本发明通常涉及一种用于供给处于混合状态的多种粉料的方法和系统,本发明特别涉及用于对通过载体流输送的多种单独粉料进行后混合的一种系统,其中的混合比例和流速是可以控制的,本发明也涉及一种熔炼过程中一种后混合的助熔剂的注入。 众所周知,在熔炼过程中必须引入各种粉料,例如,在鼓风炉中必须使用煤粉,在LD转炉中必须使用注入一种助熔剂;在热金属予处理期间要注入多种助熔剂。在已知的热金属预处理中,需要应用脱硅、脱磷和脱硫助熔剂,在导向车(torpedocar)等等中,通常使用这类热金属预处理方法,按照惯例,该热金属预处理方法是单独进入到一种脱硅阶段、一种脱磷阶段和一种脱硫阶段,在这些阶段中,注入脱硅剂、脱磷剂和脱硫剂;因为该脱硅剂、脱磷剂和脱硫剂具有各自不同的组成,把来自于共同源点的物料形成各种试料组分是困难的,为解决这方面问题,相互不同的试剂组分是被制备成一种后混合物和贮存不同位置的容器中,在这样的热金属预处理过程中,导向车必须沿着工艺线移动以完成预处理的各个阶段,在脱硅阶段、脱磷阶段、脱硫阶段中的助熔剂注入已经在有关专利中全部公开,例如,日本实用新型第二(已审查)版(Jikko)Showa 57-21032,已出版;日本专利第一(未审查)版(Tokkai)Showa 57-67422;每个版本中公开的一种助熔剂注入系统包括一种单个的助熔剂贮槽和一种单个喷枪,而处于流动输送阶段的助熔剂是用一种可控速率地气体状态载体流来输送的。
这样的常规的热金属预处理方法是不方便的,因为需要将导向车从一个阶段移动到下一个阶段,并且,在每一个阶段中,还需要一个除去矿渣的操作,这样的必要性使热金属预处理方法效率降低。
因此,本发明的一个目的是提供一种新颖和高效的粉料供料系统,它能将多种粉料以一种后混合的状态供料。
本发明的另一个目的是提供一种在后混合和供料操作期间,允许一种或多种粉料的供料速度变化的一种系统。
本发明的进一步的目的是提供一种应用在熔炼过程中的后混合助熔剂注入系统,特别是用于一种热金属预处理方法中的系统。
为了完成上述和其它的目的,根据本发明的一种粉料供料系统包括一种每个含有一种不同类型的粉料的多个贮槽,并与一种计量装置相连接,以对进入各自供料管线的物料进行计量,每个单独的供料管线与载体流源相连接,后者提供可控压力下的载体流,该载体流用于输送计量的物料,每个与相应的贮槽联结的单个物料供应管线都连接到用于引入各计量物料的合流装置,把后混合室连接到一个混合物供应管线上,每个计量装置相互独立地控制与它相连接的贮槽中可控制量的物料的计量。
如上所述,虽然本发明的粉料供应系统是用在各种需要供应一种可变速率的多种粉料状态流体物料的工业或实验室水平方法中,但该系统特别适用于金属工业的熔炼过程中热金属预处理步骤的助熔剂的注入。例如,该系统可应用在热金属预处理期间连续操作的或同时操作的脱硅、脱磷和(或)脱硫。
根据本发明的一个方面,一种供应可控供应速率的处于后混合状态的多种相互不同的粉料的系统包括每个都装有一种粉料多个贮槽。一种连接到每个贮槽并用于计量粉料以供应一种可控量物料的计量装置、一种包括多个供应管线的进料装置、其中每个供料管线是与一个贮槽相连接,依靠通过那里的载体流从所连接的贮槽中进料计量的物料、分别连接到各供应管线的合流装置,它用于接收来自各供应管线的进料,以形成一种物料混合物、一种连接到合流装置的排料装置、以排出具有给定排料压力的在合流装置中形成的混合物、一种连接到计量装置的控制装置,以用于控制计量装置的运行,并将在合流装置中形成的混合物中含有的各个物料的量调节到给定的数值,也用于控制因给定排料压力进入到进料装置所产生的载体流的压力。
控制装置控制每个计量装置,以根据按照操作周期来决定物料供应速度的预定程序变化图表,改变所连接的贮槽中物料的供应速度,控制装置也可以控制进料装置,并根据通过排料装置排出的混合物总的流速来改变载体流的压力。
该系统还进一步包括将加压流体引入到各个贮槽中,使各个贮槽中内部压力保持在给定的压力下的装置、分别与一个贮槽相联结的一种贮槽压力传感器,根据产生的贮槽压力指示信号来监视所连接的贮槽的内部压力、与加压流体引入装置相连接的控制装置,以根据贮槽压力指示信号来控制贮槽的压力,控制装置在每个贮槽中所需的物料总流速的基础上推导出所需的贮槽压力,以控制加压流体引入装置将每个贮槽调节到所需压力的内部压力,加压流体引入装置和进料装置是连接到共同的加压流体源。
计量装置包括多个旋转给料器且分别与一个贮槽相连接,以用于计量所连接的贮槽中可控的物料量,控制装置是采用控制各个旋转给料器来调节相互独立的物料供应速度。
最好控制装置还包括一种带有计算机的控制器,该控制器包括一种存贮多个相互各别的变化图表和用于手动操作来选择一个物料注入图表的手动操作选择器装置,将存贮器与各个物料变化图结合,以使得全部物料的变化图可以按照识别一种结合的图表的标志通过手动选择器装置来进行选择。
