一种出钢氩气流量控制装置及方法与流程

1.本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种出钢氩气流量控制装置及方法。


背景技术：

2.在钢铁冶金领域，电炉/转炉出钢过程中，需要对钢包氩气流量进行调整，尤其是现在钢铁行业的转型发展，转炉“电炉化”采用炉后合金化的操作模式，需要随着出钢钢流加入合金，在钢包内通过氩气进行搅拌，结合对出钢过程中各个时间段设定相应的氩气流量。
3.常规方式的出钢氩气流量是工作人员根据钢包钢液搅动情况进行调整，但出钢过程氩气控制波动大，造成易氧化元素烧损大，影响钢水质量，氩气流量大小波动容易造成钢包剧烈搅拌或者不透气的生产安全问题，不利于现场过程控制的稳定；同时，工作人员控制氩气流量造成劳动强度大。随着钢铁冶金的发展，有进一步稳定过程控制，降低员工劳动强度的需求。
4.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种自动化程度高的出钢氩气流量控制装置，可有效减少人工操作，稳定现场过程控制。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种出钢氩气流量控制装置，包括钢包、钢包车、氩气储存装置、炼钢炉、第一限位检测开关和主控plc；所述钢包设置在所述钢包车上，所述钢包和所述钢包车的接触处设置有称重传感器，所述称重传感器与所述主控plc信号连接；所述钢包具有进气口和进液口，所述炼钢炉具有出钢口，所述出钢口位于所述进液口的上方，所述进气口通过氩气流量管线与所述氩气储存装置相连；所述第一限位检测开关与所述主控plc信号连接，所述第一限位检测开关于所述炼钢炉的炉体回转至回炉位置时信号发生变化；所述氩气流量管线上设有质量流量控制器，用于测量并调节所述氩气流量管线内氩气的流量，所述质量流量控制器与所述主控plc信号连接。
7.优选地，所述第一限位检测开关设置在所述炼钢炉的炉体的回炉位置处，炼炉钢的炉体回转所述回炉位置时与所述第一限位检测开关接触，所述第一限位检测开关检测到的信号发生变化。
8.优选地，所述炼钢炉为电炉或转炉。
9.优选地，所述出钢口处设有用于密封所述出钢口的托盘，所述托盘与液压油缸的输出轴相连，所述液压油缸在液压控制系统的控制下推动所述托盘移动，以打开或关闭所述出钢口；所述液压油缸的进油管上还设有用于避免液压控制系统失效的手动阀门，所述手动阀门上设有用于开闭所述手动阀门的手柄，所述手动阀门一侧设有第二限位检测开关，所述第二限位检测开关与所述主控plc信号连接，所述第二限位检测开关与所述手柄接触时信号发生变化。
10.优选地，所述控制装置还包括与所述主控plc信号连接的称重信号接收仪表，所述钢包车上还设有信号连接的车载称重信号发射仪表和称重发射天线，所述车载称重信号发射仪表与所述称重传感器信号连接，所述称重发射天线与所述称重信号接收仪表信号连接。
11.优选地，所述称重传感器与所述车载称重信号发射仪表无线连接，所述称重发射天线与所述称重信号接收仪表无线连接。
12.优选地，所述钢包具有耳轴，所述钢包车上设有支撑架，所述支撑架具有卡槽，所述耳轴装配于所述卡槽内，所述称重传感器设置在所述卡槽内，并与所述耳轴接触。
13.优选地，所述支撑架设置有两个，两个所述支撑架设于所述钢包的两侧，每一个所述支撑架均具有一个卡槽，所述钢包对应两个所述支撑架的两侧均具有一个所述耳轴，两个所述耳轴对应装配于两个所述卡槽内；所述称重传感器设有两个，两个所述称重传感器对应设置于两个所述卡槽内，并与对应的耳轴接触。
14.本发明还提供了一种出钢氩气流量控制方法，其采用如下技术方案：一种出钢氩气流量控制方法，采用如上所述的出钢氩气流量控制装置控制出钢氩气的流量，所述控制方法包括以下步骤：
15.主控plc接收称重传感器检测的当前重量信号和第一限位检测开关检测到的当前信号变化；主控plc根据重传感器检测的当前重量信号和第一限位检测开关检测到的当前信号变化，确定与所接收的信号对应的当前氩气流量；主控plc根据所述当前氩气流量控制质量流量控制器，以控制氩气流量管线内氩气的流量。
