一种转炉出钢方法与流程

1.本发明涉及转炉炼钢技术领域，具体而言，涉及一种转炉出钢方法。


背景技术：

2.目前，在转炉出钢前，需要先对钢包进行预热，而钢包内壁的有效温度直接影响出钢后的钢水温降，工作人员需要根据钢包温度对钢水进行温度补偿后再出钢。若出钢温度过高，则将大幅度增加钢中氧含量，降低合金收得率，同时过高的出钢温度会腐蚀溅渣层，增加转炉耐材消耗及降低炉龄；若出钢温度过低，则容易发生水口堵塞，铸坯表面容易产生夹渣、裂纹等缺陷，甚至导致生产中断。现在对钢包进行测温的方式都是人工手持测温枪点式检测，再凭经验观察估算，这种测温方式受人为因素影响大，准确率低，无法准确测量钢包内壁的有效温度，导致温度补偿量过大或者过小，从而影响正常生产。
3.有鉴于此，设计出一种自动化程度高、温度测量准确的转炉出钢方法特别是在转炉炼钢中显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种转炉出钢方法，能够准确测量钢包内壁的有效温度，以实现对钢水温度的精确补偿，并且自动化程度高，能够避免人为因素影响，保证正常生产。
5.本发明是采用以下的技术方案来实现的。
6.一种转炉出钢方法，包括：利用运输车带动钢包运动，并利用红外测温仪测量钢包内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包三分之一高度至三分之二高度之间的区域；根据平均温度对转炉内的钢水进行温度补偿；将补偿温度后的钢水倒入钢包内，以实现出钢。
7.可选地，测量钢包内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包三分之一高度至三分之二高度之间的区域的步骤包括：利用运输车带动钢包沿直线方向运动；利用红外测温仪对钢包内壁进行扫描测温，其中，红外测温仪位于运输车的运动方向上；获取红外测温仪在预设区域内的多个采样温度值，并计算得出平均温度。
8.可选地，红外测温仪设置于运输车的斜上方，且倾斜于竖直方向设置，运输车沿水平方向运动，钢包放置于运输车上，红外测温仪用于在运输车朝靠近红外测温仪的方向运动的过程中对钢包内壁进行扫描测温。
9.可选地，红外测温仪相对于竖直方向倾斜的角度范围公式为：0《tana≤3d/2h；式中，a为红外测温仪相对于竖直方向倾斜的角度，d为钢包的直径，h为钢包的高度。
10.可选地，测量钢包内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包三分之一高度至三分之二高度之间的区域的步骤还包括：检测运输车的实时位置；当运输车运动到第一位置时，红外测温仪扫描至钢包三分之一高度的位置；当运输车运动到第二位置时，红外测温仪扫描至钢包三分之二高度的位置。
11.可选地，利用激光测距仪检测运输车的实时位置，激光测距仪位于运输车的运动方向上，当运输车运动到第一位置时，激光测距仪与运输车之间形成第一间距，当运输车运动到第二位置时，激光测距仪与运输车之间形成第二间距，第一间距小于第二间距。
12.可选地，在检测到运输车从第一位置运动到第二位置的过程中，利用控制器对红外测温仪进行连续采样。
13.可选地，获取红外测温仪在预设区域内的多个采样温度值，并计算得出平均温度的步骤中，通过预设时长脉冲进行连续采样，以得到多个采样温度值，其中，预设时长的范围为0.2秒至1秒。
14.可选地，根据平均温度对转炉内的钢水进行温度补偿的步骤包括：若平均温度大于或者等于1000摄氏度，则不对钢水进行温度补偿；若平均温度大于或者等于900摄氏度，且小于1000摄氏度，则将钢水升温5摄氏度；若平均温度大于或者等于800摄氏度，且小于900摄氏度，则将钢水升温10摄氏度；若平均温度大于或者等于700摄氏度，且小于800摄氏度，则将钢水升温20摄氏度。
15.可选地，将补偿温度后的钢水倒入钢包内，以实现出钢的步骤包括：控制钢包运动至转炉的下方并进行开炉，以使钢水流入钢包。
16.本发明提供的转炉出钢方法具有以下有益效果：
17.本发明提供的转炉出钢方法，利用运输车带动钢包运动，并利用红外测温仪测量钢包内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包三分之一高度至三分之二高度之间的区域；根据平均温度对转炉内的钢水进行温度补偿；将补偿温度后的钢水倒入钢包内，以实现出钢。与现有技术相比，本发明提供的转炉出钢方法由于采用了测量钢包内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包三分之一高度至三分之二高度之间的区域的步骤，所以能够准确测量钢包内壁的有效温度，以实现对钢水温度的精确补偿，并且自动化程度高，能够避免人为因素影响，保证正常生产。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明实施例提供的转炉出钢方法在应用过程中的结构示意图；
