CN108690901B - 钢包底吹氩动态自动控制装置及控制方法 - Google Patents
钢包底吹氩动态自动控制装置及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种钢包底吹氩动态自动控制装置，其特征在于，所述控制装置包括氩气流量计算装置、氩气流量控制装置、物料加入信息采集装置、冶炼状态采集装置、纯吹氩时间计算装置、纯吹氩时间计量装置、底吹曲线装置、底吹控制装置以及HMI画面显示装置，本发明达到了既减低了氩气耗量，又提高了钢水质量，同时实现了吹氩过程的自动控制，减少人工操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制装置，具体涉及一种钢包底吹氩动态自动控制装置及控制方法，属于电气自动化控制技术领域。
背景技术
钢水出钢后，由于钢水中含有夹杂物以及有害气体(如N2、H2)，影响钢水质量，为了提高，通常采用钢包吹氩的方法去除夹杂物及有害气体，利用氩气上浮将夹杂物及有害气体带出钢水。钢包吹氩常用顶吹和底吹两种方法，由于底吹效果更加明显，成本相对较低，绝大部分采用底吹的方法。对于钢包底吹氩的控制，大部分厂家采用根据钢种牌号设定固定的底吹曲线进行控制，在不同的时间段设定不同的氩气流量和纯吹氩时间(最后一次加料或喂丝结束到吹氩结束的时间间隔，也有的厂家叫软吹时间，下同，起作用是保证加料或喂丝结束后，有足够的吹氩时间，确保钢水成分均匀，钢水夹杂充分上浮进入渣中，从而提升钢水质量)，由人工对钢包冶炼过程进行跟踪，进而进行控制，原有技术存在如下不足：一是不能根据现场的实际情况对氩气流量和纯吹氩时间进行动态控制，二是无法实现自动控制，需要人工干涉，三是造成氩气耗量高且钢水质量低(夹杂物物如AL2O5含量较高)。本领域的技术人员一直尝试新的方案解决该技术问题，但是该方案一直没有得到很好的解决。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种钢包底吹氩动态自动控制装置，该技术方案在钢包冶炼初期，一般不进行物料加入，采用低流量吹氩，在加入合金、增碳剂以及脱硫剂和脱磷剂时，采用中流量吹氩，在加入脱氧剂时，包括投入铝块和喂丝机喂铝丝，采用高流量吹氩；根据脱氧剂的加入量，计算底吹的纯吹氩时间，并进行自动控制，保证吹氩的效果，减少钢水中的夹杂；本发明达到了既减低了氩气耗量，又提高了钢水质量，同时实现了吹氩过程的自动控制，减少人工操作。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种钢包底吹氩动态自动控制装置，其特征在于，所述控制装置包括氩气流量计算装置、氩气流量控制装置、物料加入信息采集装置、冶炼状态采集装置、纯吹氩时间计算装置、纯吹氩时间计量装置、底吹曲线装置、底吹控制装置以及HMI画面显示装置，
所述的氩气流量计算装置：用于计算底吹氩气的流量，可以用于动态调节压气流量，原有技术不能动态调节压气流量，只是设定在不同时间短的流量大小，起到了在钢水没有加入物料或喂丝时，低流量底吹氩，在钢水加入物料或喂丝时，高流量底吹氩，降低了氩气的耗量，提高了底吹效果；
所述的氩气流量控制装置：用于控制底吹氩气流量的大小；
所述的物料加入信息采集装置：用于采集各种物料的加入信息，包括加入量；
所述的冶炼状态采集装置：用于跟踪钢包冶炼过程状态信息；
所述的纯吹氩时间计量装置：用于计量钢包冶炼的纯吹氩时间，与原有技术相比，自动计量纯吹氩时间，实现自动控制，降低氩气耗量；
所述的底吹曲线装置：用于存储不同钢种牌号对应的响应底吹流量曲线即底吹压气流量数据；
所述的底吹控制装置：用于将控制信息通过PLC相关控制模块，控制现场底吹氩各设备的操作；
所述的纯吹氩时间计算装置：用于计算纯吹氩所需的时间，与原有技术相比，实现了纯吹氩时间的动态控制，降低了氩气的耗量，提高了底吹效果；
所述的HMI画面显示装置：用于显示底吹氩相关信息。
一种钢包底吹氩动态自动控制方法，所述方法包括以下步骤：
1)冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态，包括钢包到达吹氩位置、喂丝开始、喂丝结束、物料加入、钢包到达吊离位置，当冶炼状态发生改变时，执行以下操作，否则转步骤2)；
2)等待时间ΔT，ΔT为一个循环周期的时间，取值范围为2-10秒钟，转向步骤1)；
3)结束。
作为本发明的一种改进，所述步骤1中，当冶炼状态发生改变时，执行以下操作；
11)纯吹氩时间计量装置计量纯吹氩时间，设定纯吹氩时间为0；
12)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是钢包到达吹氩位置时，由曲线装置根据钢种牌号选择对应的曲线，通过氩气流量控制装置按照曲线设定氩气流量ArFLow和纯吹氩时间TimeOnlyArSet，由底吹控制装置通过PLC进行底吹氩控制，自动连接底吹管道与钢包的连接，打开底吹氩管道阀门到设定的流量位置；
13)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是物料加入状态时：131)当加入的物料是铝块时；
由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertAlBlock)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertAlBlock为加入铝块的氩气流量增加的百分比，一般取值15％-30％之间；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*(1+WeiAlBlock/WeiAlBlockFix)
；
其中，TimeOnlyAr Set为纯吹氩时间
WeiAlBlock为加入铝块的重量；
WeiAlBlockFix为固定值，不同生产厂家取之不同，一般取最近50炉钢包加入铝块重量平均值的4倍左右；
