CN105400929B - 一种kr终点硫含量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种KR终点硫含量的控制方法，属于KR铁水预脱硫工艺自动控制技术领域，特别是提供了一种KR搅拌模式和脱硫剂设定值的控制方法。该方法解决KR脱硫过程中经验化操作脱硫剂加入量和搅拌时间的问题。其解决的技术措施：一种KR终点硫含量的控制方法，是KR脱硫开始后，根据初始硫含量、目标硫含量要求、搅拌时间要求，脱硫剂循环计算模块在一定的搅拌模式下计算最优的脱硫剂加入量；通过计算机系统与一级基础自动化控制系统数据通讯，实现KR终点硫含量的控制要求。优点在于提高脱硫速率、自动化水平高。
Description
技术领域
本发明属于KR铁水预脱硫工艺自动控制技术领域，特别是提供了一种KR终点硫含量的控制方法。
背景技术
KR搅拌脱硫工艺是铁水预处理技术的主要手段，通过机械搅拌使液体金属和熔剂混合接触达到脱硫的目的。脱硫剂是直接与铁水中的硫发生化学反应,从而除去硫的物料。加入铁水中的脱硫剂量是否合适直接影响脱硫的最终效果。KR搅拌设备通过搅拌动能增加渣钢接触面积，提高脱硫速率常数，促进脱硫反应。
KR搅拌脱硫工艺设备稳定，操作简单，在各钢铁企业广泛应用。但其脱硫剂加入量、搅拌时间等控制参数多是经验回归，不同的操作人员控制水平有差异，规范化水平有限。针对不同的初始[S]含量、目标[S]含量要求、脱硫时间等条件，自动控制脱硫剂加入量、搅拌时间的方法未见相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种KR终点硫含量的控制方法，采用计算机系统实现铁水终点硫含量的自动控制，将KR搅拌过程和脱硫剂控制过程规范化，通过计算机系统与一级基础自动化控制系统数据通讯，实现KR终点硫含量的自动控制。
所述的一种KR终点硫含量的控制方法，操作步骤如下：
步骤一：铁水进站后，经过前扒渣、测温、取样操作，获取初始信息；已知初始铁水温度以及目标[S]含量，初始[S]含量<0.07％；
步骤二：在初始[S]含量未化验出来前，为保证生产周期，搅拌模式和加料模式按照默认模式操作；
到站温度测量完成后，搅拌头自动下降，转速从0→20r/min，下降到铁水包内；在保持转速20r/min条件下，搅拌头到达1700mm插入深度液面；
之后转速不断提升过程中，设置转速为阶段1转速100r/min。转速不断提升过程中，当达到80r/min时，第一批加料控制开始，加料设定值为1500kg。
步骤三：初始[S]含量化验结果出来后，启动搅拌时间计算模块和脱硫剂循环计算模块，计算出搅拌时间和脱硫剂设定值。第一批料加料完成后，进入搅拌4个阶段。
阶段1转速100r/min，插入深度1750mm，搅拌时间200s；
阶段2转速100r/min，插入深度1700mm，搅拌时间120s；
阶段3转速120r/min，插入深度1750mm，搅拌时间120s；
阶段4转速120r/min，插入深度1700mm，搅拌时间为计算搅拌时间-已搅拌时间；
第一批料加料完成2min后，将第二批料脱硫剂设定值下发控制。
步骤四：搅拌阶段4时间达到后，搅拌头减速、提升。
搅拌转速从阶段4下降到20r/min后，提升搅拌头，搅拌头上升到原来的高度。
步骤五：搅拌结束后，扒渣、测温、取结束样。结束[S]含量达标后，吊包出站。
所述的搅拌模式如下：
搅拌阶段划分为：搅拌头下降阶段、搅拌增速阶段、加第一批料阶段、搅拌阶段1、搅拌阶段2、搅拌阶段3、搅拌阶段4、搅拌降速阶段、搅拌头上升阶段。每个阶段对应不同的搅拌深度、转速和时间。
