CN114262767B - 一种基于大林算法的rh炉氧枪控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，包括步骤一，基础数据获取；步骤二，函数建立；步骤三，数字控制器设计；步骤四，matlab仿真；步骤五，运行程序；步骤六，数据汇总；步骤七，参数优化；步骤八，封装发布；步骤九，程序控制；步骤十，惰性气体混合；该发明实现了氧枪升温过程的全自动控制，避免了人工操作产生的误操作，降低了工人的劳动强度；该发明提高了温度命中率，减少了二次下枪情况的发生，缩短了冶炼周期；对于低碳钢种，单次下枪温度命中率可达97％，减少氧枪的使用次数，提高了氧枪的设备寿命；氧枪的全自动无干预控制的实现是RH无干预自动炼钢的核心环节，为减员增效提供了必要条件。
Description
技术领域
本发明涉及RH炉外精炼技术领域，具体为一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法。
背景技术
在RH炉外精炼的生产过程中，氧枪是重要的工艺设备，负责温度的控制，因此，市场上对于RH炉外精炼用氧枪控制方法有了一定的要求；在吹氧升温的过程中，还需要同步加入铝球进行铝氧反应，由于铝球的加入受下料精度的影响，存在较强的滞后和误差，造成铝氧配比无法满足工艺要求；当氧气吹入过多时，会造成温度比预期值偏低，升温效果不好，当铝加入过多时，会造成炉内氧不足，无法保证碳氧反应的需求，影响脱碳效果；目前国内大部分冶金企业的RH工序氧枪控制普遍采用手动控制，根据工人的经验值进行人工操作，自动化程度低，控制精度低，在氧枪升温的过程中需要操作人员手动多次添加铝球，操作繁琐，易出现误操作的情况；因此，现阶段发明出一种RH炉氧枪控制方法对于提高炼钢质量，提升自动化程度，降低误操作的发生具有很重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，以解决上述背景技术中提出手动控制自动化程度低，控制精度低、操作繁琐，易出现误操作的情况，影响脱碳效果的问题。
实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，包括步骤一，基础数据获取；步骤二，函数建立；步骤三，数字控制器设计；步骤四，matlab仿真；步骤五，运行程序；步骤六，数据汇总；步骤七，参数优化；步骤八，封装发布；步骤九，程序控制；步骤十，惰性气体混合；
其中上述步骤一中，对现场的工艺参数及RH真空炉设备参数进行统计，并对历史操作数据进行分析；
其中上述步骤二中，建立带有零阶保持器的系统Z变换传递函数，零阶保持器的系统Z变换传递函数为：
其中上述步骤三中，设计大林数字控制器，并调整参数，优化得出默认参数，大林数字控制器为：
其中上述步骤四中，对控制器进行matlab仿真，观察振铃的产生并通过对大林算法的修正消除振铃现象；
其中上述步骤五中，一级程序编程基于大林算法控制氧枪的程序，然后对程序进行下载运行；
其中上述步骤六中，进行系统测试，对测试数据进行汇总分析；
其中上述步骤七中，针对测试结果，对参数进行优化，并对现场设备、工艺进行调试；
其中上述步骤八中，对程序进行封装发布，总结汇总数据；
其中上述步骤九中，程序在使用时，首先采集设定温度、氧枪流量、压力以及铝料仓设定值输入，然后根据数据调整参数延迟时间TD、大林常数T和放大系数K，使参数最优，然后在进行模型动态匹配，匹配后，通过程序全自动控制吹氧升温，然后将铝球多次分批均匀加入RH炉，进行铝氧反应；
其中上述步骤十中，吹氧工作结束后，向RH炉中吹入惰性气体，直到脱碳工作结束。
优选的，所述步骤一中，历史操作数据为RH进站钢液的温度1600～1650℃，碳含量0.03wt％～0.05wt％，氧含量0.025wt％～0.45wt％。
优选的，所述步骤三中，默认参数为延迟时间TD＝2.6，大林常数T＝0.8，放大系数K＝1.8。
优选的，所述步骤九中，首先对钢包进行顶渣处理，然后进行LF处理，最后再进行RH精炼。
优选的，所述步骤九中，在进行吹氧操作之前，对RH炉内进行抽真空，使RH炉内真空度为200～220mbar。
