何擁軍

（重慶鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，重慶 400060）

重鋼二煉鋼廠聲吶化渣系統(tǒng)

何擁軍

（重慶鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，重慶 400060）

轉(zhuǎn)爐煉鋼反應(yīng)速度快、冶煉周期短，冶煉過(guò)程中的化渣效果直接影響到鋼的質(zhì)量與煉鋼效率。而聲吶化渣系統(tǒng)是解決轉(zhuǎn)爐煉鋼化渣效果的主要手段，通過(guò)聲吶化渣系統(tǒng)，可對(duì)爐內(nèi)化渣狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的判定，從而為操作工提供操作依據(jù)，避免出現(xiàn)噴濺和返干現(xiàn)象，進(jìn)而提高煉鋼效率、質(zhì)量。本文主要從聲吶化渣系統(tǒng)原理，系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)功能，設(shè)備安裝等方面進(jìn)行闡述，力爭(zhēng)為我廠聲納化渣系統(tǒng)成功應(yīng)用作出貢獻(xiàn)。

化渣 轉(zhuǎn)爐 原理 安裝

目前，我廠在7#轉(zhuǎn)爐已安裝完畢聲吶化渣系統(tǒng)一臺(tái)，正計(jì)劃在5、6#爐推廣安裝應(yīng)用，本文就聲吶化渣的必要性，原理，安裝等作一個(gè)介紹。信號(hào)計(jì)算機(jī)處理，系統(tǒng)軟件操作，設(shè)備維護(hù)等方面另作介紹。

1　轉(zhuǎn)爐煉鋼渣面工藝現(xiàn)象及后果

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中，化渣是其中的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程。吹煉開(kāi)始后，隨著吹煉造渣的進(jìn)行，渣面逐漸升高，如果操作人員不采用適當(dāng)?shù)姆绞讲僮?，就?huì)發(fā)生噴濺。大量爐渣從爐口噴出，造成鋼鐵料的損失，反之在吹煉幾分鐘以后，爐內(nèi)爐渣泡沫會(huì)逐漸減少，渣面降低，即所謂返干現(xiàn)象，這種現(xiàn)象出現(xiàn)如不采取適當(dāng)?shù)牟僮鞣绞教幚?，往往造成鋼水的最終成分出格，合格率下降，廢品增多。

2　轉(zhuǎn)爐煉鋼聲吶化渣原理

目前，轉(zhuǎn)爐煉鋼采用由熟練工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷爐內(nèi)化渣進(jìn)程和狀態(tài)的方式，這種方式成為轉(zhuǎn)爐煉鋼出現(xiàn)噴濺和返干的主要因素，為了克服這個(gè)問(wèn)題，人們對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼噪聲進(jìn)行了分析，得出轉(zhuǎn)爐煉鋼化渣進(jìn)程與轉(zhuǎn)爐煉鋼噪聲存在必然的因果關(guān)系，也就是在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中，高速氧流沖擊熔池發(fā)出噪音，噪音強(qiáng)度大小取決于爐渣液面的高度。渣面與音強(qiáng)成反比。如果化渣好，渣層厚，則爐渣的消音能力強(qiáng)，爐內(nèi)發(fā)出的音聲水平低。所以可以通過(guò)檢測(cè)音強(qiáng)值變化，了解化渣的好壞。

根據(jù)資料，分析氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉情況，有三種噪聲與吹煉有關(guān)：（1）超音速氧氣流股的氣體動(dòng)力學(xué)噪聲及其沖擊鐵液、渣液和固相顆粒時(shí)的噪聲；（2）一氧化碳?xì)馀萜屏押鸵绯龅臍饬髟肼?；?）金屬熔池和渣液與爐壁摩擦的噪聲。

在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，只要泡沫渣能保持正常狀態(tài)，噪聲強(qiáng)度最低時(shí)恰恰是碳氧反應(yīng)最劇烈、熔池運(yùn)動(dòng)最活躍的時(shí)候。由此可以推斷，超音速氧氣流股是產(chǎn)生吹煉噪聲的最主要的噪聲源。于是在轉(zhuǎn)爐口或煙道中拾取噪聲，并經(jīng)過(guò)電子設(shè)備處理，可以提供一個(gè)與爐內(nèi)渣況水平相關(guān)的信號(hào)，并可以將此信號(hào)在計(jì)算機(jī)的畫(huà)面上作出一條吹煉時(shí)刻的聲強(qiáng)曲線。此條曲線經(jīng)操作人員或計(jì)算機(jī)正確的解釋后可以反應(yīng)爐內(nèi)的渣況。這就是聲吶化渣系統(tǒng)。

也就是根據(jù)轉(zhuǎn)爐的綜合特性對(duì)吹煉過(guò)程中的聲音進(jìn)行頻譜和幅度分析，得到一個(gè)音強(qiáng)指數(shù)信號(hào)并畫(huà)出一條紅色的變化曲線，該曲線的變化趨勢(shì)，可幫助操作人員提前判斷噴濺或返干即將發(fā)生，因而可以盡早采取相應(yīng)措施，避免或減輕噴濺的發(fā)生，進(jìn)而減少鋼鐵料的損失。

3　聲吶化渣設(shè)備構(gòu)成

目前，我廠采用的是北京五環(huán)儀器儀表廠設(shè)計(jì)制造的聲吶化渣系統(tǒng)，該系統(tǒng)由聲納探頭、前置處理器、聲處理儀、探頭保護(hù)水套、模擬量數(shù)據(jù)采集器、開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集器、遠(yuǎn)程通信轉(zhuǎn)換器、工控機(jī)及顯示器、系統(tǒng)軟件等組成。具體如圖1：

