專利名稱：用于調(diào)節(jié)爐渣稠度的方法和實(shí)施這種方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)電弧爐中爐渣稠度的方法以及ー種實(shí)施這種方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在使用電弧爐生產(chǎn)金屬的過程中，主要是對準(zhǔn)確化學(xué)成分在很大程度上不詳?shù)膹U料進(jìn)行處理。廢料中通常含有硅、ニ氧化硅、氧化鐵和其它成分，它們在熔融廢料的過程中共同形成非金屬類型的熔融殘留物，即所謂的爐渣。由于所使用廢料的成分不詳，因此無法預(yù)測聚集在電弧爐中形成的熔融金屬表面上收集的爐渣的化學(xué)成分。通過添加碳和氧使形成的爐渣起泡，以便覆蓋電弧爐并增加輸入電弧爐的能量。另外，起泡的爐洛，亦稱泡沫洛，可以保護(hù)石墨電極、爐缸COfengeftiBe)的爐襯以及電弧爐的水冷爐壁元件免熱損傷或氧化。
如果形成的爐渣中含有大量氧化硅，那么爐渣雖然可以很好地起泡并且減小表面張力、增強(qiáng)粘滯性。但是爐渣中氧化鐵(II)的可還原性大大減弱，并且大量未經(jīng)利用的鐵留存在爐渣中。對此，見圖1，其示出了一種要示例性應(yīng)用的1650°C溫度條件下的爐渣系統(tǒng)(CaO+MgO+MnO) -FeO-(Si02+P205+Al203)。圖I中的區(qū)域I表示爐渣系統(tǒng)中可以很好地起泡、但難于還原的爐渣的各種化學(xué)成分。如果爐渣中含有大量氧化鐵(II)，則爐渣具有良好的可還原性。但是如果爐渣只在很小的程度上起泡，則據(jù)有増大的表面張カ和降低的粘滯性。由此導(dǎo)致的問題是難以覆蓋電弧，從而導(dǎo)致高度的能量損耗以及爐運(yùn)行中的問題。對此，見圖I中的區(qū)域III，這一區(qū)域表示爐渣系統(tǒng)中難以起泡、但還原性良好的爐渣。所以，爐渣的化學(xué)成分在溫度T時(shí)與爐渣稠度直接相關(guān)，爐渣稠度直接影響其發(fā)泡性。在圖I所示的爐渣系統(tǒng)中，具有區(qū)域II中化學(xué)成分的爐渣在1650°C的條件下同時(shí)具有最理想的發(fā)泡性和還原性，區(qū)域II還稱為技術(shù)石灰飽和度范圍或娃酸ニI丐飽和度范圍。為了獲得石灰飽和度范圍內(nèi)爐渣的ー種化學(xué)成分，截至目前為止，在熔融過程進(jìn)行期間，將適當(dāng)?shù)母郊恿?，特別是生石灰或白云石石灰的總量與廢料一起或通過配料裝置或吹入裝置添加到電弧爐中?？紤]到這種附加料的成本之后，電弧爐的操作人員通常會盡可能少量添加，以致于在大部分情況下沒有達(dá)到或者沒有立即達(dá)到石灰飽和度的范圍，從而降低熔融過程的效率。為此，目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)令人滿意的熔爐冶金效果，以及在還原條件下達(dá)到爐渣良好的發(fā)泡性。US6, 544，314B2描述了特別是煉鋼過程中自動(dòng)控制并動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)泡沫渣形成的ー種方法和ー種設(shè)備。在此，探測并評估至少ー個(gè)基于表示爐渣特性或質(zhì)量的變量的信號。在電弧爐穩(wěn)定性、泡沫渣的粘滯性或控制溫度的基礎(chǔ)上求出至少ー個(gè)信號。取決于對至少ー個(gè)信號的評估，手動(dòng)或自動(dòng)添加附加料，特別是氧、碳、氧化鎂、氧化鈣或碳酸鈣。編號2730600的德國專利申請書描述了ー種控制煉鋼過程的方法，其中，實(shí)現(xiàn)了添加用于熔化的石灰和助熔劑，直到系統(tǒng)Ca-FeO-SiO2中在當(dāng)前熔池溫度下達(dá)到石灰飽和度。EP692544A1公布了ー種在三相電流電弧爐中控制泡沫渣形成的方法。通過使用泡沫渣覆蓋電弧的方式實(shí)現(xiàn)了碳的添加。此外，對電弧爐自動(dòng)探測電弧爐的聲音發(fā)射情況，并根據(jù)聲級調(diào)節(jié)碳的傳輸率。DE102005034409B3描述了ー種用于確定具有至少ー個(gè)電極的電弧爐的至少ー個(gè)狀態(tài)參數(shù)的方法，其中憑借至少ー個(gè)電傳感器測得輸入電弧爐的能量。另外，測出電弧爐處的振動(dòng)，并借助于傳輸功能確定電弧爐的至少ー個(gè)狀態(tài)參數(shù)，通過對測得的振動(dòng)進(jìn)行評估以及通過對至少ー個(gè)傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行評估求得該參數(shù)。另外，還可以將泡沫渣的高度確定為狀態(tài)參數(shù)。通過這種方法可以實(shí)現(xiàn)對泡沫渣高度的自動(dòng)控制或調(diào)節(jié)。根據(jù)DE 102005034409B3的電弧爐具有爐缸和至少ー個(gè)電極，其中所述的每個(gè)電極都配備ー根電源線，并且其中為了實(shí)施上述方法，在其不同的布置方式中，在一根電源線處至少布置ー個(gè)電動(dòng)傳感器，并在爐缸爐壁處至少布置一個(gè)探測振動(dòng)的固體聲音傳感器。