优选的，所述步骤十中，惰性气体的流量为1000～1500m3/h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明安全、可靠，实现了氧枪升温过程的全自动控制，避免了人工操作产生的误操作，降低了工人的劳动强度；铝氧配比精度高，避免了氧输入高升温效果不好，能源浪费，铝输入高影响脱碳效果，缩短了冶炼周期，提高了升温效率；铝球多次分批均匀加入钢水，对比人工手动集中加入，铝氧反应更充分，杜绝了人工操作多加，漏加情况的发生，且在吹氧工作结束后，向RH炉中吹入惰性气体，通过惰性气体打乱钢液层流，提高钢液传质系数，提升脱碳速率；该发明提高了温度命中率，减少了二次下枪情况的发生，缩短了冶炼周期；对于低碳钢种，单次下枪温度命中率可达97％，减少氧枪的使用次数，提高了氧枪的设备寿命；氧枪的全自动无干预控制的实现是RH无干预自动炼钢的核心环节，为减员增效提供了必要条件。
附图说明
图1为本发明的氧枪控制程序流程图；
图2为本发明的系统原理图；
图3为本发明的方法流程图。
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。
请参阅图1-3，本发明提供的一种技术方案：一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，包括步骤一，基础数据获取；步骤二，函数建立；步骤三，数字控制器设计；步骤四，matlab仿真；步骤五，运行程序；步骤六，数据汇总；步骤七，参数优化；步骤八，封装发布；步骤九，程序控制；步骤十，惰性气体混合；
其中上述步骤一中，对现场的工艺参数及RH真空炉设备参数进行统计，并对历史操作数据进行分析，历史操作数据为RH进站钢液的温度1600～1650℃，碳含量0.03wt％～0.05wt％，氧含量0.025wt％～0.45wt％；
其中上述步骤二中，建立带有零阶保持器的系统Z变换传递函数，零阶保持器的系统Z变换传递函数为：
其中上述步骤三中，设计大林数字控制器，并调整参数，优化得出默认参数：延迟时间TD＝2.6，大林常数T＝0.8，放大系数K＝1.8，大林数字控制器为：
其中上述步骤四中，对控制器进行matlab仿真，观察振铃的产生并通过对大林算法的修正消除振铃现象；
其中上述步骤五中，一级程序编程基于大林算法控制氧枪的程序，然后对程序进行下载运行；
其中上述步骤六中，进行系统测试，对测试数据进行汇总分析；
其中上述步骤七中，针对测试结果，对参数进行优化，并对现场设备、工艺进行调试；
其中上述步骤八中，对程序进行封装发布，总结汇总数据；
其中上述步骤九中，首先对钢包进行顶渣处理，然后进行LF处理，最后再进行RH精炼，然后对RH炉内进行抽真空，使RH炉内真空度为200～220mbar，然后启动程序，首先采集设定温度、氧枪流量、压力以及铝料仓设定值输入，然后根据数据调整参数延迟时间TD、大林常数T和放大系数K，使参数最优，然后在进行模型动态匹配，匹配后，通过程序全自动控制吹氧升温，然后将铝球多次分批均匀加入RH炉，进行铝氧反应；
其中上述步骤十中，吹氧工作结束后，向RH炉中吹入惰性气体，惰性气体的流量为1000～1500m3/h，直到脱碳工作结束。
根据上述步骤进行100炉次实验，并随机提取过程数据：
| 炉号 | 牌号 | 钢种 | 氧实际值 | 铝实际值 | 铝氧比 | 温度偏差 |
| 2155031 | DQ1V | E715001 | 320 | 327 | 1.02 | 2 |
| 2165148 | DQ1J | E723801 | 90 | 93 | 1.03 | 1 |
| 2155006 | DC53JD | E2205901 | 30 | 29 | 0.97 | 4 |
| 2165179 | DDQV | E2208401 | 260 | 258 | 0.99 | 3 |
| 2115042 | DDQJ | E701601 | 240 | 245 | 1.02 | 2 |
| 2115048 | DQ2J | E701501 | 90 | 91 | 1.01 | 5 |
| 2155059 | EDDQV | E715301 | 150 | 155 | 1.03 | 3 |
| 2115056 | SEDDQV | E715401 | 280 | 288 | 1.03 | 4 |
| 2155090 | DDQ300V | E234501 | 152 | 150 | 0.99 | 0 |