搅拌头下降阶段：转速从0→20r/min，下降到设定深度；
搅拌增速阶段：设置转速20r/min，搅拌头插入深度1700mm；
加第一批料阶段：设置转速为阶段1转速100r/min。转速不断提升过程中，当达到80r/min时，第一批加料控制开始；当第一批料加料完成后，自动进入阶段1。
阶段1和阶段2转速相同为100r/min，插入深度分别为1750mm和1700mm；
阶段3和阶段4转速相同为120r/min，插入深度分别为1750mm和1700mm；
搅拌降速阶段，转速从阶段4下降到20r/min，插入深度为1700mm；
搅拌头上升阶段：转速从20→0r/min，搅拌头上升到原来的高度。
所述的搅拌时间计算模块：根据初始[S]含量和铁水温度，对历史炉次进行数据分类分析，确定搅拌时间。搅拌时间按生产要求分为三个模式：时间优先搅拌、脱硫剂优先搅拌和最优搅拌。
时间优先搅拌模式，是数据分析历史炉次数据，获得初始[S]含量和温度相近的炉次的最小搅拌时间为当前炉次的搅拌时间。
脱硫剂优先搅拌模式，是数据分析历史炉次数据，获得初始[S]含量和温度相近的炉次的最大搅拌时间为当前炉次的搅拌时间。
最优搅拌模式，是数据分析历史炉次数据，获得初始[S]含量和温度相近的炉次的最优搅拌时间为当前炉次的搅拌时间。
当前处理炉次的初始[S]含量和温度已知后，首先判断：目标硫含量要求一致；然后判断：当前处理炉次的初始[S]含量所在区间(例如0.037％)，在±0.002％范围内(及初始[S]含量在(0.035，0.039)范围内)的20炉最新炉次；然后选取：铁水温度最接近的10炉次；根据操作人员选择的模式，例如“时间优先”，确定最小搅拌时间。搅拌模式由操作工在炉次开始后确定，否则默认为最优搅拌模式。
搅拌时间确定后，根据4个搅拌阶段分配搅拌时间。前3个搅拌阶段时间按照模式表控制，阶段4的时间根据总搅拌时间而变化，等于总搅拌时间减去前面3个阶段的搅拌时间。
所述的脱硫剂循环计算模块：基于搅拌时间计算模块确定的搅拌时间，计算脱硫剂设定值。计算步骤如下：
(1)已知：初始[S]含量、目标[S]含量、搅拌时间、搅拌模式，设定当前初始[S]含量对应的脱硫剂最小加入量作为计算起点；
(2)根据脱硫剂最小加入量，计算渣钢间硫的平衡分配比LS和渣钢比Ws/W；
渣钢间硫的平衡分配比Ls取值范围在200～3000之间，渣钢比Ws/W取值范围在0.005～0.7之间。
(3)根据脱硫速率常数与搅拌功率的关系，确定脱硫速率常数K，取值范围在0～1之间。
(4)计算脱硫剂最小加入量和搅拌时间内的终点[S]含量。
终点[S]含量、渣中(S)含量计算公式为：
(％S)＝([％S]0-[％S])*Wm/WS
[％S]0——初始铁水硫含量；
(％S)0——初始渣中硫含量；
K——脱硫速率系数；
τ——脱硫时间；
(5)对比计算搅拌时间内的终点[S]含量和目标[S]含量。
如果计算搅拌时间内的终点[S]含量≤目标[S]含量，对应的脱硫剂最小加入量即为最优的脱硫剂设定值。如果计算搅拌时间的终点[S]含量>目标终点[S]含量，脱硫剂最小加入量继续循环计算。假设脱硫剂最小加入量＝前一个脱硫剂最小加入量+循环步长0.1t，进入步骤(2)、(3)、(4)、(5)。直到在搅拌时间内计算出终点[S]含量≤目标[S]含量，得到脱硫剂最小加入量为脱硫剂设定值。
(6)计算的脱硫剂设定值减去第一批料已加入量定义为后4个阶段的脱硫剂设定值，计算结果自动执行脱硫剂的下料控制程序。
本发明的有益效果是：可以有效提高铁水预处理脱硫渣的脱硫能力，控制铁水终点硫含量；准确监测脱硫剂变化对终点脱硫效果的影响，量化脱硫过程。
附图说明
图1为本发明所述的脱硫预报流程图。
