CN107916315A - 一种转炉留渣双渣自动炼钢控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转炉留渣双渣自动炼钢控制装置,所述自动炼钢控制装置包括如下控制模块:(1)L2(指转炉过程控制系统)渣计算模块,用于计算炉次留渣量、成分、温度,为下一炉计算提供相关数据;L2数据收集模块,用于收集生产炉次的相关过程数据;L2双渣前期计算模块;L2双渣后期计算模块:根据铁水条件、钢水的目标值等,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量;L1‑L2通信模块;L1辅料加入控制模块,控制辅料的自动称量、加入;L1氧枪控制模块:控制氧枪的自动下枪、提枪以及枪高、氧气流量;L1排渣控制模块:控制转炉排渣操作;L2自动炼钢模块:控制氧枪、副枪、辅料的加入等;L1自动炼钢控制模块,控制氧枪、副枪、辅料的加入。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制装置,具体涉及一种转炉留渣双渣自动炼钢控制方法,属于转炉留渣双渣自动炼钢控制技术领域。
背景技术
对于中高磷铁水冶炼低磷钢,一般采用双渣操作方法,对于前一炉留渣炉次的双渣法冶炼,需要计算前一炉留渣的量和成分,计算双渣冶炼前期的物料、吹氧量计算,计算双渣冶炼后期的物料、吹氧量计算等。实现转炉留渣双渣自动炼钢控制,提高自动化冶炼水平,提高钢水质量,降低操作人员的劳动强度,有着积极的意义。本发明的创新点在于上炉留渣,本炉双渣冶炼冶炼的自动控制,包括上炉留渣的渣量及其成分的计算,本炉双渣冶炼的前期辅料计算、前期排渣时的氧量计算,以及自动控制的技术,实现自动炼钢。
发明内容
为了解决上述存在的问题,本发明公开了一种转炉留渣双渣自动炼钢控制方法,该技术方案结构简单,使用方便,通过该方法,利用自动炼钢技术,实现转炉留渣双渣自动炼钢控制。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下,一种转炉留渣双渣自动炼钢控制装置,其特征在于,所述自动炼钢控制装置包括如下控制模块:(1)L2(指转炉过程控制系统)渣计算模块,用于计算炉次留渣量、成分、温度,为下一炉计算提供相关数据;L2数据收集模块,用于收集生产炉次的相关过程数据;L2双渣前期计算模块:根据上一炉渣量、成分、温度以及铁水的条件,计算双渣冶炼前期的辅料加入量、吹氧量等;L2双渣后期计算模块:根据铁水条件、钢水的目标值等,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量;L1-L2通信模块:通过以太网,采用TCP/IP协议,实现L1、L2系统的通信(L1指基础自动化系统,下同);L1辅料加入控制模块,控制辅料的自动称量、加入;L1氧枪控制模块:控制氧枪的自动下枪、提枪以及枪高、氧气流量;L1排渣控制模块:控制转炉排渣操作;L2自动炼钢模块:控制氧枪、副枪、辅料的加入等,与传统的自动炼钢的L2自动炼钢模块相同;L1自动炼钢控制模块,控制氧枪、副枪、辅料的加入。
转炉留渣双渣自动炼钢控制方法,其特征在于,所述方法如下:(1)炉次结束时,L2留渣量、成分计算模块计算留渣的重量、成分、温度,供下一炉相关计算提供数据;(2)L2数据收集模块收集相关数据,供L2双渣前期计算模块提供数据;(3)L2双渣前期计算模块计算本炉次双渣前期的吹氧量、辅料加入量;(4)L2双渣前期计算模块的计算结果、双渣前期计算的辅料生成加料单,通过L1-L2通信模块下装L1相关模块;(5)L1辅料加入控制模块根据L2下达的辅料加料单,进行辅料称量、加入;(6)L1氧枪控制模块控制氧枪的下枪吹氧;
(7)L1氧枪控制模块在当前吹氧量达到L2计算的前期吹氧量时,控制氧枪停吹,提枪;
(8)L1排渣控制模块进行双渣操作的前期排渣控制;
(9)L2双渣后期计算模块根据物料平衡、热平衡等原理,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量,后续步骤与非双渣时的自动炼钢技术一样,在此不做详细说明;
(10)L2自动炼钢模块,控制氧枪、副枪、辅料加入;
(11)L1自动炼钢控制模块:控制氧枪、副枪、辅料加入。