合流装置最好包括一种定界于其中一个混合室的合流管和分别与各供应管线相连接的多个支管,这些支管用于依靠载体流将通过供料管线引进料的物料引入混合室以形成混合物,在最好的结构中,合流管进一步包括用于引入基本上垂直于载体流输送的物料流动方向的加压气体的装置。合流管可以进一步包括一种安装在混合室内的圆筒形隔板以定界一种环绕混合室的基本上是环状的室,该隔板具有多个小孔以建立混合室与环状的室之间气体的连通,加压气体排入环状的室并通过隔板上的小孔流入到混合室。
将引入到混合室的加压气体的压调节到稍高于混合室的压力。
根据本发明的另一方面,一种供给后混合状态的多种互相不同的助熔剂的系统被应用到熔炼过程的热金属预处理中,该系统包括一种每个装有一种粉状助熔剂的多个贮槽、一种与每个贮槽相连接的计量装置,以用于计量粉状助熔剂来供给一种可控助熔剂量、一种包括每个与一个贮槽相连按的多个供料管线的进料装置,该进料装置依靠通过的载体流从所连接的贮槽进料计量的助熔剂、一种连接到各个供料管线的合流装置,它接收采自各个供料管线的助熔剂进料并形成这些助熔剂的混合物、一种连接到合流装置的排料装置,它是用作将合流装置中混合成的混合物以给定的排料压力排出到一种热金属容器中的熔融金属上、一种连接到计量装置的控制装置,作为控制计量装置的操作,从而将在合流装置中形成的混合物中各助熔剂的量调节到给定的数值,它也用于控制基于给定排料压力并引入到进料装置中的载体流的压力。
热金属容器是一种导向车,装放在贮槽中的助熔剂至少由脱硅剂、脱磷剂和脱硫剂中的二个构成。
排料装置包括一种插入到热金属中的注入喷枪和将注入喷枪连接到合流装置的注入管线。
根据本发明的更进一步的方面,一种以可控供料速度,供给处于后混合状态的多种相互不同的粉料的方法包括下列各步骤:
计量来自多个相互不同的源的相互不同的粉料,以供给可控的物料量;
依靠通过相互独立的供料管线的载体流从源点进料计量的物料;
通过供料管线的供料,形成物料的混合物;
以给定的排料压力排出混合物;和
控制混合物中各个物料的计量,以根据在不同操作周期中预定程序变化图表来调节各个物料的混合速度,并控制由给定的排料压力决定的并且是引入到供料管线中的载体流的压力。
下面将结合最佳实施例的附图对本发明作进一步的叙述,但是,下列特定的实施例仅仅作为解释和了解本发明,而不能作为对本发明的限制。其中:
图1是根据本发明的粉料供料系统最佳实施例基本结构的示意图;
图2是图1所示的粉料供料系统的局部图,其中举例说明了一个单个粉料供料的流程;
图3是一种用于控制图1所示的粉料供料系统的最佳实施例操作的控制系统的示意图;
图4是应用到图1所示的粉料供料系统的最佳实施例中一种合流管的详细说明;
图5是说明图1所示的粉料供料系统的最佳实施例中供料管线各部份压力的曲线图;
图6(A)、6(B)、6(C)和6(D)是说明在应用四条供料管线时载体气体中粉料供应量的预定程序图的图表;
图7(A)、7(B)、7(C)和7(D)是说明在相应于图6(A)6(B)、6(C)和6(D)的四条供料管线中贮槽气体中压力变化予定程序图的图表;
图8(A)、8(B)、8(C)和8(D)是说明在相应于图6(A)6(B)、6(C)和6(D)的四条供料管线中粉料实际流量的变化图的图表;
图9是一种应用图1所示的粉料供料系统的热金属预处理系统最佳实施例的示意图和图解举例说明;
图10是一种说明在图1和图3控制系统中存贮在图表存贮器中的各种注入图的举例说明;
图11是一种应用图10的表中图Ⅱ注入的助熔剂注入速度的实际变化曲线;
图12(A)~(12)(C)是用图9中示出的热金属预处理系统的实际实施例中,控制单元执行的助熔剂注入控制图的指令程序的流程方框图;
图13(A)、13(B)、13(C)和13(D)示出了应用于脱磷和脱硫的一种典型的熔剂注入图(图表1);
图14(A)、14(B)、14(C)和14(D)示出了另外一种应用于脱磷和脱硫的典型的助熔剂注入图(图表2);和
图15是示出了在脱磷和脱硫期间P和S浓度变化的曲线图。
实施例:
参见附图,特别是图1和图2,说明了根据本发明的粉料供料系统最佳实施例的基本结构,虽然图1说明的粉料供料系统中应用了二个粉料贮槽10A和10B和相联结的二种不同类型粉料供料管线14A和14B,它将是可能应用到多于二个贮槽和与之联结的供料管线。
如图1所示,粉料容器贮槽10A和10B是被连接到物料源,例如用物料供应控制阀34A和34B并通过物料供料管线的给料器(图中未示出),贮槽10A和10B被联结到旋转进料器12A和12B,它们与物料计量阀门42A和42B配合以作为用于计量进入供料管线14A和14B的可控粉料量的计量装置,各个供料管线14A和14B是被连接到合流管16,合流管16内有一物料混合室并且通过供料管线14A和14B接收粉料,以在物料混合室中将物料混合,并形成供料物质的混合物,混合物通过一种注入管线18进料,并通过一种注入喷咀20注入到容器22中。
