CN112725557A - 一种转炉底吹智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转炉底吹智能控制方法，方法中的底吹按照工艺顺序为出渣准备、吹炼前期、吹炼后期、取样等待、补吹、出钢、溅渣护炉。通过对转炉底吹控制系统的分析，并实现了转炉底吹智能控制，克服了转炉炼钢生产过程中冶炼、溅渣、空炉、后搅等环节的操作的繁琐性及控制方式的切换带来的扰动性。本发明中的转炉底吹智能控制方法运行稳定，自动化程度极高，为实现高品质钢及全自动炼钢控制提供了可靠依据和实践基础。本方法满足了炼钢生产不同钢种和不同冶炼模式的需要，较现有技术方式，达到了均匀钢水温度及成分、加快热化学反应和去除夹杂物等良好的冶炼效果，并能准确的控制氮氩的流量，大大降低了炼钢的成本。

Description

一种转炉底吹智能控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种转炉底吹智能控制方法。

背景技术

目前，国内外各大钢铁行业对转炉底吹的控制都有了自己的成型的控制策略及手段，但是在各个控制模式的切换上及控制精度上由于没有充分考虑到冶炼过程中不同情况及出现的多种问题，并没有达到理想的控制效果。例如缺乏二级计算机系统的控制与其他控制的有机结合，缺乏几种模式的无扰动切换处理，缺乏在各种模式下支路堵塞及设备异常时的回路处理等等，致使给控制设备的运转带来比较明显的滞后性。存在控制模式单一，操作人员劳动强度大，对氮/氩的切换也没有做到精准控制，更不利于成本的控制。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种转炉底吹智能控制方法，方法包括：

S1，获取用户选择的操作模式；

S2，如为自动模式，开启PLC控制模块以及启动SDM控制模块；

S3，在显示界面上调用底吹模式，并确定钢种；

S4，发出点火信号，并进行点火；

S5，接收顶吹的含氧量，并计算与总氧量比值；同时进入二级动态模块控制；

S6，加载与耗氧量对应的气量和底吹吹气搅拌流量；

S7，调用最小有效回路计算功能处理模型；

S8，判断底吹吹气搅拌是否结束，同时判断是否进行反复吹气搅拌；

S9，如吹炼结束，调用后搅模型，达到预设流量以及预设时间后，后搅结束；

步骤S8中，如需要进行反复吹炼，则保持吹炼，直到达到出钢条件；

S10，开始出钢，按照预设流量进行吹气搅拌，直到出钢结束；

S11，开启溅渣过程，启动气阀，对溅渣过程进行吹气，直到溅渣完成。

进一步需要说明的是，底吹模式包括分布在转炉平台下的底吹阀门站，底吹的介质采用氩气和氮气；

底吹阀门站通过减压装置和稳压装置分别对氩气和氮气进行稳压，并将稳压后的氩气和氮气通过多个供气支路，经转炉耳轴软管联接至均匀分布在转炉底部的多个透气砖，最后送入转炉中进行吹气搅拌。