此外，優(yōu)選地為每個(gè)電極設(shè)置電傳感器或固體聲音傳感器。借助于電弧爐中固體聲音的傳輸功能確定泡沫渣的高度。傳輸功能可以表明固體聲音從勵(lì)磁直到檢波的傳輸路徑的特性。在電弧中通過與電極功率耦合來實(shí)現(xiàn)固體聲音的勵(lì)磁。通過液態(tài)鋼水熔池和/或通過至少部分覆蓋鋼水熔池的泡沫渣向電弧爐的爐壁傳輸固體聲音，即由勵(lì)磁引起的振動(dòng)。另外，至少部分地還可以通過電弧爐中尚未融化的裝爐材料實(shí)現(xiàn)固體聲音傳輸。通過布置在電弧爐的爐缸爐壁處的固體聲音傳感器來探測固體聲音。固體聲音傳感器接收爐缸爐壁處的振動(dòng)。關(guān)于對信號的精確評估，請參閱DE102005034409B3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于在電弧爐熔融過程中調(diào)節(jié)爐渣稠度的改良的方法，以及ー種實(shí)施這種方法的設(shè)備。在電弧爐中調(diào)節(jié)爐渣稠度的方法需通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)-對電弧爐進(jìn)行固體聲測量；-在固體聲音測量的基礎(chǔ)上求出形成一定量的泡沫渣所需的時(shí)間走向；-將泡沫渣的求出的時(shí)間走向分配給泡沫渣的第一化學(xué)成分，其決定泡沫渣的當(dāng)前稠度；-對泡沫渣的這種第一化學(xué)成分和多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較，比較得出用于爐渣的最佳稠度，并在當(dāng)前稠度和最佳稠度有偏差吋，-通過向泡沫渣中添加至少ー種附加料，使泡沫渣從第一化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為第二化學(xué)成分中的ー種，從而實(shí)現(xiàn)了最佳稠度的調(diào)節(jié)。為此，不必求出爐渣的當(dāng)前化學(xué)成分，而是要根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來判斷形成發(fā)泡的哪個(gè)時(shí)間走向?qū)儆跔t渣的哪種化學(xué)成分。為了提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，要事先掌握不同化學(xué)成分的爐渣發(fā)泡的時(shí)間走向，對各種爐渣進(jìn)行化學(xué)分析并將其分配給已經(jīng)掌握的時(shí)間走向。于是，可以在通過固體聲音測量求出發(fā)泡時(shí)間走向的情況下，在數(shù)據(jù)庫中找到ー個(gè)可比較的時(shí)間走向，并采用分配給這ー時(shí)間走向的、之前分析過的、比爐洛的當(dāng)前第一化學(xué)成分準(zhǔn)確性更高的爐渣的化學(xué)成分。
在必要時(shí)會這樣調(diào)整爐渣的這樣求出的第一化學(xué)成分和當(dāng)前稠度，即達(dá)到最佳稠度從而達(dá)到良好的發(fā)泡性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的還原性。這將例如通過觀察圖I表明，在材料圖中的第一化學(xué)成分的位置處于區(qū)域II之外的情況下，第一化學(xué)成分沿區(qū)域II中的第二化學(xué)成分中的ー種方向發(fā)揮作用，以便調(diào)節(jié)最佳的爐渣稠度。根據(jù)本發(fā)明所述的方法，可以更加準(zhǔn)確地計(jì)量所需的至少ー種附加料，同時(shí)減少熔融廢料時(shí)的能量需求。于是，可以使所需的至少ー種附加料以及所需能源的費(fèi)用降到最低?；趯t渣稠度的優(yōu)化，可以減少鐵渣從而提高熔融金屬的產(chǎn)量或提高利潤。另外，在優(yōu)化爐渣稠度的基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)泡性，從而始終都能夠達(dá)到對爐缸中耐火材料和電極材料的最佳覆蓋效果。這樣做可以減少耐火材料和電極材料的消耗，因?yàn)闇p弱了熱負(fù)荷與氧化。經(jīng)過改良的、對生產(chǎn)出的熔融金屬的熔融過程和冶金特性的控制，加強(qiáng)了這一方法的可重復(fù)性并且提高了金屬產(chǎn)品的質(zhì)量。