16.优选地，所述主控plc向所述质量流量控制器输出的信号为4-20ma信号。
17.优选地，所述控制方法包括：
18.(1)从开始出钢到出完回炉的阶段：主控plc根据称重传感器检测到的信号变化，确定氩气的当前流量，并向所述质量流量控制器发出信号以控制氩气的流量；
19.(2)从出完回炉到钢包出站的阶段：主控plc先根据所述第一限位检测开关检测到的信号变化确定氩气的当前流量，并向所述质量流量控制器发出信号以控制氩气的流量；再根据称重传感器检测到的信号变化，确定氩气的当前流量，并向所述质量流量控制器发出信号以控制氩气的流量。
20.优选地，所述控制方法还包括从钢包进站到开始出钢的阶段，该阶段接收到的称重传感器检测到的重量大于0且所述第二限位检测开关检测到的信号发生变化。
21.优选地，从开始出钢到出完回炉的阶段包括出钢量20t以下和出钢量20t以上两个阶段。
22.优选地，在出钢开始至出钢量达到20t的阶段，控制氩气的流量为200nl/min；在出钢量达到20t至出完回炉的过程中，控制氩气的流量为500nl/min。
23.优选地，从出完回炉到钢包出站的阶段包括下述步骤：
24.(1)根据所述第一限位检测开关检测到所述炼钢炉的炉体回转至回炉位置时，控制所述质量流量控制器调整氩气流量为80nl/min；
25.(2)根据所述称重传感器检测到的所述钢包离开所述钢包车的信号，控制所述质量流量控制器将氩气的流量调整为0nl/min。
26.有益效果：本发明的出钢氩气流量控制装置，自动化程度高，便于实现氩气流量的
控制，利于现场控制的稳定；此外，还可有效减少人工操作，降低员工劳动强度。
附图说明
27.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
28.图1为本发明实施例提供的出钢氩气控制装置中的第一限位检测开关的设置位置的结构示意图；
29.图2为本发明实施例提供的出钢氩气流量控制装置中的钢包车、钢包和氩气储存装置的剖面结构示意图；
30.图3为本发明实施例提供的钢包车的支撑架的侧视图的剖面结构示意图；
31.图4为本发明实施例提供的钢包的正视图的剖面结构示意图；
32.图5为本发明实施例提供的出钢氩气流量控制装置的主控plc的连接关系示意图；
33.图6为本发明实施例提供的控制出钢口开闭的部件的位置关系示意图；
34.图7为本发明实施例提供的出钢过程中不同阶段的氩气流量图。
35.图中：100-钢包车；200-钢包；300-氩气储存装置；400-炼钢炉；500-主控plc；
36.110-支撑架；111-卡槽；120-车载称重信号发射仪表；130-称重发射天
37.线；140-称重传感器；
38.210-耳轴；
39.310-氩气流量管线；320-质量流量控制器；
40.410-托盘；420-连杆；430-液压油缸；440-进油管；450-出油管；441-手动阀门；460-第二限位检测开关；470-出钢口；480-第一限位检测开关；
41.510-称重信号接收仪表。
具体实施方式
42.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
44.本发明针对目前炼钢炉出钢过程中存在的出钢氩气流量不易控制，操作人员劳动强度大的问题，提供一种出钢氩气流量控制装置。
45.如图1-6所示，本发明的出钢氩气流量控制装置采用如下技术方案：一种出钢氩气流量控制装置，包括钢包100、钢包车200、氩气储存装置300、炼钢炉400、第一限位检测开关480和主控plc；钢包100设置在钢包车200上，钢包100和钢包车200的接触处设置有称重传感器140，称重传感器140与主控plc信号连接；钢包100具有进气口(设置于钢包100的底部)和进液口(设置于钢包100的顶部)，炼钢炉400具有出钢口470，出钢口470位于进液口的上方，进气口通过氩气流量管线310与氩气储存装置300相连；第一限位检测开关480与主控plc信号连接，第一限位检测开关480于炼钢炉400的炉体回转至回炉位置(回炉位置是指出钢完成后，炉体回转的最终位置)时信号发生变化；氩气流量管线310上设有质量流量控制
