转炉炼钢声纳化渣原理及应用

[摘要]转炉炼钢反应速度快、冶炼周期短，冶炼过程中的化渣效果直接影响到钢的质量与炼
钢效率。本文通过介绍声纳化渣系统原理，系统构成，系统功能，实际效果，展示了在计算
机指导下的声纳化渣系统在炼钢过程降低了钢铁料的消耗、减少了废品、缩短了吹炼时间、提
高产量等方面起到的作用。
　　

[关键词声纳 化渣 炼钢

　　一、前言
　　化渣效果是转炉炼钢的重要指标。必须快速成渣，才能满足冶炼周期的要求，同时化渣
过程对减少喷溅、降低金属损失和提高炉衬使用周期都有直接影响。本文运用声纳技术，在
转炉烟道中拾取噪声，并经过电子设备处理，对氧气转炉的造渣过程的噪声进行检测、处理，
监控炉渣的变化情况，为炉前操作人员提供直观醒目的科学指导和管理信息，大大提高了
转炉冶炼水平，具有很大的经济效益和社会效益。
　　二、系统原理
　　

1.物理根据。氧枪喷嘴处氧气膨胀产生的声音为主要噪声源。在吹炼初期，转炉渣面很

低，造成噪声强度很高，随着冶炼过程的进行，渣面逐渐提高，噪声等级逐步下降。如果操
作人员操作不当，极易产生喷溅，导致大量渣子从转炉喷出，增加钢铁料的消耗。同时，噪
声等级在冶炼后期会出现增大的情况，意味着炉内渣子的减少，也就是反干现象。如果不采
取适当的操作方法，极易造成钢水的成分最终出格。
　　

2.氧气转炉吹炼过程中噪声的来源。分析氧气转炉吹炼情况，可知有三种噪声与吹炼有

关：

①超音速氧气流股的气体动力学噪声及其冲击铁液、渣液和固相颗粒时的噪声；②一氧

化碳气泡破裂和溢出的气流噪声；

③金属熔池和渣液与炉壁摩擦的噪声。在实际检测过程中，

超音速氧气流股是产生吹炼噪声的最主要的噪声源。
　　

3.吹炼噪声强度与炉渣状态的关系。通过以上分析，氧气流股是最主要的噪声源，炉内

产生的噪声的强度与泡沫渣的状态有非常紧密的关系。以下将从

5 方面介绍炉渣状态：

①开

吹阶段：氧气流直接冲击铁水液面和固体造渣物；

②喷溅阶段：泡沫渣从转炉炉口冒出或

喷出；

③炉渣偏干阶段：泡沫渣的液面极低，但是仍能没过氧气流；④炉渣返干阶段：炉

渣熔点偏高，很多高熔点的固体物质析出，氧气流在炉膛空间暴露；

⑤化渣良好阶段：虽

然泡沫渣渣层有点厚，但不会有溢渣或喷渣产生。
　　三、系统构成及作用
　　

1.声纳系统的构成。声纳系统由麦克风及其保护装置、水套的供水供气系统、信号前置放

大器、声处理仪、计算机

5 部分构成。

　　

2.各部分的作用。麦克风：采集噪声信号的换能器。把现场噪声转换成电信号，必不可

少。采用了驻极体麦克风。因为采用永磁式的动圈话筒会吸附现场的铁粉，从而造成设备寿
命极短。
　　探头保护套：现场环境温度高，为了保证探头的正常工作必须加装保护套。保护套包含
供水和供气系统。
　　信号前置放大器：其作用是把现场采集的微弱噪声信号放大，降低阻抗。进行远传。
　　声处理仪：声纳化渣系统的主机，把前置放大器送来的信号和与计算机相应通讯需求
的信号进行统一。
　　计算机：对声纳信号的最终处理，作出声强曲线，与同时的氧量曲线和枪高曲线进行
同画面的比较，以利于工艺操作指导的实用性与科学性。
　　四、系统功能
　　本系统根据转炉的综合特性对吹炼过程中的声音进行频谱和幅度分析，得到一个音强