形成一定量泡沫渣的時(shí)間走向得出一條曲線，優(yōu)選地求出其至少在ー個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的斜率，井根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值將其分配給泡沫渣的第一化學(xué)成分。斜率的數(shù)值可正可負(fù)，可以直接對此得出爐渣的化學(xué)成分，因此非常適合實(shí)施這種方法。除了斜率，還可以對曲線的其它特性進(jìn)行評估，例如靜止時(shí)間，在此靜止時(shí)間內(nèi)，斜率與其例如在開始向爐中吹入氧之后的狀態(tài)相同，沒有任何變化被識別出。有利的是，在固體聲音測量過程中得出泡沫渣的溫度T，并將得出的時(shí)間走向和泡沫渣溫度T分配給泡沫渣的第一化學(xué)成分，其在溫度T條件下決定泡沫渣的當(dāng)前稠度。爐渣的稠度不僅僅取決于爐渣的化學(xué)成分，還(盡管在較小程度上)取決于它的溫度。所以，爐渣溫度T較低時(shí)，可用的第二化學(xué)成分比溫度T較高時(shí)少，也就是說，根據(jù)圖I的區(qū)域II會縮小。另外，還要注意，隨著爐渣溫度T的升高，其發(fā)泡性和粘滯性會降低。如果爐渣的溫度T已知，則可以確定正好在此溫度條件下的最佳第二化學(xué)成分，例如根據(jù)圖I所示的1650°C。如果石灰飽和度范圍的確切位置已知，就可以非常精確地計(jì)量所需的至少ー種附加料。溫度T越精確，越能夠調(diào)節(jié)好爐渣的最佳稠度。因此，優(yōu)選將泡沫渣的第一化學(xué)成分與多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較，通過該比較得出泡沫渣在測出的爐渣溫度T條件下的最佳稠度。經(jīng)證實(shí)，為了將第一化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為第二化學(xué)成分中的ー種，可以將對此所需的至少ー種附加料的量自動(dòng)添加到泡沫渣中。這樣ー來，就可以將處理時(shí)間和人工費(fèi)降至最低。當(dāng)然，可替換地，也可以由操作人員手動(dòng)添加。優(yōu)選地，將第一化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為第二化學(xué)成分，以對此所需的至少ー種附加料的最少成本可以獲得第二化學(xué)成分。因此，當(dāng)測出的實(shí)際爐渣稠度與最佳稠度之間存在偏差時(shí)，立即選擇并實(shí)現(xiàn)其中ー種可能的、可以通過添加附加料而生成的第二成分，在綜合當(dāng)前的原料價(jià)格與(這些)附加料的需要量的基礎(chǔ)上看以最低的總成本生成第二成分。特別地，通過至少一種附加料向泡沫渣中添加ニ價(jià)金屬離子。為此，優(yōu)選地從含有生石灰、熟石灰、石灰?guī)r、氧化鎂、白云石石灰、氧化鐵(II)等的材料組中挑選出至少ー種附加料。在這種方法的一種特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，按照一定量添加至少ー種附加料，使其特別是在溫度T時(shí)達(dá)到石灰飽和度。于是，可以隨時(shí)達(dá)到最佳稠度，從而達(dá)到爐渣的發(fā)泡性和還原性以及實(shí)現(xiàn)不可缺少的冶金工作。
特別地，在精煉過程中固體聲音測量的基礎(chǔ)上求出形成一定量的泡沫渣的時(shí)間走向，同時(shí)，向電弧爐中吹入碳和/或氧。此時(shí)，裝在爐腔中要熔融的所有或大部分材料，特別是廢料，通常都已經(jīng)熔化。在這種方法的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，間接或直接通過無接觸的光學(xué)溫度測量測出可以選擇地得出的爐渣或泡沫渣的溫度T。另外，還可以使用例如能獲取爐腔中紅外射線的高溫計(jì)、紅外線照相機(jī)和類似物。同時(shí)，可以直接測出爐渣的溫度T或從熔融金屬溫度測量中推導(dǎo)出飄浮在其上的爐渣的溫度T。