CN108983693A - 一种智能优化if钢顶渣的系统和优化方法 - Google Patents

一种智能优化if钢顶渣的系统和优化方法 Download PDF

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CN108983693A
CN108983693A CN201810753026.1A CN201810753026A CN108983693A CN 108983693 A CN108983693 A CN 108983693A CN 201810753026 A CN201810753026 A CN 201810753026A CN 108983693 A CN108983693 A CN 108983693A
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李建文
靖振权
丁剑
周丹
巩彦坤
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HBIS Co Ltd Handan Branch
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Handan Iron and Steel Group Co Ltd
HBIS Co Ltd Handan Branch
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Abstract

本发明涉及一种智能优化IF钢顶渣的系统,包括物料称量系统、物料加入系统和过程控制系统;物料称量系统包括储料仓、储料仓开关、称量斗和称量斗开关;物料加入系统包括输送带和旋转溜槽;过程控制系统包括计算机、称量斗PLC和分别与计算机电连接的储料仓开关PLC、称量斗开关PLC、输送带PLC、旋转溜槽PLC、信号反馈PLC;信号反馈PLC同时与称量斗PLC、转炉生产控制系统连接。本发明还提供一种采用该系统智能优化IF钢顶渣的方法,可实现对IF钢顶渣改质用石灰、铝渣的自动计算和顶渣改质剂的自动加入,降低了人工劳动强度,缩短了检测时间,提高了改质精度,确保了转炉的高效、稳定生产。

Description

一种智能优化IF钢顶渣的系统和优化方法
技术领域
本发明涉及一种智能优化IF钢顶渣的系统和优化方法,属于转炉冶炼控制技术领域。
技术背景
目前IF钢的生产主要采用“BOF—RH—CC”(顶底复吹转炉—RH真空精炼—板坯连铸)工艺,由于不经过LF精炼,无法造还原性白渣,使得在RH结束后,钢包顶渣仍然为氧化性炉渣,渣中FeO中的氧会向钢中传输,并与钢中[Al]反应生成Al2O3夹杂,污染钢液;为此在IF钢冶炼过程中,需要对IF钢顶渣进行改质;常用的IF钢顶渣改质方法主要有两种:即:一步法和两步法,一步法主要是在转炉出钢结束后、RH精炼处理之前直接向钢包中一次性加入足够的改质剂对顶渣进行改质,该方法精确实施的前提是首先需要人工取样,测出转炉终渣的成分才能确定改质剂的精确加入量,这使得在实际操作中耽误时间较多,而且现场操作人员的劳动强度较大,同时还具有一定危险性,容易对人身造成伤害;两步法主要是在转炉出钢结束、RH精炼处理之前先向钢包内加入部分改质剂,对顶渣进行预改质,然后在RH精炼过程中或RH精炼结束后再对顶渣进行二次改质,该方法主要是根据经验,在转炉出钢结束后加入部分改质剂,对转炉出钢后的顶渣进行预改质,到RH精炼后再进行人工取样,根据RH精炼顶渣成分再加适量的顶渣改质剂对顶渣进行改质;该方法虽然节省了转炉终渣取样时间,但在RH工序仍需要人工取样,检测顶渣成分,再精确确定改质剂的加入量。可以看出无论哪种方法都需要先人工取样,并检测出炉渣的成分,根据炉渣成分确定顶渣改质剂的加入量,这都会造成人工劳动强度增加,冶炼周期延长。因此,开发出一种既能够自动检测终渣成分、又能自动控制改质剂加入量的智能优化IF钢顶渣的系统和优化方法对缩短冶炼周期、提高顶渣改质效果、稳定IF钢夹杂物控制具有十分重要的意义。
发明内容
