CN104313246A - 一种应用于kr脱硫法的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于KR脱硫法的控制方法，步骤如下：步骤一、测温取样和扒渣后将铁水罐移至搅拌位；步骤二、将铁水参数传送给PLC，计算所需脱硫剂重量，料仓下料到称量斗；步骤三、搅拌头下降接触铁水液面，PLC记录铁水液面高度并计算插入深度，搅拌头下降到插入深度并按升速曲线旋转；步骤四、加料溜槽下降，气体输送阀门开启，按重量分段均匀投放脱硫剂，完成后加料溜槽升起；步骤五、搅拌完毕，PLC控制搅拌头并旋转甩渣，当旋转到甩渣时间，PLC控制搅拌头停止甩渣并提升到待用位；步骤六、扒后渣。本发明具有自动化程度高、缩短脱硫工序用时、生产效率高、铁水温降小、故障率低的特点，可以广泛应用于铁水预处理技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及铁水预处理技术领域，特别是涉及一种应用于KR脱硫法的控制方法。
背景技术
铁水预处理系统的主要任务是将高炉送来的铁水进行脱硫处理，从而降低铁水中的含硫量，以提高转炉炼钢的产品质量。KR(KanbaraReactor，蒲原反应器)法脱硫即机械搅拌法脱硫，是将浇注耐材形成的三叶搅拌头或四叶搅拌头，经烘烤后插入定量的铁水中旋转，使铁水产生漩涡，然后向铁水漩涡中投入定量的脱硫剂，使脱硫剂和铁水中的硫在不断地搅拌中发生脱硫反应。
然而，在现有的搅拌脱硫过程中，上述操作全部由操作工人工完成，生产自动化程度低，生产效率低并且铁水温降大。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种应用于KR脱硫法的控制方法，具有自动化程度高、缩短脱硫工序用时、生产效率高、铁水温降小、故障率低的特点。
本发明提供的一种应用于KR脱硫法的控制方法，包括如下步骤：步骤一、将铁水罐吊运至铁水倾翻车上，提升至扒渣位，倾翻至一定角度，测温取样后，操作扒渣机进行扒前渣，扒渣后将铁水罐移至搅拌位；步骤二、通过PLC输入铁水目标硫含量，将铁水硅含量、硫含量、温度和重量参数传送给PLC，PLC自动计算所需脱硫剂重量，并控制料仓电振启动，料仓下料到称量斗直至达到目标重量；步骤三、PLC通过搅拌头升降变频器控制搅拌头自动下降，接触到铁水液面后，PLC自动记录铁水液面高度并计算插入深度，搅拌头继续下降到插入深度停止，搅拌头开始按升速曲线旋转；步骤四、当搅拌头旋转到达门槛速度，加料溜槽下降，气体输送阀门开启，按重量分段均匀投放脱硫剂，加料完成后加料溜槽升起；步骤五、搅拌头继续加速至设定速度，当搅拌头以设定速度搅拌到达搅拌设定时间，PLC控制搅拌头停止搅拌，搅拌头提升到甩渣位，PLC按设定速度通过旋转电机控制搅拌头旋转甩渣，当旋转到设定的甩渣时间，PLC控制搅拌头停止甩渣并提升到待用位；步骤六、铁水罐提升至扒渣位扒后渣，脱硫结束。
在上述技术方案中，所述步骤三中，通过采集脱硫搅拌头升降变频器的电流、力矩、速度和频率数据，确定搅拌头升降力矩的拐点，再对渣厚进行补偿，即可自动检测出铁水液面的高度。
在上述技术方案中，所述步骤三中，获取搅拌头的升降力矩拐点采用电流斜率算法，即在搅拌头下降过程中取一个采样时间基准点，然后每间隔一个采样时间基准点对升降变频器的电流值采样一次，计算前后两次的电流差值，若斜率为平直且没有超出给定的斜率经验值，即判断搅拌头没有进入铁水液面；若斜率为负且超出给定的经验值，可判断搅拌头已插入液面，此时记录的搅拌头高度即为液面高度；若搅拌头一直下降到极限高度仍未得出液面高度，视为检测失败，由PLC按下限默认设定液面高度执行搅拌。
在上述技术方案中，所述步骤三中，所述采样时间基准点为10秒。