優(yōu)選地通過關(guān)聯(lián)圖表將爐渣或泡沫渣的求出的時(shí)間走向可以選擇地和溫度T分配給爐渣或泡沫渣的第一化學(xué)成分，之前熔融過程中求出的時(shí)間走向，可選擇地在特定溫度T條件下，與爐渣的各ー種所屬的、通過化學(xué)分析確定的化學(xué)成分相關(guān)地記錄在關(guān)聯(lián)圖表中。優(yōu)選地根據(jù)實(shí)施的熔融過程及其結(jié)果不斷更新和優(yōu)化這種關(guān)聯(lián)圖表。對例如由材料系統(tǒng)(CaO+MgO+MnO) -FeO - (Si02+P205+Al203)組成的的泡沫渣來說，當(dāng)溫度T為1650°C時(shí)，第二化學(xué)成分在總重量方面根據(jù)以下三個(gè)條件選擇 重量百分比32-58% (CaO+MgO+MnO)重量百分比17_51%Fe0重量百分比10-30% (Si02+P205+Al203)。這些成分定義了材料系統(tǒng)中的區(qū)域II，其中的爐渣同時(shí)具有最佳稠度以及良好的發(fā)泡性和還原性。如果出于例如費(fèi)用原因沒有測出爐渣的溫度T，那么較小地選擇第二化學(xué)成分的選擇范圍。爐渣溫度變化時(shí)，最佳稠度范圍在材料系統(tǒng)中的位置會移動(dòng)，并且無論爐渣的實(shí)際溫度T如何，都要保證可以選出ー種合適的第二化學(xué)成分。對于用于實(shí)施本發(fā)明所述方法的設(shè)備的目的由此來實(shí)現(xiàn)，即該設(shè)備包括-至少ー個(gè)用于探測電弧爐處的固體聲音的傳感器，-可選地，至少ー個(gè)用于間接或直接確定泡沫渣的溫度T的溫度測量裝置，-至少ー個(gè)計(jì)算單元，其設(shè)置用于將泡沫渣的求出的時(shí)間走向可選擇地和溫度T一起分配給泡沫渣的第一化學(xué)成分，對泡沫渣的這種第一化學(xué)成分和多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較，并發(fā)出至少ー個(gè)控制或調(diào)節(jié)信號，和-至少ー個(gè)可以借助于至少ー個(gè)計(jì)算單元來控制或調(diào)節(jié)的配料裝置，用于向泡沫渣中添加至少ー種附加料。使用這ー設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的爐運(yùn)行。為了能夠利用以往的經(jīng)驗(yàn)，即發(fā)泡的哪個(gè)時(shí)間走向分配給爐渣哪種的化學(xué)成分，特別是將ー個(gè)關(guān)聯(lián)圖表保存在至少ー個(gè)計(jì)算單元上。在這個(gè)關(guān)聯(lián)圖表中，將之前熔融過程中得出的各個(gè)時(shí)間走向，可選擇地，在特定溫度下，與各自所屬的、通過化學(xué)分析確定的爐渣化學(xué)成分一起相關(guān)地保存下來。由此形成ー個(gè)數(shù)據(jù)庫，它可以將發(fā)泡的當(dāng)前走向分配給事先為各種爐渣探測的發(fā)泡的時(shí)間走向，從而可以使之前分析過的爐渣分配給與之相關(guān)聯(lián)的化學(xué)成分。


圖I至4以示例的形式闡述了本發(fā)明所述的方法和設(shè)備。因此示出圖I溫度為1650°C時(shí)，由材料系統(tǒng)(CaO+MgO+MnO)-FeO - (Si02+P205+Al203)組成的爐渣的ー種成分的示例；圖2精煉過程中,將碳吹入爐缸中后，固體聲音信號Ks關(guān)于時(shí)間的走向圖；圖3精煉過程中，吹入碳后，爐缸處三個(gè)不同的固體聲音傳感器所發(fā)出的固體聲音信號Ks的走向圖；和圖4 一種用于實(shí)施這一方法的可能的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式如前文所述，圖I選取溫度T為1650°C的情況為例，對于爐渣的ー種成分示出材料系統(tǒng)(CaO+MgO+MnO)-FeO-(Si02+P205+Al203)。對于專業(yè)人員來說，這種示意圖還可以用于其它能夠構(gòu)成爐渣的材料系統(tǒng)和各種溫度。如果在廢料熔融過程中形成的爐渣含有大量ニ氧 化硅，那么這個(gè)材料系統(tǒng)的爐渣雖然發(fā)泡良好、均勻并且表面張カ減小、粘滯性增強(qiáng)。但是爐渣中氧化鐵(II)的還原性大大減弱，并且大量未經(jīng)利用的鐵留存在爐渣中。圖I中的區(qū)域I示出這ー材料系統(tǒng)中可以均勻發(fā)泡但是難以還原的爐渣的化學(xué)成分。形成一定量的泡沫渣的時(shí)間走向得出一條曲線，優(yōu)選地在至少ー個(gè)時(shí)間間區(qū)間內(nèi)求出曲線斜率，并將其分配給泡沫渣的ー種第一化學(xué)成分。