进一步需要说明的是，底吹阀门站包括两套相互独立的减压装置：一套是氮气减压装置，另一套是氩气减压装置；

每套减压装置包含如下设备：气源减压阀、过滤器，气动阀，手动截止阀，自力式调节阀，两个压力变送器及两个压力就地显示表；

减压装置将氩气和氮气高于1.5MPa的压力，减压至1.2MPa，通过稳压装置稳定后，再通过进气总管分别输送给八路支管。

进一步需要说明的是，每个供气支路分别接于转炉底部均匀分布的透气砖上；

每个流量支管上分别设置有手动阀，旋涡流量计，压力变送器，自力式旁通流量调节阀，流量调节阀，电动切断阀以及压力就地显示表；

各支路流量通过PLC控制模块自动设定或由操作人员进行现场手动设置；

若某个支路的流量＜5Nm3/h，同时其压力＞0.95进气总管压力，则判断为支管堵塞，并发出报警信号。

进一步需要说明的是，系统配置有自动运行模式、手动运行模式以及检修模式；

操作人员在服务器的人机交互界面上设置系统的运行模式；

手动运行模式是操作人员通过控制界面读取各个设备信息，并手动发送控制指令，或者基于操作人员现场控制箱就地控制设备运行；

自动运行模式，系统基于步骤S1至S11运行；操作人员基于控制界面监控运行过程；

在自动运行模式中，操作人员随时切换至手动运行模式；

检修方式为手动控制底吹方式。

进一步需要说明的是，氩气和氮气的切换方式是基于氮气集气罐连接的氮气切断阀和氩气集气罐连接的氩气切断阀打开和关闭实现切换。

氮气切断阀和氩气切断阀均采用气闭型气动阀，即断气时阀门全开。

进一步需要说明的是，SDM控制模块是基于底吹控制方式，基于服务器根据下一炉所炼钢种，给出底吹吹炼模型，直接将模型发送至数据通讯网关，经过数据处理后，PLC控制模块通过以太网读取模型数据，执行氮气和氩气的切换及高低流量切换。

进一步需要说明的是，PLC控制模块在底吹操作界面上根据不同钢种配置不同的氮含量；

PLC控制模块配置三种底吹控制模型，PLC控制模块调用并执行底吹控制模型，实现底吹过程的PLC自动控制。

进一步需要说明的是，基于PLC控制模块最小有效回路计算功能执行控制：

底吹气体均匀分配到各个供气支路，当某一供气支路堵塞，关闭所述供气支路上的供气阀门；将当前的底吹气体再平均分配到其他的供气支路上；

当满足供气要求的供气支路少于预设值时，系统进行报警。

进一步需要说明的是，底吹贯穿在整个转炉生产过程中，通过控制入口的吹搅气体类型和气体流量来控制转炉底部搅拌；

根据钢种对成品氮含量[N]要求的不同，将其划分为以下三种底吹控制模型：

a、[N]≤40ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹全程吹氩；

b、40ppm＜[N]≤70ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行氮氩切换；

c、[N]＞70ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行全程吹氮。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的转炉底吹智能控制方法，在智能控制方面应用计算机控制设备及先进的控制算法，通过对转炉底吹控制系统的分析，并实现了转炉底吹智能控制，克服了转炉炼钢生产过程中冶炼、溅渣、空炉、后搅等环节的操作的繁琐性及控制方式的切换带来的扰动性。本发明中的转炉底吹智能控制方法运行稳定，自动化程度极高，为实现高品质钢及全自动炼钢控制提供了可靠依据和实践基础。

本发明提供的转炉底吹智能控制方法满足了炼钢生产不同钢种和不同冶炼模式的需要，较现有技术方式，达到了均匀钢水温度及成分、加快热化学反应和去除夹杂物等良好的冶炼效果，并能准确的控制氮氩的流量，大大降低了炼钢的成本。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法，通过PLC控制模块以及SDM控制模块对转炉底吹进行分析控制，可以根据炼钢吹炼、检修、空炉过程中的状态设置了生产阶段、检修阶段、异常突发状况时的应对处理。克服了转炉炼钢生产过程中冶炼、溅渣、空炉、后搅、检修等环节的操作的繁琐性及控制方式的切换带来的扰动性。实现了多模式阀位控制的无扰动切换。其中底吹最小有效回路计算功能处理模型实现了基于总流量值稳定不变的高精度控制。

在转炉底吹控制系统中采用分布式远程I/O接入现场传感器、仪表、执行机构的输入、输出信号。控制系统分散安装，集中控制，极大减少了施工工程量，减小调试难度，方便系统维护工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为转炉底吹智能控制方法流程图；

图2为[N]≤40ppm钢种的底吹控制曲线；

图3为40＜[N]≤70ppm钢种的底吹控制曲线；

图4为[N]＞70ppm钢种的底吹控制曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种转炉底吹智能控制方法，如图1所示，

本发明中，涉及的转炉炼钢是把废钢、造渣材料等加入转炉内，让废钢、造渣材料与铁水进行接触氧化。

在铁水的温度及各种原料间的化学反应所产生的热量，产生一氧化碳能源炼钢。其中，转炉炼钢是除去铁水内部碳、磷、硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，通过造渣剂改变钢材的化学成分。

本发明中采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。通过氧化反应除去生铁内的杂质及碳，产出钢材。