本发明目的是提供一种智能优化IF钢顶渣的系统和优化方法,实现IF钢顶渣的自动改质,减少渣中FeO、MnO含量,保证合适的C/A比,解决现有技术问题
本发明的技术方案是:
一种智能优化IF钢顶渣的系统,包括物料称量系统、物料加入系统和过程控制系统;物料称量系统包括储料仓、储料仓开关、称量斗和称量斗开关;物料加入系统包括输送带和旋转溜槽;过程控制系统包括计算机、称量斗PLC和分别与计算机电连接的储料仓开关PLC、称量斗开关PLC、输送带PLC、旋转溜槽PLC、信号反馈PLC;信号反馈PLC同时与称量斗PLC、转炉生产控制系统连接。
上述的一种智能优化IF钢顶渣的系统,所述物料称量系统还包括位于储料仓下方的振动筛,称量斗位于振动筛下方;所述物料加入系统还包括用于接收输送带输送物料的汇料斗,汇料斗下口安装有汇料斗开关,输送带位于称量斗下方,旋转溜槽位于汇料斗下方;所述过程控制系统还包括汇料斗PLC、分别与计算机电连接的振动筛PLC、汇料斗开关PLC;信号反馈PLC同时与汇料斗PLC相连接。
一种采用上述的系统智能优化IF钢顶渣的方法,包括以下步骤:
步骤一、信号反馈PLC自动接收转炉生产控制系统中转炉石灰加入量、轻烧白云石加入量、铁水信息、石灰成分和轻烧白云石成分,计算机根据内置模型自动计算炉渣中CaO和SiO2含量;信号反馈PLC自动接收冶炼过程中不同时刻转炉的烟气流量以及烟气中CO、CO2、O2的体积百分含量,并利用内置模型,计算得到氧枪吹入转炉内的氧气、以及烟气中的CO、CO2、O2的体积累积量;
步骤二、本炉次冶炼结束后,计算机利用内置模型,根据钢液成分信息、石灰、轻烧白云石的加入量及其成分自动计算转炉终渣中CaO、SiO2的含量;根据吹氧量及转炉烟气带走的氧含量得到转炉终渣中O的含量;根据转炉终渣下渣量及炉渣成分自动计算顶渣改质剂的加入量:
步骤三、通过过程控制系统控制物料称量系统进行顶渣改质剂的称量、控制物料加入系统完成顶渣改质剂的自动加入。
上述的一种智能优化IF钢顶渣的方法,更为具体的步骤为:
步骤一、当转炉开始冶炼生产时,通过计算机关闭储料仓开关、称量斗开关和振动筛,通过计算机控制振动筛静止、称量斗清零、输送带处于待命状态、旋转溜槽处于等待位;计算机根据信号反馈PLC接收到的转炉石灰加入量、轻烧白云石加入量、铁水信息、石灰成分、轻烧白云石成分,利用内置模型,自动计算炉渣中CaO、SiO2的含量:
mCaO=m石灰×ηCaO+m轻烧白云石×τCaO
mSiO2=m石灰×ηSiO2+m轻烧白云石×τSiO2+m铁水×[Si]%×60/28
m终渣=m石灰+m轻烧+m铁水×[Si]%×60/28+m废钢×η杂质
式中:mCaO为转炉炉渣内氧化钙的质量,kg;
m石灰为转炉内石灰加入质量,kg;
ηCaO为石灰中有效氧化钙含量,wt%;
m轻烧白云石为转炉内轻烧白云石加入的质量,kg;
τCaO为轻烧白云石内氧化钙含量,wt%;
mSiO2为转炉炉渣内二氧化硅的质量,kg;
ηSiO2为石灰内二氧化硅的含量,wt%;
τSiO2为轻烧白云石内二氧化硅的含量,wt%;
m铁水为转炉装入铁水的质量,kg;
[Si]为转炉铁水中Si的含量,wt%;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
m废钢为转炉废钢装入量,kg;
η杂质为废钢内杂质含量,%。
计算机根据信号反馈PLC接收到的冶炼过程中不同时刻转炉的烟气流量以及直插式烟气分析仪检测到的烟气中CO、CO2、O2的体积百分含量,利用内置模型,计算得到氧枪吹入转炉内的氧气、以及烟气中的CO、CO2、O2的体积累积量:
式中:Voxg为转炉冶炼过程中吹入转炉内的总氧气体积,m3
VCO为转炉冶炼过程中烟气内CO的总体积,m3
VCO2为转炉冶炼过程中烟气内CO2的总体积,m3
VO2为转炉冶炼过程中烟气内O2的残余总体积,m3
