CN102943144A - 可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，碳钢转炉包括有氧枪、加料系统和控制系统，所述控制系统具有氧枪PLC控制器、加料PLC控制器和过程控制器。在碳钢转炉吹炼过程中增加了停吹倒炉的操作模式，此后过程控制器可以给氧枪PLC控制器和加料PLC控制器重新下发控制指令，以便控制系统可以根据新的控制模式完成后续的操作。

Description

可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法

技术领域

本发明涉及冶金工业过程控制领域，特别涉及一种转炉炼钢过程中的冶炼控制方法，具体是一种可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法。

背景技术

转炉目前是国内外最主要的炼钢设备，转炉钢产量约占全球钢产量的60％，占国内钢产量的85％。转炉炼钢控制水平的高低是影响钢铁企业生产效率和产品质量的关键因素之一，因此国内外在转炉冶炼控制方面都开展了大量的研发工作，也取得了很大进步，从最初的凭操作人员经验炼钢发展到现在计算机自动控制炼钢。但由于转炉冶炼过程反应剧烈，大量的物理化学变化都在瞬间完成，多种反应间的相互影响复杂，需控制和调节的参数也较多，完全由计算机代替操作工实现全自动转炉炼钢还有诸多限制条件，尤其是在铁水质量不稳定的情况下，更需要提高计算机控制的适应水平，才能真正实现计算机全自动控制转炉炼钢。

目前的转炉冶炼自动控制方法都是针对中间不停炉操作的情况，也就是说冶炼开始后氧枪不停吹直到吹炼结束，但对于有停吹或倒炉(由于倒渣或取样)的情况，氧枪提枪后，操作都会改为人工模式，恢复吹炼后，一级PLC控制系统无法接续先前的吹炼模式，后续的吹炼过程只能采用人工操作，达不到自动炼钢的要求，降低了终点命中率。为解决这个问题，本发明提出一种可适应中间停吹倒炉情况的全自动炼钢方法。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，以解决目前停吹倒炉必须人工干预，导致自动炼钢过程中断并无法继续的问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，所述碳钢转炉包括有氧枪、加料系统和控制系统，所述控制系统具有氧枪PLC控制器、加料PLC控制器和过程控制器，所述控制方法包括步骤：

A、过程控制器选择氧枪的吹炼模式和加料系统的加料模式，并接收铁水、废钢的原料信息，同时根据出钢成分、温度要求进行加料计算、吹氧计算和冷却剂计算，计算结果用于确定吹炼模式的总氧量和加料模式的重量值，过程控制器将初始的吹炼模式和初始的加料模式的信号分别发送给氧枪PLC控制器和加料PLC控制器，氧枪PLC控制器以初始的吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，加料PLC控制器以初始的加料模式来控制加料系统进行加料；

B、根据终点P要求和铁水含Si量，过程控制器判断冶炼过程中是否需要进行停吹倒渣操作；

C、当需要进行停吹倒渣操作时，过程控制器在开始吹炼之前发出准备运渣车提示信号，运渣车接收到运渣车提示信号后，运渣车动作并到位，运渣车到位后给过程控制器发出运渣车到位信号；

D、当需要进行停吹倒渣操作时，过程控制器根据铁水Si含量和铁水重量计算停吹倒渣时的氧枪的停吹氧量，并设定倒炉角度；

E、氧枪PLC控制器继续以初始的吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，直到氧枪吹完步骤D中的停吹氧量，氧枪PLC控制器控制氧枪停吹、提枪；

F、过程控制器根据造渣加入量计算倒渣所需的时间，并等待运渣车到位信号，当过程控制器接收到运渣车到位信号后，转炉则按设定倒炉角度进行倒炉动作，以倒出炉渣；

G、倒渣结束后，过程控制器根据铁水Si、P含量重新进行加料计算，形成新的加料模式，并将新的加料模式的信号发给加料PLC控制器，加料PLC控制器按照新的加料模式来控制加料系统进行加料；

H、当不需要进行停吹倒渣操作时，氧枪PLC控制器仍以初始的吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，加料PLC控制器仍以初始的加料模式来控制加料系统进行加料；

I、在上述步骤G或步骤H之后，当到达设定的测温取样点时，过程控制器对转炉内的铁水进行测温和取样的检测，根据检测结果进行校正计算，以重新设定氧枪补吹氧量，以及冷却剂或发热剂的加入量；

J、氧枪PLC控制器以重新设定的补吹氧量来控制氧枪进行吹氧，加料PLC加料系统则控制加料系统往炉内加入重新设定的冷却剂或发热剂，直至吹炼结束。

本发明的可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法的特点和优点是：其只在倒渣过程中由人工完成摇炉操作，其余操作均由计算机过程控制系统自动完成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明的可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明提出了一种可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，所述碳钢转炉包括有氧枪、加料系统和控制系统，所述控制系统具有氧枪PLC控制器、加料PLC控制器和过程控制器。如图1所示，所述控制方法包括如下步骤：