相对于现有技术,本发明的优点如下,对于中高磷铁水冶炼低磷钢,一般采用双渣操作方法,对于前一炉留渣炉次的双渣法冶炼,需要计算前一炉留渣的量和成分,计算双渣冶炼前期的物料、吹氧量计算,计算双渣冶炼后期的物料、吹氧量计算等。该技术方案实现转炉留渣双渣自动炼钢控制,提高自动化冶炼水平,提高钢水质量,降低操作人员的劳动强度;本发明很好地解决了上述问题,使终点控制准确,提高了转炉的自动化控制水平,并实现了转炉利用高Si铁水生产低P钢水的自动化控制。本发明的创新点在于上炉留渣,本炉双渣冶炼的自动控制,包括上炉留渣的渣量及其成分的计算,本炉双渣冶炼的前期辅料计算、前期排渣是的氧量计算,以及自动控制的技术,实现自动炼钢。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图;
图2为整个流程示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的认识和理解,下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明。实施例1:
一种转炉留渣双渣自动炼钢控制方法,其特征在于,包括如下控制步骤:
(1)炉次结束时,L2留渣量、成分计算模块计算留渣的重量、成分、温度,供下一炉相关计算提供数据;
渣成分主要是CaO、SiO2、P2O5、MnO的成分含量;渣成分、重量计算分为单渣和双渣冶炼的两种情况。
①单渣冶炼
假设上一炉留渣量为Weight_Slag1;假定渣中的FeO含量为常量PerFeO1,TFe含量为常量PerTFeO1;渣中的其他成分含量较少,忽略不计。
各种成分的百分含量分别为:
CaO:PerCaO;
SiO2:PerSiO2;
PerP2O5:PerP2O5;
FeO:PerFeO;
TFe:PerTFe;
MnO:PerMnO;
铁水中各种元素的百分含量;
P:PerP;Si:PerSi;
铁水重为Weight_Iron
炉次加入的辅料重(不包括溅渣消耗的辅料):
石灰:Weight_Lime;镁球:Weight_MgBall;白云石:Weight_Dolomite;轻烧白云石:Weight_LightDolomite;
溅渣消耗的辅料重:
石灰:Weight_Lime1;镁球:Weight_MgBall 1;白云石:Weight_Dolomite1;轻烧白云石:Weight_LightDolomite1;
计算辅料中各成分重量:
P2O5重=PerP*Weight_Iron*150/60/100;
SiO重=PerSi*Weight_Iron*60/32/100+
CaO重=Weight_Lime*CaO百分含量/100+
Weight_MgBall*CaO百分含量/100+
Weight_Dolomite*CaO百分含量/100+
Weight_LightDolomite*CaO百分含量/100;
MgO重=Weight_Lime*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_MgBall*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_Dolomite*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_LightDolomite*Mg百分含量*36/12/100;
计算溅渣辅料中各成分重量(辅料中主要成分为CaO、MgO):
CaO1重=Weight_Lime1*CaO百分含量/100+
Weight_MgBall1*CaO百分含量/100+
Weight_Dolomite1*CaO百分含量/100+
Weight_LightDolomite1*CaO百分含量/100;
MgO重1=Weight_Lime1*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_MgBall 1*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_Dolomite1*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_LightDolomite1*Mg百分含量*36/12/100;
计算排渣前渣重Weight_Slag:
(Weight_Slag1+P2O5重+SiO重+CaO重+MgO重)/(1-PerFeO1-PerFe1);
计算排渣前各成分百分含量:
P2O5含量=(P2O5重+PerP2O5*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
SiO重含量=(SiO重+PerSiO*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
CaO重含量=(CaO重+PerCaO重*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
MgO重含量=(MgO重+PerMgO重*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
则溅渣后渣重(终点留渣量)Weight_Slag2计算公式为:
Weight_Slag-排渣量+CaO1重+MgO重1;
则溅渣后各成分百分含量(终点留渣成分)计算公式:
P2O5含量=(P2O5含量*(Weight_Slag-排渣量)/100)/Weight_Slag2*100;
SiO含量=(SiO含量*(Weight_Slag-排渣量)/100)/Weight_Slag2*100;
CaO重含量=(CaO含量*(Weight_Slag-排渣量)/100+CaO1重)/Weight_Slag2*100;
MgO重含量=(MgO含量*(Weight_Slag-排渣量)/100+MgO1重)/Weight_Slag2*100;
上述公式中排渣量来自渣罐车称重信息。
②双渣冶炼
假设上一炉留渣量为Weight_Slag1;假定渣中的FeO含量为常量PerFeO1,TFe含量为常量PerTFeO1;渣中的金属元素含量较少,忽略不计。
各种成分的百分含量为:
CaO:PerCaO;
SiO2:PerSiO2;
PerP2O5:PerP2O5;
FeO:PerFeO;
TFe:PerTFe;
MnO:PerMnO;
铁水中各种元素的百分含量
P:PerP;Si:PerSi;
铁水重为Weight_Iron
炉次前期加入的辅料重:
石灰:Weight_Lime;镁球:Weight_MgBall;白云石:Weight_Dolomite;轻烧白云石:Weight_LightDolomite;
炉次后期加入的辅料重:
石灰:Weight_Lime1;镁球:Weight_MgBall 1;白云石:Weight_Dolomite1;轻烧白云石:Weight_LightDolomite1;
溅渣消耗的辅料重:
石灰:Weight_Lime2;镁球:Weight_MgBall2;白云石:Weight_Dolomite2;轻烧白云石:Weight_LightDolomite2;
溅渣辅料中各成分重量:
CaO2重=Weight_Lime2*CaO百分含量/100+
Weight_MgBall2*CaO百分含量/100+
Weight_Dolomite2*CaO百分含量/100+
Weight_LightDolomite2*CaO百分含量/100;
MgO重2=Weight_Lime2*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_MgBall2*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_Dolomite2*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_LightDolomite2*Mg百分含量*36/12/100;
炉次前期加入的辅料中各成分重量:
P2O5重=PerP*Weight_Iron*150/60/100;
SiO重=PerSi*Weight_Iron*60/32/100+
CaO重=Weight_Lime*CaO百分含量/100+
Weight_MgBall*CaO百分含量/100+
Weight_Dolomite*CaO百分含量/100+
Weight_LightDolomite*CaO百分含量/100;
MgO重=Weight_Lime*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_MgBall*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_Dolomite*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_LightDolomite*Mg百分含量*36/12/100;