为了帮助旋转给料器12A和12B的计量操作,来自一种加压气体源(图中未示出)的加压气体,通过加压气体供料管线23、阀门单元23A和23B、加压管线24A和24B,引入到各个粉料贮槽10A和10B。另一方面,加压气体供料管线23是通过阀门单元23A和23B连接到供料管线14A和14B和载体线26A和26B上,载体管线26A和26B是用于通过气体/粉料混合器46A和46B将加压气体引入到供料管线中,应用加压气体作为载体气体将物料流通到合流管16中。
阀门单元23A和23B是互相等同的结构,因此,在图1中仅仅举例说明了阀门单元23A的详细结构,如从图1所见,阀门单元23A包括一种气体流速控制阀门48、一种压力控制阀门28和一种载体流控制阀门30,气体流速控制阀门48是适应于控制通过阀门单元23A的气体流速,压力控制阀门28是配置在压力管线24A上以调节引入到贮槽10A的气体流速,并达到调节贮槽中的内部压力另一方面,载体控制阀门30是配置在载体管线26上,以用于调节引入到供应管线14A的气体流,达到调节供料管线中的气体压力、气体和粉料流速。
阀门单元23A和23B、旋转进料器12A和12B、计量阀门42A和42B被连接到计算机控制单元100以控制它们的操作,转动进料器12A和12B分别联结到驱动马达102 A和102 B,该马达102 A和102 B是根据来自控制单元100的一个进料器控制信号Sf驱动的;计量阀门42A和42B是联结到阀门致动器104 A和104 B,该致动器按照来自控制单元的计量控制信号Sm而动作的,以控制所联结的计量阀门的阀门位置;同样地,气体控制阀门是与流量控制阀门致动器106相联结,致动器106是响应来自控制单元100的控制气体流量控制信号Sg以控制气体流控制阀门的阀门位置;压力控制阀门28与阀门致动器108配合,致动器108是响应来自控制单元100的压力控制信号Sp,以调节压力控制阀门的阀门位置,从而调节相联结的贮槽10A的压力;载体控制阀门30也有一个阀门致动器110,该致动器110是响应载体控制信号Sc,以控制载体控制阀门的阀门位置,达到调节与之联结的供料管线14A内的气体流速。
另一方面,控制单元100是连接到物料重量传感器36A和36B,例如该物料重量传感器36A和36B可以包括一种计力传感器,物料重量传载器36A和36B产生一个物料重量传感器信号,物料重量传感器被连接到信号发生器37A和37B,该信号发生器产生物料重量指示信号Wa和Wb,并通过在输入单元130中的模拟-数字(A/D)转换器112A和112B输入到控制单元100中;贮槽压力传感器38A和38B也被分别提供给贮槽10A和10B,以分别监视它们的内部压力,贮槽压力传感器38A和38B产生作为模拟形式信号的贮槽压力传感器信号,该贮槽压力传感器信号被馈给信号发生器113 A和113 B,信号发生器113 A和113 B产生贮槽压力指示信号Pa和Pb,并通过输入单元130中的A/D转换器馈入控制单元100;同样地,一个混合室压力传感器52被用作产生一个混合室压力传感器信号,该混合室压力传感器信号被馈入一个信号发生器115,该信号发生器115输出一个混合室压力指示信号Pmix,Pmix通过输入单元130的A/D转换器116馈入控制单元100;一个反馈压力传感器54被提供给注入喷咀20的最接近的注入管线上游,以监视注入管线18中的反馈压力,反馈压力传感器54产生一个反馈压力信号,一个信号发生器117接收反馈压力信号以产生一个反馈压力指示信号Pback,Pback通过一个A/D转换器118馈入到控制单元100中;此外,一个气体流测量仪器50被安装在加压气体供给管线23上并位于气体流控制阀门48的上游,该气体流测量仪器产生一个流量传感器信号,气体流测量仪器50被连接到一个信号发生器119,该信号发生器产生一个基于气体流速传感器信号的气体流速指示信号Fa,该气体流速指示信号通过输入单元130中的A/D转换器120馈入到控制单元100中。
由贮槽10A通过供料管线14A并进入到合流管16的粉料供料操作将在下文再作叙述,以便于更好地了解该操作。因为在供料管线14B中进行的供料操作基本上与供料线14A相同,对供料管线14B方面的讨论将被略去,以避免多余的讲述。如图2所见,当粉料被送到合流管16中的混合室的时候,气体流控制阀门48被打开,以允许加压气体流入阀门单元23A,为了将可控的加压气体量引入贮槽10A,阀门致动器108被运转以打开压力控制阀门单元28A,结果,加压气体被引入到贮槽中的粉料容器室,同时,进料器电动机102A被驱动以驱动旋转进料器12A并放进一个被控数量的粉料量,虽然物料是用旋转进料器12A进行加料,但将物料向气体/物料混合器46A的供应被计量阀门42A所阻塞。另外,为了允许加压气体流通过供料管线14A,阀门致动器110被运转以打开载体控制阀门30,并使加压的物料通过气体/粉料混合器46A进入供料管线。
