CN114593702B - 一种基于导纳模型的精炼rh炉渣厚测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法，包括对现场的工艺参数及设备参数进行统计；测量现场测温定氧枪的上升和下降的走行速度；根据测温枪的上限位作为同步信号，当测温枪在上限位时将测温枪行程清零，消除累计误差；建立空气界面识别模型；建立渣面识别模型；建立钢水识别模型；根据测温枪在渣面与钢水之间的位移差确定渣厚测量值等步骤。本发明在不进行硬件投资的前提下，实现RH炉渣厚自动测量，且在测温过程中，通过参考点对空气、渣、钢的绝缘不同，通过测温枪经过渣与钢的位移差，进而对渣厚进行实时测量，根据渣厚测量值对顶升操作进行指导，防止渣厚过大造吸渣损坏设备等现象的发生。

Description

一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法

技术领域

本发明涉及冶金精炼技术领域，尤其涉及一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法。

背景技术

我国冶金行业精炼工序普遍采用真空精炼炉进行脱气、脱碳的控制。在RH炉精炼的生产过程中，渣厚是重要的工艺条件，它是指渣层的厚度，渣厚过大，会造成测温取样困难，氧枪吸渣损坏上升通道，甚至导致氧枪报废。渣厚条件作为RH工序非常重要的拒处理条件，对工艺操作具有重要的指导意义。

目前国内大部分冶金企业的RH工序普遍采用人工目测对渣厚参数进行标定，自动化程度低，精确度无法保证，无法实现标准化操作。在判定的过程中经常存在对目测结果的争议。

现有关于RH渣厚测量的解决方案是采用人工使用测渣棒进行手动测量。工人劳动强度大，测量区域具有高温粉尘的特点，职业健康无法得到保障。测渣棒为一次性耗材，增加了冶炼成本，无法实现自动连续测量，制约了自动化智能炼钢的发展。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法，在不进行硬件投资的前提下，实现RH炉渣厚自动测量，且在测温过程中，通过参考点对空气、渣、钢的绝缘不同，通过测温枪经过渣与钢的位移差，进而对渣厚进行实时测量，根据渣厚测量值对顶升操作进行指导，防止渣厚过大造吸渣损坏设备等现象的发生。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法，具体包括以下步骤：

S1、对现场的工艺参数及设备参数进行统计，对现有测温取样系统参数进行收集；利用测温定氧枪的公共端作为公共参考点，将测温偶头与参考点之间的绝缘导纳输入PLC模拟量输入模版；

S2、测量现场测温定氧枪的上升和下降的走行速度，建立测温枪行程对时间的特征函数；

S3、根据测温枪的上限位作为同步信号，当测温枪在上限位时将测温枪行程清零，消除累计误差；

S4、建立空气界面识别模型；

S5、建立渣面识别模型；

S6、建立钢水识别模型；

S7、根据测温枪在渣面与钢水之间的位移差确定渣厚测量值；

S8、将上述算法在一级RH本体PLC系统中编程实现，程序下载运行；

S9、系统测试，设计异常处理程序，自诊断程序；

S10、参数优化，现场调试，对误差产生的原因进行分析；

S11、程序封装发布，总结汇总数据；

S12、使用测渣棒对软件测量值进行对比修正。

进一步的，所述步骤S2中，测温枪行程对时间的特征函数为

式中：S为测温枪位置值，v_上为枪上升时的平均速度，v_下为枪下降时的平均速度，t为走行时间，k_上为枪上升时的同步增益，k_下为枪下降时的同步增益。

进一步的，所述步骤S4中，空气界面识别模型的识别函数为：G_{测温枪参考点}<0.04，测温枪参考导纳小于0.04西时，系统识别为测温枪在空气中；

进一步的，所述步骤S5中，渣面识别模型的识别函数为：G_{测温枪参考点}<0.04，测温枪参考导纳小于0.04西时，系统识别为测温枪在空气中。

进一步的，所述步骤S6中，钢水识别模型的识别函数为：G_{测温枪参考点}>0.1，测温枪参考导纳大于0.1西时，系统识别为测温枪在钢液中。

进一步的，所述步骤S7中，渣厚测量值的特征函数为

S_净空＝S_钢水-S_渣面

式中：S_净空为渣厚测量值，S_渣面为测温枪在渣面的位置值，S_钢水为测温枪在钢水的位置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本方法在不增加硬件投资的前提下，利用原有测温枪，通过参考点对空气、渣、钢的绝缘不同，从而对渣厚进行实时测量。

2、为确定处理条件提供了指导标准。

3、能够有效避免渣厚过大，造成测温取样困难，氧枪吸渣损坏上升通道，甚至导致氧枪报废等问题。

4、为实现自动顶包、吸嘴自动补偿提供了重要前提。

5、对比使用测渣棒手动测渣解决方案，本发明无需一次性耗材，适用于各种高温、粉尘环境，同时大幅降低生产成本。

6、提升了自动化程度，无需人工干预，为智能炼钢提供了重要保障。

7、避免了操作工人在高温、粉尘、高空等危险环境下进行作业，保证工人的人身健康和安全。

附图说明

图1是本发明所提出的一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法流程图；

图2是本发明的原理框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

本发明所提出的一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S1、对现场的工艺参数及设备参数进行统计，对现有测温取样系统参数进行收集；利用测温定氧枪的公共端作为公共参考点，将测温偶头与参考点之间的绝缘导纳输入PLC模拟量输入模版；