爐渣可以“均勻”發(fā)泡吋，曲線斜率很小，也就是說，隨著向爐渣中添加碳的數(shù)量變化，爐腔中的泡沫量僅緩慢變化。斜率的數(shù)值可正可負(fù)，可以直接表明爐渣的化學(xué)成分。在技術(shù)石灰飽和度或硅酸ニ鈣飽和度的范圍內(nèi)(見區(qū)域II)，向爐渣中添加碳的數(shù)量變化期間，曲線斜率明顯大于區(qū)域I。除了斜率，還可以對曲線的其它特性進(jìn)行評估，例如靜止時(shí)間，在此期間可識別出，斜率與其例如在開始向爐中吹入氧之后的狀態(tài)相同，沒有任何變化。如果爐渣中含有大量氧化鐵(II)，則爐渣具有良好的還原性。但是爐渣只在很小的程度上起泡，表面張カ增大并且粘滯性降低。由此導(dǎo)致的問題是難以覆蓋電弧，從而導(dǎo)致能量損耗增加以及爐運(yùn)行的問題。區(qū)域III表示爐渣系統(tǒng)中難以起泡或無法起泡、但還原性良好的爐渣的化學(xué)成分。因此，爐渣的化學(xué)成分與爐渣稠度直接相關(guān)，爐渣稠度直接影響其發(fā)泡性。當(dāng)爐渣化學(xué)成分處于輪廓為橢圓形的區(qū)域II內(nèi)吋，不均勻的泡沫在同時(shí)還原性良好的條件下位于圖I所示的爐渣系統(tǒng)之中，其中所述的區(qū)域II稱為技術(shù)石灰飽和度或硅酸ニ鈣飽和度范圍。此時(shí)，液態(tài)爐渣中除了用于發(fā)泡的ニ氧化碳還有固體石灰顆粒。如前文所述，形成一定量的泡沫渣的時(shí)間走向得出一條曲線，其中優(yōu)選地在至少ー個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)求出曲線斜率，并將其分配給泡沫渣的第一化學(xué)成分。爐渣發(fā)泡“不均勻”時(shí)，斜率大于發(fā)泡均勻的情況，也就是說，在用于爐渣的碳的添加量變化時(shí)，爐腔中的泡沫量迅速變化。斜率的數(shù)值可正可負(fù)，可以直接表明爐渣的化學(xué)成分。圖2示出在熔融金屬5的精煉過程中，將碳吹入爐缸2中后，從電弧爐I (參見下圖4)獲取的固體聲音信號Ks關(guān)于時(shí)間的走向圖，其中所述的固體聲信號Ks與爐缸2中泡沫渣的發(fā)展的變化成比例。對曲線或固體聲音信號曲線的延伸進(jìn)行評估，目的是推斷出爐渣6的化學(xué)成分。在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)V開始向爐缸2中吹入碳Cm。在第一時(shí)間點(diǎn)h,通過固體聲信號Ks可以識別出爐渣6對吹入的碳的反應(yīng)，也就是說，生成ニ氧化碳，并且爐渣6開始發(fā)泡。達(dá)到第一時(shí)間點(diǎn)h的時(shí)間段由系統(tǒng)靜止時(shí)間段A tsys以及爐渣6與碳開始反應(yīng)所需的反應(yīng)時(shí)間段Atdg成，在系統(tǒng)靜止時(shí)間段中計(jì)量碳料并通過添加系統(tǒng)將其送入爐缸2中。靜止時(shí)間段Atsys與系統(tǒng)有關(guān)并且在某種特定的熔爐設(shè)備中恒定不變。與之相反，反應(yīng)時(shí)間段A tE與所添加碳料的種類和顆粒以及爐內(nèi)占主導(dǎo)地位的條件、特別是與爐渣6的化學(xué)成分有夫，并且在較小程度上與爐渣6的溫度T、爐渣6的粘滯性、爐渣6的表面張カ和下爐缸2中的氣壓有夫。根據(jù)爐渣6的化學(xué)成分和進(jìn)而稠度，爐渣現(xiàn)在或多或少地明顯發(fā)泡。這一點(diǎn)可以從固體聲音信號曲線的斜率中看出，其中，斜率小意味著發(fā)泡效果弱，斜率大意味著發(fā)泡效果強(qiáng)。在第二時(shí)間點(diǎn)tx，停止加碳Cf。只要還有可以參加反應(yīng)的碳存在，見時(shí)間段Ath，泡沫渣6就會基本上保持在已經(jīng)達(dá)到的水平上。碳消耗掉之后，泡沫分解。這一點(diǎn)可以從固體聲音信號曲線的下降中看出?，F(xiàn)在存在多種不同的方法，由此可以從記錄下來的固體聲音信號曲線中推斷出爐渣6的現(xiàn)有化學(xué)成分。在本方法的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，在描繪曲線期間追蹤爐渣6的溫度T。這可以改進(jìn)對材料圖的選取，從而更加準(zhǔn)確地掌握爐渣6石灰飽和度范圍的位置。例如，可以對固體聲音信號曲線的反應(yīng)時(shí)間段A tK進(jìn)行評估，其中，反應(yīng)時(shí)間段A、長表示反應(yīng)性弱，并且進(jìn)而表示爐渣的還原性弱。所以，根據(jù)長反應(yīng)時(shí)間段A tK可以推測出爐渣6的一種富含SiO2的化學(xué)成分位于圖I所示的區(qū)域I中。