g为转炉冶炼过程中吹入转炉内当前时刻的氧气流量,m3/s;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气流量,m3/s;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的CO体积百分含量,%;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的CO2体积百分含量,%;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的残余O2体积百分含量,%;
t为上述相关参数的检测周期,通常为1~2s。
步骤二、当本炉次冶炼结束后,计算机利用内置模型,根据步骤一中计算结果和钢液成分信息、石灰、轻烧白云石的加入量及其成分自动计算转炉终渣中CaO、SiO2的含量:
式中:wCaO为终渣中CaO的含量;
wSiO2为终渣中SiO2的含量;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
根据步骤一中计算结果和吹氧量、及转炉烟气带走的氧含量得到转炉终渣中O的含量,即:
mO=1.429·(Voxg-0.5·VCO-VCO2-VO2)
式中:mO为计算得到的转炉终渣中所含有的O质量,kg;
Voxg为转炉冶炼过程中吹入转炉内的总氧气体积,m3
VCO为转炉冶炼过程中烟气内CO的总体积,m3
VCO2为转炉冶炼过程中烟气内CO2的总体积,m3
VO2为转炉冶炼过程中烟气内O2的残余总体积,m3
式中:ηO为终渣中氧的质量分数,%;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
根据转炉终渣下渣量及步骤二中计算的转炉终渣中CaO、SiO2的含量和O的含量自动计算顶渣改质剂小粒石灰和铝渣的加入量:
小粒石灰加入量为:
m小粒石灰=λ·m·R·wSiO2·α
式中:λ为转炉下渣量,kg/t钢,一般为5kg/t钢;
R为需要的顶渣碱度;
m为转炉钢水重量
wS i2O为终渣内SiO2含量
α为调整系数,在1~2之间。
铝渣加入量为:
m铝渣=1.125·ηOAl·α·λ·m
式中:m铝渣为顶渣改质需要的铝渣重量,kg;
m为转炉钢水重量
ηAl为铝渣中的Al含量,wt%;
ηO为终渣中氧的质量分数,%
λ为转炉下渣量,kg/t钢,一般为5kg/t钢;
α为调整系数,在1~2之间。
步骤三、计算机在计算得到顶渣改质剂小粒石灰和铝渣的加入量后,开始进行顶渣改质剂的称量操作,具体操作步骤如下
①计算机向储料仓开关PLC发出指令,储料仓打开,顶渣改质剂从储料仓流入振动筛内;
②计算机向振动筛PLC发出指令,启动振动筛,此时顶渣改质剂在振动筛的作用下逐渐进入称量斗内;
③称量斗开始称量不断流入的顶渣改质剂重量,并实时通过信号反馈PLC将重量信息反馈给计算机,当计算机检测到称量斗内的顶渣改质剂重量与步骤二所计算得到的重量之间的差值在-0.5kg~+0.5kg时,将向储料仓开关PLC和振动筛PLC发出指令,关闭储料仓开关和振动筛;
步骤四、称量完成后,计算机向输送带PLC发出指令,输送带开始转动,同时向称量斗开关PLC发出指令,称量斗开关打开,顶渣改质剂流入输送带,在输送带的带动下,顶渣改质剂流入汇料斗,当顶渣改质剂输送结束后,计算机向称量斗开关PLC发出指令,称量斗开关关闭,同时向输送带PLC发出指令,输送带停止传动;
步骤五、当转炉出钢至3/4时,计算机向旋转溜槽PLC发出指令,旋转溜槽旋转至加料位,计算机向汇料斗开关PLC发出指令,汇料斗开关打开,顶渣改质剂流入汇料斗后经旋转溜槽加入到钢包内;当顶渣改质剂加完后,计算机接受信号反馈PLC的指令,并向汇料斗开关PLC和旋转溜槽PLC发出指令,汇料斗开关关闭,旋转溜槽返回等待位,完成IF钢顶渣改质的智能操作。
本发明的有益效果是:本发明实现了对IF钢顶渣改质用石灰、铝渣的自动计算和顶渣改质剂的自动加入,降低了人工劳动强度,缩短了检测时间,提高了改质精度,确保了转炉的高效、稳定生产。采用该方法可以使钢包顶渣中FeO含量降至5%以内,C/A比控制在1.2~1.8之间,在行业内有极大的推广使用价值。
附图说明
图1为本发明智能优化IF钢顶渣系统的结构示意图;
图2为过程控制系统示意图;
图3为本发明智能优化IF钢顶渣系统的一个实施例示意图;