S2、测量现场测温定氧枪的上升和下降的走行速度，建立测温枪行程对时间的特征函数；其特征函数为：

式中：S为测温枪位置值，v_上为枪上升时的平均速度，v_下为枪下降时的平均速度，t为走行时间，k_上为枪上升时的同步增益，k_下为枪下降时的同步增益；

S3、根据测温枪的上限位作为同步信号，当测温枪在上限位时将测温枪行程清零，消除累计误差；

S4、建立空气界面识别模型，其识别函数为：G_{测温枪参考点}<0.04，测温枪参考导纳小于0.04西时，系统识别为测温枪在空气中；

S5、建立渣面识别模型，其识别函数为：0.04≤G_{测温枪参考点}≤0.1，测温枪参考导纳大于0.04西，并且小于0.1西时，系统识别为测温枪在渣中；

S6、建立钢水识别模型，其识别函数为：G_{测温枪参考点}>0.1，测温枪参考导纳大于0.1西时，系统识别为测温枪在钢液中；

S7、根据测温枪在渣面与钢水之间的位移差确定渣厚测量值，其特征函数为：

S_净空＝S_钢水-S_渣面式中：S_净空为渣厚测量值，S_渣面为测温枪在渣面的位置值，S_钢水为测温枪在钢水的位置；

S8、将上述算法在一级RH本体PLC系统中编程实现，程序下载运行；

S9、系统测试，设计异常处理程序，自诊断程序；

S10、参数优化，现场调试，对误差产生的原因进行分析；

S11、程序封装发布，总结汇总数据；

S12、使用测渣棒对软件测量值进行对比修正。

本方法至2021年10月在本钢板材炼钢厂5#RH精炼炉进行投入以来，使用效果良好，系统运行稳定，测量结果准确，完全满足工艺需求。渣厚测量模块已集成在智能炼钢系统中参与控制，提供了自动化测量方法和标准。防止氧枪吸渣损坏上升通道，甚至导致氧枪报废。同时带有语音播报提醒功能，在测量完成后通过语音进行提示。

与本发明相近解决方案是手动测渣，为了对比说明本专利测量精度，特进行对比测试。下表为本方法应用100炉次随机抽取的过程对比数据：

表1应用过程数据

数据表明，自动测量值与手动方案相比，平均偏差1.7毫米，完全满足工艺要求，造成偏差的主要原因是渣面分布不均匀，测量点不同造成数据偏差。本发明构思新颖，且无需一次性耗材，利用原有测温枪系统，投资少，具有良好的推广空间。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、对现场的工艺参数及设备参数进行统计，对现有测温取样系统参数进行收集；利用测温定氧枪的公共端作为公共参考点，将测温偶头与参考点之间的绝缘导纳输入PLC模拟量输入模版；

S2、测量现场测温定氧枪的上升和下降的走行速度，建立测温枪行程对时间的特征函数；

S3、根据测温枪的上限位作为同步信号，当测温枪在上限位时将测温枪行程清零，消除累计误差；

S4、建立空气界面识别模型；

S5、建立渣面识别模型；

S6、建立钢水识别模型；

S7、根据测温枪在渣面与钢水之间的位移差确定渣厚测量值；

S8、将步骤S1至S7在一级RH本体PLC系统中编程实现，程序下载运行；

S9、系统测试，设计异常处理程序，自诊断程序；

S10、参数优化，现场调试，对误差产生的原因进行分析；

S11、程序封装发布，总结汇总数据；

S12、使用测渣棒对软件测量值进行对比修正；

所述步骤S2中，测温枪行程对时间的特征函数为

式中：S为测温枪位置值，v_上为枪上升时的平均速度，v_下为枪下降时的平均速度，t为走行时间，k_上为枪上升时的同步增益，k_下为枪下降时的同步增益；

所述步骤S4中，空气界面识别模型的识别函数为：G_{测温枪参考点}<0.04，测温枪参考导纳小于0.04西时，系统识别为测温枪在空气中；

所述步骤S5中，渣面识别模型的识别函数为：0.04≤G_{测温枪参考点}≤0.1，测温枪参考导纳大于0.04西，并且小于0.1西时，系统识别为测温枪在渣中；

所述步骤S6中，钢水识别模型的识别函数为：G_{测温枪参考点}>0.1，测温枪参考导纳大于0.1西时，系统识别为测温枪在钢液中。

2.根据权利要求1所述的一种基于导纳模型的精炼RH炉渣厚测量方法，其特征在于：所述步骤S7中，渣厚测量值的特征函数为

S_净空＝S_钢水-S_渣面

式中：S_净空为渣厚测量值，S_渣面为测温枪在渣面的位置值，S_钢水为测温枪在钢水的位置。