计量阀门42A的阀门致动阀104 A在控制周期中运转以计量粉料。当计量阀门打开时,物料被引入到气体/粉料混合器46A以与载体气体混合,因此,粉料是用载体气体并通过供料管线14A输送的和引入合流管16的混合室中。
引入到混合室的粉料和载体气体的混合物与通过供料管线14B引入的其它混合物混合,以形成通过注入咀20注入到容器22的混合物。
我们将注意到,当容器贮槽中的粉料不被供应到合流管中的混合室中时,应运转阀门致动器108使压力阀门28关闭,同时,供料器电动机102 A可以被停止,阀门致动器104A关闭计量阀门42。这时,阀门致动器106 A和110 A的动作是保持气体流控制阀门48和载体控制阀门30的适当位置,以便使气体/物料混合器46和供料管线14A中有一个预先给定压力的载体气体量通过,这可防止在合流管16的混合室中形成的混合物的粉料倒冲。
如图3示意地指出,控制单元100包括一种用于操作上面叙述的粉料供料系统的计算机基本单元。因此,控制单元100包括了输入单元130,它将完成来自物料重量传感器36A和36B、贮槽压力传感器38A和38B、气体流量计50A和50B、混合室压力传感器52和反馈压力传感器54的输入信号的多数传输;控制单元100还进一步包括一个中央处理单元(CPU)132、一个只读存贮器(ROM)134、一个随机存取存贮器(RAM)136、,一个图表存贮器138、一个时钟发生器140和一个输出单元142。在最佳实施例中,图表存贮器138贮存各种气体压力变化、粉料供应速率、气流速率等等的预定程序图表,在图表存储器138中的图表可以对每个单独的粉料贮槽设置而不管其它贮槽,或者按另一方式,即和另外一个或多个贮槽结合在一起设置。如有需要图表存储器138可以设置在RAM136中;但是最好是利用任何已知的存储手段,例如floppy盘、硬盘、磁带、光盘和半导体存储器等,形成作为一种外部存储器的图表存储器138,应用外部存储器来建立图表在管理供应系统操作图表中将是方便的。
在最佳实施例中,挑选CPU132以完成多个对于相互不同的控制回路各自独立的功能。
可能想到,利用输入信号作为反馈控制参数,可以使气体流速、供应线中的气体压力和粉料供应速度被反馈控制。但是,在最佳实施例中,输入信号,即物料重量指示信号Wa和Wb、气体流速指示信号Fa和Fb、贮槽压力指示信号Pa和Pb、混合室压力指示信号Pmix和反馈压力指示信号Pback被用于监视供应系统的运转,而不被用于对控制供应系统进行反馈控制。因此,根据最佳实施例粉料供应控制的最佳方法中,旋转进料器102 A和112 B、阀门致动器104 A、104 B、106 A、106 B、108 A、108 B、110 A和110 B一般是利用经过过程时间作为参数被控制单元100控制的,因此,时钟发生器140发生的时钟脉冲是用CPU132中一个时钟计数器144计数;结果,CPU导出进料控制信号Sfa和Sfb、计量控制信号Sma和Smb、压力控制信号Spa和Spb、载体控制信号Sca和Scb和气体流控制信号Sga和Sgb。
图4示出了图1的粉料供应系统最佳实施例中应用的合流管16的详细结构,如图4所示,合流管16包括一个支管部份161和一个合流部份162,支管部份161有多个支管163分别连接到一个供应线14A或14B;另一方面,合流部份在内部形成一个混合室164,粉料和载体气体是通过供料管线14A和14B和支管163引入到混合室164的;在合流部份162中的混合室164基本上是圆锥形构形,并在它的出口165的方向上变窄,合流部份162还带有将加压气体引入混合室的空气入口166,相对于合流部份162的内部圆周面,安置一层网眼隔板167,以定界合流部份内部圆周面和隔板之间的环状空间168。通过空气进口166进入混合室164的空气最初是排入到环状空间168中,通过网眼结构隔板167流进混合室。将空气压力引入到混合室164是保持其处于正压下,是为了使通过支管部份161进入到合流部份162物料不会积聚在混合室中。因此,用通过空气进口166引入的空气流可以防止由于粉料积聚造成的合流部份的堵塞。
在操作上述粉料供料系统的最佳实施例中,经选择的粉状物质通过物料供料控制阀门34A和34B进入贮槽10A和10B。在这期间, 贮槽10A和10B中的物料重量大于或等于预定重量时,控制单元100监视物料重量指示信号Wa和Wb并关闭阀门。以后,物料供料控制阀门34A和34B被关闭。控制单元100输出压力控制信号Spa和Spb到压力控制阀门28A和28B的阀门致动器108 A和108 B中,因此,使压力控制阀门28A和28B被打开。同时,控制单元100输出气体流控制信号Sga和Sgb操作阀门致动器106 A和106 B使气体流控制阀门48完全打开,从而加压气体通过压力管线24A和24B进入贮槽10A和10B。控制单元100监视贮槽压力传感器38A和38B的压力指示信号Pa和Pb。控制单元100响应指示出在贮槽10A和10B中的压力大于或等于设置压力时的压力指示信号,停止压力控制信号Spa和Spb以不触发致动器108 A和108 B来达到关闭压力控制阀门28A和28B。
