CN104480248A - 一种转炉单渣全自动控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转炉单渣全自动控制系统和方法,方法包括以下步骤:(1)冶炼过程自动控制的准备,包括选择相关模块的控制方式,和基础信息的收集;(2)启动“吹炼开始”开关;L2数据收集模块收集相关的数据,启动L2氧枪控制过程、L2加料控制过程、L2副枪控制过程、L2底吹控制过程和停吹提枪控制过程。本发明达到的有益效果:结构简单,使用方便,实现氧枪、副枪、加料、底吹的自动控制,降低操作人员劳动强度,冶炼终点控制精度高,减少冶炼周期,降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及转炉炼钢技术领域,尤其是一种转炉单渣全自动控制系统及方法。
背景技术
转炉炼钢单渣冶炼,由废钢、铁水加入转炉,采用顶、底复吹,中间过程加料、副枪测量,在钢水成分、温度符合要求时,提枪停吹,然后出钢。传统的冶炼过程,主要采用人工控制,有现场操作人员根据冶炼过程操作氧枪、底吹、副枪测量、加料,在钢水成分、温度符合要求时,提枪停吹,然后出钢。采用传统的操作模式,操作人员劳动强度大,冶炼终点控制难度大,目标碳、温度难以保证。在保证终点碳含量、温度的前提下,实现氧枪、副枪、加料、底吹的自动控制,达到自动炼钢,显得尤为重要。
发明内容
为解决上述问题,达到全自动控制转炉单渣过程的目的,本发明提供一种转炉单渣全自动控制系统。
本发明转炉单渣全自动控制系统包括L1—基础自动化控制单元、L2—过程控制单元,以及L1-L2通信单元,其特征在于:所述基础自动化控制单元包括L1氧枪控制模块、L1加料控制模块、L1副枪控制模块、L1底吹控制模块;所述过程控制单元包括L2静态控制模块、L2动态控制模块、L2氧枪控制模块、L2加料控制模块、L2副枪控制模块、L2底吹控制模块和L2数据收集模块;所述L2静态控制模块、L2动态控制模块、L2氧枪控制模块、L2加料控制模块、L2副枪控制模块和L2底吹控制模块均一端连接所述L2数据收集模块,另一端连接L1-L2通信单元,L1-L2通信单元的另一端连接L1氧枪控制模块、L1加料控制模块、L1副枪控制模块、L1底吹控制模块。
本发明还提供一种由上述系统实现的转炉单渣全自动控制方法,包括以下步骤:
步骤一、冶炼过程自动控制的准备:
(1) 炉次开始后,将L1氧枪控制模式、L1加料控制模式、L1副枪控制模式、L1底吹控制模式全部选计算机控制模式;
(2) 炉次加入废钢、铁水后,L2数据收集模块收集数据包括铁水量、废钢量、铁水温度和成分以及冶炼终点的目标成份、温度;
(3) 启动L2静态控制模块,计算炉次的吹氧量、辅料加入量,作为冶炼过程的自动控制的条件准备;
步骤二、冶炼过程的自动控制:
(1) 启动“吹炼开始”开关;
(2) L2数据收集模块收集相关的数据,启动L2氧枪控制过程、L2加料控制过程、L2副枪控制过程、L2底吹控制过程和停吹提枪控制过程。
所述步骤二(2)L2氧枪控制过程为,根据L2数据收集模块收集的目标钢种数据,L2氧枪控制模块选择与冶炼阶段的氧枪高度、氧气流量相对应的氧枪控制曲线,通过L1-L2通信模块,将数据下发给L1氧枪控制模块,由L1氧枪控制模块控制PLC对氧枪的高度、气体流量进行调整。
所述步骤二(2)加料自动控制过程为,根据L2静态控制模块的计算结果,L2加料控制模块将L2静态控制模型计算的辅料量进行分配,计算不同冶炼阶段需要各种辅料的加入量,通过L1-L2通信模块,将数据下发给L1加料控制模块,由L1加料控制模块控制PLC对冶炼各阶段辅料的称量、加入进行控制。
