CN104212933A - 一种转炉少渣冶炼的自动控制方法 - Google Patents

一种转炉少渣冶炼的自动控制方法 Download PDF

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一种转炉少渣冶炼的自动控制方法，属于转炉炼钢自动控制技术领域。采用二级软件，将少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程和脱碳冶炼过程氧枪控制、加料控制进行模式化。通过二级软件和一级基础自动化控制系统进行数据通讯，实现少渣冶炼工艺过程自动控制。其特征在于适用于铁水Si>0.2重量％的少渣冶炼工艺，采用二级软件分别计算脱磷、脱碳冶炼过程副原料量、矿石量、耗氧量。二级系统分别向一级基础自动化系统发送脱磷、脱碳控制数据,由一级基础自动化系统完成吹炼过程控制。其优点在于，实现转炉少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程、脱碳冶炼过程自动控制，稳定少渣冶炼生产，改善人为经验控制产生带来的波动，同时提高转炉自动化水平以及减轻操作员工作负担。

Description

一种转炉少渣冶炼的自动控制方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢自动控制技术领域，特别是提供了一种转炉少渣冶炼的自动控制方法，适用于转炉少渣冶炼工艺过程。
背景技术
转炉炼钢是冶金企业生产过程的重要环节,以脱碳、升温为主要目,冶炼过程除使用铁水废钢等铁原料外,还需要使用石灰、白云石等熔剂原料在吹炼过程造渣。传统转炉冶炼过程消耗副原料较高，为进一步降低转炉冶炼生产熔剂原料消耗，进而实现降低产品成本的目的，采用少渣冶炼工艺能是一种有效手段。少渣冶炼的基本思路是将上炉冶炼炉渣进行适当保留，在下一炉冶炼过程进行到30％左右，停吹并倒炉倒渣，该过程可称为脱磷冶炼过程，之后再继续进行冶炼，该过程可称为脱碳冶炼过程。通过该种操作工艺，大幅度降低转炉熔剂原料的消耗量。
同常见的转炉双渣冶炼工艺相比，双渣冶炼针对高硅铁水条件，通过双渣工艺实现转炉有效脱磷的目的；少渣冶炼工艺通过留渣及冶炼过程倒炉倒渣工艺，实现转炉熔剂原料低消耗目的。
目前各冶金企业中只有较少企业采用该种转炉少渣冶炼工艺，针对这种工艺的自动控制技术未见到相关报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种转炉少渣冶炼工艺的自动控制方法，采用二级软件(软件生产线上已有)，将少渣冶炼脱磷、脱碳阶段操作制度程序化，通过二级软件和一级基础自动化控制系统数据通讯，实现转炉冶炼过程自动控制。适用于铁水Si>0.2重量％的情况，将脱磷、脱碳两个过程氧枪控制和加料过程控制进行模式化，针对脱磷、脱碳冶炼的氧枪及加料过程进行自动控制，由二级软件按照转炉脱磷阶段终渣要求计算脱磷阶段熔剂使用量,按照脱磷冶炼目标碳和目标温度要求,根据热平衡及物料平衡计算脱磷冶炼阶段矿石量和耗氧量,二级软件向一级基础自动化发送控制数据,由一级基础自动化系统完成脱磷冶炼过程控制；根据脱磷阶段副原料加入情况，按照脱碳冶炼阶段终渣要求计算脱碳阶段熔剂使用量，按照脱碳冶炼目标碳和温度要求，根据热平衡及物料平衡计算脱碳冶炼阶段矿石量和耗氧量，二级软件再次向一级基础自动化发送控制数据，由一级基础自动化系统完成脱碳冶炼过程控制。
本发明针对铁水Si>0.2重量％的情况，制定脱磷冶炼过程、脱碳冶炼过程转炉氧气、加料控制方案。
本发明包括转炉少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程、脱碳冶炼过程中氧枪自动控制、加料自动控制内容。
所述脱磷冶炼过程氧枪自动控制如下：
步骤一：对脱磷冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用低-高-低方式，以吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高(相对于熔池液面高度)，开吹枪位200cm；50秒240cm；再50秒260cm；再100秒240cm，直至吹炼结束。吹氧流量650m3/min；
步骤二：将脱磷冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件。
步骤三：吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动化系统。
步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行氧枪控制程序。
所述脱磷冶炼过程加料自动控制如下：
步骤一：对脱磷冶炼过程加料制度进行模式化，采用一批加料方式完成脱磷冶炼过程的加料操作，根据实际吹氧量完成加料的自动控制。
加料控制参数：吹氧量达到600m3时，加入脱磷冶炼阶段石灰、白云石、矿石。
步骤二：将脱磷冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件。
步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱磷造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算石灰、白云石、矿石、氧耗数据。
步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统。
步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行加料控制程序。
所述脱碳冶炼过程氧枪自动控制如下：
步骤一：对脱碳冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用高-低-低方式，以吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高(相对于熔池液面高度)，开吹枪位220cm；再320秒200cm；再100秒180cm；再40秒160cm，直至吹炼结束。吹氧流量750m3/min；
步骤二：将脱碳冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件。
步骤三：脱碳吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动化系统。
步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行氧枪控制程序。
所述脱碳冶炼过程加料自动控制如下：
步骤一：对脱碳冶炼过程加料制度进行模式化，采用两批加料方式完成脱碳冶炼过程的加料操作，每批次需要加入重量按脱碳冶炼熔剂总重量的百分比进行分配，根据实际吹氧量完成加料的自动控制。
加料控制参数：
一批料：吹氧量达到500m3时，石灰50重量％；白云石100重量％；
二批料：吹氧量达到2000m3时，石灰50重量％；矿石100重量％；
步骤二：将脱碳冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件。
