CN112981033B - 一种转炉自动溅渣控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种转炉自动溅渣控制方法及系统，属于转炉溅渣护炉技术领域，其中的控制方法包括1)根据钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率范围对终渣状况分类；2)针对不同的终渣状况选择向转炉中添加相应重量的调渣料，来调节炉渣的粘稠度，使终渣氧化镁的含量在10％～15％；3)根据不同的终渣状况选择相应的溅渣枪位曲线使用上述控制系统进行自动溅渣操作，本发明的有益效果是，本发明根据不同的终渣状况来添加相应重量的调渣料调渣，并自动选择相应的溅渣枪位，完成自动溅渣操作，使溅渣操作标准化，减轻了工人的劳动强度，缩短了溅渣时间，节省了氮气用量，使炉型维护更稳定。

Description

一种转炉自动溅渣控制方法及系统

技术领域

本发明涉及转炉溅渣护炉技术领域，尤其涉及一种转炉自动溅渣控制方法及系统。

背景技术

溅渣护炉的基本原理是在转炉出钢后，调整终渣成分，并通过氧枪向渣中吹氮气，使炉渣溅起并附着在炉衬上，形成对炉衬的保护层，减轻炼钢过程对炉衬的机械冲刷和化学侵蚀，从而达到保护炉衬、提高炉龄的目的。

溅渣护炉操作步骤为：1、将钢水出尽后留下全部或部分炉渣；2、观察炉渣稀稠、温度高低，决定是否加入调渣剂，并观察炉衬侵蚀情况；3、摇动炉子使炉渣涂挂到前后侧大面上；4、下枪到预定高度，开始吹氮、溅渣，使炉衬全面挂上渣后，将枪停留在某一位置上，对特殊需要溅渣的地方进行溅渣；5、溅渣到所需时间后，停止吹氮，从炉内提出氧枪；6、检查炉衬溅渣情况，是否尚需局部喷补，如已达到要求，即可将熔渣倒入渣罐中，溅渣操作结束。

现有的转炉溅渣护炉均是人工手动操作，而不同的人操作枪位完全不同，溅渣时间也长短不一，炉型维护不稳定，溅渣时间长，影响了炼钢的生产节奏，同时增加了溅渣所消耗的氮气量，提高了溅渣的成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种转炉自动溅渣控制方法及系统，根据不同的终渣状况来添加相应含量的调渣料调渣，并自动选择相应的溅渣枪位，完成自动溅渣操作，使溅渣操作标准化，可缩短溅渣时间，节省氮气用量，使炉型维护稳定。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述转炉自动溅渣控制方法，包括以下步骤：

1)根据钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率范围对终渣状况分类；

2)针对不同的终渣状况选择向转炉中添加相应重量的调渣料，来调节炉渣的粘稠度，使终渣氧化镁的含量在10％～15％；

3)根据不同的终渣状况选择相应的溅渣枪位曲线进行自动溅渣操作。

进一步地，所述不同的终渣状况包括稀炉渣、正常炉渣和粘稠炉渣，当终渣状况为稀炉渣时，钢水中的终点氧含量为大于500ppm且小于等于900ppm、终点碳含量为大于0.02％且小于等于0.06％、残锰收得率为大于30％且小于等于40％；当终渣状况为正常炉渣时，钢水中的终点氧含量为大于300ppm且小于等于500ppm、终点碳含量为大于0.06％且小于等于0.1％、残锰收得率为大于40％且小于等于45％；当终渣状况为粘稠炉渣时，刚水中的终点氧含量为小于等于300ppm、终点碳含量为大于0.1％、残锰收得率为大于45％且小于等于50％。

进一步地，所述调渣料包括镁碳球、轻烧白云石和生白云石。

进一步地，向所述稀炉渣中添加的调渣料包括镁碳球400～500kg、轻烧白云石800～1000kg和生白云石800～1000kg；向所述正常炉渣中添加的调渣料包括镁碳球0～300kg、轻烧白云石300～500kg和生白云石300～500kg；向所述粘稠炉渣不添加调渣料。

进一步地，所述调渣料的加入方法为：优先加入镁碳球，然后在转炉炉口的两侧同时加入轻烧白云石和生白云石。

进一步地，所述溅渣枪位曲线均设置为多段阶梯式枪位曲线，当炉渣为所述稀炉渣时，确定溅渣枪位曲线为低-高-低-低-低-低-低式枪位，当炉渣为所述正常炉渣时，确定溅渣枪位曲线为低-高-低-低式枪位，当炉渣为粘稠炉渣时，确定溅渣枪位曲线为高-低-低式枪位。