转炉炼钢的基本冶炼过程分为六部：

(1)对炉体设备进行检查与维修；

(2)向炉内加入原料，将炉体至于竖立位置；

(3)吹炼开始，加入第一批渣料。当铁水内一氧化碳产生时炉口喷出火焰，此时

铁水内渣料基本融化；

(4)加入第二批渣料继续吹炼，当火焰降低后停止吹炼；

(5)测样并决定是否补吹；

(6)出钢，加入脱氧剂进行脱氧，完成整个冶炼过程。

在转炉炼钢过程中，氧气通过顶部吹入炉体为转炉顶吹，若氧气等通过底部吹入炉体为转炉底吹。转炉炼钢既可以采用顶吹，也可以采用底吹。为了加强转炉内铁水的搅拌，使之反应更加充分，在炉底通过喷枪吹入气体，使铁水内的化学成分与造渣剂充分反应。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法，是底吹炼法通过在炉内底部吹入气体，加强对炉内铁水的搅拌，使之冶炼反应更加充分，增加炉内铁水自搅拌力，避免氧气顶吹的弱点。

这样还可以降低原料、造渣剂的损耗，降低碳、杂质的含量，并提高冶炼速度。

通常炉底供气采用喷嘴和透气砖两种方法。供气种类选择氩气和氮气。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法，通过PLC对底吹冶炼进行控制，完善自动化流程，加强自我保护机制；控制底吹气体流量，减少氮、氩气消耗量，提高底吹系统的稳定性，可靠性。以高效、经济的吹炼模式熔炼出高品质钢水，达到增加产量及生产特殊等级钢的目的。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法在转炉炼钢的过程中，前期从底部吹入氮气，当吹炼到供氧量的60％-70％时进行氮氩起切换，改为吹入氩气。由于氩气成本较高，气体的切换可以有效降低成本，又防止钢水氮含量超标。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法中的底吹按照工艺顺序为出渣准备、吹炼前期、吹炼后期、取样等待、补吹、出钢、溅渣护炉。

具体方法包括：

S1，获取用户选择的操作模式；

S2，如为自动模式，开启PLC控制模块以及启动SDM控制模块；

S3，在显示界面上调用底吹模式，并确定钢种；

S4，发出点火信号，并进行点火；

S5，接收顶吹的含氧量，并计算与总氧量比值；同时进入二级动态模块控制；

S6，加载与耗氧量对应的气量和底吹吹气搅拌流量；

S7，调用最小有效回路计算功能处理模型；

S8，判断底吹吹气搅拌是否结束，同时判断是否进行反复吹气搅拌；

S9，如吹炼结束，调用后搅模型，达到预设流量以及预设时间后，后搅结束；

步骤S8中，如需要进行反复吹炼，则保持吹炼，直到达到出钢条件；

S10，开始出钢，按照预设流量进行吹气搅拌，直到出钢结束；

S11，开启溅渣过程，启动气阀，对溅渣过程进行吹气，直到溅渣完成。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法中使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明实施例的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法中，底吹模式包括分布在转炉平台下的底吹阀门站，底吹的介质采用氩气和氮气；

底吹阀门站通过减压装置和稳压装置分别对氩气和氮气进行稳压，并将稳压后的氩气和氮气通过多个供气支路，经转炉耳轴软管联接至均匀分布在转炉底部的多个透气砖，最后送入转炉中进行吹气搅拌。

优选地的至少8个供气支路，以及对应的8个透气砖。

底吹阀门站包括两套相互独立的减压装置：一套是氮气减压装置，另一套是氩气减压装置；

每套减压装置包含如下设备：气源减压阀及过滤器，气动阀带开、关限位，手动截止阀，自力式调节阀，两个压力变送器及两个压力就地显示表；减压装置将氩气和氮气高于1.5MPa的压力，减压至1.2MPa，通过稳压装置稳定后，再通过进气总管分别输送给八路支管。