聲納探頭采集的聲強(qiáng)信號(hào)，經(jīng)前置處理器放大處理后，以RS232的方式送聲處理儀進(jìn)行過(guò)濾、修正，并轉(zhuǎn)換成4-20mADC信號(hào)送模擬量數(shù)據(jù)采集器，同時(shí)模擬量數(shù)據(jù)采集器也采集吹煉氧氣流量和氧槍高度信號(hào)，開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集器采集轉(zhuǎn)爐出鋼信號(hào)，以反映工況情況，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集器合成后的信號(hào)，通過(guò)遠(yuǎn)程通信轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的信號(hào)后送計(jì)算機(jī)，經(jīng)軟件分析、處理，最后在監(jiān)視器上以畫(huà)面方式顯示、記錄，并實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、報(bào)警等功能。

4　設(shè)備安裝

4.1探頭及保護(hù)裝置的安裝

探頭是在水套內(nèi)安裝的，因此主要是水套安裝，水套在轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場(chǎng)的工況位置，可以有兩種選擇：一種是裝在煙道上，困難較大。第二種方案是選在與轉(zhuǎn)爐爐口等高爐側(cè)擋渣墻上，中心線對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)爐爐耳正上方。這要求在擋渣墻上開(kāi)孔，孔徑約在80～200mm 。根據(jù)我廠現(xiàn)場(chǎng)情況，我們選擇的是第二種方式。

為安裝和維護(hù)方便，我們?cè)谵D(zhuǎn)爐側(cè)面搭建了一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)及上下扶梯。水套與擋渣墻的固定方法，采用的是法蘭連接。

4.2前置放大器安裝。

前置放大器要求裝在探頭附近10米以內(nèi)，我們選擇安裝在轉(zhuǎn)爐

圖1　

側(cè)壁的主廠房鋼結(jié)構(gòu)立柱上。

前置放大器與三根導(dǎo)線相連接：

（1）220V電源要求電源質(zhì)量要好，應(yīng)提供工業(yè)儀表供電的專(zhuān)用電源，不能與工業(yè)電爐及其他大型電力拖動(dòng)電源共用。更不能與大型可控制系統(tǒng)共用。我們選擇的是就近搭220V檢修電源。

（2）輸入信號(hào)線即探頭線。采用2芯1.5mm2的屏蔽線。

（3）輸出信號(hào)線即與聲處理儀輸入端連接的導(dǎo)線，采用2芯1.5mm2屏蔽線。

4.3聲納主機(jī)的安裝

聲處理儀主機(jī)（含計(jì)算機(jī)）一套安裝在轉(zhuǎn)爐中控室操作臺(tái)下，監(jiān)視器放置在操作臺(tái)上。

聲處理儀有三條外部連接線：

（1）電源線：220AC±10%

（2）輸入信號(hào)線：采用2芯1.5mm2和屏蔽線，此線信號(hào)源來(lái)自前置放大器輸出端。

（3）輸出信號(hào)線：采用2芯1.5mm2屏蔽線。

4.4保護(hù)裝置的供水系統(tǒng)要求。

探頭保護(hù)裝置要求供水供氣。

（1）供水、供水壓力：水質(zhì)為工業(yè)凈化水，小于10Kg大于3公斤水源實(shí)際需要1Kg。間斷性事故斷水時(shí)間≤30分鐘。供水水量3m3/h左右。

供水系統(tǒng)要求供水管道水源端和保護(hù)裝置連接端分別有兩個(gè)伐門(mén)，便于檢修與維護(hù)。

（2）供氣，供氣的氣體種類(lèi)為無(wú)油無(wú)水的氮?dú)?。供氣壓力?Kg

供氣流量：3m2/h

要求供氣管道氣源端有開(kāi)閉伐門(mén)。與保護(hù)裝置連接端有截止伐與手動(dòng)調(diào)節(jié)伐。

4.5信號(hào)接點(diǎn)要求

（1）模擬量接點(diǎn)：氧氣流量、氧槍絕對(duì)高度（要求為4-20mA有源接點(diǎn)）。

（2）開(kāi)關(guān)量接點(diǎn)：出鋼信號(hào)（要求為無(wú)源干接點(diǎn)）。

5　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和聲納化渣系統(tǒng)的要求，我們?cè)?#轉(zhuǎn)爐成功安裝了該套系統(tǒng)，但由于7#轉(zhuǎn)爐沒(méi)有安排生產(chǎn)，故該套系統(tǒng)未正式投用，但我們有理由相信，聲納化渣技術(shù)可以優(yōu)化生產(chǎn)操作，降低爐渣較大量噴濺和減少嚴(yán)重返干的發(fā)生。隨著聲納化渣系統(tǒng)的正式運(yùn)行，在該系統(tǒng)的指導(dǎo)下，工人的操作水平必將會(huì)有明顯的提高，同時(shí)也為會(huì)我廠產(chǎn)品質(zhì)量控制，降本增效帶來(lái)巨大的效益。

［1］元銳，元玉峰.《音頻化渣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》.山東冶金，2002，（04）.

［2］北京五環(huán).《聲納化渣安裝指導(dǎo)說(shuō)明》.《轉(zhuǎn)爐聲納操作使用技術(shù)說(shuō)明》，2014.