进一步地，所述溅渣枪位的溅渣时间为200～240s，溅渣时的氮气流量为45000～50000m³/h。

进一步地，所述低-高-低-低-低-低-低式枪位具体为750mm-1350mm-1250mm-1100mm-1000mm-950mm-900mm；所述低-高-低-低式枪位具体为750mm-1400mm-1350mm-1000mm；所述高-低-低式枪位具体为1400mm-1200mm-1000mm。

一种转炉自动溅渣控制系统，使用所述控制方法，包括上位机、PLC、氧枪、位置检测部件和升降驱动部件，所述位置检测部件设置在转炉的内部炉底处，用于检测氧枪距炉底的距离；所述升降驱动部件与所述氧枪相连以驱动氧枪在转炉内升降；所述上位机与PLC通信使PLC驱动升降驱动部件动作以控制氧枪的升降，所述位置检测部件向PLC反馈位置信号以控制升降驱动部件停止动作以使氧枪位置固定。

进一步地，所述升降驱动部件包括电动机、减速机、卷筒和制动器，所述电动机的输出轴通过制动器与减速机相连，所述减速机的输出轴与所述卷筒相连，所述卷筒外缠绕钢丝绳并通过钢丝绳与氧枪固定相连；所述位置检测部件通过PLC与所述电动机和制动器电连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率范围对终渣状况分类，根据不同的终渣状况来选择添加相应重量的调渣料，来调节炉渣的粘稠度，使溅渣时更容易附着在炉衬上，调节氧化镁的含量在一定范围内，可提高炉渣的粘度和熔点，从而可提高溅渣护炉的效果；根据不同的终渣状况来选择不同的溅渣枪位，使调渣料和终渣可充分搅拌均匀，实现自动溅渣，使溅渣操作标准化，可缩短溅渣时间，节省氮气用量，使炉型维护稳定。

2、本发明根据钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率范围将终渣分成三大类，每类终渣对应相应重量的调渣料，其中的调渣料包括镁碳球、轻烧白云石和生白云石，镁碳球优先加入起到脱氧的作用，然后在转炉炉口两侧分别同时添加轻烧白云石和生白云石，使调渣料的堆积更平坦，而且生白云石价格较低，和轻烧白云石配合使用，不仅可以促进渣料的快速熔解，提高渣子的碱度、粘度，减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命，还可以降低调渣料的成本。

3、本发明针对三种不同的终渣状况对应相应的溅渣枪位，三种溅渣枪位均设置为多段阶梯式枪位曲线，当炉渣为稀炉渣时，溅渣枪位为低-高-低-低-低-低-低式枪位，由于使用的调渣料多，采用这种枪位可保证炉内搅拌充分，溅渣料反应快速均匀，缩短溅渣时间，保证溅渣效果；当炉渣为正常炉渣时，由于使用的调渣料相对稀炉渣少一些，溅渣枪位为低-高-低-低式枪位，比稀炉渣的枪位稍高一些，使炉内搅拌合适，溅渣部位为炉身附近，避免炉底上涨过快，保证了炉膛溅渣层，利于炉型的维护；当炉渣为粘稠炉渣时，溅渣枪位为高-低-低式枪位，由于终渣较粘，无需调料，炉内渣量较少，无需太大搅拌也可充分反应，溅渣部位在炉身及炉底，利于炉底的维护。

4、本发明涉及的自动溅渣控制系统通过向上位机中输入钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率的范围，上位机中的系统即可判断终渣的状态并将终渣分类，然后选择相应的枪位，将枪位指令传输给PLC，通过PLC控制电动机动作，带动卷筒转动，从而带动氧枪升降，同时炉底的位置检测部件检测氧枪的位置并反馈给PLC，PLC自动控制枪位使之与相应的枪位曲线相吻合，实现了枪位的自动控制，全程无需干预，减轻了工人的劳动强度，使枪位控制更加标准化。

综上，本发明根据不同的终渣状况来添加相应重量的调渣料调渣，并自动选择相应的溅渣枪位，完成自动溅渣操作，使溅渣操作标准化，减轻了工人的劳动强度，缩短了溅渣时间，节省了氮气用量，使炉型维护更稳定。