步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱碳造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算石灰、白云石、矿石、氧耗数据。
步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统。
步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行脱碳加料控制程序。
步骤六：由副枪进行冶炼后期钢水温度、碳含量检测，由二级软件完成冶炼终点控制。
所述二级软件，是能够根据脱磷冶炼过程造渣碱度要求计算脱磷冶炼过程熔剂需求量，根据脱磷冶炼目标温度要求、脱磷冶炼目标碳要求，具备热平衡、物料平衡计算冷却矿石量和氧耗量功能；能够根据脱碳冶炼过程造渣要求，计算脱碳冶炼过程熔剂需求量，根据脱碳冶炼目标温度要求、脱碳冶炼目标碳要求，具备热平衡、物料平衡计算冷却矿石量和氧耗量功能。
所述脱磷冶炼过程的要求是：所述脱磷冶炼造渣碱度要求为脱磷冶炼结束渣碱度范围为1.5-2.0，脱磷冶炼目标温度要求为1330℃-1350℃，脱磷冶炼目标碳要求为3.3-3.5重量％。
所述脱碳冶炼过程的要求是：脱碳冶炼过程造渣要求为脱碳冶炼结束渣碱度范围为2.6-3.6，脱碳冶炼目标温度要求为1640℃-1700℃，脱碳冶炼目标碳要求为0.025-0.08重量％。
附图说明
图1为本发明所述的转炉少渣冶炼自动控制方法实施流程图。
具体实施方式：
(一)冶炼炉次：0800938
铁水:217.2吨、主要元素重量百分比C 4.43％、Si 0.36％、Mn 0.12％、P 0.069％，温度1346℃
废钢：27.72吨；
按如下步骤进行：
Step1：设定二级软件脱磷冶炼终点要求，目标温度1350℃、目标碳3.5重量％、目标碱度1.8；
Step2：二级软件根据碱度要求计算脱磷冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如下：
石灰：2544kg；白云石823kg；矿石1084kg；耗氧量2902m3；
Step3：操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
Step4：操作员在一级基础自动化系统确认脱磷冶炼吹炼开始。
Step5：一级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如下：
脱磷吹炼过程氧枪实际控制：开吹枪位200cm；51秒242cm；再50秒258cm；再102秒237cm，直至吹炼结束。吹氧流量665m3/min；
脱磷过程实际加料控制：氧量641m3时石灰2653kg；白云石811kg；矿石941kg
脱磷过程实际耗氧量：2719m3；
Step6:倒炉，进行倒渣操作。
Step7:设定二级软件脱碳冶炼终点要求，目标温度1680℃、目标碳0.04重量％、目标碱度3.2；
Step8：二级软件计算脱碳冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如下：
石灰：2412kg；白云石1126kg；矿石772kg；耗氧量8941m3；
Step9：操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
Step10：操作员在一级基础自动化系统确认脱碳冶炼吹炼开始。
Step11：一级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如下：
吹炼过程氧枪实际控制：脱碳开吹枪位220cm；再320秒200cm；再100秒180cm；再40秒160cm，直至吹炼结束。吹氧流量756m3/min；
脱碳过程加料控制：脱碳氧量573m3时石灰1154kg、白云石1001kg；脱碳氧量2166m3时石灰1261kg、矿石376kg
脱碳过程耗氧量：8929m3；
Step12:吹炼结束后测温取样，结果如下：
主要元素重量百分比：C 0.037％、Si 0.049％、Mn 0.07％、P 0.013％
温度1670℃
(二)冶炼炉次：0800948
铁水:215.89吨、主要元素重量百分比C 4.44％、Si 0.43％、Mn 0.09％、P 0.067％，
温度1302℃
废钢：28.04吨；
按如下步骤进行：
Step1：设定二级软件脱磷冶炼终点要求，目标温度1350℃、目标碳3.5重量％、目标碱度1.6；
Step2：二级软件根据碱度要求计算脱磷冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如下：
石灰：2739kg；白云石862kg；矿石542kg；耗氧量2944m3；
Step3：操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
Step4：操作员在一级基础自动化系统确认脱磷冶炼吹炼开始。
Step5：一级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如下：
脱磷吹炼过程氧枪实际控制：开吹枪位201cm；50秒240cm；再51秒259cm；再101秒239cm，直至吹炼结束。吹氧流量662m3/min；
脱磷过程实际加料控制：氧量622m3时石灰2624kg；白云石842kg；矿石441kg
脱磷过程实际耗氧量：2926m3；
Step6:倒炉，进行倒渣操作。
Step7:设定二级软件脱碳冶炼终点要求，目标温度1690℃、目标碳0.06重量％、目标碱度3.0；
Step8：二级软件计算脱碳冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如下：
石灰：2532kg；白云石1003kg；矿石639kg；耗氧量8843m3；
Step9：操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
Step10：操作员在一级基础自动化系统确认脱碳冶炼吹炼开始。
Step11：一级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如下：
吹炼过程氧枪实际控制：脱碳开吹枪位220cm；再322秒197cm；再100秒177cm；再40秒159cm，直至吹炼结束。吹氧流量754m3/min；
脱碳过程加料控制：脱碳氧量565m3时石灰1282kg、白云石1203kg；脱碳氧量2087m3时石灰1188kg、矿石548kg
脱碳过程耗氧量：8836m3；
Step12:吹炼结束后测温取样，结果如下：
主要元素重量百分比：C 0.042％、Si 0.038％、Mn 0.058％、P 0.010％
温度1681℃
应用本项技术能实现了转炉少渣冶炼工艺的自动控制，借助原有二级软件，利用二级软件在生产过程的计算作用，可以充分稳定少渣冶炼生产，改善人为经验控制产生带来的波动，同时提高转炉自动化水平以及减轻操作员工作负担。