在上述技术方案中，所述步骤四中，所述重量分段均匀投放脱硫剂的过程如下：1)当脱硫剂重量小于1000KG时，下料不分段，一次下完；2)当脱硫剂重量大于1000KG且小于2000KG时，分两次下料；3)当脱硫剂重量大于2000KG且小于2900KG时，分三次下料；4)当脱硫剂重量大于2900KG时，2900KG料分三次下完后，再自动重新备料。
在上述技术方案中，所述步骤三中，当搅拌头下降之后且到达铁水液面之前，PLC通过烟罩升降变频器控制防尘烟罩自动下降到工作位；所述步骤五中，当搅拌头停止搅拌后，提升搅拌头到甩渣位之前，PLC通过烟罩升降变频器控制防尘烟罩自动提升到待机位。
在上述技术方案中，所述步骤四中，所述气体输送阀门包括助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀，开启的顺序依次为助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀，加料完成后延时10秒，然后按压送阀、流态化阀、底吹阀和助吹阀的顺序依次关闭，接着称取称量斗中脱硫剂重量，若脱硫剂重量为零，则提升加料溜槽，若脱硫剂重量不为零，则依次开启助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀吹送脱硫剂直至脱硫剂重量为零。
在上述技术方案中，所述步骤三中，所述搅拌头为三叶搅拌头或四叶搅拌头，当搅拌头为三叶搅拌头时，所述搅拌头的升速过程为：先以6转/秒2的加速度达到30转/分钟，再以4转/秒2的加速度达到50转/分钟，接着以1.5转/秒2的加速度达到70转/分钟，最后以1转/秒2的加速度达到85转/分钟；当搅拌头为四叶搅拌头时，所述搅拌头的升速过程为：先以6转/秒2的加速度达到35转/分钟，再以4转/秒2的加速度达到55转/分钟，接着以1.5转/秒2的加速度达到75转/分钟，最后以1转/秒2的加速度达到90转/分钟。
在上述技术方案中，所述步骤五中，所述甩渣位高度：当铁水重量小于190吨时，搅拌头提升至6600mm；当铁水重量大于190吨且小于200吨时，搅拌头提升至6650mm；当铁水重量大于200吨且小于210吨时，搅拌头提升至6750mm；当铁水重量大于210吨，搅拌头提升至6900mm；所述搅拌头的甩渣旋转速度为110转/分钟，设定的甩渣时间为1分钟。
在上述技术方案中，所述步骤二中，PLC通过存放的脱硫剂参数表自动计算所需脱硫剂重量；所述步骤三中，搅拌头停止下降后，搅拌头旋转之前，升降小车夹紧油缸将搅拌头夹紧；所述步骤四中，所述气体输送阀门为氮气输送阀门；所述步骤五中，当搅拌到达搅拌设定时间，PLC判断称量斗是否进行过二次备料：如果进行过二次备料，则PLC控制搅拌头以设定速度继续搅拌5.5分钟，然后以每秒减少1转的速度减小旋转速度直至停止搅拌；如果没有进行过二次备料，则PLC控制搅拌头以每秒减少1转的速度减小旋转速度直至停止搅拌。
本发明应用于KR脱硫法的控制方法，具有以下有益效果：经过在多家钢厂的试运行，KR脱硫系统运行情况良好，其控制功能完全能够满足生产的实际要求，故障率极低，经过数据统计，脱硫工序缩短达4分钟，不仅减少了脱硫工序铁水温降，也减少了脱硫剂吨铁消耗。
附图说明
图1为本发明应用于KR脱硫法的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明应用于KR脱硫法的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、将铁水罐吊运至铁水倾翻车上，提升至扒渣位，倾翻至一定角度，测温取样后，操作扒渣机进行扒前渣，扒渣后将铁水罐移至搅拌位；