附图说明

下面对本发明说明书各附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明中溅渣控制系统的结构示意图；

图2为本发明中溅渣控制系统的控制原理图；

上述图中的标记均为：1.氧枪，2.位置检测部件，3.电动机，4.减速机，5.卷筒，6.制动器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：一种转炉自动溅渣控制方法，包括以下步骤：

1)根据钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率的范围对终渣状况分类；

2)针对不同的终渣状况选择向转炉中添加相应重量的调渣料，来调节炉渣的粘稠度，使溅渣时更容易附着在炉衬上，使终渣氧化镁的含量在10％～15％，可提高炉渣的粘度和熔点，从而可提高溅渣护炉的效果；

3)根据不同的终渣状况选择相应的溅渣枪位曲线进行自动溅渣操作，使调渣料和终渣可充分搅拌均匀，实现自动溅渣，使溅渣操作标准化，可缩短溅渣时间，节省氮气用量，使炉型维护稳定。

实施例1

1)当钢水中的终点氧含量为大于500ppm且小于等于900ppm、终点碳含量为大于0.02％且小于等于0.06％、残锰收得率为大于30％且小于等于40％时，终渣状态差，为稀炉渣。

2)通过高位料仓将调渣剂加入转炉内，具体地，向转炉中优先加入镁碳球400～500kg，起到脱氧的作用，然后在转炉路口两侧分别同时添加轻烧白云石800～1000kg和生白云石800～1000kg，使调渣料的堆积更平坦，而且由于生白云石价格较低，和轻烧白云石配合使用，不仅可以促进石灰的快速熔解，提高渣子的碱度、粘度，减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命，还可以降低调渣料的成本。

3)由于终渣较稀，添加的调渣料较多，选择低-高-低-低-低-低-低式枪位，具体地，下枪时压低枪位至750mm，使炉内渣料搅拌充分，使溅渣料反应快速均匀，80秒后枪位回升至1350mm，由溅渣料上层开始溅渣，100秒后枪位逐级下压，下压的枪位距离逐渐变小，目的是使溅渣料更好地附着在炉衬上，具体地，100秒后枪位下压到1250mm，120秒后枪位下压到1100mm，140秒后枪位下压到1000mm，160秒后枪位下压到950mm，220秒后枪位下压到终点溅渣枪位900mm，设计的溅渣时间为240秒，可确保溅渣料溅干，也可根据需要在临近终点时人为提早结束溅渣，实际的溅渣时间在200～240秒。整个溅渣过程中，溅渣流量控制在45000～50000m³/h，优化后，溅渣流量控制在48000m³/h，整个溅渣过程中的氮气消耗量为2667～3200m³。

对比例1

观察终渣的状态，当终渣较稀时，传统的做法为凭经验添加调渣料和手动操枪溅渣，具体地，向其中加入镁碳球500Kg，轻烧白云石800-1000Kg，生白云石800-1000Kg，枪位先压到600mm搅120秒，然后回升到1600mm，看起渣情况压枪，终点压到600mm，整个溅渣时间需要300秒，溅渣流量控制在48000m³/h时，氮气消耗量为4000m³，而自动溅渣比手动经验溅渣的溅渣时间缩短一分钟左右，氮气节约800m³左右。

实施例2

1)当钢水中的终点氧含量为大于300ppm且小于等于500ppm、终点碳含量为大于0.06％且小于等于0.1％、残锰收得率为大于40％且小于等于45％时，终渣状态良好，为正常炉渣。

2)通过高位料仓将调渣剂加入转炉内，由于炉渣的粘稠度正常，因此需要加入的调渣料比稀炉渣的添加量少，即可达到调渣的目的，具体地，向转炉中优先加入镁碳球0～300kg，然后在转炉路口两侧分别同时添加轻烧白云石300～500kg和生白云石300～500kg。

3)由于终渣正常，添加的调渣料较稀炉渣的添加量少，选择低-高-低-低式枪位，所需的搅拌强度稀炉渣的枪位稍弱一些，因此比稀炉渣的枪位稍高一些，具体地，下枪时压低枪位至750mm，使炉内渣料搅拌充分，使溅渣料反应快速均匀，80秒后提升至1400mm，20秒后下压至1350mm，20秒后直接压至终点溅渣枪位1000mm，炉内搅拌合适，溅渣部位为炉身附近，避免炉底上涨过快，保证了炉膛溅渣层，利用炉型的维护。溅干后可选择自动提枪或人为提前结束溅渣，自动溅渣的时间为240秒，实际平均溅渣时间为220秒左右，整个溅渣过程中，溅渣流量控制在45000～50000m³/h，优化后，溅渣流量控制在48000m³/h，消耗氮气量为3000m³左右。