所述步骤二(2)L2副枪控制过程为,炉次开始时,L1副枪控制模块控制PLC自动为副枪装载TSC探头,对比L2静态控制模块计算得到的标准吹氧量和L2数据收集模块收集的当前吹氧量,在当前吹氧量达到标准吹氧量的75%~85%时,TSC探头测量钢水温度、钢水碳含量;在钢水冶炼终点,副枪自动装载TSO探头;然后启动L2动态控制模块计算当前碳含量和温度,在当前碳含量和温度满足提枪条件时,L1副枪控制模块控制PLC下副枪进行测量。
所述步骤二(2)L2底吹控制过程为,炉次开始时,L2底吹控制模块计算不同冶炼阶段的底吹气体类型和流量数据,通过L1-L2通信模块,将数据下发给L1底吹控制模块,由L1底吹控制模块控制PLC对底吹的气体类型、流量进行调整。
所述步骤二(2)停吹提枪控制过程为,在副枪TSC测量成功后,对L2数据收集模块收集的数据,启动L2动态控制模块计算实时的碳含量和钢水温度,每1~5秒进行一次计算,在模型计算的碳含量和钢水温度满足提枪条件时,通过L1-L2通信模块,将提枪信号下发给L1氧枪控制模块控制PLC执行提枪操作。
在不同冶炼阶段重启L2底吹控制模块,对底吹进行调整。
所述停吹提枪控制过程中,L2动态控制模块计算实时的碳含量和钢水温度,优选为每2秒计算一次。
本发明达到的有益效果:结构简单,使用方便,实现氧枪、副枪、加料、底吹的自动控制,降低操作人员劳动强度,冶炼终点控制精度高,减少冶炼周期,降低生产成本。
附图说明
图1为本发明转炉单渣全自动控制系统原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,L1表示基础自动化控制系统,主要控制相关设备的动作;L2表示过程控制系统。其中每个模块及作用:
L2静态控制模块:根据冶炼的铁水量、废钢量、铁水温度和成分以及冶炼终点的目标成份、温度,计算炉次的吹氧量、辅料加入量;
L2动态控制模块:根据副枪中间的测量值,实时计算钢水的成份、温度以及副枪测量后需要的辅料量;
L2氧枪控制模块:根据冶炼的过程,实时控制氧枪的高度和氧气流量;
L2加料控制模块:在冶炼的不同阶段,实现加料的自动控制过程;
L2副枪控制模块:自动控制副枪的探头安装和测量;
L2底吹控制模块:实现冶炼过程底吹的气体类型的选择、气体流量大小的控制;
L2数据收集模块:收集冶炼初始阶段的数据如铁水量、温度、初始成份,废钢量,目标钢种、终点的目标成份和温度等;
L1-L2通信模块:实现L2与L1的通信,利用以太网通过TCP/IP协议或OPC方式实现;
L1氧枪控制模块:接收L2氧枪控制模块的信息,实现PLC对氧枪的控制;
L1加料控制模块:接收L2加料控制模块的信息,实现PLC对加料过程的控制,包括辅料的称量、加入转炉中;
L1副枪控制模块:接收L2副枪控制模块的信息,实现PLC对副枪的控制;
L1底吹控制模块:接收L2底吹控制模块的信息,实现PLC对底吹的控制,包括气体类型的选择、气体流量的控制。
采用以上系统进行转炉单渣全自动控制的方法,包括如下控制步骤:
(1)冶炼过程自动控制的条件准备:在炉次开始后,在软件操作画面将氧枪控制模式、加料控制模式、副枪控制模式、底吹控制模式全部选择计算机控制模式;在炉次加入废钢、铁水后,L2数据收集模块收集相关的数据,包括铁水量、废钢量、铁水温度和成分以及冶炼终点的目标成份、温度,启动L2静态控制模型,计算炉次的吹氧量、辅料加入量,作为冶炼过程的自动控制的条件准备。