步骤二、通过PLC输入铁水目标硫含量，铁水到站后，化验室得出铁水成分，并通过网络将铁水硅含量、硫含量、温度和重量参数传送给PLC，PLC通过存放的脱硫剂参数表自动计算所需脱硫剂重量，具备生产条件后，操作工只需点击“一键脱硫开始”按钮，即可开始一键脱硫过程(点击“自动脱硫结束”用于人工随时干预停车，设计的一键脱硫操作人机界面，将所有设备条件、设备状态准确显示于一个集成界面上，用以实现一键脱硫的操作)，PLC开始控制料仓电振启动，料仓下料到称量斗直至达到目标重量；
步骤三、PLC通过搅拌头升降变频器控制搅拌头自动下降进入铁水罐，然后PLC通过烟罩升降变频器控制防尘烟罩自动下降到工作位，搅拌头接触到铁水液面后，PLC自动记录铁水液面高度并计算插入深度，其中，通过采集脱硫搅拌头升降变频器的电流、力矩、速度和频率数据，确定搅拌头升降力矩的拐点，再对渣厚进行补偿，即可自动检测出铁水液面的高度，该方法创造性地利用了浮力原理：搅拌头在插入铁水液面的瞬间，升降力矩会出现拐点，这是因为铁水浮力的作用，升降电机力矩会减小，随着插入深度增加，搅拌头进入铁水的体积会增加，浮力也会增大，下降力矩随之减小，该过程中力矩会以一定线性斜率持续下降。只要能确定搅拌头升降力矩的拐点，再对渣厚(一般100mm～200mm)进行补偿，可以精确的自动检测出液面的高度，从而实现铁水液面的自动检测，本发明中获取搅拌头的升降力矩拐点采用电流斜率算法，即在搅拌头下降过程中取一个采样时间基准点，一般一个采样时间基准点为10秒，然后每间隔一个采样时间基准点对升降变频器的电流值采样一次，计算前后两次的电流差值，若斜率为平直且没有超出给定的斜率经验值，即判断搅拌头没有进入铁水液面；若斜率为负且超出给定的经验值，可判断搅拌头已插入液面，此时记录的搅拌头高度即为液面高度；若搅拌头一直下降到极限高度仍未得出液面高度(比如出现搅拌头电流值出现跳跃或信号受到干扰的情况)，视为检测失败，由PLC按下限默认设定液面高度执行搅拌。搅拌头继续下降到插入深度停止，升降小车夹紧油缸将搅拌头夹紧，以免搅拌头旋转时发生摆动，搅拌头开始按升速曲线旋转，所述搅拌头为三叶搅拌头或四叶搅拌头，当搅拌头为三叶搅拌头(这种搅拌头相对于四叶搅拌头成本更低)时，所述搅拌头的具体升速过程为：先以6转/秒2的加速度达到30转/分钟，再以4转/秒2的加速度达到50转/分钟，接着以1.5转/秒2的加速度达到70转/分钟，最后以1转/秒2的加速度达到85转/分钟；当搅拌头为四叶搅拌头(通常为十字型)时，所述搅拌头的具体升速过程为：先以6转/秒2的加速度达到35转/分钟，再以4转/秒2的加速度达到55转/分钟，接着以1.5转/秒2的加速度达到75转/分钟，最后以1转/秒2的加速度达到90转/分钟；
步骤四、当搅拌头旋转到达门槛速度，加料溜槽下降，气体输送阀门开启，由于氮气成本低，所以气体输送阀门为氮气输送阀门，所述气体输送阀门包括助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀，开启的顺序依次为助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀，按重量分段均匀投放脱硫剂，这是因为在一键脱硫过程中，有时候脱硫剂投料较多，根据钙硫反应速度和用莹石加速反应后与脱硫周期的偏差，采用重量分段均匀投料，以增加铁水与脱硫剂接触的表面积和卷气量，从而缩短脱硫的周期，降低脱硫过程的温降，降低脱硫剂消耗和消除返硫，所述重量分段均匀投放脱硫剂的过程如下：
1)当脱硫剂重量小于1000KG时，下料不分段，一次下完；
2)当脱硫剂重量大于1000KG且小于2000KG时，分两次下料；
3)当脱硫剂重量大于2000KG且小于2900KG时，分三次下料；