Claims (4)

1.一种转炉少渣冶炼的自动控制方法，其特征在于：转炉少渣冶炼的自动控制方法采用二级控制软件，将少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程和脱碳冶炼过程氧枪控制、加料控制进行模式化，通过二级控制软件和一级基础自动化控制系统数据通讯，实现脱磷冶炼过程、脱碳冶炼过程自动控制；适用于铁水Si>0.2重量％的少渣冶炼工艺，该自动控制方法包括脱磷冶炼过程氧枪自动控制、脱磷冶炼过程加料自动控制，脱碳冶炼过程氧枪自动控制、脱碳冶炼过程加料自动控制；
所述脱磷冶炼过程氧枪自动控制如下：
步骤一：对脱磷冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用低-高-低方式，以吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高，开吹枪位200cm；50秒240cm；再50秒260cm；再100秒240cm，直至吹炼结束；吹氧流量650m3/min；
步骤二：将脱磷冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件；
步骤三：吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动化系统；
步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行氧枪控制程序；
所述脱磷冶炼过程加料自动控制如下：
步骤一：对脱磷冶炼过程加料制度进行模式化，采用一批加料方式完成脱磷冶炼过程的加料操作，根据实际吹氧量完成加料的自动控制；
加料控制参数：吹氧量达到600m3时，加入脱磷冶炼阶段石灰、白云石、矿石；
步骤二：将脱磷冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件；
步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱磷造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算石灰、白云石、矿石、氧耗数据；
步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统；
步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行加料控制程序；
所述脱碳冶炼过程氧枪自动控制如下：
步骤一：对脱碳冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用高-低-低方式，以吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高，开吹枪位220cm；再320秒200cm；再100秒180cm；再40秒160cm，直至吹炼结束；吹氧流量750m3/min；
步骤二：将脱碳冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件；
步骤三：脱碳吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动化系统；
步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行氧枪控制程序；
所述脱碳冶炼过程加料自动控制如下：
步骤一：对脱碳冶炼过程加料制度进行模式化，采用两批加料方式完成脱碳冶炼过程的加料操作，每批次需要加入重量按脱碳冶炼熔剂总重量的百分比进行分配，根据实际吹氧量完成加料的自动控制；
加料控制参数：
一批料：吹氧量达到500m3时，石灰50重量％；白云石100重量％；
二批料：吹氧量达到2000m3时，石灰50重量％；矿石100重量％；
步骤二：将脱碳冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件；
步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱碳造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算石灰、白云石、矿石、氧耗数据；
步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统；
步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数执行脱碳加料控制程序；
步骤六：由副枪进行冶炼后期钢水温度、碳含量检测，由二级软件完成冶炼终点控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述二级软件，是根据脱磷冶炼过程造渣碱度要求计算脱磷冶炼过程熔剂需求量，根据脱磷冶炼目标温度要求、脱磷冶炼目标碳要求，具备热平衡、物料平衡计算冷却矿石量和氧耗量功能；能够根据脱碳冶炼过程造渣要求，计算脱碳冶炼过程熔剂需求量，根据脱碳冶炼目标温度要求、脱碳冶炼目标碳要求，具备热平衡、物料平衡计算冷却矿石量和氧耗量功能。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的脱磷冶炼过程造渣碱度要求为脱磷冶炼结束渣碱度范围为1.5-2.0，所述的脱磷冶炼目标温度要求为1330℃-1350℃，所述的脱磷冶炼目标碳要求为3.3-3.5重量％。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的脱碳冶炼过程造渣要求为脱碳冶炼结束渣碱度范围为2.6-3.6，所述的脱碳冶炼目标温度要求为1640℃-1700℃，所述的脱碳冶炼目标碳要求为0.025-0.08重量％。
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