CN105200180A - 一种转炉氧枪自动控制方法 - Google Patents

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梁明芹
王绪国
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SHANGHAI MEISHAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Nanjing Meishan Metallurgy Development Co Ltd
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SHANGHAI MEISHAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Nanjing Meishan Metallurgy Development Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种转炉氧枪自动控制方法，结构简单，使用方便，通过枪高及流量定义模块、信息采集模块、模型计算模块、氧枪控制调度模块、通信模块、PLC控制氧枪模块的共同管理，自动控制氧枪的高度和氧气流量，为实现转炉自动炼钢提供手段，提高控制精度低和效率、降低劳动强度。

Description

一种转炉氧枪自动控制方法
技术领域
本发明属于转炉氧枪技术领域，具体涉及一种转炉氧枪自动控制方法。
背景技术
在钢铁厂一般使用转炉炼钢，采用氧枪往转炉内吹氧，氧气与钢水中的碳反应，达到脱碳的目的，在冶炼过程中，需要根据冶炼的不同阶段调整枪高和氧气流量，如何实现自动控制氧枪的高度和氧气流量，使冶炼过程更加科学、合理，是实现转炉自动炼钢的重要手段之一，一般的，是由操作工在HMI操作画面上进行调整枪高和氧气流量，人工控制，具有调整不及时、精度低、效率低下、增加劳动强度等缺点，在现有的能够专利里，有CN201010590643.8和CN98122570.5两个专利，其中基于干法除尘工艺的转炉氧枪吹炼控制方法（CN98122570.5）是抑制或调控烟气中O2和CO含量，使其变化被限制在保证除尘器安全运行的范围内，解决了干法除尘主要设备的安全运行问题；一种转炉氧枪气流的喷吹方法及装置（CN98122570.5）属于转炉炼钢领域，涉及一种转炉氧枪气流的喷吹方法及其装置，主要是解决氧枪气流控制问题，这两个发明都没有涉及自动控制氧枪枪高和氧气流量。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种转炉氧枪自动控制方法，实现自动控制氧枪的高度和氧气流量，为实现转炉自动炼钢提供手段，达到提高控制精度低和效率、降低劳动强度。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种转炉氧枪自动控制方法，其特征在于：包括如下控制模块：
（1）枪高及流量定义模块：用于定义转炉冶炼不同阶段的枪高和氧气流量；
（2）信息采集模块：用于实时收集转炉冶炼的各种信息，包括转炉冶炼的各个阶段信；
（3）模型计算模块：包括静态模型计算模块和动态计算模块，静态模型计算模块计算转炉冶炼需要吹氧量和需要加入的各种辅料的重量，动态计算模块实时计算转炉钢水的温度和碳含量；
（4）氧枪控制调度模块：实时发出调整枪高和氧气流量的命令；
（5）通信模块：用于氧枪控制调度模块与PLC控制模块之间的通信；
（6）PLC控制氧枪模块：用于控制氧枪高度和氧气流量的模块；
其控制步骤如下：
（1）炉次开始时，氧枪控制调度模块根据冶炼钢种的不同，从枪高及流量定义模块中选取相应的枪高与氧气流量的曲线；
（2）吹炼开始时，模型计算模块的静态模型计算模块计算转炉冶炼需要吹氧量和需要加入的各种辅料的重量；
（3）信息采集和模型计算模块的动态模型计算模块计算冶炼各阶段的信息发给氧枪控制调度模块；
（4）通信模块将收到氧枪控制调度模块发来的信息发给PLC控制氧枪模块；
（5）PLC控制氧枪模块根据通信模块发来的信息进行调整枪高和氧气流量；如果通信模块发来的是提枪停吹信号，PLC控制氧枪模块则控制氧枪停止吹氧并提枪。
本发明的有益效果是：
本发明结构简单，使用方便，通过模块自动控制氧枪的高度和氧气流量，为实现转炉自动炼钢提供手段，达到提高控制精度低和效率、降低劳动强度。
附图说明
图1为模块结构示意图。
图2为本发明所述的氧枪枪高趋势图。
图3为本发明所述的氧气流量趋势图。
图4为现场使用截图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
如图所示，本发明所述的一种转炉氧枪自动控制方法，包括如下控制模块：（1）枪高及流量定义模块；（2）信息采集模块；（3）模型计算模块；（4）氧枪控制调度模块；（5）通信模块；（6）PLC控制氧枪模块。
其中（1）枪高及流量定义模块：用于定义转炉冶炼不同阶段的枪高和氧气流量；
（2）信息采集模块：用于实时收集转炉冶炼的各种信息，包括转炉冶炼的各个阶段信；
（3）模型计算模块：包括静态模型计算模块和动态计算模块，静态模型计算模块计算转炉冶炼需要吹氧量和需要加入的各种辅料的重量，动态计算模块实时计算转炉钢水的温度和碳含量；
（4）氧枪控制调度模块：实时发出调整枪高和氧气流量的命令；
（5）通信模块：用于氧枪控制调度模块与PLC控制模块之间的通信；
（6）PLC控制氧枪模块：用于控制氧枪高度和氧气流量的模块。
一种转炉氧枪自动控制方法，包括如下控制步骤：
（1）炉次开始时，氧枪控制调度模块根据冶炼钢种的不同，从枪高及流量定义模块中选取相应的枪高与氧气流量的曲线；
（2）吹炼开始时，模型计算模块的静态模型计算模块计算转炉冶炼需要吹氧量和需要加入的各种辅料的重量；
（3）信息采集和模型计算模块的动态模型计算模块计算各阶段信息发给氧枪控制调度模块；
a：信息采集模块收集当前的冶炼阶段，例如：刚开始冶炼阶段，则将本阶段的阶段信息发给氧枪控制调度模块，氧枪控制调度模块将本阶段对应的枪高和氧气流量信息发给通信模块；
b：冶炼过程中，需要用TSC副枪检测，（TSC副枪是氧枪上的副枪，用于作用：温度检测、取样、碳含量检测，其中温度简称T，取样简称S、碳含量简称C）进入TSC副枪检测后的阶段，则模型计算模块的动态模型计算模块计算开始计算，如果计算得到的结果需要加热或加氧，将信号发给氧枪控制调度模块，由氧枪控制调度模块发给通信模块，如果计算得到的结果满足提枪要求（钢水碳含量和温度满足目标碳含量和目标温度的要求），将提枪和停止吹氧的信号发给氧枪控制调度模块，由氧枪控制调度模块发给通信模块；
其中需要动态模型计算钢水温度、推定[C]浓度计算公式、停吹条件计算公式、提枪计算提前量计算公式以及吹氧量增加值计算公式。
推定[C]浓度计算公式：（公式1）
推定钢水温度浓度计算公式：（公式2）
其中：
VOXR：实时计算时送氧量；
WR：实时计算时已投冷材量；
C0：临界[C]浓度；
αD、βD、γD、δD：动态学习系数；
CMR：吹炼中第一次测定时[C]；
VOXMR：吹炼中第一次测定时氧量；
WCHPC：小钢片需要量(副枪测定后的投入量，选用冷却剂是小钢片，则等于选用冷却剂量，否则为0)；
BDCHP：小钢片单位含氧量；
WORER：铁矿石需要量(副枪测定后的投入量，选用冷却剂是铁矿石，则等于选用冷却剂量，否则为0)；
BDORE：铁矿石单位含氧量；
TMR：吹炼中第一次测定时温度；
WST：目标制出钢量；
CDCHP：小钢片冷却能系数；
CDORE：铁矿石单位含氧量；
停吹条件计算公式：（公式3）
(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；
提枪计算提前量计算公式：
由于氧枪提枪属于机械动作，在发送提枪信号到提枪动作完成有一定的时间差，所以动态模型计算的满足提枪要求要作相应的时间提前量，也就是认为动态模型计算钢水温度、推定[C]浓度计算时，在当前吹氧量的前提下，再增加ΔT时间的氧量，
满足提枪要求的时间提前量计算公式为：（公式4）
ΔT=H/V
其中：ΔT为满足提枪要求的时间提前量；
H为氧枪最高点到转炉熔池液面的高度；
V为氧枪提枪的平均速度。
动态模型计算钢水温度、推定[C]浓度计算公式时的吹氧量增加值计算公式：（公式5）
VOXΔT=ΔT*VOFlOWt
其中：
VOFlOWt：t时刻氧气流量，动态计算为周期计算，t时刻表示动态模型计算的当前时间点；
（4）通信模块将收到氧枪控制调度模块发来的信息发给PLC控制氧枪模块；
（5）PLC控制氧枪模块根据通信模块发来的信息进行调整枪高和氧气流量；如果通信模块发来的是提枪停吹信号，PLC控制氧枪模块则控制氧枪停止吹氧并提枪。
本发明结构简单，使用方便，通过该自动控制氧枪的高度和氧气流量，为实现转炉自动炼钢提供手段，达到提高控制精度低和效率、降低劳动强度。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (1)