对比例2

观察终渣的状态，当终渣正常时，传统的做法为凭经验添加调渣料和手动操枪溅渣，具体地，向其中加轻烧白云石300-500Kg左右，生白云石300-500Kg，枪位先压到600mm搅120秒，然后回升到1600mm，看起渣情况压枪，终点压到600mm，整个溅渣时间需要300秒左右，溅渣流量控制在48000m³/h时，氮气消耗量为4000m³左右，而自动溅渣比手动经验溅渣的溅渣时间缩短80秒左右，氮气节约1000m³左右。

实施例3

1)当钢水中的终点氧含量为小于等于300ppm、终点碳含量为大于0.1％、残锰收得率为大于45％且小于等于50％时，终渣状态较粘稠，为粘稠炉渣。

2)由于炉渣较粘，无需加入调渣料。

3)由于终渣较粘，没有加入调渣料，炉内的溅渣料很少，无需太大搅拌也可充分反应，因此选择高-低-低式枪位，从高往低逐级下压溅渣，具体地，枪位由1400mm从高往低逐级下压，120秒后下压至1200mm，170秒左右下压至终点枪位1000mm，炉内搅拌合适，溅渣部位为炉身及炉底，利用炉型的维护。溅干后可选择自动提枪或人为提前结束溅渣，自动溅渣的时间为240秒，实际平均溅渣时间为200秒左右，整个溅渣过程中，溅渣流量控制在45000～50000m³/h，优化后，溅渣流量控制在48000m³/h，消耗氮气量为2700m³左右。

对比例3

观察终渣的状态，当终渣较稠时，也不需要添加调渣料，传统的做法为手动操枪溅渣，具体地，枪位从1600mm逐渐往下压至终点600mm，整个溅渣时间需要300秒左右，消耗氮气量为4000m³，溅渣流量控制在48000m³/h时，氮气消耗量为4000m³左右，而自动溅渣比手动经验溅渣的溅渣时间缩短100秒左右，氮气节约1300m³左右。

综上，本发明设计的自动溅渣控制方法具有以下有益效果：

1、溅渣时间可控，不会超过4分钟，总的平均溅渣时间在225秒左右，较以往缩短溅渣时间75秒左右，每炉节约氮气消耗1000m³左右，每月炼钢1600炉左右，每月节约氮气160万m³每月节约了氮气成本32万元。

2、溅渣时间缩短了，生产节奏加快了，有助于产量的提升，两个炉座节约时间平均每班多炼一炉钢，一天多炼三炉钢，月累计多炼90炉钢，增加产量2万吨左右。

3、有利于炉型的维护，针对不同的维护要求通过改变溅渣模式来实现炉型的改变。

实施例4

如图1和图2所示，一种使用上述控制方法的转炉自动溅渣控制系统，包括上位机、PLC、氧枪1、位置检测部件2和升降驱动部件，位置检测部件2可设置为耐高温激光测温器，将其设置在转炉的内部炉底处，用于检测氧枪1距炉底的距离，也就是枪位；升降驱动部件包括电动机3、减速机4、卷筒5和制动器6，电动机3的输出轴通过减速机4与卷筒5相连，卷筒5外缠绕钢丝绳并通过钢丝绳与氧枪1固定相连，通过驱动电动机3转动，通过减速机4带动卷筒5转动，从而可实现氧枪1在转炉内升降，位置检测部件2通过PLC与电动机3和制动器6电连接，当氧枪1到位后，PLC控制电动机3停止转动，并控制制动器6制动，实现了氧枪1的准确定位；其中的上位机与PLC通信使PLC驱动电动机3动作以控制氧枪1的升降，位置检测部件2向PLC反馈位置信号以控制电动机3停止动作以使氧枪1位置固定。

上述控制系统的控制原理是：通过向上位机中输入钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率的范围，上位机中的系统即可判断终渣的状态并将终渣分类，然后选择相应的枪位，将枪位指令传输给PLC，通过PLC控制电动机3动作，带动卷筒5转动，从而带动氧枪1升降，炉底的位置检测部件2检测氧枪1的位置并反馈给PLC，当氧枪1到位后，PLC控制电动机3停止转动，并控制制动器6制动，实现了氧枪1的准确定位，PLC自动控制枪位使之与相应的枪位曲线相吻合，实现了枪位的自动控制，全程无需干预，减轻了工人的劳动强度，使枪位控制更加标准化。