炉次后期加入的辅料中各成分重量:
CaO1重=Weight_Lime1*CaO百分含量/100+
Weight_MgBall 1*CaO百分含量/100+
Weight_Dolomite1*CaO百分含量/100+
Weight_LightDolomite1*CaO百分含量/100;
MgO重1=Weight_Lime1*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_MgBall 1*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_Dolomite1*Mg百分含量*36/12/100+
Weight_LightDolomite1*Mg百分含量*36/12/100;
前期排渣前渣重Weight_Slag计算公式为:
(Weight_Slag1+P2O5重+SiO重+CaO重+MgO重)/(1-PerFeO1-PerFe1);
前期排渣前各成分百分含量计算公式:
P2O5含量=(P2O5重+PerP2O5*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
SiO重含量=(SiO重+PerSiO*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
CaO重含量=(CaO重+PerCaO重*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
MgO重含量=(MgO重+PerMgO重*Weight_Slag1/100)/Weight_Slag*100;
则前期排渣后渣重Weight_Slag2计算公式为:
Weight_Slag2=Weight_Slag-排渣量1+CaO1重+MgO重1;
则前期排渣后各成分百分含量计算公式:
P2O5含量3=(P2O5含量*(Weight_Slag-前期排渣量)/100)/Weight_Slag2*100;
SiO含量3=(SiO含量*(Weight_Slag-前期排渣量)/100)/Weight_Slag2*100;
CaO重含量3=(CaO含量*(Weight_Slag-前期排渣量)/100+CaO1重)/Weight_Slag2*100;
MgO重含量3=(MgO含量*(Weight_Slag-前期排渣量)/100+MgO1重)/Weight_Slag2*100;
溅渣后渣重(终点留渣量)Weight_Slag3:
Weight_Slag2-后期排渣量+P2O5含量2+SiO含量2+CaO重含量2+MgO重含量2;
溅渣后各成分百分含量(终点留渣成分)计算公式:
P2O5含量4=(P2O5含量3*(Weight_Slag2-后期排渣量)/100)/Weight_Slag3*100;
SiO含量4=(SiO含量3*(Weight_Slag2-后期排渣量)/100)/Weight_Slag3*100;
CaO重含量4=(CaO含量3*(Weight_Slag2-后期排渣量)+/100+CaO2重)/Weight_Slag2*100;
MgO重含量4=(MgO含量3*(Weight_Slag2-前期排渣量)/100+MgO2重)/Weight_Slag2*100;
上述公式中前期排渣量、后期排渣量来自渣罐车称重信息。
(2)L2数据收集模块收集相关数据,供L2双渣前期计算模块提供数据;
(3)L2双渣前期计算模块计算本炉次双渣前期的吹氧量、辅料加入量;
①计算辅料公式
计算辅料,根据炉渣碱度的方法进行。主要计算镁球和石灰的量,辅料计算的镁球采用加料模式的定值,则主要计算石灰量,在计算辅料时若上一炉没有留渣,则在计算公式中留渣量为0。
碱度计算公式为:
Alkalinity=(Weight_CaO+Weight_MgO)/Weight_SiO2
其中,
Alkalinity为渣的碱度为定值,不同规模的转炉取值不同,取值范围在1.2-2.0之间;
Weight_CaO为渣中氧化钙重量;
Weight_MgO为渣中氧化镁重量;
Weight_SiO为渣中二氧化硅重量;
Weight_CaO=上炉留渣渣中的CaO量+计算石灰中CaO含量
=Weight_Slag*PerCaO/100+Weight_Lime*石灰中CaO含量/100;