A、过程控制器选择氧枪的吹炼模式和加料系统的加料模式，并接收铁水、废钢的原料信息，同时根据出钢成分、温度要求进行加料计算、吹氧计算和冷却剂计算，计算结果用于确定吹炼模式的总氧量(氧步值)和加料模式的重量值，过程控制器将吹炼模式和加料模式的信号分别发送给氧枪PLC(Programmable Logic Controller)控制器和加料PLC控制器，氧枪PLC控制器以吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，加料PLC控制器以加料模式来控制加料系统进行加料。

进一步而言，过程控制器可以根据铁水成分、温度、重量和废钢重量、种类，以及出钢温度、成分要求来进行吹氧计算，加料计算和冷却剂计算等。其中，加料系统中所需添加的材料一般包括石灰、轻烧白云石、冷却剂或加热剂。

B、根据终点P要求和铁水含Si量，过程控制器判断冶炼过程中是否需要进行停吹倒渣操作。

在一个实施例中，在步骤B中，判断是否需要进行停吹倒渣操作的依据是：当铁水Si＞0.8％，终点P＜0.01％时要求进行停吹倒渣操作。当然，所述判断依据可根据各厂的实际状况进行调整。

C、当需要进行停吹倒渣操作时，过程控制器在开始吹炼之前发出准备运渣车提示信号，运渣车接收到运渣车提示信号后，运渣车动作并到位，运渣车到位后给过程控制器发出运渣车到位信号。

D、当需要进行停吹倒渣操作时，过程控制器根据铁水Si含量和铁水重量计算停吹倒渣时的氧枪的停吹氧量，并设定倒炉角度。

E、氧枪PLC控制器继续以吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，直到氧枪吹完步骤D中的停吹氧量，氧枪PLC控制器控制氧枪停吹、提枪。

F、过程控制器根据造渣加入量计算倒渣所需的时间，并等待运渣车到位信号，当过程控制器接收到运渣车到位信号后，转炉则按设定倒炉角度进行倒炉动作，以倒出炉渣。

本实施例中，倒渣量计算方法是：根据氧枪停吹之前往炉内所加入的石灰、白云石重量，以及氧化反应生成的SiO₂，MnO₂，TFe量，计算此时的渣重量，倒渣量为渣重的50～60％。此外，在此处，是操作工根据提示进行倒渣操作，铁水仍留在转炉内。

G、倒渣结束后，过程控制器根据停吹点的氧量，将加料模式和吹氧模式的后续步骤下发给加料PLC控制器和氧枪PLC控制器，继续执行后续的操作；同时，过程控制器根据停吹倒渣的时长估算能量损失，重新计算冷却剂加入量，并修改加料模式中的后续冷却剂加入量。

H、当不需要进行停吹倒渣操作时，氧枪PLC控制器仍以吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，加料PLC控制器仍以加料模式来控制加料系统进行加料。

I、在上述步骤G或步骤H之后，当到达设定的测温取样点时，过程控制器对转炉内的铁水进行测温和取样的检测，根据检测结果进行校正计算，以重新设定氧枪补吹氧量，以及冷却剂或发热剂的加入量。

J、氧枪PLC控制器以重新设定的补吹氧量来控制氧枪进行吹氧，加料PLC加料系统则控制加料系统往炉内加入重新设定的冷却剂或发热剂，直至吹炼结束。

本实施例中，在吹炼过程中增加了停吹倒炉的操作模式，此后过程控制器可以给氧枪PLC控制器和加料PLC控制器重新下发控制指令，以便控制系统可以完成后续的操作。进一步而言，本实施例中只在倒渣过程中由人工完成摇炉操作，其余操作均由控制系统自动完成。

根据本发明的一个实施方式，上述步骤D中，停吹判断条件为吹氧量的多少，停吹氧量的计算方法为：根据铁水Si含量、废钢重量计算钢水初始含Si量，然后按照钢液在吹炼初期的冶金反应模型计算钢水含Si量低于0.01％时的氧枪的吹氧量，即为停吹氧量。