控制单元100把供料系统保持在准备状态,直到通过操作面板122的按钮输入一个注入起动指令Cst,控制单元100应答注入起动指令Cst,输出载体控制信号Sca和Scb以运转致动器110A和110B并打开载体控制阀门30A和30B。载体控制阀门30A和30B打开后,加压气体通过载体线26A和26B引入到供料管线14A和14B。同时,控制单元100导出气体控制信号Sga和Sgb的值,以便使气体控制阀门48A和48B的动作允许通过预定的气体流速。控制单元100监视气体流速指示信号Fa和Fb作为通过气体流控制阀门48A和48B的反馈控制,以将气体的流速保持在预定速率下。在这种状态下,控制单元100不输出进料器控制信号Sfa和Sfb和计量控制信号Sma和Smb,这就不把贮槽10A和10B中的粉料供应到气体/粉料混合中器46A和46B,结果,仅仅载体气体通过供料管线14A和14B进入合流管16。
同时,所需的气体压力是根据防止在注入咀22处粉料反冲所需的压力决定的,假定在注入咀22处所需的压力是PL,合流管16中混合室内所需的压力可以用下式说明:
Pmix=P+△PLmix
其中:△PLmix是由从合流管16到注入咀22之间所注入管线18的最大可能的压力损失的观点导出的。
假定通过注入管线18的压力损失是常数,并假定从合流管16到反馈压力传感器的距离、从压力反馈传感器注入咀20的距离分别为d1和d2,在反馈压力传感器54处的所需的压力P′mix可以用下列方程式说明:
P′mix=Pmix-d1×△PLmix/(d1+d2)
当注入线管18中的反馈压力传感器54处的压力达到所需的压力P′mix,注入咀20可以插进容器22。因此,控制单元100监视混合室压力指示信号Pmix和反馈压力指示信号Pback,当混合室压力Pmix和反馈压力Pback达到所需值时,控制单元100输出一个向下的信号Sdown到驱动手段129(见图3),而驱动手段129将驱动注入咀20向下插入容器22,驱动手段129的运行是受控制单元100控制,以便使注入咀20能够以预定的深度定位于容器22之中。为了这个目的,驱动手段是与一个注入咀位置传感器128相联结的。该注入咀位置传感器128监视驱动手段129的驱动大小并产生一个咀位置指示信号Npos。控制单元100接收咀位置指示信号Npos并把它与指示注入咀预定位置的一个参照值Nref比较,当咀位置指示信号值达到参照值时,控制单元100将停止向下的信号Sdown。
在调整注入咀20在容器20中的位置后,控制单元100输出用于驱动进料器电动机102 A和102 B的进料器控制信号Sfa和Sfb,并输出控制信号Sma和Sma到致动器104 A和104 B,以允许粉料流进供料管线14A和14B,以后,物料的流速、供料管线中的压力和物料的流量根据选择注入图表进行控制。
在图6(A)~6(D)、7(A)~7(D)和8(A)~8(D)中说明了一个注入图表,其中的例子是针对注入后混合的四种物料。因此,为了完成注入的目的,需要每种包括物料贮槽、阀门单元、供料管线等等如上所述设备的四个供料系统。为了叙述的方便,供应粉料A的供料系统下面将称谓“系统A”,供应粉料B的供料系统下面将称谓“系统B”,供应粉料C的供料系统下面将称谓“系统C”,和供应粉料D的供料系统下面将称谓“系统D”,在图6(A)~6(D)中,是表示在系统A、B、C和D内,通过供料管线物料总的流速变动图表。由此可以了解到,在注入的最初阶段,并不供应物料A和D,而仅是以恒定的较高的总的流速通过系统B和C的各自供料管线进行物料B和C的供料。在最初注入后的8分钟以后,物料A和D开始供料,然后,物料B和C的供料量降低。因此,在最初阶段,即开始注后的大约8分钟的期间内,物料B和C被引进到合流管使之相互混合,所以,在这期间内,注进容器中的是物料B和C的混合物。在另一方面,物料A和D在起动大约8分钟后开始进料,在起动注入操作后大约10分钟,物料A和D的供应开始达到预定的供应速度,在稍大于最初注入的10分钟时间时,B和C的供应速度变低了;在这段过渡时间内,混合物中物料A和D的比例逐渐增加,在物料B和C的供应速度达到较低的恒定值时,在合流管内的物料A、B、C和D的混合速度达到恒定。