132)当加入的物料是非铝块时，由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertOtherBlock)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertOtherBlock为加入非铝块的氩气流量增加的百分比，一般取值5％-15％之间；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*WeiOtherBlock/WeiOtherBlockFix)
；
其中，TimeOnlyAr Set为纯吹氩时间
WeiOtherBlock为非铝丝的重量之和；
WeiOtherBlockFix取最近同钢种10炉钢包所加非铝块物料的平均值；
14)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是喂丝开始状态时：141)当是铝丝时；
由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertAlWire)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertAlWire为喂铝丝时的氩气流量增加的百分比，一般取值15％-30％之间；
142)当是非铝线时，由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertOtherWire)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertOtherWire为喂非铝丝时的氩气流量增加的百分比，取值5％-15％之间；
15)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是喂丝结束状态时，
纯吹氩时间计算装置计算需要的纯吹氩时间；
151)当是铝丝时；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*(1+WeiAlWire/WeiAlWireFix)
其中，TimeOnlyAr Set为纯吹氩时间
WeiAlWire为喂铝丝的重量；
WeiAlWireFix取最近同钢种10炉钢包喂铝丝平均值的4倍；152)当是非铝线时，由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*WeiOtherWire/WeiOtherWireFix)
其中，TimeOnlyArSet为氩气流量；
WeiOtherWire为非铝丝的重量之和；
WeiOtherWireFix取最近同钢种10炉钢包喂非铝丝的平均值；
16)纯吹氩时间计量装置计量纯吹氩时间，将相关信息送HMI画面显示；
纯吹氩时间TimeOnlyAr的计量公式为；
TimeOnlyAr＝TimeOnlyAr+ΔT
17)当TimeOnlyAr>＝TimeOnlyArSet时，由底吹控制装置通过PLC关闭底
吹流量阀门；
18)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是钢包到达吊离位置时，由底吹控制装置通过PLC关闭底吹流量阀门并断开底吹管道(如没有关闭)与钢包的链接，转步骤3)。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)通过该方法，能够实现钢包底吹氩动态自动控制，提升钢水质量，降低成本；2)本发明实现了氩气流量的动态调节，原有技术氩气流量大小是根据钢种设定的，同一种钢种氩气流量是相同的，而本发明改变了的设定方法，虽然相同钢种初始流量的设定是相同的，在实际处理过程中，随着钢水中加入物料和喂丝的不同，氩气流量的大小是动态调节的；3)本发明实现了纯吹氩时间的动态调节和自动控制，原有技术纯吹氩时间是根据钢种设定的，同一种钢种纯吹氩时间是相同的，而本发明改变了的动态调节技术，虽然相同钢种初始纯吹氩时间的设定是相同的，在实际处理过程中，随着钢水中加入物料和喂丝的不同，纯吹氩时间的是动态调节的；4)本发明提高了钢水的质量，降低了氩气的消耗，由于原有技术底吹压气流量和纯吹氩时间是根据钢种设定的，为了确保钢水中的夹杂物充分上浮，需要氩气流量较大且春吹时间也较长，导致了氩气消耗叫多，成本较高，本发明根据加入的物料和喂丝进行动态调节氩气流量和纯吹氩时间，能够在保证钢水质量的前提下，有效地降低氩气的消耗，降低成本。
附图说明
图1为控制装置各个模块逻辑关系示意图；
图2为控制方法流程示意图。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1，一种钢包底吹氩动态自动控制装置，所述控制装置包括氩气流量计算装置、氩气流量控制装置、物料加入信息采集装置、冶炼状态采集装置、纯吹氩时间计算装置、纯吹氩时间计量装置、底吹曲线装置、底吹控制装置以及HMI画面显示装置，
所述的氩气流量计算装置：用于计算底吹氩气的流量，可以用于动态调节压气流量，原有技术不能动态调节压气流量，只是设定在不同时间短的流量大小，起到了在钢水没有加入物料或喂丝时，低流量底吹氩，在钢水加入物料或喂丝时，高流量底吹氩，降低了氩气的耗量，提高了底吹效果；
所述的氩气流量控制装置：用于控制底吹氩气流量的大小；
所述的物料加入信息采集装置：用于采集各种物料的加入信息，包括加入量；
所述的冶炼状态采集装置：用于跟踪钢包冶炼过程状态信息；
所述的纯吹氩时间计量装置：用于计量钢包冶炼的纯吹氩时间，与原有技术相比，自动计量纯吹氩时间，实现自动控制，降低氩气耗量；
所述的底吹曲线装置：用于存储不同钢种牌号对应的响应底吹流量曲线即底吹压气流量数据；
所述的底吹控制装置：用于将控制信息通过PLC相关控制模块，控制现场底吹氩各设备的操作；
所述的纯吹氩时间计算装置：用于计算纯吹氩所需的时间，与原有技术相比，实现了纯吹氩时间的动态控制，降低了氩气的耗量，提高了底吹效果；
所述的HMI画面显示装置：用于显示底吹氩相关信息。