1.一种转炉氧枪自动控制方法，其特征在于：包括如下控制模块：
枪高及流量定义模块：用于定义转炉冶炼不同阶段的枪高和氧气流量；
信息采集模块：用于实时收集转炉冶炼的各种信息，包括转炉冶炼的各个阶段信；
模型计算模块：包括静态模型计算模块和动态计算模块，静态模型计算模块计算转炉冶炼需要吹氧量和需要加入的各种辅料的重量，动态计算模块实时计算转炉钢水的温度和碳含量；
氧枪控制调度模块：实时发出调整枪高和氧气流量的命令；
通信模块：用于氧枪控制调度模块与PLC控制模块之间的通信；
PLC控制氧枪模块：用于控制氧枪高度和氧气流量的模块；
其控制步骤如下：
（1）炉次开始时，氧枪控制调度模块根据冶炼钢种的不同，从枪高及流量定义模块中选取相应的枪高与氧气流量的曲线；
（2）吹炼开始时，模型计算模块的静态模型计算模块计算转炉冶炼需要吹氧量和需要加入的各种辅料的重量；
（3）信息采集和模型计算模块的动态模型计算模块计算冶炼各阶段的信息发给氧枪控制调度模块；
（4）通信模块将收到氧枪控制调度模块发来的信息发给PLC控制氧枪模块；
（5）PLC控制氧枪模块根据通信模块发来的信息进行调整枪高和氧气流量；如果通信模块发来的是提枪停吹信号，PLC控制氧枪模块则控制氧枪停止吹氧并提枪。
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