CN113897473A - 一种电炉ebt出钢加料管合金加入速度的控制装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置及其方法，属于电炉生产技术领域。包括水平支架，所述水平支架一端铰接支撑架；所述支撑架上方平行设有加料管，且两者固定连接；所述支撑架与水平支架之间设有角度仪，所述角度仪与支撑架固定连接，所述角度仪用于检测支撑架与水平支架之间的夹角，进而检测加料管与水平面之间的夹角。所述角度仪圆周上设有若干固定齿，若干所述固定齿均匀间隔布置，所述水平支架上设有竖向布置的齿条，所述齿条与固定齿相啮合。本申请根据EBT出钢口使用寿命和需要加入的合金量，计算出合金在加料管中所需要的速度，提前调整加料管与水平面之间的夹角，保证合金化过程处于最佳时机，满足生产预期要求。

Description

一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置及其方法，属于电炉生产技术领域。
背景技术
目前，在电炉EBT出钢过程中，通过加料管对钢水连续配加合金，进行初步合金化的过程。在电炉EBT出钢合金化过程中，如果合金加入速度太快、时间过早，则会因为钢水量太少导致提供的热量不足以熔化合金，在钢包底部产生冷钢，影响后续生产；如果合金加入速度过慢、时间过晚，则会出现出钢结束而合金未加完的现象，导致钢水成分未能达到工艺要求。为避免上述现象发生，电炉EBT出钢合金化的时机在出钢量的三分之一开始到出钢量的三分之二结束最佳。现有电炉EBT出钢过程中，合金是通过加料管与水平面呈一定角度后，利用重力，从静止状态获得速度后进入钢水。但是，电炉EBT出钢时间较短，只维持数十秒到百余秒，且该时间会因为电炉EBT的出钢口使用次数的增加而变化，EBT使用前期与使用后期相比，出钢时间相差40％左右；对于常用的合金结构钢，合金加入量在钢水总量的1％-3％之间变化。出钢最佳时机的时间和合金加入总量的变化，常常导致合金化不能达到生产预期要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置及其方法，根据EBT出钢口使用寿命和需要加入的合金量，计算出合金在加料管中所需要的速度，提前调整加料管与水平面之间的夹角，保证合金化过程处于最佳时机，满足生产预期要求。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置，包括水平支架，所述水平支架一端铰接支撑架；所述支撑架上方平行设有加料管，且两者固定连接；所述支撑架与水平支架之间设有角度仪，所述角度仪与支撑架固定连接，所述角度仪用于检测支撑架与水平支架之间的夹角，进而检测加料管与水平面之间的夹角。
所述角度仪圆周上设有若干固定齿，若干所述固定齿均匀间隔布置，所述水平支架上设有竖向布置的齿条，所述齿条与固定齿相啮合。
所述角度仪与支撑架连接侧标设0°标示线，且所述0°标示线与支撑架、水平支架重合位置相对应。
一种控制电炉EBT出钢加料管合金加入速度的方法，所述控制方法包括如下步骤：
步骤一、确定合金A元素的加入量WA：
根据冶炼钢种指导卡要求出钢后钢水中A元素的含量为X1％，合金中A元素的含量为a％，电炉出钢总量为W吨，得出需加入A元素的重量为WA＝W×X1％÷a％；
步骤二、预计出钢所需时间Tn：
电炉EBT出钢口使用第一次时出钢时间记为T初，EBT出钢口更换前使用最后一次，即N时的出钢时间记为T终，则使用第n次的时间Tn＝T初-n×(T初-T终)/N；
步骤三、得出合金加入钢水所需速度VA出：
合金所需的平均加料速度为VA，合金初始速度为VA初为0，则得出合金A元素在加料管的出口速度为VA＝(VA初+VA出)/2，得到VA出＝2VA；
步骤四、计算加料管与水平面的夹角α：根据计算式：VA出 2＝L×g×(sinα-fa×cosα)/2，
其中：L为加料管长度，g为重力加速度，取常数为9.8；fa为合金A元素与加料管之间的摩擦系数；
步骤五、确定加料管与水平面之间的夹角α’，α’为α+5°后取整；
步骤六、转动支撑架，使得支撑架与水平支架之间的夹角为α’。