优选地，8个供气支路分别接于转炉底部均匀分布的八个透气砖上；

每个流量支管上分别设置有手动阀，旋涡流量计，压力变送器，自力式旁通流量调节阀，流量调节阀，电动切断阀以及压力就地显示表；

各支路流量通过PLC控制模块自动设定或由操作人员进行现场手动设置；

若某个支路的流量＜5Nm3/h，同时其压力＞0.95进气总管压力，则判断为支管堵塞，并发出报警信号。

设置旁通流量调节阀的目的是防止该支管出现堵塞，其最小流量设定在5Nm³/h左右；而各支路流量将由PLC根据模型自动设定或由操作人员进行现场手动设置。若某个支路的流量＜5Nm³/h，同时其压力＞0.95进气总管压力，则认为该支管堵塞，并发出报警信号。

氮气流量压力设置为：进口压力＞1.5MPa，减压调节至1.2MP，并保持在112Nm3/h；调节流量为18～45Nm3/h。

作为本发明提供的一种实施方式，建立了基于各种模式下的系统控制模型，根据建立的系统控制模型形成了一种转炉底吹智能控制方法。其中，PLC控制模块以及SDM控制模块为底吹全自动方式。

系统配置有自动运行模式、手动运行模式以及检修模式；

操作人员在服务器的人机交互界面上设置系统的运行模式；

手动运行模式是操作人员通过控制界面读取各个设备信息，并手动发送控制指令，或者基于操作人员现场控制箱就地控制设备运行；

操作人员可在控制界面中调节阀门开度比例，从而实现气体流量的手动控制。

自动运行模式，系统基于步骤S1至S11运行；操作人员基于控制界面监控运行过程；

在自动运行模式中，操作人员随时切换至手动运行模式；但在一个冶炼周期还没有结束时不能由手动控制切换至自动控制。

检修方式为手动控制底吹方式。

检修方式为在对某个调节阀进行检修时，直接对单个调节阀进行独立操作，不影响其它阀。当底吹系统处于PLC控制模块以及启动SDM控制模块控制运行状态时，如果其中某一支路由于现场流量变送器损坏或其它原因而不能正常投入时对此支路选择此种模式，此种方式取消后自动恢复至原运行状态；检修状态下也有流量设定和阀位设定两种状态，处于流量设定方式时同上；同理，在阀位设定时，控制器处于手动状态，操作工可直接操作阀位输出。

氩气和氮气的切换方式是基于氮气集气罐连接的氮气切断阀和氩气集气罐连接的氩气切断阀打开和关闭实现切换。

氮气切断阀和氩气切断阀均采用气闭型气动阀，即断气时阀门全开。

当失去气源时气关式阀门会全开。在遭遇停电、断气等特殊情况时，底吹系统能够持续供气，防止熔液倒灌或喷口堵塞，保障生命及财产安全。

在手动运行模式时，操作人员在控制界面单独控制各阀门的开关。在自动运行模式时，系统根据预设数据选择是氮气还是氩气。

如果选择氮气，先打开底吹氮气切断阀，直到其全开后再关闭底吹氩气切断阀；如果选择氩气，先打开底吹氩气切断阀，直到其全开后再关闭底吹氮气切断阀。

为了便于操作人员对系统中的操作本发明中操作设备可以包括打印机、视频监视器、液晶显示器(LCD)、触摸屏显示器、键盘、小键盘、开关、拨号盘、鼠标、轨迹球、语音识别器、读卡器、纸带读取器、或其他已知的输入设备。网络连接设备可以采用调制解调器、调制解调器组、以太网卡、通用串行总线(USB)接口卡、串行接口、令牌环卡、光纤分布式数据接口(FDDI)卡、无线局域网(WLAN)卡、无线电收发器卡(诸如码分多址(CDMA)和/或全球移动通信系统(GSM)无线电收发器卡)和其他已知网络设备的形式。这些网络连接设备可以使处理器能够与因特网或一个或多个内部网通信。

作为本发明提供的实施方式，针对炼钢底吹系统的工艺流程和控制参数，为确保不同阶段和不同情况下炼钢系统的顺利进行，同时也考虑到冶炼过程中的异常突发情况和检修阶段的需求，结合各种情况下多方面的数据收集和经验数据，开发了以下控制方法。