相反，反應(yīng)時(shí)間段AtK短表示反應(yīng)性強(qiáng)，進(jìn)而表示爐渣的還原性強(qiáng)，其中可以推測出爐渣6的ー種化學(xué)成分位于圖I所示的區(qū)域II或III中。對此可替換地或與之相結(jié)合，可以對第一時(shí)間點(diǎn)h和第二時(shí)間點(diǎn)tx之間的固體聲音信號曲線斜率進(jìn)行評估。這ー范圍內(nèi)的曲線斜率小表示發(fā)泡性弱，進(jìn)而表示爐渣6的一種富含F(xiàn)e的化學(xué)成分，而曲線斜率大則表示發(fā)泡性良好，從而可以推測爐渣6的ー種化學(xué)成分位于圖I所示的區(qū)域I或II中。因此，例如可以在反應(yīng)時(shí)間段AtK長并且在第一時(shí)間點(diǎn)h之后曲線斜率較大吋，得出爐渣6的某種富含SiO2的化學(xué)成分位于區(qū)域I中。與之相反，例如可以在反應(yīng)時(shí)間段A tK短并且在第一時(shí)間點(diǎn)、之后曲線斜率小時(shí)，得出爐渣6的某種富含F(xiàn)e的化學(xué)成分位于區(qū)域III中。于是，可以確定(這些)附加料所需的用量和種類，以便將第一化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為處于區(qū)域II中具有良好的發(fā)泡性與還原性的第二化學(xué)成分。還可以對泡沫渣6基本上保持在已經(jīng)達(dá)到的水平上的時(shí)間段A th以及隨后的固體聲音信號曲線的下降進(jìn)行評估。泡沫渣保持在高水平上的時(shí)間段Ath長，表示一種富含SiO2的爐渣。在經(jīng)過時(shí)間段Ath之后，曲線斜率為負(fù)并且數(shù)值較小，則在再次表示一種富含SiO2的爐渣。反之，如果經(jīng)過時(shí)間段Ath之后，固體聲曲線斜率為負(fù)并且數(shù)值較大，那么這表示一種爐渣，其具有處于石灰飽和度范圍內(nèi)的化學(xué)成分并且因此具有所期望的成分和稠度。圖3示出精煉過程中，吹入碳后，爐缸2處3個(gè)不同的固體聲音傳感器7所發(fā)出的固體聲信音號Ks，i (i=3)關(guān)于爐渣6的時(shí)間t的走向圖。該圖看起來和圖2中的圖一祥，、其中為了更好地展示出各個(gè)控制變量il，12, 13的概況而標(biāo)記了曲線的各個(gè)參數(shù)。布置在爐缸2的不同位置上的三個(gè)固體聲音傳感器7分別提供了一條曲線或固體聲信號音曲線。每個(gè)測量位置的曲線越相近，從熔池面積來看，爐缸2中爐渣6的化學(xué)成分就越均勻?？梢詮牟煌那€中看出在爐缸2中處于不同位置上的爐渣6化學(xué)成分的區(qū)別。于是，可以有目的地辨別出每個(gè)測量位置的爐渣6化學(xué)成分，并對發(fā)泡性和還原性進(jìn)行優(yōu)化。圖4示出ー種用于實(shí)施這種方法的可能的設(shè)備。在一個(gè)此處僅示意性地示出帶有爐缸2、爐蓋3和電極4的電弧爐I處，至少布置一個(gè)用于探測固體聲音的傳感器7。爐缸2中具有熔融金屬5和位于其上的爐渣6?？蛇x擇地，為了間接或直接測定爐缸2處爐渣6的溫度T、特別是為了無接觸的光學(xué)溫度測量而安裝溫度測量裝置8。另外，至少還有ー個(gè)計(jì)算單元9，其設(shè)置用于將通過傳感器7確定的固體聲音信號Ks求出的時(shí)間走向，可選擇地和泡沫渣6溫度T，對應(yīng)于泡沫渣6的第一化學(xué)成分，對泡沫渣6的這種第一化學(xué)成分和多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較，并發(fā)出至少ー個(gè)控制或調(diào)節(jié)信號。通過ー個(gè)保存在計(jì)算單元9上的關(guān)聯(lián)圖表，將得出的時(shí)間走向，可選擇地和泡沫渣6的溫度T，對應(yīng)于泡沫渣6的第一 化學(xué)成分，在這ー關(guān)聯(lián)圖表中，相關(guān)地保存著之前熔融過程中得出的時(shí)間走向，可選擇地在溫度T時(shí)，具有所屬的化學(xué)成分。最后，至少還有一個(gè)可以通過至少一個(gè)計(jì)算単元9控制或調(diào)節(jié)的配料裝置10，用于向泡沫渣6中添加至少ー種附加料11a，lib, 11c, lid, lie。