(2)冶炼过程的自动控制:
在操作界面点击“吹炼开始”;
L2数据收集模块收集相关的数据,启动L2氧枪控制模块、L2加料控制模块、L2副枪控制模块、L2底吹控制模块,执行相关的计算、控制功能;
氧枪自动控制:根据L2数据收集模块收集的数据(目标钢种),L2氧枪控制模块选择对应的氧枪控制曲线(冶炼过程的各冶炼阶段的氧枪高度、氧气流量),通过L1-L2通信模块,将信息下发给L1氧枪控制模块,由L1氧枪控制模块控制PLC对氧枪的高度、气体流量进行相应的调整。
加料自动控制方法:根据L2静态控制模块的计算结果,L2加料控制模块将L2静态控制模块计算的辅料量进行分配,形成加料pettern(不同冶炼阶段需要各种辅料的加入量),通过L1-L2通信模块,将信息下发给L1加料控制模块,由L1加料控制模块控制PLC对冶炼各阶段辅料的称量、加入进行控制。
副枪自动控制方法:炉次开始时,L1副枪控制模块控制PLC进行自动装载TSC探头,根据L2静态控制模块计算吹氧量和根据L2数据收集模块收集的当前吹氧量,在当前吹氧量达到模型计算吹氧量的一定百分比(75%~85%之间,不同的转炉取值不同)时,L1副枪控制模块控制PLC下副枪进行测量;在控制PLC控制TSC测量后,L1副枪控制模块控制PLC进行自动装载TSC探头;在L2动态控制模型计算当前碳含量和温度,在当前碳含量和温度满足提枪条件时,L1副枪控制模块控制PLC下副枪进行测量。
底吹自动控制方法:炉次开始时,L2底吹控制模块计算底曲线(不同冶炼阶段的底吹气体类型和流量)数据,通过L1-L2通信模块,将信息下发给L1底吹控制模块,由L1底吹控制模块控制PLC对底吹的气体类型、流量进行控制;在不同冶炼阶段,重启L2底吹控制模块进行计算,再次对底吹进行多次调整控制。
停吹、提枪自动控制方法:在副枪TSC测量成功后,L2数据收集模块收集的数据,启动L2动态控制模型计算实时的碳含量和钢水温度,进行周期计算,在模型计算的碳含量和钢水温度满足提枪条件时,通过L1-L2通信模块,将提枪信号下发给L1氧枪控制模块控制PLC执行提枪操作。
注:提枪条件计算公式:
(TEAIMU - TEAIML) * (C(VOXR,WR) - CEAIM) ≤
(T(VOXR,WR) - TEAIM) * (CEAIMU - CEAIML)
其中:
C(VOXR,WR) :动态模型计算[C];
T(VOXR,WR) :动态模型计算温度;
CEAIM :目标吹止[C]浓度;
TEAIM :目标吹止温度;
CEAIMU:目标吹止[C]浓度上限值;
CEAIML:目标吹止[C]浓度下限值;
TEAIMU:目标吹止温度上限值;
TEAIML:目标吹止温度上限值。
以上是本发明的较佳实施方式,但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,未经创造性劳动想到的变换或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种转炉单渣全自动控制系统,包括:L1—基础自动化控制单元、L2—过程控制单元,以及L1-L2通信单元,其特征在于:所述基础自动化控制单元包括L1氧枪控制模块、L1加料控制模块、L1副枪控制模块、L1底吹控制模块;所述过程控制单元包括L2静态控制模块、L2动态控制模块、L2氧枪控制模块、L2加料控制模块、L2副枪控制模块、L2底吹控制模块和L2数据收集模块;