考虑到各种模型之间的切换带来的操作繁琐和系统扰动，配置底吹主程序流程控制方法，事先由HMI操作人员选定好底吹冶炼控制方式，如遇紧急情况，例如选定好SDM模式，吹炼过程中有设备故障或支路堵塞，可通过底吹最小有效回路计算功能处理模型进行模式的无扰动切换，并进行声光报警，待处理或确认后，自动切回原来控制模式，整个过程中并不影响吹炼的总流量值。

对于本发明涉及的SDM控制模块属于底吹自动方式，也称二级计算机方式，由二级计算机系统下发底吹吹炼控制参数，转炉过程控制计算机根据钢种提供底吹控制模型，由底吹系统PLC执行该模型，实现底吹过程的SDM二级控制。

PLC控制模块属于底吹自动方式，在底吹HMI操作站上根据不同钢种氮含量的不同，提供三种底吹控制模型，如图2至4所示，由底吹系统PLC调用并执行该模型，实现底吹过程的PLC自动控制。

作为本发明提供的实施方式，在自动方式下，底吹的工作方式在手动，各回路调节面板的调节方式在自动，操作人员可以在调节阀面板的自动调节设定处输入目标设定值，输入值范围为0-200m3/h。

本发明还涉及纯手动操作方式：此方式直接对各个控制支路进行阀位设定，氮氩切换完全由操作工根据实际情况进行手动操作，实现底吹过程的手动控制。

对于检修方式转炉某个调节阀进行检修时直接对单个调节阀进行独立操作，不影响其它阀。当底吹系统处于PLC或SDM状态时，如果其中某一支路由于现场流量变送器损坏或其它原因而不能正常投入时对此支路选择此种模式，此种方式取消后自动恢复至原运行状态；

检修状态下也有流量设定和阀位设定两种状态，处于流量设定方式时同上；同理，在阀位设定时，PLC控制模块处于手动状态，操作工可直接操作阀位输出。

作为本发明提供的实施方式，PLC控制模块可以执行底吹后搅控制；

根据钢种要求或到达转炉吹炼终点时钢水的氧化性，选择“后搅”进行后搅。自动控制方式下的后搅操作，由PLC自动根据所选择的模型选择输入后搅流量和后搅时间，按下“后搅开始”按钮，后搅开始。后搅操作一旦开始，转炉底吹将不再执行由底吹控制模型规定的流量，而是后搅所规定的流量。

PLC控制模块可以执行空炉控制：从装铁开始到彻底出渣的时间以外的时间属于空炉时间。空炉时间以相对较小的流量维持供气回路畅通。

PLC控制模块可以执行氮氩切换控制：氮氩切换应保证任何时候都有供气，也就是说，必须一种介质切断阀完全开启，在用的气体的切断阀才能关闭。

PLC控制模块可以执行最小有效回路计算功能处理控制：底吹气体的总流量是必须要保证的，如果各个支路畅通，底吹气体要均匀分配到8个供气回路，如果某一回路堵塞，而系统不做处理的话，转炉供气强度将会减弱，这是不希望发生的，所以PLC要做堵塞的判断，如果回路堵塞，自动将这一回路丢弃，底吹气体要在剩余的回路中重新平均分配，每个支路的供气强度都增加了。在吹炼过程中参加工作的回路最低不能少于4个。如果少于4个，即刻提出系统报警，操作人员根据情况进行提枪或停止吹炼操作。具体控制逻辑参见底吹最小有效回路计算功能处理模型。

作为本发明提供的实施方式，SDM控制模块是基于底吹控制方式，基于服务器根据下一炉所炼钢种，给出底吹吹炼模型，直接将模型发送至数据通讯网关，经过数据处理后，PLC控制模块通过以太网读取模型数据，执行氮气和氩气的切换及高低流量切换。

底吹方式数据包含10组数据，每组数据包含状态码、吹炼过程耗氧量设定值、吹炼过程时间累积设定值、高低流量选择、氮氩切换选择等信号。PLC程序将实时跟踪氧量或吹炼时间，根据状态码中的要求，判断耗氧量是否到达或吹炼时间是否到达，控制氮气或氩气切断阀的开启，以及计算各支路的流量设定值。各支路的流量控制器调节流量控制阀的阀位直到实际值与给定值相同。

