铁合金冶炼过程的在线检测及终点控制技术
此前国内外生产中低碳铬铁合金普遍采用电硅热法, 所需电耗高且排渣量大,对于有毒的铬铁渣而言,给环境保护带来威胁。采用AOD炉冶炼,减少了造渣剂的使用,且以氧代电,具有明显的节能减排效益。该系统由工艺提高、喷溅抑制、炉役延长、测温和元素检测等部分组成。各部分可灵活的为AOD炉控制单元提供主要中间值和终点值,以适应不同需求。
该项目采用高效AOD炉氩氧精炼工艺,对底枪喷口射流特点进行研究和分析,建立了喷口等温灰体模型,并推导了温度补偿公式;在连续实时测温的基础上,针对增加炉役和减低喷溅进行研究,并构建了相应的模型;多光谱谱线分离与标定技术,实现严重重叠情况下谱线的有效分离;复杂环境下多参数精准分析技术,解决了全光谱谱图获取、光谱特征谱线线型强度畸变等问题。将成果应用于AOD炉冶炼,实现节能减排、增加产品质量的目标。
该项目取得多项突破性技术进展,连续在线测温,其测量范围500℃~1750℃,精度±5℃,响应时间小于1s;重要终点元素检测如:C、Cr、Fe等的测量精度满足冶炼的需要,响应时间小于5s,技术成果经技术对比和专家评审,一致认为在在线测温和元素检测方面具有创新性,处于国内领先水平。与一般冶炼方式相比,缩短冶炼时间30%左右,增加炉役3倍以上,喷溅率由17﹪下降为5﹪,节能减排、减少原材料消耗效果显著。
该项目以中钢集团吉林铁合金股份有限公司生产过程为具体研究对象,实用性强。不仅缩短了因倒炉进行化验分析的时间,而且有效保证了AOD炉冶炼终点监控,为抑制喷溅和提高炉役奠定了基础。近3年,利用该技术生产高硅硅锰合金190437吨;生产低硅中低碳铬铁15764吨,取得的直接经济效益为26692.4万元。炉役的提高,可以节省大量战略资源,保护植被和耕地,对环境和资源紧张的我国来说,其环境保护效益显著。喷溅不仅干扰冶炼设备正常工作、严重时损坏设备,危及生命安全,因而有效降低喷溅发生率,对保证安全生产具有重要的现实意义。
该系统适用于数吨乃至上百吨的冶炼炉;采用LIPS方法进行炉内元素的在线监测方法目前国内还未见报道,项目的成功实施在冶金行业有推广意义,冶金是传统的高耗能企业,项目的实施符合国家中长期科技发展规划纲要要求,对于促进企业技术进步,产业结构升级,满足国家节能减排的战略需求意义重大。