所述L2静态控制模块、L2动态控制模块、L2氧枪控制模块、L2加料控制模块、L2副枪控制模块和L2底吹控制模块均一端连接所述L2数据收集模块,另一端连接L1-L2通信单元,L1-L2通信单元的另一端连接L1氧枪控制模块、L1加料控制模块、L1副枪控制模块、L1底吹控制模块。
2.一种利用权利要求1所述的转炉单渣全自动控制系统进行转炉单渣全自动控制的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、冶炼过程自动控制的准备:
(1)炉次开始后,将L1氧枪控制模式、L1加料控制模式、L1副枪控制模式、L1底吹控制模式全部选计算机控制模式;
(2)炉次加入废钢、铁水后,L2数据收集模块收集数据包括铁水量、废钢量、铁水温度和成分以及冶炼终点的目标成份、温度;
(3)启动L2静态控制模块,计算炉次的吹氧量、辅料加入量,作为冶炼过程的自动控制的条件准备;
步骤二、冶炼过程的自动控制:
(1)启动“吹炼开始”开关;
(2)L2数据收集模块收集相关的数据,启动L2氧枪控制过程、L2加料控制过程、L2副枪控制过程、L2底吹控制过程和停吹提枪控制过程。
3.根据权利要求2所述的转炉单渣全自动控制方法,其特征在于,所述步骤二(2)L2氧枪控制过程为,根据L2数据收集模块收集的目标钢种数据,L2氧枪控制模块选择与冶炼阶段的氧枪高度、氧气流量相对应的氧枪控制曲线,通过L1-L2通信模块,将数据下发给L1氧枪控制模块,由L1氧枪控制模块控制PLC对氧枪的高度、气体流量进行调整。
4.根据权利要求2所述的转炉单渣全自动控制方法,其特征在于,所述步骤二(2)加料自动控制过程为,根据L2静态控制模块的计算结果,L2加料控制模块将L2静态控制模型计算的辅料量进行分配,计算不同冶炼阶段需要各种辅料的加入量,通过L1-L2通信模块,将数据下发给L1加料控制模块,由L1加料控制模块控制PLC对冶炼各阶段辅料的称量、加入进行控制。
5.根据权利要求2所述的转炉单渣全自动控制方法,其特征在于,所述步骤二(2)L2副枪控制过程为,炉次开始时,L1副枪控制模块控制PLC自动为副枪装载TSC探头,对比L2静态控制模块计算得到的标准吹氧量和L2数据收集模块收集的当前吹氧量,在当前吹氧量达到标准吹氧量的75%~85%时,TSC探头测量钢水温度、钢水碳含量;在钢水冶炼终点,副枪自动装载TSO探头;然后启动L2动态控制模块计算当前碳含量和温度,在当前碳含量和温度满足提枪条件时,L1副枪控制模块控制PLC下副枪进行测量。
6.根据权利要求2所述的转炉单渣全自动控制方法,其特征在于,所述步骤二(2)L2底吹控制过程为,炉次开始时,L2底吹控制模块计算不同冶炼阶段的底吹气体类型和流量数据,通过L1-L2通信模块,将数据下发给L1底吹控制模块,由L1底吹控制模块控制PLC对底吹的气体类型、流量进行调整。
7.根据权利要求2所述的转炉单渣全自动控制方法,其特征在于,所述步骤二(2)停吹提枪控制过程为,在副枪TSC测量成功后,对L2数据收集模块收集的数据,启动L2动态控制模块计算实时的碳含量和钢水温度,每1~5秒进行一次计算,在模型计算的碳含量和钢水温度满足提枪条件时,通过L1-L2通信模块,将提枪信号下发给L1氧枪控制模块控制PLC执行提枪操作。
8.根据权利要求6所述的转炉单渣全自动控制方法,其特征在于,在不同冶炼阶段重启L2底吹控制模块,对底吹进行调整。
9.根据权利要求7所述的转炉单渣全自动控制方法,其特征在于,L2动态控制模块计算实时的碳含量和钢水温度,每2秒计算一次。
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