Weight_MgO=上炉留渣渣中的MgO量+计算石灰中MgO含量
=Weight_Slag*PerMgO/100+Weight_Lime*镁球中MgO含量/100;
Weight_SiO2=上炉留渣渣中的SiO2量+铁水Si转化为SiO2量
=Weight_Slag*PerSiO/100+Weight_Iron*Elem_Si*60/28/100;
其中,辅料计算的镁球采用加料模式的定值。
其中,Elem_Si为铁水中Si的含量,Weight_Iron为铁水重;
则
Weight_Lime=(Alkal inity/Weight_Slag*PerSiO/100+Weight_Iron*Elem_Si*60/28/100-Weight_Slag*PerCaO/100+Weight_Lime*石灰中CaO含量/100-Weight_Slag*PerMgO/100)/(镁球中MgO含量/100);
②计算双渣前期排渣时的吹氧量公式
前期排渣时氧量的功能是,脱去全部的Si,脱去部分的C(一般脱到半钢钢水碳含量为3.5%左右),脱去半钢中的Mn。
1)脱Si需要的氧量
Oxy_Si=Weight_Iron*Elem_Si*32/28;
2)脱Mn需要的氧量
Oxy_Mn=Weight_Iron*Elem_Mn*16/50;
3)脱C需要的氧量
Oxy_C=Weight_Iron*(Elem_C-Elem_C_Fin)*16*(2α1+α2)/12;
总氧量=(Oxy_Si+Oxy_Mn+Oxy_C)*Efficacy_O;
总氧量由质量单位转化为体积单位:
总氧量=(Oxy_Si+Oxy_Mn+Oxy_C)*Efficacy_O*22.4;
其中:Weight_Iron为铁水重;
Elem_Si为铁水中Si的含量;
Elem_Mn为铁水中Mn的含量;
Elem_C为铁水中C的含量;
Elem_C_Fin为脱到半钢钢水碳含量;
α1为脱碳生成二氧化碳的比例,α2为脱碳生成二氧化碳的比例,α1与α2之和为1,α1范围在60%~80%,α2范围在20%~40%,不同的转炉α1、α2取值不同,在此处计算采用定值,α1为68%,α2为32%;
Efficacy_O为氧气的有效利用率,采用定值95%。
(4)L2双渣前期计算模块的计算结果双渣前期计算的辅料生成加料单,通过L1-L2通信模块下装L1相关模块;
(5)L1辅料加入控制模块根基L2下达的辅料加料单,进行辅料称量、加入;
(6)L1氧枪控制模块控制氧枪的下枪吹氧;
(7)L1氧枪控制模块在当前吹氧量达到L2计算的前期排渣时的吹氧量时,控制氧枪停吹,提枪;
(8)L1排渣控制模块进行双渣操作的前期排渣控制;
(9)L2双渣后期计算模块根据物料平衡、热平衡等原理,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量,后续本步骤及步骤与非双渣时的自动炼钢技术一样,在此不做详细说明;
(10)L2自动炼钢模块,控制氧枪、副枪、辅料加入等;
(11)L1自动炼钢控制模块:控制氧枪、副枪、辅料加入等。
应用实施例1:
以梅钢5号转炉的5043513炉为例。
1)5043512炉炉次结束时,L2流渣量、成分计算模块计算留渣的重量、成分、温度,供下一炉相关计算提供数据;
计算的留渣量13232kg,成分(单位%)为:
CaO:42.77;
SiO2:11.41;
P2O5:3.12;
MnO:2.54;
TFeO:11.34;
2)L2数据收集模块收集相关数据,供L2双渣前期计算模块提供数据。
3)L2双渣前期计算模块计算本炉次双渣前期的吹氧量、辅料加入量;
石灰:1523kg,镁球为固定值:0kg;
4)L2双渣前期计算模块的计算结果通过L1-L2通信模块下装L1相关模块;
5)L1辅料加入控制模块根基L2下达的辅料加料单,进行辅料称量、加入;
6)L1氧枪控制模块控制氧枪的下枪吹氧;
7)L1氧枪控制模块在当前吹氧量达到L2计算的前期吹氧量时,控制氧枪停吹,提枪;
8)L1排渣控制模块进行双渣操作的前期排渣控制;
9)L2双渣后期计算模块根据物料平衡、热平衡等原理,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量,后续步骤与非双渣时的自动炼钢技术一样,按正常冶炼的自动炼钢进行控制;
10)L2自动炼钢模块,控制氧枪、副枪、辅料加入等;