在物料供应运行期间,在系统A、B、C和D的各个供料管线中的压力如图7(A)~7(D)所示进行调节。由此可见,在各个供料管线中的相对压力基本上保持在相同的数值上,这对于保持合流管中的压力等于供料管线内的压力以防止波动是需要的,如图7(A)~7(D)所见,在最初阶段的压力,即开始注入后的大约10分钟的时间中,被保持在较高的水平上,在大约8分钟的时候,压力开始降低,并达到较低的恒定值,该压力稍高于或相等于供料线内所需的压力。
如上面所述那样调节各个供料管线中的总的流速和压力,各个物洋A、B、C和D的物料供应量可以按图8(A)~8(D)所示图表进行控制。
如将被了解的那样,为了控制每个供料管线的压力和将物料送入供料管线并防止波动,载体线中的压力和物料贮槽中的压力,依靠气体流控制阀门压力控制阀门和载体控制阀门进行调节,贮槽中所需的压力Pi可以从下面的方程式导出:
Pi=Pmix+△Pmix.i
其中:△Pmix.i是通过供料管线可能的最大的压力损失。
在供料管线中的压力和总的物料流速之间关系见图5,即,在合流管中最大的总流速Wvtotal和混合室中的压力Pmix见图5,因此,基于合流管中的最大总流速Wvtotal,可以得出假定的混合室的压力。这个假定的压力被表示成mix。假定的mix可与上述公式中的混合室的压力Pmix比较。
当Pmix-mix>α时,混合室中的压力假定为Pmix,在另一方面,当Pmix-mix<β时,混合室中的压力假定为mix+β。
进而,在进料过程中由合流管得出的假定压力mix可以用来取代公式中的值Pmix,这样可得每个贮槽的压值Pi。在每个贮槽中,如图5中的曲线图所示,注入速度Wvi和一个注入贮槽压力Pi之间的相互关系已经知道,因此,所需的压力Pi(i=A、B…n)可以从这个关系估算。在这个瞬间中,在每个贮槽中注入粉料的速度Wvi(i=A、B…n)可以用有关贮槽压力Pi的每个类型最大速度计算,结果,在每个贮槽中的压力Pi能用下式公式的逻辑关系来决定:
Pi=max(Pi,i)
P=max(Pi′)
Pi=P
通过供料线载体气体的气体流速Vi可由下式方程导出:
Vi=Fi/K·D2i·(i+1)……(1)
其中:K是一个比例常数,Di是供料管线的一个内径。
基于上面方程式,固体(S)/气体(G)比例能够从下列方程式导出:
S/Gi=WVi/(Fi×δ)……(2)
其中,δ是载体气体的比重
因为对于每个单个的物料来说,传送物料的最小流速和可能的最大的S/G比例是知道的,因此,假定最小的气体流速是Vimin,最大的S/G比例是S/Gimax,所需的气体流速Fi1,能从上述方程式(1)导出。同样,所需的气体流速Fi2能从上述方程式(2)导出。基于导得的Fi1和Fi2,气体流速被设置在max(Fi1,Fi2)数值上。
用同样的方式,对于注入管线的气体流速Fmix和S/Gmix能从下列方程式导出:
Vmix=Fmix/{K·Dmix2·(Pmix+1)}
S/Gmix=Wv mix/(Fmix·δ)
其中:Vmix是注入管线中的气体流速。
以后最小气体流速Fmixmin和最大的S/G比例S/Gmixmax能从注入咀的注入速度得到所需的气体流速Fmix1和Fmix2可以按照气体流速Fi1和Fi2所述的同样方式得到。
因此,注入线中所需的气体流速可以用下式说明:
Fmix=max(Fmix1,Fmix2)
基于上述导出引进各个供料管线14A和14B气体压力的方法,可以决定气体流速等等。并且,如果必要的话,根据用物料重量传感器36A和36B监视的在贮槽10A和10B中物料重量的差异值,可以对物伯供应数量进行反馈控制。根据混合室压力传感器52的混合室压力指示信号Pmix、反馈压力传感器54的反馈压力指示信号Pback、气体流量计50A和50B的气体流速指示信号Fa和Fb和贮槽压力传感器38A和38B的贮槽压力指示信号Pa和Pb也可以反馈控制通过供料线14A和14B、合流管16、注入线18的气体流速和气体压力以及贮槽10A和10中的压力。
但是,因为物料供应量的近似值可以用调节旋转进料器12A和12B的转动圈数来控制,所以在最佳实施例中就用调节旋转进料器的转动圈数的方法来控制物料供应量。而且,根据最佳实施例,气体流速是相对于物料的总的流量进行预设置并依赖于物料总的流速进行逐步跟踪方式调节的。物料供应系统的最佳实施例基于物料的总的流速也对贮槽10A和10B、供料管线14A和14B、合流管16和注入管18的压力进行控制。
图9示意地示出了熔炼过程中,用于热金属预处理的后混合助熔剂注入系统的实际实施例,在所示的热金属预处理过程中,脱硅、脱磷和脱硫可以在一个导向车200的单一的位置上完成。众所周知,粉剂(FeO,Fe2O3)和石灰被选作脱硅助熔剂;粉剂、石灰、粉状晶石和苏打粉被用作脱磷助熔剂;石灰和苏打粉被用作脱硫助熔剂。因此,为了完成用于热金属预处理的注入,需要四个贮槽来分别供应粉剂、石灰、粉状晶石和苏打粉,各个贮槽202、204、206和208通过供料管线212、214、216和218与合流管210相连接。依次将合流管210通过一个注入管线222连接到一个注入喷枪220。