图2为本发明所述的搅拌模式确定后，不同转速下铁水硫含量的变化趋势图。
图3为本发明所述的脱硫控制流程图。
具体实施方式
在本发明的控制方法中，根据不同的初始[S]含量、目标[S]含量、搅拌时间，计算一定搅拌模式下的最优脱硫剂设定值和搅拌值。
按如下步骤进行：
Step1：采集分析初始钢水信息，设定KR脱硫目标温度和目标[S]含量；
Step2：脱硫搅拌开始后，计算机系统基于脱硫冶金机理计算脱硫剂设定值和搅拌时间；如下：
脱硫剂设定值 1900kg；
搅拌时间 8min；
搅拌模式为：
Step3：操作人员确认数据后，计算机系统下发脱硫剂设定值给一级自动化控制系统，自动执行，结果如下：
Step4:脱硫结束后取样测温，结果如下：
按如下步骤进行：
Step1：采集分析初始钢水信息，设定KR脱硫目标温度和目标[S]含量；
Step2：脱硫搅拌开始后，计算机系统基于脱硫冶金机理计算脱硫剂设定值和搅拌时间；如下：
脱硫剂设定值 2400kg；
搅拌时间 10min；
搅拌模式为：
Step3：操作人员确认数据后，计算机系统下发脱硫剂设定值给一级自动化控制系统，自动执行，结果如下：
Step4:脱硫结束后取样测温，结果如下：
按如下步骤进行：
Step1：采集分析初始钢水信息，设定KR脱硫目标温度和目标[S]含量；
Step2：脱硫搅拌开始后，计算机系统基于脱硫冶金机理计算脱硫剂设定值和搅拌时间；如下：
脱硫剂设定值 2200kg；
搅拌时间 8min；
搅拌模式为：
Step3：操作人员确认数据后，计算机系统下发脱硫剂设定值给一级自动化控制系统，自动执行，结果如下：
Step4:脱硫结束后取样测温，结果如下：
按如下步骤进行：
Step1：采集分析初始钢水信息，设定KR脱硫目标温度和目标[S]含量；
Step2：脱硫搅拌开始后，计算机系统基于脱硫冶金机理计算脱硫剂设定值和搅拌时间；如下：
脱硫剂设定值 1950kg；
搅拌时间 8min；
搅拌模式为：
Step3：操作人员确认数据后，计算机系统下发脱硫剂设定值给一级自动化控制系统，自动执行，结果如下：
Step4:脱硫结束后取样测温，结果如下：
Claims (1)
1.一种KR终点硫含量的控制方法，其特征在于：
步骤一：铁水进站后，经过前扒渣、测温、取样操作，获取初始信息；已知初始铁水温度以及目标[S]含量，初始[S]含量<0.07％；
步骤二：在初始[S]含量未化验出来前，搅拌模式和加料模式按照默认模式操作：
到站温度测量完成后，搅拌头自动下降，转速从0→20r/min，下降到铁水包内；在保持转速20r/min条件下，搅拌头到达1700mm插入深度液面；
之后转速不断提升过程中，设置转速为搅拌阶段1转速100r/min；转速不断提升过程中，当达到80r/min时，第一批加料控制开始，加料设定值为1500kg；
步骤三：初始[S]含量化验结果出来后，启动搅拌时间计算模块和脱硫剂循环计算模块，计算出搅拌时间和脱硫剂设定值，第一批料加料完成后，进入搅拌4个阶段：
搅拌阶段1转速100r/min，插入深度1750mm，搅拌时间200s；
搅拌阶段2转速100r/min，插入深度1700mm，搅拌时间120s；
搅拌阶段3转速120r/min，插入深度1750mm，搅拌时间120s；
搅拌阶段4转速120r/min，插入深度1700mm，搅拌时间为计算搅拌时间-已搅拌时间；
第一批料加料完成2min后，将第二批料脱硫剂设定值下发控制；
步骤四：搅拌阶段4时间达到后，搅拌转速从搅拌阶段4下降到20r/min后，提升搅拌头，搅拌头上升到原来的高度；
步骤五：搅拌结束后，扒渣、测温、取结束样，结束[S]含量达标后，吊包出站；