器320(质量流量控制器320具有用于测量流量的部件和电磁调节阀/压电阀，可根据接收到的信号调整电磁调节阀/压电阀的开度而实现对流量的调节)，用于测量并调节氩气流量管线310内氩气的流量，质量流量控制器320与主控plc500信号连接。
46.本发明优选实施例中，第一限位检测开关480设置在炼钢炉400的炉体的回炉位置处，炼炉钢400的炉体回转至回炉位置时与第一限位检测开关480接触(炼钢炉400的炉体在除回炉位置之外的其他位置时，不与第一限位检测开关480接触)，第一限位检测开关480检测到的信号发生变化。
47.本发明优选实施例中，第一限位检测开关480设置在回炉位置处且远离出钢口470的一端。
48.本发明优选实施例中，炼钢炉400为电炉或转炉。
49.本发明优选实施例中，出钢口470处设有用于密封出钢口470的托盘410(本发明中的托盘仅用于指代用于密封出钢口的部件，不包含有其他限定，采用现有技术中常用的出钢口密封部件即可)，托盘410与液压油缸430的输出轴相连，液压油缸430在液压控制系统的控制下推动托盘410移动，以打开或关闭出钢口470；液压油缸430的进油管440上还设有用于避免液压控制系统失效的手动阀门441(类似的，也可在液压油缸430的出油管450上设置手动阀门)，手动阀门441上设有用于开闭手动阀门441的手柄(图中未示出)，手动阀门441一侧设有第二限位检测开关460，第二限位检测开关460与主控plc500信号连接，第二限位检测开关460与手柄接触时信号发生变化(第二限位检测开关460与手柄接触时，手动阀门441关闭，手动阀门441关闭时，出钢口处于关闭的状态，且进油管440和出油管450上的液压在液压控制系统的控制下已经处于关闭的状态)。其中，上述液压油缸430、液压控制系统(用于控制出钢口的打开或关闭的系统)以及托盘410的结构以及上述各部件之间的连接关系均分别采用现有技术中常用的部件即可，现有技术中常用的炼钢炉中均包含上述结构，此处不再赘述；“用于避免液压控制系统失效的手动阀门441”是指为了避免因液压油缸或液压阀故障造成渗油、漏油导致出钢口非正常打开而设置的阀门，相当于是一道保险。
50.本发明优选实施例中，控制装置还包括与主控plc500信号连接的称重信号接收仪表510，钢包车100上还设有信号连接的车载称重信号发射仪表120和称重发射天线130，车载称重信号发射仪表120与称重传感器140信号连接，称重发射天线130与称重信号接收仪表510信号连接。需要说明的是，此处信号连接可以为采用信号线连接(即有线连接)，也可以为通过局部网络信号连接(即为无线连接)，在此不做限制，均在本发明的保护范围之内。
51.本发明优选实施例中，称重传感器140与车载称重信号发射仪表120无线连接，称重发射天线130与称重信号接收仪表510无线连接。
52.本发明优选实施例中，钢包200具有耳轴210，钢包车100上设有支撑架110，支撑架110具有卡槽111，耳轴210装配于卡槽111内，称重传感器140设置在卡槽111内，并与耳轴210接触。
53.本发明优选实施例中，支撑架110设置有两个，两个支撑架110设于钢包200的两侧，每一个支撑架110均具有一个卡槽111，钢包200对应两个支撑架110的两侧均具有一个耳轴210，两个耳轴210对应装配于两个卡槽111内；称重传感器140设有两个，两个称重传感器140对应设置于两个卡槽111内，并与对应的耳轴210接触。如此的设置，可以保证钢包200的设置稳固性，并且采用两个称重传感器140可以保证其称重数据(即为两个称重传感器
140数据的平均值)较为准确。
54.本发明还提供了一种出钢氩气流量控制方法，具体技术方案如下：采用如上所述的出钢氩气流量控制装置控制出钢氩气的流量，控制方法包括以下步骤：主控plc500接收称重传感器140检测的当前重量信号和第一限位检测开关480检测到的当前信号变化；主控plc500根据接收称重传感器140检测的当前重量信号和第一限位检测开关480检测到的当前信号变化，确定与所接收的信号对应的当前氩气流量；主控plc500根据当前氩气流量控制质量流量控制器320，以控制氩气流量管线310内氩气的流量。