各个贮槽202、204、206和208和助熔剂计量装置224、226、228和230相联结。如同前面实施例一样,计量装置包括由控制单元300来调节旋转速度的,并与计算机控制单元300相联结旋转进料器,从而控制各个与之联结的贮槽202、204、206和208的助熔剂供应的计量。
为了通过计量装置将来自贮槽202、204、206和208助熔剂加料提供出来,供料管线212、214、216和218通过阀门单元231、233、235和237与加压气体源(图中未示出)连接,以用于引入可控的流速和控制载体气体的压力;阀门单元231、233、235和237也将加压气体源连接到贮槽202、204、206和208,以便调节各贮槽的内部压力。
如前面实施例一样,控制单元300也连接到气体流传感器234、236、238和240、助熔剂重量传感器242、244、246和248,(例如计力传感器)、贮槽压力传感器250、252、254和256、混合室压力传感器258和反馈压力传感器260。
控制单元300根据来自混合室压力传感器258的一个混合室压力指示信号Pmix,来监视位于合流管210中混合室的压力。控制单元300根据监视来自反馈压力传感器260的反馈压力指示信号,也对注入喷枪220处的压力进行监视。如上所述,有可能根据混合室压力指示信号值和反馈压力指示信号,来调节定界于阀门单元231、233、235和237的路径面积,以完成对于调节载体气体流速和载气压力反馈控制。但是,如同前面实施例中叙述的那样,气体压力和载体流速是以和助熔剂总流速有关的和逐步跟踪的方式进行控制,因此,控制单元300监视混合室压力和反馈压力是作为针对操作不正常时的故障保险并发出警报。
为了控制来自各贮槽的助熔剂的计量,以形成用于脱硅、脱磷和脱硫的所需要的助熔剂的混合物,将控制单元300与存储各种注入图表的图表302联结。注入图表的例子如图10所示。在图10中,行A、B、C和D分别示出来自各贮槽202、204、206和208的助熔剂注入图表,列Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ示出助熔剂注入的结合图表,即当选定图Ⅰ时,从各贮槽以恒定速度供应助熔剂,另一方面,当选定图表Ⅱ时,注入开始以后,贮槽202、206和208以相对较高的的速度供应助熔剂,而贮槽204则以相对较低的速度供应助熔剂,在从起始注入助熔剂的一个给定的时间后,供料速度是可以换向的,从贮槽202、206和208以相对较低的速度供应助熔剂,而贮槽204则以相对较高的速度供应助熔剂。在挑选图表Ⅱ进行试验期间,观察到的实际助熔剂注入率见图11,正如图11所见的那样,各个助熔剂的注入速度基本上可按图表302设置的那样进行控制。为了挑选一个预定程序的图表,把控制板304连接到控制单元300上。控制板304是手动操作的,可以送入必要的数据,例如,熔炼金属中Si、P和S的浓度、所生产的金属种类等等,以选择一个预定程序的图表。当必要的数据通过控制板304送入时,一个选择指令就被送入了控制单元300。
可以了解到,在图表存储器中的图表的挑选是取决于熔炼金属中Si、P和S的浓度和所生产的金属的种类。
图12(a)、12(b)和12(c)是相互独立的由控制单元执行的回路,如上面所述,以后控制单元300是被设计成能同时地平行的执行多个控制回路。
图12(a)示出了监视构成第一个独立回路的程序的一种操作条件,在执行该第一回路期间,贮槽中的贮槽压力由于加压气体引入而增加,在执行中,各供料管线212、214、216和218、合流管210、注入管线222中的压力由步骤1002进行核对。在步骤1002处,也对重量传感器242、244、246和248、阀门单元231、233、235和237、助熔剂重量传感器242、244、246和248、贮槽压力传感器250、252、254和256、混合室压力传感器258和反馈压力传感器260进行核对。在步骤1002步骤处核对的结果再在步骤1004处核对。当在步骤1004处核对时,发现任何一个单元处于不正常状态,在步骤1005处发生一种警报。不正常状态的警报包括开启警告灯,起动蜂鸣器等等。
另一方面,如果在步骤1004的核对中,没有捡出不正常的单元,就在步骤1008处核对面板304上一种操作起动按钮的手动操作。控制单元将整个系统保持在待命状态,直到操作起动按钮被按下。因此,步骤1002、1004和1008被不断地重复,直到操作起动按钮被按下。响应操作起动按钮的按下,在步骤1010处产生控制信号,以将加压气体引进贮槽202、204、206和208。在贮槽202、204、206和208加压期间,各个贮槽的压力被显示在显示器上(图中未示出),在步骤1012处用视觉监视各个贮槽中的内部压力。在对贮槽202、204、206和208加压期间,在步骤1014处,将来自贮槽压力传感器250、252、254和256的各个贮槽压力指示传感器的信号与给定的压力指示值进行比较,只要任何一个贮槽压力指示传感信号的数值小于给定的压力指示的数值,步骤1012和1014将不断重复。当全部贮槽压力指示传感器信号值大于或等于给定的压力指示信号时,在步骤1016就使助熔剂的注入成为可能。此后,只是由步骤1018来核对开关板304上的注入起动按钮是否被按下。在注入起动按钮被按下以前,步骤1016和1018被不断重复,以保持系统处于一种注入待命状态;当注入起动按钮被按下以后,操作状态核对程序终止。