作为本发明提供的实施方式，由PLC控制模块实时跟踪氧量，按照曲线中各切换信号的要求，判断耗氧量及各种信号是否到达，控制氮气或氩气切断阀的开闭，计算各支路的流量设定值。各支路的流量控制器调节流量控制阀的阀位直到实际值与设定值相同为止。

底吹贯穿在整个转炉生产过程中，通过控制入口的吹搅气体类型和气体流量来控制转炉底部搅拌；

根据钢种对成品氮含量[N]要求的不同，将其划分为以下三种底吹控制模型：

a、[N]≤40ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹全程吹氩；

b、40ppm＜[N]≤70ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行氮氩切换；

c、[N]＞70ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行全程吹氮。

本发明基于炼钢不同的时期，供气的强度、供气的种类都有不同，根据上述曲线控制氮、氩切换的时机及供气流量的大小(选定好的控制模型曲线中的设定值SP值是可以修改的，进入到底吹设定画面可进行相关修改工作)。

进一步的讲，本发明的手动控制方式中，氮氩切换可分为HMI集中操作和机旁现场操作两种方式，正常情况下手动控制方式由HMI操作完成，在事故及检修状态下交由现场完成。对各支路的流量调节分为流量设定及阀位设定两种控制方式：在阀位设定方式下，流量控制器处于手动状态，操作工直接改变阀位开度来调整流量；而在流量设定方式下，流量控制器处于自动状态，操作工可改变流量设定值，控制器自动调节阀位，使流量达到设定值。

氮气/氩气切断阀控制。由于各支路分别由切断阀+调节阀组成各支路的控制，除了对调节阀进行精准的流量控制之外，对切断阀的供气与阻断控制也要精准，因此开发了氮气、氩气切断阀控制程序。

作为本发明提供的实施方式，PLC控制模块采用施耐德公司的QUANTUM系列的140CPU53414A，通过通讯网络设备及计算机系统获取相关的原始数据及目标数据，反复测试、修改完善模型，以达到最优的控制效果。

PLC控制模块中配置存储器：转载存储器其可扩展FEPROM/RAM最大64Mbyte；而CPU可以具有DB数量最大值10000，数字条1至16000，最大容量64kbyte FB数量最大值5000，数字条0至7999，最大容量64kbyte FC数量最大值5000，数字条0至7999，最大容量64kbyte计数器、定时器：S7计数器数量2048，S7定时器数量2048；

PLC控制模块配置有接口模块，可以采用插拔式IM；

在转炉底吹控制系统中采用分布式远程I/O接入现场传感器、仪表、执行机构的输入、输出信号。控制系统分散安装，集中控制，极大减少了施工工程量，减小调试难度，方便系统维护工作。

系统中的总线用于现场层的高速数据传送，周期性读取现场信息并周期性向发送输出信息。

系统具有组态、诊断和报警功能。本发明中的网络通信的传输速率为9.6K～12Mbps，最大传输距离在9.6K～187.5Kbps时为1000米，500Kbps时为400米，1500Kbps时为200米，3000K～12000Kbps时为100米，可用中继器延长至10千米。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。

本发明涉及的转炉底吹智能控制方法，通过PLC控制模块以及SDM控制模块对转炉底吹进行分析控制，可以根据炼钢吹炼、检修、空炉过程中的状态设置了生产阶段、检修阶段、异常突发状况时的应对处理。克服了转炉炼钢生产过程中冶炼、溅渣、空炉、后搅、检修等环节的操作的繁琐性及控制方式的切换带来的扰动性。实现了多模式阀位控制的无扰动切换。其中底吹最小有效回路计算功能处理模型实现了基于总流量值稳定不变的高精度控制。

本发明不仅对210t转炉底吹控制有效，对其它容量的转炉同样适用，技术人员只需适当调整氮气/氩气流量设定值即可满足控制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种转炉底吹智能控制方法，其特征在于，方法包括：