综上，本发明根据不同的终渣状况来添加相应重量的调渣料调渣，并自动选择相应的溅渣枪位，完成自动溅渣操作，使溅渣操作标准化，减轻了工人的劳动强度，缩短了溅渣时间，节省了氮气用量，使炉型维护更稳定。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (6)

1.一种转炉自动溅渣控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）根据钢水中的终点氧含量、终点碳含量和残锰收得率范围对终渣状况分类；不同的终渣状况包括稀炉渣、正常炉渣和粘稠炉渣，当终渣状况为稀炉渣时，钢水中的终点氧含量为大于500ppm且小于等于900ppm、终点碳含量为大于0.02%且小于等于0.06%、残锰收得率为大于30%且小于等于40%；当终渣状况为正常炉渣时，钢水中的终点氧含量为大于300ppm且小于等于500ppm、终点碳含量为大于0.06%且小于等于0.1%、残锰收得率为大于40%且小于等于45%；当终渣状况为粘稠炉渣时，钢水中的终点氧含量为小于等于300ppm、终点碳含量为大于0.1%、残锰收得率为大于45%且小于等于50%；

2）针对不同的终渣状况选择向转炉中添加相应重量的调渣料，来调节炉渣的粘稠度，使终渣氧化镁的含量在10%~15%；所述调渣料包括镁碳球、轻烧白云石和生白云石，向所述稀炉渣中添加的调渣料包括镁碳球400~500kg、轻烧白云石800~1000kg和生白云石800~1000kg；向所述正常炉渣中添加的调渣料包括镁碳球0~300kg、轻烧白云石300~500kg和生白云石300~500kg；向所述粘稠炉渣不添加调渣料；

3）根据不同的终渣状况选择相应的溅渣枪位曲线进行自动溅渣操作；所述溅渣枪位曲线均设置为多段阶梯式枪位曲线，当炉渣为所述稀炉渣时，确定溅渣枪位曲线为低-高-低-低-低-低-低式枪位，当炉渣为所述正常炉渣时，确定溅渣枪位曲线为低-高-低-低式枪位，当炉渣为粘稠炉渣时，确定溅渣枪位曲线为高-低-低式枪位。

2.根据权利要求1所述的转炉自动溅渣控制方法，其特征在于：所述调渣料的加入方法为：优先加入镁碳球，然后在转炉炉口的两侧同时加入轻烧白云石和生白云石。

3.根据权利要求1所述的转炉自动溅渣控制方法，其特征在于：所述溅渣枪位的溅渣时间为200~240s，溅渣时的氮气流量为45000~50000m³/h。

4.根据权利要求1所述的转炉自动溅渣控制方法，其特征在于：所述低-高-低-低-低-低-低式枪位具体为750mm-1350mm-1250mm-1100mm-1000mm-950mm-900mm；所述低-高-低-低式枪位具体为750mm-1400mm-1350mm-1000mm；所述高-低-低式枪位具体为1400mm-1200mm-1000mm。

5.一种转炉自动溅渣控制系统，使用如权利要求1~4任意一项所述的控制方法，其特征在于：包括上位机、PLC、氧枪（1）、位置检测部件（2）和升降驱动部件，所述位置检测部件（2）设置在转炉的内部炉底处，用于检测氧枪（1）距炉底的距离；所述升降驱动部件与所述氧枪（1）相连以驱动氧枪（1）在转炉内升降；所述上位机与PLC通信使PLC驱动升降驱动部件动作以控制氧枪（1）的升降，所述位置检测部件（2）向PLC反馈位置信号以控制升降驱动部件停止动作以使氧枪（1）位置固定。

6.根据权利要求5所述的自动溅渣控制系统，其特征在于：所述升降驱动部件包括电动机（3）、减速机（4）、卷筒（5）和制动器（6），所述电动机（3）的输出轴通过制动器（6）与减速机（4）相连，所述减速机（4）的输出轴与所述卷筒（5）相连，所述卷筒（5）外缠绕钢丝绳并通过钢丝绳与氧枪（1）固定相连；所述位置检测部件（2）通过PLC与所述电动机（3）和制动器（6）电连接。

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