CN105385812A - 一种rh真空精炼控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种RH真空精炼控制系统，所述控制系统通过RH真空过程控制系统向数据服务器发送顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统采集的系统生产数据，生产管理系统向数据服务器发送生产管理数据，成分检测系统通过向数据服务器发送钢水的成分数据，数据服务器将接收到的数据发送给系统服务器，系统服务器依据数据服务器发送的数据并经过模型计算生成控制指令，并将控制指令发送给RH真空过程控制系统，通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制，实现了RH真空精炼生产全过程的全自动控制，提高了生产效率，避免了出现人为故障的可能性。

Description

一种RH真空精炼控制系统

技术领域

本发明涉及冶金行业炼钢工艺技术领域，尤其涉及一种RH真空精炼控制系统。

背景技术

随着氧气顶吹转炉几十年的发展，该种炼钢法的生产节奏、钢的冶炼品种与质量等都己基本挖掘到极限。而现代工业的发展，对钢的产量、品种和质量等又提出了越来越高的要求，这就迫使炼钢工作者寻求新的炼钢工艺，于是产生了炉外精炼法(即二次冶炼)。炉外精炼是把由炼钢转炉初炼的钢水倒入钢包或专用容器内进一步精炼的一种方法，即把全部冶炼任务只由转炉完成的一步炼钢法，转变为转炉只承担熔化、粗脱碳、去磷、初调成分及温度等初炼任务，然后通过二次精炼，完成脱气、脱硫、脱磷、脱碳、合金微调、温度调整等功能的分步炼钢法，从而大大地缩短了转炉的冶炼周期，提高了钢的质量，并能生产出用一步炼钢法不能生产的某些钢种(如超低碳钢等)。实现了高效、低耗、优质和多品种的最佳化生产。炉外精炼法起始于二十世纪50年代初期，80年代后获得了迅速发展。

RH真空处理是众多的炉外精炼法中的一种，它是1957年由原西德鲁尔(Ruhrstahl)和海拉斯(Heraeus)钢厂联合研制的真空循环脱气精炼法，取两公司名称的首字母简称而来。

RH真空处理的主要任务是脱气，并通过钢水循环使得非金属夹杂物上浮、均匀钢水成分和温度，同时通过物料添加系统使其具有脱氧、脱碳、脱硫、脱磷、成分微调等多项冶金功能。RH工艺是与十九世纪以来迅猛发展的炼钢技术(特别是转炉炼钢)密切相关的一种二次冶金技术。

RH真空处理既是转炉充分发挥效率的可靠保证，又是为连铸提供优质钢水、稳定连铸生产的重要手段，同时在转炉与连铸之间起着重要的缓冲作用。

在RH真空处理装置中，钢液的真空脱气在一个砌有耐火砖衬的真空室中进行。真空室的底部有两个用耐火材料制成的可插入钢液中的插入管，将插入管插入钢液，对真空室抽真空形成负差，在大气压力的作用下使钢液由插入管进入真空室。当向其中一根插入管(上升管)中通入驱动气体(惰性气体Ar)，利用“气泡泵”的原理就能使钢包中的钢液上升，经真空室然后在重力的作用下从下降管回流入钢包而不断使钢水产生循环；同时，提升气体的另一个作用是使钢水在上升插入管内上升的过程中产生沸腾而大幅增加钢液与气相(上升插入管内钢水中的Ar气泡、真空室内的气体)的接触面积，由于气相中H2、N2的分压极低，溶解于钢液中的〔H〕、〔N〕便从钢液中逸出而进入气相。在钢水循环的过程中，非金属夹杂物由于浮力的作用而上浮，钢水的成分和温度场分布得更加均匀，同时通过物料添加系统加入脱氧剂、脱硫脱磷剂、合金等使其具有脱氧、脱硫、脱磷，成分微调等多项冶金功能。

目前已有的RH真空精炼过程控制系统全部为半自动控制。RH真空的基础自动化系统由顶枪吹氧PLC系统、真空泵PLC系统和合金配料PLC系统这三套PLC系统共同组成。顶枪吹氧PLC系统负责控制RH顶枪的动作和吹氧过程的开始和结束，真空泵PLC系统负责控制RH真空泵的启动和停止，合金配料PLC系统负责控制RH真空物料添加的配料、称重和下料的全过程。三套PLC系统之间互不关联，均为依靠人工操作独立控制。生产开始时，先由人工依据钢种和实际生产情况分别操作顶枪吹氧PLC系统和真空泵PLC系统开始工作，然后按照钢水成分数据和经验计算出应添加物料的种类和数量，然后将加料指令下发到合金配料PLC系统，再由合金配料PLC系统完成物料的添加操作。一旦出现人为计算错误或者指令下发时指令输入错误，则会导致实际吹氧或加入物料的数量出现严重偏差，进而导致钢水成分产生较大波动，严重影响到钢水产品质量，甚至会导致钢水报废，造成极大浪费。

