本发明涉及冶炼副原料氮封技术领域，特别是涉及一种副原料氮封装置及其控制方法。
背景技术：
转炉炼钢是在转炉里进行，转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔，压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来，这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。
副原料包括石灰石、轻烧白云石、铁矿石等原料，是转炉冶炼中起到造渣、降温、溅渣护炉的调渣剂等作用，是转炉冶炼不可缺少的原材料，冶炼时需按成分批次往炉内投入副原料。在正常冶炼生产中，氧枪吹炼时会产生大量一氧化碳与烟气，一氧化碳与烟气上涌大部分被除尘风机吸走，但仍有余量一氧化碳与烟气会进入副原料投料管路，当副原料投料时沿管道进入中间料斗与称量料斗，致使料斗中一氧化碳浓度达到浓度极限(12.5％-74.2％)后发生响爆，并且可导致料斗附近人员发生中毒事故，危机人生安全。
副原料氮封的作用就是防止副原料投料时一氧化碳与烟气沿管道进入中间料斗与称量料斗。通常，当吹炼开始时，氮气阀打开，在投料阀门下方形成氮封，阻止上涌一氧化碳与烟气，以达到安全的目的。现有的氮封装置如图1所示，氮封装置控制方式单一，不能随转炉状态进行实时调整，吹炼中总保持氮封，造成氮气浪费，增加企业生产成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种安全节能副原料氮封装置及其控制方法，副原料氮封装置能够依据转炉副原料投入运行不同状态，实现转炉冶炼副原料投入氮封，副原料氮封控制方法实现冶炼自动投料控制，保证了环保要求及达到节约氮气的目的，有效地降低安全事故风险。
本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种副原料氮封装置，包括转炉、称量料斗、中间料斗、进气总管，所述称量料斗通过a阀、b阀与中间料斗相连，所述中间料斗通过c阀、d阀经投料管与转炉相连，所述进气总管通过切断总阀相连，还包括中间料仓防响爆氮封e2系统、副原料投料管路氮封e3系统，所述切断总阀依次通过逆止阀、排水阀、压力表、流量计分别与中间料仓防响爆氮封e2系统、副原料投料管路氮封e3系统相连，所述中间料仓防响爆氮封e2系统包括多个支路，一个支路的切断阀通过流量计分别与中间料斗下方的c阀、d阀和投料管相连，其他支路的切断阀通过流量计与称量料斗下方的a阀、b阀相连，所述副原料投料管路氮封e3系统包括多个支路，其中两个支路的切断阀通过流量计与投料管相连，其他支路的切断阀通过流量计与中间料斗相连。
进一步地，所述a阀、b阀、c阀、d阀为单线圈电磁气动阀。
进一步地，所述切断阀前后安装有调节阀。
进一步地，所述流量计为机械式流量计。
进一步地，所述副原料投料管路氮封e3系统通过喷嘴与中间料斗相连，所述喷嘴为鸭嘴式，所述喷嘴方向为斜向下30°。
进一步地，所述中间料斗安装有放散阀。
一种副原料氮封控制方法，包括以下步骤，
s1、故障检测；
s2、无故障，转炉发出吹炼开始信号，中间料仓防响爆氮封e2系统切断阀打开，氮气输送至中间料斗；
s3、检测中间料仓防响爆氮封e2系统切断阀有无开限位信号，有信号则继续执行，无信号则发出警报并返回s1进行故障检测；
s4、检测中间料仓防响爆氮封e2系统回路有无压力与流量，有信号则继续执行，无信号则发出警报并返回s1进行故障检测；
s5、中间料斗放散阀打开，副原料投料预备条件满足；
s6、发出投料指令，副原料投料管路氮封e3系统动作，切断阀打开，分别为投料c阀与d阀之间氮封、投料管氮封供应氮气，检测切断阀开限位信号与氮气流量，有信号则继续执行，无信号则返回检测切断阀开限位信号与氮气流量；
s7、发出投入d阀开指令，单线圈电磁阀得电，d阀打开，检测投入d阀开限位信号，有信号则继续执行，无信号则返回检测投入d阀开限位信号；
s8、发出投入c阀开指令，单线圈电磁阀得电，c阀打开，检测投入c阀开限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入c阀开限位信号；
s9、延时15s，取消投入c阀开指令，单线圈电磁阀失电，c阀关闭，检测投入c阀闭限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入c阀闭限位信号；
s10、取消投入d阀开指令，单线圈电磁阀失电，d阀关闭，检测投入d阀闭限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入d阀闭限位信号；
s11、延时5s，发出切断阀开指令复位，检测投入d阀闭限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入d阀闭限位信号；
s12、投料完成，进入下批次投料演算。