20.图2为本发明实施例提供的转炉出钢方法在应用过程中当运输车运动到第一位置时的结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的转炉出钢方法在应用过程中当运输车运动到第二位置时的结构示意图；
22.图4为本发明实施例提供的转炉出钢方法的步骤框图。
23.图标：100-钢包；101-开口；110-运输车；120-红外测温仪；130-激光测距仪。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
30.请结合参照图1、图2、图3和图4(图2和图3中的虚线表示红外线照射方向)，本发明实施例提供了一种转炉出钢方法，用于实现转炉出钢。其能够准确测量钢包100内壁的有效温度，以实现对钢水温度的精确补偿，并且自动化程度高，能够避免人为因素影响，保证正常生产。
31.转炉出钢方法包括以下步骤：
32.步骤s110：利用运输车110带动钢包100运动，并利用红外测温仪120测量钢包100内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包100三分之一高度至三分之二高度之间的区域。
33.需要说明的是，钢包100预热完成后，钢包100内壁从底部向上的温度场分布逐步降低，钢包100底部由于存在钢水残留所以温度较高，而钢包100顶部由于设置有开口101直接与外界连通所以温降速度快，且在预热过程中散热时间较长，温度较低。具体地，钢包100底部温度与钢包100顶部温度的差值超过500摄氏度，取钢包100上任一点位的温度均无法准确表示钢包100内壁的有效温度，因此，选取钢包100三分之一高度至三分之二高度之间的区域作为预设区域，对预设区域的温度场分布进行检测，得到的平均温度与钢包100内壁的实际温度最为接近，即该平均温度能够准确表示钢包100内壁的有效温度。
34.具体地，步骤s110包括四个步骤，分别为：
35.步骤s111：利用运输车110带动钢包100沿直线方向运动。
36.步骤s112：利用红外测温仪120对钢包100内壁进行扫描测温，其中，红外测温仪
120位于运输车110的运动方向上。
37.需要说明的是，在步骤s111和步骤s112中，红外测温仪120设置于运输车110的斜上方，且倾斜于竖直方向设置，即红外测温仪120能够沿倾斜于竖直方向的方向发出红外线，以实现红外线测温功能。具体地，运输车110沿水平方向运动，且逐渐靠近红外测温仪120的正下方，钢包100放置于运输车110上，红外测温仪120用于在运输车110朝靠近红外测温仪120的方向运动的过程中对钢包100内壁进行扫描测温，以实现对钢包100内壁的自动化测温，这样一来，自动化程度高，能够有效避免人为因素影响，并且红外线测温准确可靠，能够进一步地提高温度测量的准确性。
38.进一步地，由于钢包100顶部设置有完全敞开的开口101，所以在运输车110带动钢包100朝靠近红外测温仪120的方向运动时，红外测温仪120发出的红外线能够穿过开口101射入钢包100内，且红外线照射测温的位置会随着运输车110的运动而改变，从而实现对钢包100内壁不同高度位置的测温功能。本实施例中，运输车110带动钢包100不断靠近红外测温仪120，而红外测温仪120发出的红外线能够实现钢包100内壁自下而上的连续扫描测温。
39.值得注意的是，红外测温仪120相对于竖直方向倾斜的角度范围公式为：0《tana≤3d/2h；式中，a为红外测温仪120相对于竖直方向倾斜的角度，d为钢包100的直径，h为钢包100的高度。通过上述公式能够计算出红外测温仪120相对于竖直方向倾斜的角度范围，从而便于安装红外测温仪120。
40.本实施例中，tana＝3d/2h，在运输车110带动钢包100朝靠近红外测温仪120的方向运动的过程中，当红外测温仪120发出的红外线刚好能够穿过钢包100的开口101时，红外线照射到钢包100内壁的位置正好是钢包100三分之一高度的位置，此后运输车110带动钢包100继续靠近红外测温仪120，而红外线照射到钢包100内壁的位置不断上移，直至脱出钢包100。在此过程中，红外测温仪120能够对预设区域的温度场分布进行检测，以得到平均温度。
41.步骤s113：检测运输车110的实时位置；当运输车110运动到第一位置时，红外测温仪120扫描至钢包100三分之一高度的位置；当运输车110运动到第二位置时，红外测温仪120扫描至钢包100三分之二高度的位置。
42.需要说明的是，在步骤s113中，通过检测运输车110运动位置的方式判断红外测温仪120发出的红外线照射在钢包100内壁的位置，以便于启动连续采样程序。具体地，利用激光测距仪130对运输车110的实时位置进行检测，当激光测距仪130检测到运输车110运动到第一位置时，激光测距仪130向控制器发出第一控制信号，以使控制器启动对红外测温仪120的连续采样程序；在激光测距仪130检测到运输车110从第一位置运动到第二位置的过程中，利用控制器对红外测温仪120进行连续采样；当激光测距仪130检测到运输车110离开第二位置后，激光测距仪130向控制器发出第二控制信号，以使控制器暂停对红外测温仪120的连续采样程序。这样一来，控制器能够采集得到钢包100内壁预设区域的多个采样温度值，以便于后续进行平均温度的计算。