实施例2：参见图1、图2，一种钢包底吹氩动态自动控制方法，所述方法包括以下步骤：
1)冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态，包括钢包到达吹氩位置、喂丝开始、喂丝结束、物料加入、钢包到达吊离位置，当冶炼状态发生改变时，执行以下操作，否则转步骤2)；
所述步骤1中，当冶炼状态发生改变时，执行以下操作；
11)纯吹氩时间计量装置计量纯吹氩时间，设定纯吹氩时间为0；
12)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是钢包到达吹氩位置时，由曲线装置根据钢种牌号选择对应的曲线，通过氩气流量控制装置按照曲线设定氩气流量ArFLow和纯吹氩时间TimeOnlyArSet，由底吹控制装置通过PLC进行底吹氩控制，自动连接底吹管道与钢包的连接，打开底吹氩管道阀门到设定的流量位置；
13)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是物料加入状态时：131)当加入的物料是铝块时；
由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertAlBlock)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertAlBlock为加入铝块的氩气流量增加的百分比，一般取值15％-30％之间；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*(1+WeiAlBlock/WeiAlBlockFix)
；
其中，TimeOnlyAr Set为纯吹氩时间
WeiAlBlock为加入铝块的重量；
WeiAlBlockFix为固定值，不同生产厂家取之不同，一般取最近50炉钢包加入铝块重量平均值的4倍左右；
132)当加入的物料是非铝块时，由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertOtherBlock)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertOtherBlock为加入非铝块的氩气流量增加的百分比，一般取值5％-15％之间；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*WeiOtherBlock/WeiOtherBlockFix)
其中，TimeOnlyAr Set为纯吹氩时间
WeiOtherBlock为非铝丝的重量之和；
WeiOtherBlockFix取最近同钢种10炉钢包所加非铝块物料的平均值；
14)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是喂丝开始状态时：141)当是铝丝时；
由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertAlWire)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertAlWire为喂铝丝时的氩气流量增加的百分比，一般取值15％-30％之间；
142)当是非铝线时，由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertOtherWire)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertOtherWire为喂非铝丝时的氩气流量增加的百分比，取值5％-15％之间；
15)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是喂丝结束状态时，
纯吹氩时间计算装置计算需要的纯吹氩时间；
151)当是铝丝时；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*(1+WeiAlWire/WeiAlWireFix)
其中，TimeOnlyAr Set为纯吹氩时间
WeiAlWire为喂铝丝的重量；
WeiAlWireFix取最近同钢种10炉钢包喂铝丝平均值的4倍；152)当是非铝线时，由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*WeiOtherWire/WeiOtherWireFix)
；
其中，TimeOnlyAr Set为纯吹氩时间
WeiOtherWire为非铝丝的重量之和；
WeiOtherWireFix取最近同钢种10炉钢包喂非铝丝的平均值；
16)纯吹氩时间计量装置计量纯吹氩时间，将相关信息送HMI画面显示；
纯吹氩时间TimeOnlyAr的计量公式为；
TimeOnlyAr＝TimeOnlyAr+ΔT
17)当TimeOnlyAr>＝TimeOnlyArSet时，由底吹控制装置通过PLC关闭底
吹流量阀门；
18)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是钢包到达吊离位置时，由底吹控制装置通过PLC关闭底吹流量阀门并断开底吹管道(如没有关闭)与钢包的链接，转步骤3)。
2)等待时间ΔT，ΔT为一个循环周期的时间，取值范围为2-10秒钟，转向步骤1)；
3)结束。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (1)
1.一种应用控制装置实现钢包底吹氩动态自动控制方法,其中，控制装置包括氩气流量计算装置、氩气流量控制装置、物料加入信息采集装置、冶炼状态采集装置、纯吹氩时间计算装置、纯吹氩时间计量装置、底吹曲线装置、底吹控制装置以及HMI画面显示装置，
所述的氩气流量计算装置：用于计算底吹氩气的流量，
所述的氩气流量控制装置：用于控制底吹氩气流量的大小；
所述的物料加入信息采集装置：用于采集各种物料的加入信息，包括加入量；