图4为实施例的过程控制系统示意图;
图中标记为:储料仓1、储料仓开关2、称量斗3、称量斗开关4、输送带5、旋转溜槽6、计算机7、储料仓开关PLC8、称量斗开关PLC9、输送带PLC10、旋转溜槽PLC11、信号反馈PLC12、称量斗PLC13、转炉生产控制系统14、振动筛15、汇料斗16、汇料斗开关17、振动筛PLC18、汇料斗PLC19、汇料斗开关PLC20、钢包21、石灰储料仓22、石灰储料仓开关23、石灰称量斗24、石灰称量斗开关25、石灰储料仓开关PLC26、石灰称量斗开关PLC27、石灰振动筛28、石灰振动筛PLC29、铝渣储料仓30、铝渣储料仓开关31、铝渣称量斗32、铝渣称量斗开关33、铝渣储料仓开关PLC34、铝渣称量斗开关PLC35、铝渣振动筛36、铝渣振动筛PLC37、石灰称量斗PLC38、铝渣称量斗PLC39。
具体实施方式
本发明一种智能优化IF钢顶渣的系统,包括物料称量系统、物料加入系统和过程控制系统;
图1显示,物料称量系统包括储料仓1、安装于储料仓1下端口的储料仓开关2、位于储料仓1下方的振动筛15、位于振动筛15下方的称量斗3和安装于称量斗3下端口的称量斗开关4;物料加入系统包括位于称量斗3下方的输送带5、用于接收输送带5输送物料的汇料斗16和旋转溜槽6;汇料斗16位于输送带5的下方,汇料斗16的下端口安装有汇料斗开关17,旋转溜槽6位于汇料斗16的下方;
图2显示,过程控制系统包括计算机7、称量斗PLC13、汇料斗PLC19、储料仓开关PLC8、称量斗开关PLC9、输送带PLC10、振动筛PLC18、汇料斗开关PLC20、旋转溜槽PLC11、信号反馈PLC12和转炉生产控制系统14;计算机7分别与储料仓开关PLC8、称量斗开关PLC9、输送带PLC10、振动筛PLC18、汇料斗开关PLC20、旋转溜槽PLC11电连接,分别用于控制储料仓开关2、称量斗开关4、输送带5、振动筛15、汇料斗开关17、旋转溜槽6;计算机7与信号反馈PLC12电连接,用于接收反馈信号;信号反馈PLC12同时与称量斗PLC13、汇料斗PLC19、转炉生产控制系统14电连接,分别用于接收称量斗3、汇料斗16、转炉生产控制系统14的信号。
本发明还提供一种采用上述的系统智能优化IF钢顶渣的方法,包括以下步骤:
步骤一、信号反馈PLC12自动接收转炉生产控制系统14反馈的转炉石灰加入量、轻烧白云石加入量、铁水信息、石灰成分和轻烧白云石成分,计算机7根据内置模型自动计算炉渣中CaO和SiO2含量;信号反馈PLC12自动接收冶炼过程中不同时刻转炉生产控制系统14反馈的转炉烟气流量以及烟气中CO、CO2、O2的体积百分含量,并利用内置模型,计算得到氧枪吹入转炉内的氧气、以及烟气中的CO、CO2、O2的体积累积量;
步骤二、本炉次冶炼结束后,计算机7利用内置模型,根据钢液成分信息、石灰、轻烧白云石的加入量及其成分自动计算转炉终渣中CaO、SiO2的含量;根据吹氧量及转炉烟气带走的氧含量得到转炉终渣中O的含量;根据转炉终渣下渣量及炉渣成分自动计算顶渣改质剂的加入量:
步骤三、通过过程控制系统控制物料称量系统进行顶渣改质剂的称量、控制物料加入系统完成顶渣改质剂的自动加入。
以下通过具体实施例对本发明做进一步说明,在本实施例中,顶渣改质剂为小粒石灰和铝渣,小粒石灰粒度为3~5mm,氧化钙的重量百分含量大于90%,活性度≥300ml;铝渣成分为:Al:25~35wt%、Al2O3:20~30wt%、CaCO3:30~40wt%;
图3显示,物料称量系统由石灰物料称量系统和铝渣物料称量系统组成,石灰物料称量系统包括石灰储料仓22、安装于石灰储料仓22下端口的石灰储料仓开关23、位于石灰储料仓22下方的石灰振动筛28、位于石灰振动筛28下方的石灰称量斗24和安装于石灰称量斗24下端口的石灰称量斗开关25;铝渣物料称量系统包括铝渣储料仓30、安装于铝渣储料仓30下端口的铝渣储料仓开关31、位于铝渣储料仓30下方的铝渣振动筛36、位于铝渣振动筛36下方的铝渣称量斗32和安装于铝渣称量斗32下端口的铝渣称量斗开关33;物料加入系统包括位于石灰称量斗24和铝渣称量斗32下方的输送带5、用于接收输送带5输送物料的汇料斗16和旋转溜槽6;汇料斗16位于输送带5的下方,汇料斗16的下端口安装有汇料斗开关17,旋转溜槽6位于汇料斗16的下方;