发明内容

本申请提供一种RH真空精炼控制系统，解决了现有技术中的人工依据钢种和实际生产情况控制PLC系统，导致钢水成分容易产生较大波动，进而严重影响到钢水产品质量，甚至会导致钢水报废，造成极大浪费的技术问题。

本申请提供一种RH真空精炼控制系统，所述控制系统包括：

一级交换机、二级交换机；

与所述一级交换机连接的RH真空过程控制系统、顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统；

与所述二级交换机连接的数据服务器、系统服务器、生产管理系统、成分检测系统，并且，所述数据服务器还与所述RH真空过程控制系统连接；

所述RH真空过程控制系统向所述数据服务器发送所述顶枪吹氧系统、所述真空泵系统、所述合金配料系统采集的生产过程数据，所述生产管理系统通过所述二级交换机向所述数据服务器发送生产管理数据，所述成分检测系统通过所述二级交换机向所述数据服务器发送钢水的成分化验数据；

所述数据服务器将接收到的数据通过二级交换机发送给所述系统服务器，所述系统服务器依据所述数据服务器发送的数据经过分析计算后生成控制指令，并将控制指令通过所述数据服务器发送给所述RH真空过程控制系统，再通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制。

优选地，所述RH真空精炼控制系统还包括与二级交换机连接的管理终端,管理终端用于对所述系统服务器和所述数据服务器进行监视和管理。

优选地，所述RH真空精炼控制系统还包括与一级交换机连接的操作终端，所述操作终端用于对RH真空精炼的生产过程的进行监控和操作和对所述控制指令进行修正。

优选地，所述RH真空精炼控制系统还包括通过二级交换机与所述系统服务器连接的网络服务器，所述系统服务器通过所述网络服务器对所述数据进行发布。

优选地，所述生产管理数据具体为熔炼号、订货号、钢种牌号。

优选地，所述钢水的成分数据具体为所述钢水的碳含量、氧含量、氮含量、硫含量、磷含量、硅含量、锰含量。

优选地，所述控制指令包括控制所述顶枪吹氧系统下枪启动吹氧、控制所述顶枪吹氧系统升枪停止吹氧、控制所述真空泵系统分级启动抽真空、控制所述真空泵系统分级停止抽真空、控制所述合金配料系统称量并向所述钢水加入由所述控制指令所指定种类和数量的合金原料。

优选地，所述系统生产数据包括所述合金配料系统的料仓的状态、钢水重量和真空罐状态数据；所述顶枪吹氧系统的顶枪下枪高度、所述顶枪吹氧系统的顶枪的吹氧速率、阀门状态和吹氧时间数据；所述真空泵系统的各级真空泵的状态以及真空阀前及阀后压力大小、滑阀开关极限状态和真空处理计时数据；所述钢水的温度和生产过程中的钢水定碳定氧数据。

本申请有益效果如下：

本申请的RH真空精炼控制系统通过RH真空过程控制系统向数据服务器发送顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统采集的生产过程数据，生产管理系统向数据服务器发送生产管理数据，成分检测系统通过向数据服务器发送钢水的成分化验数据，数据服务器将接收到的数据发送给系统服务器，系统服务器依据数据服务器发送的数据经过分析计算后生成控制指令，并将控制指令通过数据服务器发送给RH真空过程控制系统，再通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制，实现了RH真空精炼生产全过程的全自动控制，提高了生产效率，避免了出现人为故障的可能性，解决了现有技术中的人工依据钢种和实际生产情况控制PLC系统，导致钢水成分容易产生较大波动，进而严重影响到钢水产品质量，甚至会导致钢水报废，造成极大浪费的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。

图1为本申请较佳实施方式一种RH真空精炼控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种RH真空精炼控制系统，解决了现有技术中的人工依据钢种和实际生产情况控制PLC系统，导致钢水成分产生较大波动，严重影响到钢水产品质量，甚至会导致钢水报废，造成极大浪费的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决现有技术中的技术问题，总体思路如下：