所述步骤三中平均加料速度VA＝WA/[(2/3Tn-1/3Tn)×SA]，其中，SA为A元素在加料管中的单位重量。
所述SA＝1/5×S截×V，其中，S截＝πr2，r为加料管直径，V为每立方米内合金A元素的重量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置及其方法，根据EBT出钢口使用寿命和需要加入的合金量，计算出合金在加料管中所需要的速度，提前调整加料管与水平面之间的夹角，保证合金化过程处于最佳时机，满足生产预期要求。
附图说明
图1为本发明实施例一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置的示意图；
图中1加料管、2脚架、3支撑架、4水平支架、5铰链、6角度仪。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置，包括水平支架4，水平支架4一端通过铰链5与支撑架3铰接，使得支撑架3一端能够绕着铰接点转动，进而调节支撑架3与水平支架4之间的夹角。支撑架3上方平行设有加料管1，加料管1底部对称设有多个脚架2，使得加料管1固定于支撑架3上，当支撑架3转动时，带动加料管1同步转动。支撑架3与水平支架4之间设有角度仪6，角度仪6与支撑架3固定连接，且角度仪6与支撑架3连接侧具有0°标示线，0°标示线为支撑架3与水平支架4重合的相对应。角度仪6用于检测支撑架3与水平支架4之间的夹角，进而检测加料管1与水平面之间的夹角。
角度仪6圆周上设有若干固定齿，若干固定齿均匀间隔布置，相邻所述固定齿之间的夹角为5°。水平支架上设有竖向布置的齿条，固定齿与齿条相啮合。当转动支撑架时，带动角度仪、加料管同步转动，支撑架转动到位后，通过角度仪上的固定齿与齿条咬合，使得支撑架与水平支架保持一定的夹角。
一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、确定合金A元素的加入量WA：
根据冶炼钢种指导卡要求出钢后钢水中A元素的含量为X1％，合金中A元素的含量为a％，电炉出钢总量为W吨，得出需加入A元素的重量为WA＝W×X1％÷a％。
步骤二、预计出钢所需时间Tn：
电炉EBT出钢口使用第一次时出钢时间记为T初，EBT出钢口更换前使用最后一次，即N时的出钢时间记为T终，则使用第n次的时间Tn＝T初-n×(T初-T终)/N。
步骤三、得出合金加入钢水所需速度VA出：
合金所需的平均加料速度为VA，合金初始速度为VA初为0，则得出合金A元素在加料管的出口速度为VA＝(VA初+VA出)/2，得到VA出＝2VA；
其中，平均加料速度VA＝WA/[(2/3Tn-1/3Tn)×SA]，SA为A元素在加料管中的单位重量，SA＝1/5×S截×V，S截＝πr2，r为加料管直径，V为每立方米内合金的重量。
步骤四、计算加料管与水平面的夹角α：根据计算式：VA出2＝L×g×(sinα-fa×cosα)/2，
其中：L为加料管长度，g为重力加速度，取常数为9.8；fa为合金A元素与加料管之间的摩擦系数，并将步骤三中计算得出的VA出代入上述公式中，进而得出α值。
步骤五、确定加料管与水平面之间的夹角α’，α’为α+5°后取整。
步骤六、向上转动支撑架，观察角度仪上转过的固定齿的个数，使得支撑架与水平支架之间的夹角为α’，即保证了加料管与水平面之间的夹角为α’。
具体实施例一
一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制方法，包括如下步骤：
步骤一：电炉出钢前钢种冶炼需求的A元素含量为1.5％时，而该类铁合金中A元素含量为60％，出钢总量为100吨，则需加入含A元素的合金重量为100吨×1.5％÷60％＝2.5吨；
步骤二：结合本电炉使用情况，新EBT出100吨钢水时间在120秒，查询电炉EBT出钢口使用次数，假设处于中期，则出钢时间在100秒，最佳合金化时间为出钢后的40秒到70秒之间，即在30秒之内将2.5吨含A元素的合金加完；