图4显示,过程控制系统包括计算机7、石灰称量斗PLC38、汇料斗PLC19、石灰储料仓开关PLC26、石灰称量斗开关PLC27、输送带PLC10、石灰振动筛PLC29、汇料斗开关PLC20、旋转溜槽PLC11、信号反馈PLC12、铝渣称量斗PLC39、铝渣储料仓开关PLC31、铝渣称量斗开关PLC35、铝渣振动筛PLC37和转炉生产控制系统14;计算机7分别与石灰储料仓开关PLC26、石灰称量斗开关PLC27、铝渣储料仓开关PLC34、铝渣称量斗开关PLC35、石灰振动筛PLC29、铝渣振动筛PLC37、输送带PLC10、汇料斗开关PLC20、旋转溜槽PLC11电连接,分别用于控制石灰储料仓开关23、石灰称量斗开关25、铝渣储料仓开关31、铝渣称量斗开关33、石灰振动筛28、铝渣振动筛36、输送带5、汇料斗开关17、旋转溜槽6;计算机7与信号反馈PLC12电连接,用于接收反馈信号;信号反馈PLC12同时与石灰称量斗PLC38、铝渣称量斗PLC39、汇料斗PLC19、转炉生产控制系统14电连接,分别用于接收石灰称量斗24、铝渣称量斗32、汇料斗16、转炉生产控制系统14的信号。
一种采用上述的系统智能优化IF钢顶渣的方法,具体的步骤为:
步骤一、当转炉开始冶炼生产时,通过计算机7关闭石灰储料仓开关23、铝渣储料仓开关31、石灰称量斗开关25、铝渣称量斗开关33、石灰振动筛28和铝渣振动筛36,通过计算机7将石灰称量斗24和铝渣称量斗32清零、输送带5处于待命状态、旋转溜槽6处于等待位;计算机7根据信号反馈PLC12接收的由转炉生产控制系统14传来的转炉石灰加入量、轻烧白云石加入量、铁水信息、石灰成分、轻烧白云石成分,利用内置模型,自动计算炉渣中CaO、SiO2的含量:
mCaO=m石灰×ηCaO+m轻烧白云石×τCaO
mSiO2=m石灰×ηSiO2+m轻烧白云石×τSiO2+m铁水×[Si]%×60/28
m终渣=m石灰+m轻烧+m铁水×[Si]%×60/28+m废钢×η杂质
式中:mCaO为转炉炉渣内氧化钙的质量,kg;
m石灰为转炉内石灰加入质量,kg;
ηCaO为石灰中有效氧化钙含量,wt%;
m轻烧白云石为转炉内轻烧白云石加入的质量,kg;
τCaO为轻烧白云石内氧化钙含量,wt%;
mSiO2为转炉炉渣内二氧化硅的质量,kg;
ηSiO2为石灰内二氧化硅的含量,wt%;
τSiO2为轻烧白云石内二氧化硅的含量,wt%;
m铁水为转炉装入铁水的质量,kg;
[Si]为转炉铁水中Si的含量,wt%;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
m废钢为转炉废钢装入量,kg;
η杂质为废钢内杂质含量,%。
计算机7根据信号反馈PLC12接收到的由转炉生产控制系统14传来的冶炼过程中不同时刻转炉烟气流量以及直插式烟气分析仪检测到的烟气中CO、CO2、O2的体积百分含量,利用内置模型,计算得到氧枪吹入转炉内的氧气、以及烟气中的CO、CO2、O2的体积累积量:
式中:Voxg为转炉冶炼过程中吹入转炉内的总氧气体积,m3
VCO为转炉冶炼过程中烟气内CO的总体积,m3
VCO2为转炉冶炼过程中烟气内CO2的总体积,m3
VO2为转炉冶炼过程中烟气内O2的残余总体积,m3
为转炉冶炼过程中吹入转炉内当前时刻的氧气流量,m3/s;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气流量,m3/s;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的CO体积百分含量,%;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的CO2体积百分含量,%;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的残余O2体积百分含量,%;