4)当脱硫剂重量大于2900KG时，2900KG料分三次下完后，再自动重新备料；
加料完成后延时10秒，然后按压送阀、流态化阀、底吹阀和助吹阀的顺序依次关闭，接着称取称量斗中脱硫剂重量，若脱硫剂重量为零，则提升加料溜槽，若脱硫剂重量不为零，则依次开启助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀吹送脱硫剂直至脱硫剂重量为零，然后加料溜槽升起；
步骤五、搅拌头继续加速至设定速度，当搅拌头以设定速度搅拌到达搅拌设定时间，PLC判断称量斗是否进行过二次备料：如果进行过二次备料，则PLC控制搅拌头以设定速度继续搅拌5.5分钟，然后以每秒减少1转的速度减小旋转速度直至停止搅拌；如果没有进行过二次备料，则PLC控制搅拌头以每秒减少1转的速度减小旋转速度直至停止搅拌，PLC控制搅拌头停止搅拌后，接着PLC通过烟罩升降变频器控制防尘烟罩自动提升到待机位，搅拌头继续提升到甩渣位，所述甩渣位高度为：当铁水重量小于190吨时，搅拌头提升至6600mm；当铁水重量大于190吨且小于200吨时，搅拌头提升至6650mm；当铁水重量大于200吨且小于210吨时，搅拌头提升至6750mm；当铁水重量大于210吨，搅拌头提升至6900mm；PLC按设定速度通过旋转电机控制搅拌头旋转甩渣，所述搅拌头的甩渣旋转速度为110转/分钟，当旋转到设定的1分钟甩渣时间，PLC控制搅拌头停止甩渣并提升到待用位；
步骤六、铁水罐提升至扒渣位扒后渣，脱硫结束。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将铁水罐吊运至铁水倾翻车上，提升至扒渣位，倾翻至一定角度，测温取样后，操作扒渣机进行扒前渣，扒渣后将铁水罐移至搅拌位；
步骤二、通过PLC输入铁水目标硫含量，将铁水硅含量、硫含量、温度和重量参数传送给PLC，PLC自动计算所需脱硫剂重量，并控制料仓电振启动，料仓下料到称量斗直至达到目标重量；
步骤三、PLC通过搅拌头升降变频器控制搅拌头自动下降，接触到铁水液面后，PLC自动记录铁水液面高度并计算插入深度，搅拌头继续下降到插入深度停止，搅拌头开始按升速曲线旋转；
步骤四、当搅拌头旋转到达门槛速度，加料溜槽下降，气体输送阀门开启，按重量分段均匀投放脱硫剂，加料完成后加料溜槽升起；
步骤五、搅拌头继续加速至设定速度，当搅拌头以设定速度搅拌到达搅拌设定时间，PLC控制搅拌头停止搅拌，搅拌头提升到甩渣位，PLC按设定速度通过旋转电机控制搅拌头旋转甩渣，当旋转到设定的甩渣时间，PLC控制搅拌头停止甩渣并提升到待用位；
步骤六、铁水罐提升至扒渣位扒后渣，脱硫结束。
2.根据权利要求1所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，通过采集脱硫搅拌头升降变频器的电流、力矩、速度和频率数据，确定搅拌头升降力矩的拐点，再对渣厚进行补偿，即可自动检测出铁水液面的高度。
3.根据权利要求2所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，获取搅拌头的升降力矩拐点采用电流斜率算法，即在搅拌头下降过程中取一个采样时间基准点，然后每间隔一个采样时间基准点对升降变频器的电流值采样一次，计算前后两次的电流差值，若斜率为平直且没有超出给定的斜率经验值，即判断搅拌头没有进入铁水液面；若斜率为负且超出给定的经验值，可判断搅拌头已插入液面，此时记录的搅拌头高度即为液面高度；若搅拌头一直下降到极限高度仍未得出液面高度，视为检测失败，由PLC按下限默认设定液面高度执行搅拌。