本发明的有益效果：一种副原料氮封装置易于维护、可靠性高、节约氮气使用量，使用效果好，降低了设备的危险源风险评价结果，提高工作效率；副原料氮封控制方法通过修改控制程序达到符合工艺要求的改进，并达到只有正常冶炼时氮封氮气阀才开启，其它时间氮封氮气阀不动作，保证了环保要求及达到节约氮气的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
图1是现有副原料氮封装置；
图2是本发明副原料氮封装置；
图3是本发明副原料氮封控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明技术方案的内容和优势更加清楚明了，下面结合附图对本发明进一步描述。
结合图2，一种副原料氮封装置，包括1个转炉、4个称量料斗、4个中间料斗、1条进气总管。称量料斗通过a阀、b阀与中间料斗相连，中间料斗通过c阀、d阀经投料管与转炉相连，进气总管通过切断总阀相连。还包括中间料仓防响爆氮封e2系统、副原料投料管路氮封e3系统，切断总阀依次通过逆止阀、排水阀、压力表、流量计分别与中间料仓防响爆氮封e2系统、副原料投料管路氮封e3系统相连。副原料氮封装置总管安装了压力表与流量计，增加了压力和流量监测，以防管道堵塞造成氮封失效，流量计与数据统计相结合，为成本分析、降本增效提供有效数据，每支路增加机械式流量计，为点检提供必要的监测数据，以判断支路状态与故障。正常吹炼时，中间料仓防响爆氮封e2系统为中间料斗输送氮气，防止中间料斗内一氧化碳浓度达到响爆浓度极限。副原料投料管路氮封e3系统主要起到封锁投料管路的作用，避免一氧化碳与烟气上涌进入中间料斗。副原料投料管路氮封e3系统具有2路管路氮封，即投料c阀与d阀之间氮封、投料管氮封。中间料仓防响爆氮封e2系统包括5个支路，一个支路的切断阀通过流量计分别与中间料斗下方的c阀、d阀和投料管相连，另外4个支路(分别对应于4种副原料)的切断阀通过流量计与称量料斗下方的a阀、b阀相连。副原料投料管路氮封e3系统包括6个支路，2个支路的切断阀通过流量计与投料管相连，另外4个支路(分别对应于4种副原料)的切断阀通过流量计与中间料斗相连。
a阀、b阀、c阀、d阀可以为单线圈电磁气动阀。切断阀前后分别安装有调节阀。副原料投料管路氮封e3系统通过喷嘴与中间料斗相连，喷嘴为鸭嘴式，喷嘴方向为斜向下30°，有效避免投料时物料进入喷嘴造成堵塞，并且斜向下的出气口可以避免氮气对料斗称量数据的影响，避免出现数据漂移，造成成分异常与成本数据异常。中间料斗安装有放散阀，通过放散阀y直通厂房顶部，与大气相通，将中间料斗内的气体及时排除，避免造成负压与一氧化碳累计。
结合图3本发明控制方法流程图，一种副原料氮封控制方法，包括以下步骤：
s1、故障检测；
s2、无故障，转炉发出吹炼开始信号，中间料仓防响爆氮封e2系统切断阀打开，氮气输送至中间料斗；
s3、检测中间料仓防响爆氮封e2系统切断阀有无开限位信号，有信号则继续执行，无信号则发出警报并返回s1进行故障检测；
s4、检测中间料仓防响爆氮封e2系统回路有无压力与流量，有信号则继续执行，无信号则发出警报并返回s1进行故障检测；
s5、中间料斗放散阀y打开，副原料投料预备条件满足；
s6、发出投料指令，副原料投料管路氮封e3系统动作，切断阀打开，分别为投料c阀与d阀之间氮封、投料管氮封供应氮气，检测切断阀开限位信号与氮气流量，有信号则继续执行，无信号则返回检测切断阀开限位信号与氮气流量；
s7、发出投入d阀开指令，单线圈电磁阀得电，d阀打开，检测投入d阀开限位信号，有信号则继续执行，无信号则返回检测投入d阀开限位信号；
s8、发出投入c阀开指令，单线圈电磁阀得电，c阀打开，检测投入c阀开限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入c阀开限位信号；
s9、延时15s，取消投入c阀开指令，单线圈电磁阀失电，c阀关闭，检测投入c阀闭限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入c阀闭限位信号；
s10、取消投入d阀开指令，单线圈电磁阀失电，d阀关闭，检测投入d阀闭限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入d阀闭限位信号；
s11、延时5s，发出切断阀开指令复位，检测投入d阀闭限位信号，有信号则继续执行，无信号返回检测投入d阀闭限位信号；
s12、投料完成，进入下批次投料演算。
本发明副原料氮封装置易于维护、可靠性高、节约氮气使用量，使用效果好，降低了设备的危险源风险评价结果，提高工作效率；副原料氮封控制方法通过修改控制程序达到符合工艺要求的改进，并达到只有正常冶炼时氮封氮气阀才开启，其它时间氮封氮气阀不动作，保证了环保要求及达到节约氮气的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。