t为上述相关参数的检测周期,通常为1~2s。
步骤二、当本炉次冶炼结束后,计算机7利用内置模型,根据步骤一中计算结果和钢液成分信息、石灰、轻烧白云石的加入量及其成分自动计算转炉终渣中CaO、SiO2的含量:
式中:wCaO为终渣中CaO的含量;
wSiO2为终渣中SiO2的含量;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
根据步骤一中计算结果和吹氧量、及转炉烟气带走的氧含量得到转炉终渣中O的含量,即:
mO=1.429·(Voxg-0.5·VCO-VCO2-VO2)
式中:mO为计算得到的转炉终渣中所含有的O质量,kg;
Voxg为转炉冶炼过程中吹入转炉内的总氧气体积,m3
VCO为转炉冶炼过程中烟气内CO的总体积,m3
VCO2为转炉冶炼过程中烟气内CO2的总体积,m3
VO2为转炉冶炼过程中烟气内O2的残余总体积,m3
式中:ηO为终渣中氧的质量分数,%;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
根据转炉终渣下渣量及步骤二中计算的转炉终渣中CaO、SiO2的含量和O的含量自动计算顶渣改质剂小粒石灰和铝渣的加入量:
小粒石灰加入量为:
m小粒石灰=λ·m·R·wSiO2·α
式中:λ为转炉下渣量,kg/t钢,一般为5kg/t钢;
R为需要的顶渣碱度;
m为转炉钢水重量
wS i2O为终渣内SiO2含量
α为调整系数,在1~2之间。
铝渣加入量为:
m铝渣=1.125·ηOAl·α·λ·m
式中:m铝渣为顶渣改质需要的铝渣重量,kg;
m为转炉钢水重量
ηAl为铝渣中的Al含量,wt%;
ηO为终渣中氧的质量分数,%
λ为转炉下渣量,kg/t钢,一般为5kg/t钢;
α为调整系数,在1~2之间。
步骤三、计算机7在计算得到顶渣改质剂小粒石灰和铝渣的加入量后,开始进行顶渣改质剂的称量操作,具体操作步骤如下
④计算机7向石灰储料仓开关PLC26、铝渣储料仓开关PLC34发出指令,两个储料仓打开,顶渣改质剂从储料仓分别流入相对应的石灰振动筛28和铝渣振动筛36内;
⑤计算机7向石灰振动筛PLC29、铝渣振动筛PLC37发出指令,启动两个振动筛,此时顶渣改质剂在振动筛的作用下逐渐进入相对应的石灰称量斗24和铝渣称量斗32内;
⑥两个称量斗开始称量不断流入的顶渣改质剂重量,并实时通过信号反馈PLC12将重量信息反馈给计算机7,当计算机7检测到两个称量斗内的顶渣改质剂重量与步骤二所计算得到的重量之间的差值在-0.5kg~+0.5kg时,将向石灰储料仓开关PLC26、石灰振动筛PLC29、铝渣储料仓开关PLC34、铝渣振动筛PLC37发出指令,关闭两个储料仓开关和两个振动筛;
步骤四、称量完成后,计算机7向输送带PLC10发出指令,输送带5开始转动,同时向石灰称量斗开关PLC27和铝渣称量斗开关PLC34发出指令,石灰称量斗开关25和铝渣称量斗开关33打开,顶渣改质剂落至输送带5上,在输送带5的带动下,顶渣改质剂流入汇料斗16,当顶渣改质剂输送结束后,计算机7向石灰称量斗开关PLC27和铝渣称量斗开关PLC34发出指令,两个称量斗开关关闭,同时向输送带PLC10发出指令,输送带5停止传动;
步骤五、当转炉出钢至3/4时,计算机7向旋转溜槽PLC11发出指令,旋转溜槽6旋转至加料位,计算机7向汇料斗开关PLC20发出指令,汇料斗开关17打开,顶渣改质剂流入汇料斗16后经旋转溜槽6加入到钢包21内;当顶渣改质剂加完后,计算机7接受信号反馈PLC12的指令,并向汇料斗开关PLC20和旋转溜槽PLC11发出指令,汇料斗开关17关闭,旋转溜槽6返回等待位,完成IF钢顶渣改质的智能加入操作。

Claims (4)

1.一种智能优化IF钢顶渣的系统,其特征在于:它包括物料称量系统、物料加入系统和过程控制系统;物料称量系统包括储料仓(1)、储料仓开关(2)、称量斗(3)和称量斗开关(4);物料加入系统包括输送带(5)和旋转溜槽(6);过程控制系统包括计算机(7)、称量斗PLC(13)和分别与计算机(7)电连接的储料仓开关PLC(8)、称量斗开关PLC(9)、输送带PLC(10)、旋转溜槽PLC(11)、信号反馈PLC(12);信号反馈PLC(12)同时与称量斗PLC(13)、转炉生产控制系统(14)连接。