可以了解到,操作状态核对程序将是循环地和重复地执行,以对系统的操作条件进行连续地核对。
图12(B)示出了作为第二种独立控制回路的注入控制程序。在执行该注入控制程序时,起初,系统状态在步骤1102处进行核对,即在步骤1102处,核对系统是或者不是处于注入待命状态。在步骤1102的核对中,主要的核对项目是各个助熔剂贮槽、合流管、注入线和喷枪中的压力,核对这些步骤中的压力是否高于各自给定的压力。以后,把步骤1102处核对的结果在步骤1104处进行核对,假如结果表明注入状态还没有被建立,例如至少一个压力还未达到给定值,将在步骤1106处产生警报。
另一方面,当在步骤1104处核对时未发现有任何单元处于不正常状态时,再在步骤1108处核对注入起动按钮是否按下,在注入起动按钮按下之前,将不断重复步骤1102、1104和1108。另一方面,在步骤1108处发现注入起动按钮按下的时候,在步骤1110处,控制信号将启动旋转进料器224、226、228和230,以使助熔剂的注入按照预定程序图表执行。
在步骤1110的过程中,控制单元可以根据各种不同助熔剂开始注入的先后时间,从图表读出预定的进料数据。也即,控制单元300根据从图表302读出的注入数据,导出各个贮槽中物料的注入速度。基于导出的物料的注入速度,控制单元300输出进料器控制信号,以调节各个贮槽中物料的计量。在步骤1110处的上述过程期间,导出的数据被显示在显示器上的以作为视觉的信息。
在步骤1110以后,在步骤1112处核对助熔剂注入是否必须停止或不必停止。实际操作时,当全部量的反应剂全部被注入或者在开关板304上的停止按钮被按下的时候,停止将物料注入,在步骤1112处进行核对时,当助熔剂注入停止状态被建立的时候,程序执行将终止。
另一方面,在步骤1112处进行核对时,当助熔剂注入停止状态没有被建立的时候,过程进回到步骤1110,当过程回到步骤1110的时候,控制单元300再一次接通到图表302,以读出根据从起动注入起的经过时间表示的注入数据。
因此,经常由于各个贮槽中的各个作用剂注入速度的变化,依靠步骤1110的1112间的重复,根据预定程序图表,例如在图10和11所示那样来完成助熔剂的注入。
图12(c)示出作为第三种独立控制回路的一种图表设置程序,通过开关板304来完成图表的选择。因此,图表设置程序是响应通过开关板304送入的图表设置指令来启动的,当图表设置指令被检测到的时候,执行步骤1202就执行该图表选择指令。在步骤1202的过程中,被用于助熔剂注入中的注入数据将得到修正。
最好甚至在助熔剂注入操作的期间接受注入数据的修正。因此,根据最佳实施例,在开始注入助熔剂以后送入图表设置指令的时候,控制单元300允许修正在该瞬间时间更后面的图表部份的注入数据,即图表中每个图表数据是结合注入时间数据进行设置的。因此,假定为了选择图10中图表Ⅱ,在根据以前选择的图10中图表Ⅲ起动助熔剂注入后的5分钟送入图表选择指令,正在运行的图表Ⅲ将被起动注入后5分钟的图表Ⅱ的部份所代替。
为了使助熔剂注入期间上述图表选择成为可能,选择的图表可以显示在带有指出经过时间的显示器上,因此,操作人员可以观察显示器监视图来考虑被代替的图表并选择希望的图表。
根据所示过程,因为注入导向车的混合物中助熔剂的组分可以调节到任何速度,脱硅、脱磷和脱硫可以在单个的位置和按顺序地完成,这就减少了除去熔渣和驱动导向车到脱硅位置、脱磷位置和脱硫位置的必要性。因此,根据所示的实施例,热金属预处理的操作周期能够缩短和简化。
为了证实热金属预处理系统所示实施例的性能,对于脱磷和脱硫已经做了实验性的助熔剂注入,图13(A)~13(D)、14(A)~14(D)所示的助熔剂注入图表被选用来演示实验,在实验期间,磷的浓度和硫的浓度已经被监视,磷和硫的监视浓度示于图15,如图15中已经清楚地见到的那样,热金属预处理系统的最佳和实际的实施例是足有效的。
由此可以看到,本发明完成了预定的全部目的和优点。
当本发明已经根据最佳实施例进行公开只是为了促进对本发明的了解,但应该理解到,它可以在不离开发明原则前提下,以各种方式进行具体化。因此,本发明应被认为是包括了全部可能的实施例和对所示的实施例的改进,只要这些改进没有离开在附属部份的权利要求书中叙述的发明原则。