一种RH真空精炼控制系统，所述控制系统包括：

一级交换机、二级交换机；

与所述一级交换机连接的RH真空过程控制系统、顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统；

与所述二级交换机连接的数据服务器、系统服务器、生产管理系统、成分检测系统，并且，所述数据服务器还与所述RH真空过程控制系统连接；

所述RH真空过程控制系统向所述数据服务器发送所述顶枪吹氧系统、所述真空泵系统、所述合金配料系统采集的生产过程数据，所述生产管理系统通过所述二级交换机向所述数据服务器发送生产管理数据，所述成分检测系统通过所述二级交换机向所述数据服务器发送钢水的成分化验数据；

所述数据服务器将接收到的数据通过二级交换机发送给所述系统服务器，所述系统服务器依据所述数据服务器发送的数据经过分析计算后生成控制指令，并将控制指令通过所述数据服务器发送给所述RH真空过程控制系统，再通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制。

本申请的RH真空精炼控制系统通过RH真空过程控制系统向数据服务器发送顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统采集的生产过程数据，生产管理系统向数据服务器发送生产管理数据，成分检测系统通过向数据服务器发送钢水的成分化验数据，数据服务器将接收到的数据发送给系统服务器，系统服务器依据数据服务器发送的数据经过分析计算后生成控制指令，并将控制指令通过数据服务器发送给RH真空过程控制系统，再通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制，实现了RH真空精炼生产全过程的全自动控制，提高了生产效率，避免了出现人为故障的可能性，解决了现有技术中的人工依据钢种和实际生产情况控制PLC系统，导致钢水成分容易产生较大波动，进而严重影响到钢水产品质量，甚至会导致钢水报废，造成极大浪费的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为了解决现有技术中的人工依据钢种和实际生产情况控制PLC系统，导致钢水成分容易产生较大波动，进而严重影响到钢水产品质量，甚至会导致钢水报废，造成极大浪费的技术问题，本申请提供一种RH真空精炼控制系统。如图1所示，所述RH真空精炼控制系统包括：RH真空过程控制系统、顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统、一级交换机、二级交换机、数据服务器、系统服务器、生产管理系统、成分检测系统。

所述RH真空过程控制系统通过一级交换机与顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统连接，用于向顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统发送控制指令，和接收顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统采集的生产过程数据。即，RH真空过程控制系统负责同各基础自动控制系统(顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统)之间进行数据交互，将需要采集的数据上传到数据服务器，同时将系统服务器下发的生产指令传送到对应的PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)控制系统之中完成生产过程控制。

所述控制指令包括控制顶枪吹氧系统下枪启动吹氧、控制顶枪吹氧系统升枪停止吹氧、控制真空泵系统分级启动抽真空、控制真空泵系统分级停止抽真空、控制合金配料系统称量并向钢水加入由所述控制指令所指定种类和数量的合金原料。所述顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统可以采集各自的系统生产数据通过一级交换机发送给所述RH真空过程控制系统。所述系统生产数据包括合金配料系统的料仓的状态、钢水重量和真空罐状态等数据；顶枪下枪高度、顶枪的吹氧速率、阀门状态和吹氧时间等数据；各级真空泵的状态(开启或关闭)以及真空阀前及阀后压力大小、滑阀开关极限状态和真空处理计时等数据；钢水的温度和生产过程中的钢水定碳定氧数据等。

数据服务器、系统服务器、生产管理系统、成分检测系统同时与二级交换机连接，并且数据服务器还与RH真空过程控制系统连接。

生产管理系统用于生成生产管理数据，并将生产管理数据通过二级交换机发送给所述数据服务器。所述生产管理数据可以为熔炼号、订货号、钢种牌号等生产相关信息。

成分检测系统用于检测钢水的成分，并将钢水的成分通过二级交换机发送给所述数据服务器。钢水的成分如液钢的碳含量、氧含量、氮含量、硫含量、磷含量、硅含量、锰含量等等各种微量元素的含量。

数据服务器接收生产管理系统通过二级交换机发送的生产管理数据、成分检测系统通过二级交换机发送的钢水的成分、RH真空过程控制系统发送的生产过程数据，并将接收的数据进行存储，同时将接收的数据通过二级交换机发送给所述系统服务器。

系统服务器根据所述数据服务器发送的数据经过分析计算后生成控制指令，并将控制指令通过数据服务器发送给所述RH真空过程控制系统，通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制。在本实施方式中，所述控制指通过二级交换机、数据服务器后发送给RH真空过程控制系统，在其它实施方式中，所述控制指令可以直接有系统服务器下发给RH真空过程控制系统。