| 2155256 | DC51D-GL | E2205701 | 90 | 89 | 0.99 | 3 |
实验数据表明，本发明能够较好地克服下料系统滞后带来的偏差，精准控制温度，铝氧配比平均达到1:1.008，温度与目标设定值的平均偏差为2.7摄氏度，满足工艺要求。
对比例：
对现有的自动吹氧控制程序进行测试，进行100炉次实验，并随机提取过程数据：
实验数据表明，铝氧配比平均达到1:1.02，温度与目标设定值的平均偏差为4.1摄氏度，与发明相比铝氧配比偏差大，铝氧反应不充分，温度控制命中率差距较大。
基于上述，本发明的优点在于，相较于传统的人工操作控制氧枪和人工添加铝球的工作方式，该发明基于大林算法设计RH炉氧枪自动控制程序，实现了全自动控制氧枪升温过程，避免了人工操作产生的误操作，降低了工人的劳动强度；通过全自动控制，铝氧配比精度高，避免了氧输入高升温效果不好，能源浪费，铝输入高影响脱碳效果，缩短了冶炼周期，提高了升温效率；通过自动控制铝球多次分批均匀加入钢水，使得铝氧反应更充分，且在吹氧工作结束后，通过向RH炉中吹入惰性气体，打乱钢液层流，提高钢液传质系数，提升脱碳速率；该发明提高了温度命中率，减少了二次下枪情况的发生，缩短了冶炼周期；对于低碳钢种，单次下枪温度命中率可达97％，减少了氧枪的使用次数，提高了氧枪的设备寿命；氧枪的全自动无干预控制的实现是RH无干预自动炼钢的核心环节，为减员增效提供了必要条件。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，包括步骤一，基础数据获取；步骤二，函数建立；步骤三，数字控制器设计；步骤四，matlab仿真；步骤五，运行程序；步骤六，数据汇总；步骤七，参数优化；步骤八，封装发布；步骤九，程序控制；步骤十，惰性气体混合；其特征在于：
其中上述步骤一中，对现场的工艺参数及RH真空炉设备参数进行统计，并对历史操作数据进行分析；
其中上述步骤二中，建立带有零阶保持器的系统Z变换传递函数，零阶保持器的系统Z变换传递函数为：
其中上述步骤三中，设计大林数字控制器，并调整参数，优化得出默认参数，大林数字控制器为：
其中上述步骤四中，对控制器进行matlab仿真，观察振铃的产生并通过对大林算法的修正消除振铃现象；
其中上述步骤五中，一级程序编程基于大林算法控制氧枪的程序，然后对程序进行下载运行；
其中上述步骤六中，进行系统测试，对测试数据进行汇总分析；
其中上述步骤七中，针对测试结果，对参数进行优化，并对现场设备、工艺进行调试；
其中上述步骤八中，对程序进行封装发布，总结汇总数据；
其中上述步骤九中，程序在使用时，首先采集设定温度、氧枪流量、压力以及铝料仓设定值输入，然后根据数据调整参数延迟时间TD、大林常数T和放大系数K，使参数最优，然后在进行模型动态匹配，匹配后，通过程序全自动控制吹氧升温，然后将铝球多次分批均匀加入RH炉，进行铝氧反应；
其中上述步骤十中，吹氧工作结束后，向RH炉中吹入惰性气体，直到脱碳工作结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，其特征在于：所述步骤一中，历史操作数据为RH进站钢液的温度1600～1650℃，碳含量0.03wt％～0.05wt％，氧含量0.025wt％～0.45wt％。
3.根据权利要求1所述的一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，其特征在于：所述步骤三中，默认参数为延迟时间TD＝2.6，大林常数T＝0.8，放大系数K＝1.8。
4.根据权利要求1所述的一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，其特征在于：所述步骤九中，首先对钢包进行顶渣处理，然后进行LF处理，最后再进行RH精炼。
5.根据权利要求1所述的一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，其特征在于：所述步骤九中，在进行吹氧操作之前，对RH炉内进行抽真空，使RH炉内真空度为200～220mbar。
6.根据权利要求1所述的一种基于大林算法的RH炉氧枪控制方法，其特征在于：所述步骤十中，惰性气体的流量为1000～1500m3/h。
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