S1，获取用户选择的操作模式；

S2，如为自动模式，开启PLC控制模块以及启动SDM控制模块；

S3，在显示界面上调用底吹模式，并确定钢种；

S4，发出点火信号，并进行点火；

S5，接收顶吹的含氧量，并计算与总氧量比值；同时进入二级动态模块控制；

S6，加载与耗氧量对应的气量和底吹吹气搅拌流量；

S7，调用最小有效回路计算功能处理模型；

S8，判断底吹吹气搅拌是否结束，同时判断是否进行反复吹气搅拌；

S9，如吹炼结束，调用后搅模型，达到预设流量以及预设时间后，后搅结束；

步骤S8中，如需要进行反复吹炼，则保持吹炼，直到达到出钢条件；

S10，开始出钢，按照预设流量进行吹气搅拌，直到出钢结束；

S11，开启溅渣过程，启动气阀，对溅渣过程进行吹气，直到溅渣完成。

2.根据权利要求1所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

底吹模式包括分布在转炉平台下的底吹阀门站，底吹的介质采用氩气和氮气；

底吹阀门站通过减压装置和稳压装置分别对氩气和氮气进行稳压，并将稳压后的氩气和氮气通过多个供气支路，经转炉耳轴软管联接至均匀分布在转炉底部的多个透气砖，最后送入转炉中进行吹气搅拌。

3.根据权利要求2所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

底吹阀门站包括两套相互独立的减压装置：一套是氮气减压装置，另一套是氩气减压装置；

每套减压装置包含如下设备：气源减压阀、过滤器，气动阀，手动截止阀，自力式调节阀，两个压力变送器及两个压力就地显示表；

减压装置将氩气和氮气高于1.5MPa的压力，减压至1.2MPa，通过稳压装置稳定后，再通过进气总管分别输送给八路支管。

4.根据权利要求2所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

每个供气支路分别接于转炉底部均匀分布的透气砖上；

每个流量支管上分别设置有手动阀，旋涡流量计，压力变送器，自力式旁通流量调节阀，流量调节阀，电动切断阀以及压力就地显示表；

各支路流量通过PLC控制模块自动设定或由操作人员进行现场手动设置；

若某个支路的流量＜5Nm3/h，同时其压力＞0.95进气总管压力，则判断为支管堵塞，并发出报警信号。

5.根据权利要求2所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

系统配置有自动运行模式、手动运行模式以及检修模式；

操作人员在服务器的人机交互界面上设置系统的运行模式；

手动运行模式是操作人员通过控制界面读取各个设备信息，并手动发送控制指令，或者基于操作人员现场控制箱就地控制设备运行；

自动运行模式，系统基于步骤S1至S11运行；操作人员基于控制界面监控运行过程；

在自动运行模式中，操作人员随时切换至手动运行模式；

检修方式为手动控制底吹方式。

6.根据权利要求2所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

氩气和氮气的切换方式是基于氮气集气罐连接的氮气切断阀和氩气集气罐连接的氩气切断阀打开和关闭实现切换；

氮气切断阀和氩气切断阀均采用气闭型气动阀，即断气时阀门全开。

7.根据权利要求2所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

SDM控制模块是基于底吹控制方式，基于服务器根据下一炉所炼钢种，给出底吹吹炼模型，直接将模型发送至数据通讯网关，经过数据处理后，PLC控制模块通过以太网读取模型数据，执行氮气和氩气的切换及高低流量切换。

8.根据权利要求1所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

PLC控制模块在底吹操作界面上根据不同钢种配置不同的氮含量；

PLC控制模块配置三种底吹控制模型，PLC控制模块调用并执行底吹控制模型，实现底吹过程的PLC自动控制。

9.根据权利要求1所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

基于PLC控制模块最小有效回路计算功能执行控制：

底吹气体均匀分配到各个供气支路，当某一供气支路堵塞，关闭所述供气支路上的供气阀门；将当前的底吹气体再平均分配到其他的供气支路上；

当满足供气要求的供气支路少于预设值时，系统进行报警。

10.根据权利要求1所述的转炉底吹智能控制方法，其特征在于，

底吹贯穿在整个转炉生产过程中，通过控制入口的吹搅气体类型和气体流量来控制转炉底部搅拌；

根据钢种对成品氮含量[N]要求的不同，将其划分为以下三种底吹控制模型：

a、[N]≤40ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹全程吹氩；

b、40ppm＜[N]≤70ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行氮氩切换；

c、[N]＞70ppm的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行全程吹氮。

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