具体地，系统服务器负责对数据服务器提供的生产数据进行实时分析，并依据当前工况通过模型软件自动计算出物料添加的种类、数量、时序等生产数据并将该生产数据转化为生产控制指令通过RH真空过程控制系统控制相应的控制系统，从而完成生产过程控制。

另外，系统服务器还负责系统数据的归档和信息发布、数据查询、报表管理、生产统计分析等相关数据管理工作。在本实施方式中，所述RH真空精炼控制系统还包括通过二级交换机与所述系统服务器连接的网络服务器，所述系统服务器可通过所述网络服务器对数据进行远程WEB发布。

具体地，在本实施方式中，所述RH真空精炼控制系统还包括与二级交换机连接的管理终端和与一级交换机连接的操作终端。

管理终端与二级交换机相连，用于对系统服务器和数据服务器进行监视和管理，处理一些参数设置、数据管理、系统维护等工作。

操作终端与一级交换机连接，负责对RH真空精炼的生产过程进行监控和操作，还可以对系统服务器的数据指令进行修正，在生产出现异常情况时，可以及时进行人为干预，直至终止生产。

本申请的RH真空精炼控制系统通过RH真空过程控制系统向数据服务器发送顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统采集的生产过程数据，生产管理系统向数据服务器发送生产管理数据，成分检测系统通过向数据服务器发送钢水的成分化验数据，数据服务器将接收到的数据发送给系统服务器，系统服务器依据数据服务器发送的数据经过分析计算后生成控制指令，并将控制指令通过数据服务器发送给RH真空过程控制系统，通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制，实现了RH真空精炼生产全过程的全自动控制，提高了生产效率，避免了出现人为故障的可能性，解决了现有技术中的人工依据钢种和实际生产情况控制PLC系统，导致钢水成分容易产生较大波动，进而严重影响到钢水产品质量，甚至会导致钢水报废，造成极大浪费的技术问题。

本申请通过设置RH真空过程控制系统，使得所述数据服务器和顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统之间不直接进行数据交换，确保生产数据安全。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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。

Claims (8)

1.一种RH真空精炼控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

一级交换机、二级交换机；

与所述一级交换机连接的RH真空过程控制系统、顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统；

与所述二级交换机连接的数据服务器、系统服务器、生产管理系统、成分检测系统，并且，所述数据服务器还与所述RH真空过程控制系统连接；

所述RH真空过程控制系统向所述数据服务器发送所述顶枪吹氧系统、所述真空泵系统、所述合金配料系统采集的生产过程数据，所述生产管理系统通过所述二级交换机向所述数据服务器发送生产管理数据，所述成分检测系统通过所述二级交换机向所述数据服务器发送钢水的成分化验数据；

所述数据服务器将接收到的数据通过二级交换机发送给所述系统服务器，所述系统服务器依据所述数据服务器发送的数据经过分析计算后生成控制指令，并将控制指令通过所述数据服务器发送给所述RH真空过程控制系统，再通过RH真空过程控制系统对顶枪吹氧系统、真空泵系统、合金配料系统进行控制。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述RH真空精炼控制系统还包括与二级交换机连接的管理终端,管理终端用于对所述系统服务器和所述数据服务器进行监视和管理。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述RH真空精炼控制系统还包括与一级交换机连接的操作终端，所述操作终端用于对RH真空精炼的生产过程进行监控和操作和对所述控制指令进行修正。

4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述RH真空精炼控制系统还包括通过二级交换机与所述系统服务器连接的网络服务器，所述系统服务器通过所述网络服务器对所述数据进行发布。

5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述生产管理数据具体为熔炼号、订货号、钢种牌号。

6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述钢水的成分数据具体为所述钢水的碳含量、氧含量、氮含量、硫含量、磷含量、硅含量、锰含量。

7.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制指令包括控制所述顶枪吹氧系统下枪启动吹氧、控制所述顶枪吹氧系统升枪停止吹氧、控制所述真空泵系统分级启动抽真空、控制所述真空泵系统分级停止抽真空、控制所述合金配料系统称量并向所述钢水加入由所述控制指令所指定种类和数量的合金原料。

8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述系统生产数据包括所述合金配料系统的料仓的状态、钢水重量和真空罐状态数据；所述顶枪吹氧系统的顶枪下枪高度、所述顶枪吹氧系统的顶枪的吹氧速率、阀门状态和吹氧时间数据；所述真空泵系统的各级真空泵的状态以及真空阀前及阀后压力大小、滑阀开关极限状态和真空处理计时数据；所述钢水的温度和生产过程中的钢水定碳定氧数据。