量计算，并计算铁水后渣扒出重量Wh；

6)将步骤5)获得的铁水测温取样结果和计算获得的铁水脱硫温降△T、脱硫后铁水成分、铁水脱硫扒渣后上交转炉铁水量Wg数据保存。