上述步骤I中的设定的测温取样点为，氧枪吹氧到达总氧量的85％。

上述步骤A中，所述吹炼模式包括氧枪高度和吹氧量，所述吹炼模式的步骤至少有：

a.氧枪开吹时，枪位1600mm；

b.氧枪吹氧到达5％氧量时，枪位1700mm；

c.氧枪吹氧到达15％氧量时，枪位1550mm；

d.氧枪吹氧到达停吹氧量，氧枪停吹、提枪，进行倒渣操作；

e.氧枪吹氧到达30％氧量时，枪位1600mm；

f.氧枪吹氧到达80％氧量时，枪位1550mm。

也就是说，本实施例中在吹炼模式中增加了氧枪停吹、提枪的步骤。

对于需要进行停吹倒渣操作的炉次，所述加料模式步骤有：

a.氧枪开吹时，加料PLC控制器控制加料系统往炉内加入石灰总量的50％、轻烧白云石总量的80％、50％总量的冷却剂；

b.氧枪吹到15％总氧量后，加料PLC控制器控制加料系统往炉内加入石灰总量的30％、轻烧白云石总量的20％、20％总量的冷却剂；

c.氧枪吹到50％总氧量时，加料PLC控制器控制加料系统往炉内加入石灰总量的20％、冷却剂总量的20％。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，其特征在于，所述碳钢转炉包括有氧枪、加料系统和控制系统，所述控制系统具有氧枪PLC控制器、加料PLC控制器和过程控制器，所述控制方法包括步骤：

A、过程控制器选择氧枪的吹炼模式和加料系统的加料模式，并接收铁水、废钢的原料信息，同时根据出钢成分、温度要求进行加料计算、吹氧计算和冷却剂计算，计算结果用于确定吹炼模式的总氧量和加料模式的重量值，过程控制器将初始的吹炼模式和初始的加料模式的信号分别发送给氧枪PLC控制器和加料PLC控制器，氧枪PLC控制器以初始的吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，加料PLC控制器以初始的加料模式来控制加料系统进行加料；

B、根据终点P要求和铁水含Si量，过程控制器判断冶炼过程中是否需要进行停吹倒渣操作；

C、当需要进行停吹倒渣操作时，过程控制器在开始吹炼之前发出准备运渣车提示信号，运渣车接收到运渣车提示信号后，运渣车动作并到位，运渣车到位后给过程控制器发出运渣车到位信号；

D、当需要进行停吹倒渣操作时，过程控制器根据铁水Si含量和铁水重量计算停吹倒渣时的氧枪的停吹氧量，并设定倒炉角度；

E、氧枪PLC控制器继续以初始的吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，直到氧枪吹完步骤D中的停吹氧量，氧枪PLC控制器控制氧枪停吹、提枪；

F、过程控制器根据造渣加入量计算倒渣所需的时间，并等待运渣车到位信号，当过程控制器接收到运渣车到位信号后，转炉则按设定倒炉角度进行倒炉动作，以倒出炉渣；

G、倒渣结束后，过程控制器根据铁水Si、P含量重新进行加料计算，形成新的加料模式，并将新的加料模式的信号发给加料PLC控制器，加料PLC控制器按照新的加料模式来控制加料系统进行加料；

H、当不需要进行停吹倒渣操作时，氧枪PLC控制器仍以初始的吹炼模式来控制氧枪进行吹炼，加料PLC控制器仍以初始的加料模式来控制加料系统进行加料；

I、在上述步骤G或步骤H之后，当到达设定的测温取样点时，过程控制器对转炉内的铁水进行测温和取样的检测，根据检测结果进行校正计算，以重新设定氧枪补吹氧量，以及冷却剂或发热剂的加入量；

J、氧枪PLC控制器以重新设定的补吹氧量来控制氧枪进行吹氧，加料PLC加料系统则控制加料系统往炉内加入重新设定的冷却剂或发热剂，直至吹炼结束。

2.根据权利要求1所述的可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，其特征在于，所述步骤B中，判断是否需要进行停吹倒渣操作的依据是：当铁水Si＞0.8％、且终点P＜0.01％时要求进行停吹倒渣操作。

3.根据权利要求1所述的可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，其特征在于，上述步骤I中的测温取样点为，氧枪吹氧到达总氧量的85％。

4.根据权利要求1所述的可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，其特征在于，上述步骤A中，所述吹炼模式包括氧枪高度和吹氧量，所述吹炼模式至少为：

a.氧枪开吹时，枪位1600mm；

b.氧枪吹氧到达5％氧量时，枪位1700mm；

c.氧枪吹氧到达15％氧量时，枪位1550mm；

d.氧枪吹氧到达停吹氧量，氧枪停吹、提枪，进行倒渣操作；

e.氧枪吹氧到达30％氧量时，枪位1600mm；

f.氧枪吹氧到达80％氧量时，枪位1550mm。

5.根据权利要求1所述的可适应停吹倒炉操作的碳钢转炉自动控制方法，其特征在于，对于需要进行停吹倒渣操作的炉次，所述加料模式步骤有：

a.氧枪开吹时，加料PLC控制器控制加料系统往炉内加入石灰总量的50％、轻烧白云石总量的80％、50％总量的冷却剂；

b.氧枪吹到15％总氧量后，加料PLC控制器控制加料系统往炉内加入石灰总量的30％、轻烧白云石总量的20％、20％总量的冷却剂；

c.氧枪吹到50％总氧量时，加料PLC控制器控制加料系统往炉内加入石灰总量的20％、冷却剂总量的20％。

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