4.根据权利要求3所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，所述采样时间基准点为10秒。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤四中，所述重量分段均匀投放脱硫剂的过程如下：
1)当脱硫剂重量小于1000KG时，下料不分段，一次下完；
2)当脱硫剂重量大于1000KG且小于2000KG时，分两次下料；
3)当脱硫剂重量大于2000KG且小于2900KG时，分三次下料；
4)当脱硫剂重量大于2900KG时，2900KG料分三次下完后，再自动重新备料。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，当搅拌头下降之后且到达铁水液面之前，PLC通过烟罩升降变频器控制防尘烟罩自动下降到工作位；所述步骤五中，当搅拌头停止搅拌后，提升搅拌头到甩渣位之前，PLC通过烟罩升降变频器控制防尘烟罩自动提升到待机位。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤四中，所述气体输送阀门包括助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀，开启的顺序依次为助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀，加料完成后延时10秒，然后按压送阀、流态化阀、底吹阀和助吹阀的顺序依次关闭，接着称取称量斗中脱硫剂重量，若脱硫剂重量为零，则提升加料溜槽，若脱硫剂重量不为零，则依次开启助吹阀、底吹阀、流态化阀和压送阀吹送脱硫剂直至脱硫剂重量为零。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，所述搅拌头为三叶搅拌头或四叶搅拌头，当搅拌头为三叶搅拌头时，所述搅拌头的升速过程为：先以6转/秒2的加速度达到30转/分钟，再以4转/秒2的加速度达到50转/分钟，接着以1.5转/秒2的加速度达到70转/分钟，最后以1转/秒2的加速度达到85转/分钟；当搅拌头为四叶搅拌头时，所述搅拌头的升速过程为：先以6转/秒2的加速度达到35转/分钟，再以4转/秒2的加速度达到55转/分钟，接着以1.5转/秒2的加速度达到75转/分钟，最后以1转/秒2的加速度达到90转/分钟。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤五中，所述甩渣位高度：当铁水重量小于190吨时，搅拌头提升至6600mm；当铁水重量大于190吨且小于200吨时，搅拌头提升至6650mm；当铁水重量大于200吨且小于210吨时，搅拌头提升至6750mm；当铁水重量大于210吨，搅拌头提升至6900mm；所述搅拌头的甩渣旋转速度为110转/分钟，设定的甩渣时间为1分钟。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的应用于KR脱硫法的控制方法，其特征在于：所述步骤二中，PLC通过存放的脱硫剂参数表自动计算所需脱硫剂重量；所述步骤三中，搅拌头停止下降后，搅拌头旋转之前，升降小车夹紧油缸将搅拌头夹紧；所述步骤四中，所述气体输送阀门为氮气输送阀门；所述步骤五中，当搅拌到达搅拌设定时间，PLC判断称量斗是否进行过二次备料：如果进行过二次备料，则PLC控制搅拌头以设定速度继续搅拌5.5分钟，然后以每秒减少1转的速度减小旋转速度直至停止搅拌；如果没有进行过二次备料，则PLC控制搅拌头以每秒减少1转的速度减小旋转速度直至停止搅拌。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150128 |