如果求出爐渣6的第一化學(xué)成分，并通過將第一化學(xué)成分與多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較得出用于泡沫渣的最佳稠度(參見例如圖1，區(qū)域II)，得出當(dāng)前稠度與泡沫渣6的最佳稠度之間存在偏差的結(jié)論，則要通過至少一個(gè)由計(jì)算單元9生成的控制或調(diào)節(jié)信號這樣控制或調(diào)節(jié)配料裝置10，即通過向泡沫洛6中添加至少ー種附加料11a, lib, 11c, lid, Ile實(shí)現(xiàn)將泡沫洛6從第一化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為第二化學(xué)成分中的ー種，并調(diào)節(jié)出同時(shí)具有爐渣6的良好發(fā)泡性和還原性的最佳爐渣稠度。為了使泡沫渣6溫度T (其可選擇地通過溫度測量裝置8確定)保持恒定，可選擇地還可以在測得的溫度T的基礎(chǔ)上通過計(jì)算単元9來提高對電極4的能量輸送的調(diào)節(jié)。在一種特別優(yōu)選的布置方式中，可供使用的附加料11a，11b，11c，lld，Ile的原料價(jià)格保存在計(jì)算單元9上。在這種情況下，計(jì)算單元9設(shè)置用于由爐渣6的求出的第一化學(xué)成分和原料價(jià)格出發(fā)，選擇ー種第二化學(xué)成分，以最低成本獲得的第二化學(xué)成分對至少一種附加料的添加量和種類有要求。同吋，圖I至4僅以示例的形式對本發(fā)明進(jìn)行了闡釋。所以根據(jù)圖I只是示例選取了ー種可能的爐渣成分。在原料的應(yīng)用過程中，專業(yè)人員通常已知了生產(chǎn)熔融金屬所需的同類貨源和類似的定量關(guān)系，必須利用其材料系統(tǒng)表示出熔融特性。事先為各種原料組合或原料定量關(guān)系對爐渣所做的分析理所當(dāng)然地簡化了挑選合適材料系統(tǒng)的過程。在計(jì)算單元9中，通常，可選擇地對于不同溫度T，保存并使用大量圖表，以便可選擇地根據(jù)溫度T，調(diào)節(jié)出最佳爐渣稠度。用于探測固體聲音的傳感器、配料裝置、至少ー個(gè)計(jì)算單元、和(這些)可選擇的溫度測量裝置等的布置和數(shù)量都只是以舉例的形式選出，可以由專業(yè)人員做簡單的改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.ー種用于調(diào)節(jié)電弧爐(I)中爐渣稠度的方法，包括以下步驟 -對電弧爐(I)進(jìn)行固體聲音測量； -在所述固體聲音測量的基礎(chǔ)上求出形成一定量的泡沫渣(6)的時(shí)間走向； -將所述泡沫渣(6)的求出的時(shí)間走向分配給所述泡沫渣(6)的第一化學(xué)成分，所述第一化學(xué)成分決定所述泡沫渣(6)的當(dāng)前稠度； -對所述泡沫渣(6)的所述第一化學(xué)成分和多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較，所述比較得出用于所述泡沫渣的最佳稠度，并在所述當(dāng)前稠度和所述最佳稠度有偏差吋， -通過向所述泡沫洛(6)中添加至少一種附加料(11a, lib, 11c, Ild, He),使所述泡沫渣(6)從所述第一化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為所述第二化學(xué)成分中的ー種，其中實(shí)現(xiàn)了最佳稠度的調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其中，形成一定量的所述泡沫渣(6)的所述時(shí)間走向得出曲線，至少在ー個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)求出所述曲線斜率并將所述曲線斜率分配給所述泡沫渣(6)的第一化學(xué)成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的方法， 其中，求出所述泡沫渣(6)在所述固體聲音測量中具有的溫度T，并將所述泡沫渣(6)的求出的時(shí)間走向和所述溫度T分配給所述泡沫渣(6)的第一化學(xué)成分，所述第一化學(xué)成分決定了在所述溫度T時(shí)的所述泡沫渣(6)的所述當(dāng)前稠度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其中，對所述泡沫渣(6)的所述第一化學(xué)成分和所述多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較，所述比較得出所述泡沫渣在所述溫度T時(shí)的最佳稠度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，為了使所述第一化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為所述第二化學(xué)成分中的ー種，自動(dòng)向所述泡沫渣(6)中添加對此所需的至少ー種附加料(11a，11b，11c，lld，lie)的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，所述第一化學(xué)成分被轉(zhuǎn)化為所述第二化學(xué)成分中的ー種，以對此所需的至少ー種附加料(11a, lib, 