步骤三：合金A元素的每立方米的假设为7吨，加料管的直径为0.3米，合金A元素在加料管中的高度约为四分之一直径，则在单位为1米上的单位重量为SA＝1/5×S截×7吨/立方米，得到SA为98千克/米。VA＝2.5吨÷(30秒×98千克/米)≈0.85米/秒，进一步得出合金A元素加入钢水所需速度VA出＝1.7米/秒。
步骤四：
计算得出合金A元素加入钢水所需的加料速度，根据以下计算式，得出加料管与水平面夹角α：
VA出 2＝L×g×(sinα-fa×cosα)/2
其中：L为加料管长度，已知；g为重力加速度，取常数为9.8；fa为合金A与加料管之间的摩擦系数，取值为0.2，加料斗长度为3.5米，代入上述公式，得到α角度值为20.7°。
步骤五：确定加料管与水平面之间的夹角α’，α’的值为25°。
步骤六：支撑架沿着水平支架向上旋转，转至角度仪上标识的25°，通过固定齿与齿条咬合，进而固定支撑架，使得支撑架与水平支架之间固定，加料管内的合金A元素开始加入钢水中。
在生产过程中，根据EBT出钢口使用寿命和需要加入的合金量，计算出合金在加料管中所需要的速度，提前对加料管与水平面之间的夹角进行调节，保证了合金元素加入钢水过程处于最佳时机，从而获得较好的电炉初步合金化效果，满足生产预期要求。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置，其特征在于：包括水平支架(4)，所述水平支架(4)一端铰接支撑架(3)；所述支撑架(3)上方平行设有加料管(1)，且两者固定连接；所述支撑架(3)与水平支架(4)之间设有角度仪(6)，所述角度仪(6)与支撑架(3)固定连接，所述角度仪(6)用于检测支撑架(3)与水平支架(4)之间的夹角，进而检测加料管(1)与水平面之间的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置，其特征在于：所述角度仪(6)圆周上设有若干固定齿，若干所述固定齿均匀间隔布置，所述水平支架上设有竖向布置的齿条，所述齿条与固定齿相啮合。
3.根据权利要求2所述的一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制装置，其特征在于：所述角度仪与支撑架连接侧标设0°标示线，且所述0°标示线与支撑架、水平支架重合位置相对应。
4.基于权利要求1-3中任一所述的一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤：
步骤一、确定合金A元素的加入量WA：
根据冶炼钢种指导卡要求出钢后钢水中A元素的含量为X1％，合金中A元素的含量为a％，电炉出钢总量为W吨，得出需加入A元素的重量为WA＝W×X1％÷a％；
步骤二、预计出钢所需时间Tn：
电炉EBT出钢口使用第一次时出钢时间记为T初，EBT出钢口更换前使用最后一次，即N时的出钢时间记为T终，则使用第n次的时间Tn＝T初-n×(T初-T终)/N；
步骤三、得出合金加入钢水所需速度VA出：
合金所需的平均加料速度为VA，合金初始速度为VA初为0，则得出合金A元素在加料管的出口速度为VA＝(VA初+VA出)/2，得到VA出＝2VA；
步骤四、计算加料管与水平面的夹角α：根据计算式：VA出 2＝L×g×(sinα-fa×cosα)/2，
其中：L为加料管长度，g为重力加速度，取常数为9.8；fa为合金A元素与加料管之间的摩擦系数；
步骤五、确定加料管与水平面之间的夹角α’，α’为α+5°后取整；
步骤六、转动支撑架，使得支撑架与水平支架之间的夹角为α’。
5.根据权利要求4所述的一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制方法，其特征在于：所述步骤三中平均加料速度VA＝WA/[(2/3Tn-1/3Tn)×SA]，其中，SA为A元素在加料管中的单位重量。
6.根据权利要求5所述的一种电炉EBT出钢加料管合金加入速度的控制方法，其特征在于：所述SA＝1/5×S截×V，其中，S截＝πr2，r为加料管直径，V为每立方米内合金A元素的重量。
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