所述的搅拌模式为将搅拌阶段划分为：搅拌头下降阶段、搅拌增速阶段、加第一批料阶段、搅拌阶段1、搅拌阶段2、搅拌阶段3、搅拌阶段4、搅拌降速阶段、搅拌头上升阶段；
搅拌头下降阶段：转速从0→20r/min，下降到设定深度；
搅拌增速阶段：设置转速20r/min，搅拌头插入深度1700mm；
加第一批料阶段：设置转速为搅拌阶段1转速100r/min，转速不断提升过程中，当达到80r/min时，第一批加料控制开始；当第一批料加料完成后，自动进入搅拌阶段1；
搅拌阶段1和搅拌阶段2转速相同为100r/min，插入深度分别为1750mm和1700mm；
搅拌阶段3和搅拌阶段4转速相同为120r/min，插入深度分别为1750mm和1700mm；
搅拌降速阶段，转速从搅拌阶段4下降到20r/min，插入深度为1700mm；
搅拌头上升阶段：转速从20→0r/min，搅拌头上升到原来的高度；所述的搅拌时间计算模块：根据初始[S]含量和铁水温度，对历史炉次进行数据分类分析，确定搅拌时间；搅拌时间按生产要求分为三个模式：时间优先搅拌、脱硫剂优先搅拌和最优搅拌；
时间优先搅拌模式，是数据分析历史炉次数据，获得初始[S]含量和温度相近的炉次的最 小搅拌时间为当前炉次的搅拌时间；
脱硫剂优先搅拌模式，是数据分析历史炉次数据，获得初始[S]含量和温度相近的炉次的最大搅拌时间为当前炉次的搅拌时间；
最优搅拌模式，是数据分析历史炉次数据，获得初始[S]含量和温度相近的炉次的最优搅拌时间为当前炉次的搅拌时间；
当前处理炉次的初始[S]含量和温度已知后，首先判断：目标硫含量要求一致；然后判断：当前处理炉次的初始[S]含量所在区间，在±0.002％范围内的20炉最新炉次；然后选取：铁水温度最接近的10炉次；根据操作人员选择的模式，否则默认为最优搅拌模式；
搅拌时间确定后，根据4个搅拌阶段分配搅拌时间，前3个搅拌阶段时间按照模式表控制，搅拌阶段4的时间根据总搅拌时间而变化，等于总搅拌时间减去前面3个阶段的搅拌时间；
所述的脱硫剂循环计算模块：基于搅拌时间计算模块确定的搅拌时间，计算脱硫剂设定值：
步骤a、已知：初始[S]含量、目标[S]含量、搅拌时间、搅拌模式，设定当前初始[S]含量对应的脱硫剂最小加入量作为计算起点；
步骤b、根据脱硫剂最小加入量，计算渣钢间硫的平衡分配比LS和渣钢比Ws/W；
渣钢间硫的平衡分配比Ls取值范围在200～3000之间，渣钢比Ws/W取值范围在0.005～0.7之间；
步骤c、根据脱硫速率常数与搅拌功率的关系，确定脱硫速率常数K，取值范围在0～1之间；
步骤d、计算脱硫剂最小加入量和搅拌时间内的终点[S]含量；
终点[S]含量、渣中(S)含量计算公式为：
(％S)＝([％S]0-[％S])*Wm/WS
[％S]0——初始铁水硫含量；
(％S)0——初始渣中硫含量；
K——脱硫速率系数；
τ——脱硫时间；
步骤e、对比计算搅拌时间内的终点[S]含量和目标[S]含量；如果计算搅拌时间内的终点 [S]含量≤目标[S]含量，对应的脱硫剂最小加入量即为最优的脱硫剂设定值；如果计算搅拌时间的终点[S]含量>目标终点[S]含量，脱硫剂最小加入量继续循环计算；假设脱硫剂最小加入量＝前一个脱硫剂最小加入量+循环步长0.1t，进入步骤b、c、d、e，直到在搅拌时间内计算出终点[S]含量≤目标[S]含量，得到脱硫剂最小加入量为脱硫剂设定值；
步骤f、计算的脱硫剂设定值减去第一批料已加入量定义为后4个阶段的脱硫剂设定值，计算结果自动执行脱硫剂的下料控制程序。
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