11c, Ild, He)的最少成本可以獲得所述第二化學(xué)成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，通過所述至少一種附加料(11a, lib, 11c, lid, lie)向所述泡沫洛(6)中添加ニ價(jià)金屬離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其中所述至少一種附加料(11a，lib, 11c, lid, lie)從含有生石灰、熟石灰、石灰?guī)r、氧化鎂、白云石石灰和氧化鐵(II)的材料組中選出。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，添加一定量的至少ー種附加料(11a，lib, 11c, lid, lie),即達(dá)到石灰飽和度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，在精煉過程中以所述固體聲音測量為基礎(chǔ)求出形成一定量的所述泡沫渣(6)的時(shí)間走向，其中將碳和/或氧吹入所述電弧爐(I)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至19中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，間接或直接通過無接觸的光學(xué)溫度測量求出所述泡沫渣(6)的所述溫度T。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，借助于關(guān)聯(lián)圖表將所述泡沫渣(6)的求出的時(shí)間走向以及在一定條件下和所述溫度T 一起分配給所述泡沫渣(6)的第一化學(xué)成分，之前在熔融過程中求出的時(shí)間走向與所屬的化學(xué)成分相關(guān)地記錄在所述關(guān)聯(lián)圖表中。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的方法， 其中，對于由材料系統(tǒng)(CaO+MgO+MnO)-FeO - (Si02+P205+Al203)組成的所述泡沫渣(6)來說，特別是所述溫度T為1650°C時(shí)，所述第ニ化學(xué)成分在總重量方面根據(jù)以下三個(gè)條件選擇 重量百分比 32-58% (CaO+MgO+MnO) 重量百分比17 - 51%Fe0 重量百分比 10-30%(Si02+P205+Al203)。
14.一種用于實(shí)施權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述方法的設(shè)備，包括 -至少ー個(gè)用于對電弧爐(I)進(jìn)行固體聲音測量的傳感器(7)， -可選地，至少ー個(gè)用于間接或直接確定泡沫渣(6)的溫度T的溫度測量裝置(8)， -至少ー個(gè)計(jì)算單元(9)，所述計(jì)算單元設(shè)置用于將所述泡沫渣(6)的求出的時(shí)間走向可選擇地和所述溫度T 一起分配給所述泡沫渣(6)的第一化學(xué)成分，對所述泡沫渣(6)的所述第一化學(xué)成分和多種第二化學(xué)成分進(jìn)行比較，并發(fā)出至少ー個(gè)控制或調(diào)節(jié)信號，以及-至少ー個(gè)可以借助于至少一個(gè)計(jì)算単元(9)來控制或調(diào)節(jié)的配料裝置(10)，用于向所述泡沫洛(6)中添加至少ー種附加料(11a, lib, 11c, lid, lie)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)電弧爐中爐渣稠度的一種方法和一種設(shè)備，另外，在熔融過程中進(jìn)行和評估對電弧爐的固體聲音測量。
文檔編號C21C7/00GK102791889SQ201180012989
公開日2012年11月21日 申請日期2011年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者托馬斯·馬楚拉特 申請人:西門子公司