所述的冶炼状态采集装置：用于跟踪钢包冶炼过程状态信息；
所述的纯吹氩时间计量装置：用于计量钢包冶炼的纯吹氩时间，
所述的底吹曲线装置：用于存储不同钢种牌号对应的响应底吹流量曲线即底吹压气流量数据；
所述的底吹控制装置：用于将控制信息通过PLC相关控制模块，控制现场底吹氩各设备的操作；
所述的纯吹氩时间计算装置：用于计算纯吹氩所需的时间，
所述的HMI画面显示装置：用于显示底吹氩相关信息；
其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
1)冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态，包括钢包到达吹氩位置、喂丝开始、喂丝结束、物料加入、钢包到达吊离位置，当冶炼状态发生改变时，执行以下操作，否则转步骤2)；
2)等待时间ΔT，ΔT为一个循环周期的时间，取值范围为2-10秒钟，转向步骤1)；
3)结束；
所述步骤1)中，当冶炼状态发生改变时，执行以下操作；
11)纯吹氩时间计量装置计量纯吹氩时间，设定纯吹氩时间为0；
12)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是钢包到达吹氩位置时，由曲线装置根据钢种牌号选择对应的曲线，通过氩气流量控制装置按照曲线设定氩气流量ArFLow和纯吹氩时间TimeOnlyArSet，由底吹控制装置通过PLC进行底吹氩控制，自动连接底吹管道与钢包的连接，打开底吹氩管道阀门到设定的流量位置；
13)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是物料加入状态时：
131)当加入的物料是铝块时；
由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertAlBlock)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertAlBlock为加入铝块的氩气流量增加的百分比，取值15％-30％之间；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*(1+WeiAlBlock/WeiAlBlockFix)
其中，TimeOnlyArSet为纯吹氩时间；
WeiAlBlock为加入铝块的重量；
WeiAlBlockFix为固定值，
WeiAlWireFix取最近同钢种50炉钢包喂铝块平均值的4倍；
132)当加入的物料是非铝块时，由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertOtherBlock)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertOtherBlock为加入非铝块的氩气流量增加的百分比，取值5％-15％之间；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*WeiOtherBlock/WeiOtherBlockFix)
其中，TimeOnlyArSet为纯吹氩时间；
WeiOtherBlock为非铝丝的重量之和；
WeiOtherBlockFix取最近同钢种10炉钢包所加非铝块物料的平均值；
14)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是喂丝开始状态时：
141)当是铝丝时；
由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertAlWire)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertAlWire为喂铝丝时的氩气流量增加的百分比，取值15％-30％之间；
142)当是非铝丝时，由氩气流量计算装置计算氩气的流量；
ArFLow＝ArFLow*(1+ArPrecertOtherWire)
其中，ArFLow为氩气流量；
ArPrecertOtherWire为喂非铝丝时的氩气流量增加的百分比，取值5％-15％之间；
15)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是喂丝结束状态时，
纯吹氩时间计算装置计算需要的纯吹氩时间；
151)当是铝丝时；
由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*(1+WeiAlWire/WeiAlWireFix)
其中，TimeOnlyArSet为纯吹氩时间；
WeiAlWire为喂铝丝的重量；
WeiAlWireFix取最近同钢种10炉钢包喂铝丝平均值的4倍；
152)当是非铝丝时，由纯吹氩时间计算装置计算纯吹氩时间；
TimeOnlyArSet＝TimeOnlyArSet*WeiOtherWire/WeiOtherWireFix
其中，TimeOnlyArSet为纯吹氩时间；
WeiOtherWire为非铝丝的重量之和；
WeiOtherWireFix取最近同钢种10炉钢包喂非铝丝的平均值；
16)纯吹氩时间计量装置计量纯吹氩时间，将相关信息送HMI画面显示；
纯吹氩时间TimeOnlyAr的计量公式为；
TimeOnlyAr＝TimeOnlyAr+ΔT
17)当TimeOnlyAr>＝TimeOnlyArSet时，由底吹控制装置通过PLC关闭底吹流量阀门；
18)当冶炼状态采集装置实时跟踪钢包冶炼的冶炼状态是钢包到达吊离位置时，由底吹控制装置通过PLC关闭底吹流量阀门并断开底吹管道与钢包的链接，转步骤3)。
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| GR01 | Patent grant | ||
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