43.本实施例中，利用激光测距仪130检测运输车110的实时位置，激光测距仪130位于运输车110的运动方向上，且设置于运输车110远离红外测温仪120的一侧。当运输车110运动到第一位置时，激光测距仪130与运输车110之间形成第一间距a，当运输车110运动到第二位置时，激光测距仪130与运输车110之间形成第二间距b，第一间距小于第二间距，即运
输车110在从第一位置运动至第二位置的过程中不断远离激光测距仪130。具体地，激光测距仪130能够根据其与运输车110之间的距离判断运输车110的实时位置，当激光测距仪130检测到其与运输车110之间的距离为第一间距时，激光测距仪130向控制器发出第一控制信号；当激光测距仪130检测到其与运输车110之间的距离为第二间距时，激光测距仪130向控制器发出第二控制信号。
44.但并不仅限于此，在其它实施例中，也可以通过位置传感器对运输车110的实时位置进行检测，对检测运输车110实时位置的装置类型不作具体限定。
45.步骤s114：获取红外测温仪120在预设区域内的多个采样温度值，并计算得出平均温度。
46.需要说明的是，在步骤s114中，利用控制器通过预设时长脉冲对红外测温仪120进行连续采样，以得到多个采样温度值，其中，预设时长的范围为0.2秒至1秒。具体地，将多个采样温度值加起来后，除以采样温度值的数量，以得到平均温度，该平均温度即可准确表示钢包100内壁的有效温度。
47.本实施例中，预设时长为0.5秒，即控制器以0.5秒脉冲对红外测温仪120进行连续采样，但并不仅限于此，在其它实施例中，预设时长可以为0.2秒，也可以为1秒，对预设时长的大小不作具体限定。
48.步骤s120：根据平均温度对转炉内的钢水进行温度补偿。
49.需要说明的是，在步骤s120中，若平均温度大于或者等于1000摄氏度，则不对钢水进行温度补偿；若平均温度大于或者等于900摄氏度，且小于1000摄氏度，则将钢水升温5摄氏度；若平均温度大于或者等于800摄氏度，且小于900摄氏度，则将钢水升温10摄氏度；若平均温度大于或者等于700摄氏度，且小于800摄氏度，则将钢水升温20摄氏度。具体地，根据钢包100的平均温度对钢水进行温度补偿，以保证钢水的温度补偿量精确合理，从而保证正常生产。
50.值得注意的是，在实际生产中，一般通过中包过热度判断钢水的温度补偿量是否精确合理，中包过热度的标准范围为12摄氏度至30摄氏度，若中包过热度过高，则会影响产品质量，若中包过热度过低，则会导致钢水流动性变差。
51.进一步地，将现有技术中人工测量温度后对钢水进行温度补偿的方式与本发明中自动测量温度后对钢水进行温度补偿的方式进行实验比对，得到的参数如下表所示：
52.[0053][0054]
根据上表可知，在自动测量温度的方式对应的实验序号1至9中，中包过热度均处于标准范围内，说明通过自动测量温度的方式得到的钢包100内壁的有效温度准确可靠，在对钢水进行温度补偿后，钢水的温度补偿量精确合理。而在人工测量温度的方式对应的实验序号3、7和9中，中包过热度过高或者过低，说明通过人工测量温度的方式得到的钢包100内壁的有效温度不准确，在对钢水进行温度补偿后，钢水的温度补偿量过大或者过小。
[0055]
步骤s130：将补偿温度后的钢水倒入钢包100内，以实现出钢。
[0056]
需要说明的是，在步骤s130中，控制钢包100运动至转炉的下方并进行开炉，以使钢水流入钢包100，从而实现出钢作业。具体地，首先通过运输车110带动钢包100向前运动，直至钢包100的位置与转炉的水口位置相对应，随后打开水口，以使钢水在重力作用下流入钢包100。
[0057]
本发明实施例提供的转炉出钢方法，利用运输车110带动钢包100运动，并利用红外测温仪120测量钢包100内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包100三分之一高度至三分之二高度之间的区域；根据平均温度对转炉内的钢水进行温度补偿；将补偿温度后的钢水倒入钢包100内，以实现出钢。与现有技术相比，本发明提供的转炉出钢方法由于采用了测量钢包100内壁预设区域的平均温度，其中，预设区域为钢包100三分之一高度至三分之二高度之间的区域的步骤，所以能够准确测量钢包100内壁的有效温度，以实现对钢水温度的精确补偿，并且自动化程度高，能够避免人为因素影响，保证正常生产。
[0058]
以上仅为本发明的优选实施例而已，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。