55.本发明优选实施例中，主控plc500向质量流量控制器320输出的信号为4-20ma电信号。
56.本发明优选实施例中，控制方法包括：
57.(1)从开始出钢到出完回炉的阶段：主控plc500根据称重传感器140检测到的信号变化，确定氩气的当前流量，并向质量流量控制器320发出信号以控制氩气的流量。
58.(2)从出完回炉到钢包出站的阶段：主控plc500先根据第一限位检测开关480检测到的信号变化(炼钢炉400的炉体回转至回炉位置时，与第一限位检测开关480接触，第一限位检测开关480检测到的信号发生变化)确定氩气的当前流量，并向质量流量控制器320发出信号以控制氩气的流量；再根据称重传感器140检测到的信号变化(炼钢炉400的炉体回转至回炉位置后，钢包200被吊装设备从钢包车100上吊走，称重传感器140检测到的重量逐渐减小)，确定氩气的当前流量并向质量流量控制器320发出信号以控制氩气的流量(钢包200被完全吊离钢包车100后)。
59.本发明优选实施例中，控制方法还包括从钢包进站到开始出钢的阶段，该阶段接收到的称重传感器140检测到的重量大于0且第二限位检测开关460检测到的信号发生变化(用于指代出钢口470打开，当出钢口470打开时，需要打开进油管440和出油管450上的手动阀门441，此时，手柄与第二限位检测开关460不接触，第二限位检测开关460检测到的信号发生变化)。
60.本发明优选实施例中，如图7所示，从开始出钢到出完回炉的阶段包括出钢量20t以下和出钢量20t以上两个阶段。
61.本发明优选实施例中，在出钢开始至出钢量达到20t的阶段，控制氩气的流量为200nl/min；在出钢量达到20t至出完回炉的过程中，控制氩气的流量为500nl/min。
62.本发明优选实施例中，从出完回炉到钢包出站的阶段包括下述步骤：
63.(1)根据第一限位检测开关480检测到炼钢炉400的炉体回转至回炉位置时，控制质量流量控制器320调整氩气流量为80nl/min。
64.(2)根据称重传感器140检测到的钢包200离开钢包车100的信号，控制质量流量控制器320将氩气的流量调整为0nl/min。
65.本发明优选实施例中，具体地，出钢氩气流量控制方法可如下所示：
66.炉体出钢时，钢包200与钢包车100的卡槽110内设置的称重传感器140接触，人工清零将钢包称重变为0t；操作工将与控制托盘410的移动以实现出钢口470的开关的液压油缸430管路(进油管440、出油管450)上的手动阀门441打开，此时控制手动阀门441的手柄与第二限位检测开关460由相互接触的状态转变为手动阀门441上的手柄与第二限位检测开关460不再接触的状态，第二限位检测开关460检测到的信号的变化作为出钢电信号(手动
阀门打开后，液压控制系统控制托盘移动，出钢口打开)，开始出钢后，钢包100内钢水的重量逐渐增大，主控plc500接收到钢水重量信号后，向质量流量控制器320输出控制信号，使氩气流量为200nl/min。
67.在出钢过程中，钢包车内钢水的重量逐渐增大，待称重传感器140检测到钢包200内的钢水重量达到20t时，开始加入合金，同时主控plc500根据称重信号接收仪表510接收到的信号(称重传感器140将信号依次传递给车载称重信号发射仪表120、称重发射天线130和称重信号接收仪表510)，给予质量流量控制器320一个电信号，调节氩气流量控制为500nl/min。
68.出完钢后(关闭出钢口)，摇炉使炉体回转至回炉位置，炉体回转至回炉位置并与第一限位检测开关480接触，第一限位检测开关480检测到的信号发生变化，再向主控plc500发送一个电信号，主控plc500进一步向质量流量控制器320输出信号，使氩气流量减小为80nl/min。
69.当钢包100在钢包车200上被吊走后，称重显示为负值，人工清零将钢包称重变为0t，此时再给主控plc500发送一个电信号，主控plc500进一步向质量流量控制器320输出电信号，使氩气流量调节为0nl/min，完成出钢过程中氩气流量的控制。
70.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。