2.如权利要求1所述的一种智能优化IF钢顶渣的系统,其特征在于:所述物料称量系统还包括位于储料仓(1)下方的振动筛(15),称量斗(3)位于振动筛(15)的下方;所述物料加入系统还包括用于接收输送带(5)输送物料的汇料斗(16),汇料斗(16)的下口安装有汇料斗开关(17),输送带(5)位于称量斗(3)的下方,旋转溜槽(6)位于汇料斗(16)的下方;所述过程控制系统还包括汇料斗PLC(19)、分别与计算机(7)电连接的振动筛PLC(18)、汇料斗开关PLC(20);信号反馈PLC(12)同时与汇料斗PLC(19)相连接。
3.一种采用权利要求2所述的系统智能优化IF钢顶渣的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、信号反馈PLC(12)自动接收转炉生产控制系统(14)中转炉石灰加入量、轻烧白云石加入量、铁水信息、石灰成分和轻烧白云石成分,计算机(7)根据内置模型自动计算炉渣中CaO和SiO2含量;信号反馈PLC(12)自动接收冶炼过程中不同时刻转炉的烟气流量以及烟气中CO、CO2、O2的体积百分含量,并利用内置模型,计算得到氧枪吹入转炉内的氧气、以及烟气中的CO、CO2、O2的体积累积量;
步骤二、本炉次冶炼结束后,计算机(7)利用内置模型,根据钢液成分信息、石灰、轻烧白云石的加入量及其成分自动计算转炉终渣中CaO、SiO2的含量;根据吹氧量及转炉烟气带走的氧含量得到转炉终渣中O的含量;根据转炉终渣下渣量及炉渣成分自动计算顶渣改质剂的加入量:
步骤三、通过过程控制系统控制物料称量系统进行顶渣改质剂的称量、控制物料加入系统完成顶渣改质剂的自动加入。
4.如权利要求3所述的一种智能优化IF钢顶渣的方法,其特征在于:更为具体的步骤为:
步骤一、当转炉开始冶炼生产时,通过计算机(7)关闭储料仓开关(2)、称量斗开关(4)和振动筛(15),通过计算机(7)控制振动筛(15)静止、称量斗(3)清零、输送带(5)处于待命状态、旋转溜槽(6)处于等待位;计算机(7)根据信号反馈PLC(12)接收到的转炉石灰加入量、轻烧白云石加入量、铁水信息、石灰成分、轻烧白云石成分,利用内置模型,自动计算炉渣中CaO、SiO2的含量:
mCaO=m石灰×ηCaO+m轻烧白云石×τCaO
mSiO2=m石灰×ηSiO2+m轻烧白云石×τSiO2+m铁水×[Si]%×60/28
m终渣=m石灰+m轻烧+m铁水×[Si]%×60/28+m废钢×η杂质
式中:mCaO为转炉炉渣内氧化钙的质量,kg;
m石灰为转炉内石灰加入质量,kg;
ηCaO为石灰中有效氧化钙含量,wt%;
m轻烧白云石为转炉内轻烧白云石加入的质量,kg;
τCaO为轻烧白云石内氧化钙含量,wt%;
mSiO2为转炉炉渣内二氧化硅的质量,kg;
ηSiO2为石灰内二氧化硅的含量,wt%;
τSiO2为轻烧白云石内二氧化硅的含量,wt%;
m铁水为转炉装入铁水的质量,kg;
[Si]为转炉铁水中Si的含量,wt%;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
m废钢为转炉废钢装入量,kg;
η杂质为废钢内杂质含量,%。
计算机(7)根据信号反馈PLC(12)接收到的冶炼过程中当前时刻转炉的烟气流量以及直插式烟气分析仪检测到的烟气中CO、CO2、O2的体积百分含量,利用内置模型,计算得到氧枪吹入转炉内的氧气、以及烟气中的CO、CO2、O2的体积累积量:
式中:Voxg为转炉冶炼过程中吹入转炉内的总氧气体积,m3
VCO为转炉冶炼过程中烟气内CO的总体积,m3
VCO2为转炉冶炼过程中烟气内CO2的总体积,m3
VO2为转炉冶炼过程中烟气内O2的残余总体积,m3