11)L1自动炼钢控制模块:控制氧枪、副枪、辅料加入等。
应用实施例2:
以梅钢4号转炉的4043562炉为例。
(1)4043561炉炉次结束时,L2流渣量、成分计算模块计算留渣的重量、成分、温度,供下一炉相关计算提供数据;
计算的留渣量12325kg,成分(单位%)为:
CaO:41.23;
SiO2:10.43;
P2O5:2.95;
MnO:2.46;
TFeO:10.53;
(2)L2数据收集模块收集相关数据,供L2双渣前期计算模块提供数据。
(3)L2双渣前期计算模块计算本炉次双渣前期的吹氧量、辅料加入量;
石灰:1523kg,镁球为固定值:0kg;
(4)L2双渣前期计算模块的计算结果通过L1-L2通信模块下装L1相关模块;
(5)L1辅料加入控制模块根基L2下达的辅料加料单,进行辅料称量、加入;
(6)L1氧枪控制模块控制氧枪的下枪吹氧;
(7)L1氧枪控制模块在当前吹氧量达到L2计算的前期吹氧量时,控制氧枪停吹,提枪;
(8)L1排渣控制模块进行双渣操作的前期排渣控制;
(9)L2双渣后期计算模块根据物料平衡、热平衡等原理,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量,后续步骤与非双渣时的自动炼钢技术一样,按正常冶炼的自动炼钢进行控制;
(10)L2自动炼钢模块,控制氧枪、副枪、辅料加入等;
(11)L1自动炼钢控制模块:控制氧枪、副枪、辅料加入等。
需要说明的是,上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例,并没有用来限定本发明的保护范围,在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代,均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种转炉留渣双渣自动炼钢控制装置,其特征在于,所述自动炼钢控制装置包括如下控制模块:(1)L2(指转炉过程控制系统)渣计算模块,用于计算炉次留渣量、成分、温度,为下一炉计算提供相关数据;L2数据收集模块,用于收集生产炉次的相关过程数据;L2双渣前期计算模块:根据上一炉渣量、成分、温度以及铁水的条件,计算双渣冶炼前期的辅料加入量、吹氧量等;L2双渣后期计算模块:根据铁水条件、钢水的目标值等,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量;L1-L2通信模块:通过以太网,采用TCP/IP协议,实现L1、L2系统的通信(L1指基础自动化系统,下同);L1辅料加入控制模块,控制辅料的自动称量、加入;L1氧枪控制模块:控制氧枪的自动下枪、提枪以及枪高、氧气流量;L1排渣控制模块:控制转炉排渣操作;L2自动炼钢模块:控制氧枪、副枪、辅料的加入等,与传统的自动炼钢的L2自动炼钢模块相同;L1自动炼钢控制模块,控制氧枪、副枪、辅料的加入。
2.一种转炉留渣双渣自动炼钢控制方法,其特征在于,所述方法如下:(1)炉次结束时,L2留渣量、成分计算模块计算留渣的重量、成分、温度,供下一炉相关计算提供数据;(2)L2数据收集模块收集相关数据,供L2双渣前期计算模块提供数据;(3)L2双渣前期计算模块计算本炉次双渣前期的吹氧量、辅料加入量;(4)L2双渣前期计算模块的计算结果、双渣前期计算的辅料生成加料单,通过L1-L2通信模块下装L1相关模块;(5)L1辅料加入控制模块根据L2下达的辅料加料单,进行辅料称量、加入;(6)L1氧枪控制模块控制氧枪的下枪吹氧;
(7)L1氧枪控制模块在当前吹氧量达到L2计算的前期吹氧量时,控制氧枪停吹,提枪;
(8)L1排渣控制模块进行双渣操作的前期排渣控制;
(9)L2双渣后期计算模块根据物料平衡、热平衡等原理,计算双渣冶炼后期的辅料加入、吹氧量,后续步骤与非双渣时的自动炼钢技术一样,在此不做详细说明;
(10)L2自动炼钢模块,控制氧枪、副枪、辅料加入;
(11)L1自动炼钢控制模块:控制氧枪、副枪、辅料加入。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN201610880160.9A CN107916315A (zh) | 2016-10-09 | 2016-10-09 | 一种转炉留渣双渣自动炼钢控制方法 |
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