为转炉冶炼过程中吹入转炉内当前时刻的氧气流量,m3/s;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气流量,m3/s;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的CO体积百分含量,%;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的CO2体积百分含量,%;
为转炉冶炼过程中当前时刻的烟气中的残余O2体积百分含量,%;
t为上述相关参数的检测周期,通常为1~2s。
步骤二、当本炉次冶炼结束后,计算机(7)利用内置模型,根据步骤一中计算结果和钢液成分信息、石灰、轻烧白云石的加入量及其成分自动计算转炉终渣中CaO、SiO2的含量:
式中:wCaO为终渣中CaO的含量;
wSiO2为终渣中SiO2的含量;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
根据步骤一中计算结果和吹氧量、及转炉烟气带走的氧含量得到转炉终渣中O的含量,即:
mO=1.429·(Voxg-0.5·VCO-VCO2-VO2)
式中:mO为计算得到的转炉终渣中所含有的O质量,kg;
Voxg为转炉冶炼过程中吹入转炉内的总氧气体积,m3
VCO为转炉冶炼过程中烟气内CO的总体积,m3
VCO2为转炉冶炼过程中烟气内CO2的总体积,m3
VO2为转炉冶炼过程中烟气内O2的残余总体积,m3
式中:ηO为终渣中氧的质量分数,%;
mO为顶渣中氧的重量,kg;
m终渣为转炉终渣总质量,kg;
根据转炉终渣下渣量及步骤二中计算的转炉终渣中CaO、SiO2的含量和O的含量自动计算顶渣改质剂小粒石灰和铝渣的加入量:
小粒石灰加入量为:
m小粒石灰=λ·m·R·wSiO2·α
式中:λ为转炉下渣量,kg/t钢,一般为5kg/t钢;
R为需要的顶渣碱度;
m为转炉钢水重量
wSi2O为终渣内SiO2含量
α为调整系数,在1~2之间。
铝渣加入量为:
m铝渣=1.125·ηOAl·α·λ·m
式中:m铝渣为顶渣改质需要的铝渣重量,kg;
m为转炉钢水重量,t;
ηAl为铝渣中的Al含量,wt%;
ηO为终渣中氧的质量分数,%
λ为转炉下渣量,kg/t钢,一般为5kg/t钢;
α为调整系数,在1~2之间。
步骤三、计算机(7)在计算得到顶渣改质剂小粒石灰和铝渣的加入量后,开始进行顶渣改质剂的称量操作,具体操作步骤如下
①计算机(7)向储料仓开关PLC(8)发出指令,储料仓(1)打开,顶渣改质剂从储料仓(1)流入振动筛(15)内;
②计算机(7)向振动筛PLC(18)发出指令,启动振动筛(15),此时顶渣改质剂在振动筛(15)的作用下逐渐进入称量斗(3)内;
③称量斗(3)开始称量不断流入的顶渣改质剂重量,并实时通过信号反馈PLC(12)将重量信息反馈给计算机(7),当计算机(7)检测到称量斗(3)内的顶渣改质剂重量与步骤二所计算得到的重量之间的差值在-0.5kg~+0.5kg时,将向储料仓开关PLC(8)和振动筛PLC(18)发出指令,关闭储料仓开关(2)和振动筛(15);
步骤四、称量完成后,计算机(7)向输送带PLC(10)发出指令,输送带(5)开始转动,同时向称量斗开关PLC(9)发出指令,称量斗开关(4)打开,顶渣改质剂流入输送带(5),在输送带(5)的带动下,顶渣改质剂流入汇料斗(16),当顶渣改质剂输送结束后,计算机(7)向称量斗开关PLC(9)发出指令,称量斗开关(4)关闭,同时向输送带PLC(10)发出指令,输送带(5)停止传动;
步骤五、当转炉出钢至3/4时,计算机(7)向旋转溜槽PLC(11)发出指令,旋转溜槽(6)旋转至加料位,计算机(7)向汇料斗开关PLC(20)发出指令,汇料斗开关(17)打开,顶渣改质剂流入汇料斗(16)后经旋转溜槽(6)加入到钢包(21)内;当顶渣改质剂加完后,计算机(7)接受信号反馈PLC(12)的指令,并向汇料斗开关PLC(20)和旋转溜槽PLC(11)发出指令,汇料斗开关(17)关闭,旋转溜槽(6)返回等待位,完成IF钢顶渣改质的智能操作。
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