CN117724430A - 一种生产自动调度方法及调度系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产自动调度方法及调度系统，涉及数据调整的技术领域，其中生产自动调度方法包括获得铁水、铁水转移、造渣、信息获取、初次判断、氧气吹入高度计算、二次判断、初次调整以及二次调整等步骤；生产自动调度系统包括高炉、转炉、供氧模块、获取模块、判断模块I、计算模块、判断模块II、调整模块I以及调整模块II等模块。本发明能够降低氧气喷管末端距离铁水表面的高度过小或过大，引起铁水发生喷溅的概率。
Description
技术领域
本发明涉及数据调整的技术领域，尤其是涉及一种生产自动调度方法及调度系统。
背景技术
钢铁行业是关系到国计民生的重要基础产业，被认为是工业的粮食。钢铁在中国乃至世界都是无法替代的基础工业品，它为国民经济发展提供重要保证，为相关产业提供重要的生产原材料。如建筑业、造船业和汽车产业等，都对钢铁具有高度依赖性。
传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉，并按一定比例装入废钢，然后降下水冷氧枪以一定的供氧（纯度大于99%的高压氧气流）、枪位吹氧冶炼。使氧气直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。
但是，由于铁块大量的加入，转炉长时间处于低温状态，此时铁块在长时间低温区熔化不全，在中期高温剧烈碳氧化期熔化会出现急剧温度下降与上升，如果吹氧枪位控制不好，极容易发生返干、过度溢渣甚至喷溅，进而降低转炉中造渣的效果，且当大量产生喷溅时，降低了钢产量。
发明内容
为了能够改善转炉中期化渣效果，降低转炉中期磷、硫等杂质的含量，本发明提供一种生产自动调度方法及调度系统。
第一方面，本发明提供的一种生产自动调度方法，采用如下的技术方案：
一种生产自动调度方法，包括以下步骤：
获得铁水：向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水；
铁水转移：将高炉中的铁水转移至转炉中，在铁水转移至转炉前，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中；
造渣：向高炉中吹入氧气；
信息获取：获取氧气吹入时的高度H1，以及氧气吹入点的最低高度H2；
初次判断：对氧气吹入时的高度H1进行判断，若H1＜H2，则执行初次调整步骤，若H1≥H2，则执行氧气吹入高度计算步骤；
氧气吹入高度计算：计算氧气吹入点的实时高度H，氧气吹入点的实时高度H的计算模型如下：
，式中，H2为氧气吹入点的最低高度，/>为氧气吹入点的调整高度；
氧气吹入点的调整高度的计算模型如下：
，式中K为调整因子；
初次调整：当H1＜H2时，调整氧气吹入时的高度H1，直至H1≥H2，并执行氧气吹入高度计算步骤；
二次调整：根据氧气吹入高度计算步骤调整氧气吹入点的实时高度H。
通过采用上述技术方案，在对铁水造渣时，向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中，将氧气喷管伸入到转炉中，此时，获取氧气喷管末端距离铁水表面的高度H1，并获取氧气吹入点的最低高度H2，当若H1＜H2时，重新调整氧气喷管末端距离铁水表面的高度，使得氧气喷管末端距离铁水表面的高度大于等于H2，当氧气喷管末端距离铁水表面的高度大于等于H2后，时刻通过调整因子K对氧气喷管末端距离铁水表面的高度进行调整，防止氧气喷管末端距离铁水表面的高度过大，进而减小铁水中杂质无法充分进行氧化反应的概率，或防止氧气喷管末端距离铁水表面的高度过小，进而减小吹氧时，铁水发生喷溅的概率。
可选地，所述氧气吹入高度计算步骤中，还时刻对调整因子K进行更新，调整因子K的计算模型如下：
；
式中，A为正常铁水吹氧时表面气泡密度，B为正常铁水吹氧时火焰高度，C为正常铁水吹氧时的温度，X为吹氧时铁水表面实时气泡密度，Y为吹氧时铁水表面实时火焰高度，Z为吹氧时铁水的实时温度；
其中吹氧时铁水表面实时气泡密度X的计算模型为：
；式中，D为铁水表面实时气泡数量，S为铁水的面积。
通过采用上述技术方案，在调整吹氧时的高度时，对吹氧时铁水表面实时气泡密度X、吹氧时铁水表面实时火焰高度Y以及吹氧时铁水的实时温度Z进行监测，当吹氧时铁水表面实时气泡密度X较大、铁水表面实时火焰高度Y较高、吹氧时铁水的实时温度Z较高时，调整因子K的值变小，此时转炉中铁水的化学反应较为激烈，所以氧气吹入点向上的调整高度较小，由于转炉中铁水的化学反应较为激烈，当适当向上调整氧气吹入点的高度时，进而减小吹氧时，铁水发生喷溅的概率，当吹氧时铁水表面实时气泡密度X较小、铁水表面实时火焰高度Y较底、吹氧时铁水的实时温度Z较底时，调整因子K的值变大，此时转炉中铁水的化学反应较为平稳，所以氧气吹入点向上的调整高度/>较大，以快速增加氧气与铁水表面接触的面积，进而提高转炉中铁水的化学反应的速率。
可选地，所述氧气吹入高度计算步骤后还设置有二次判断步骤；
二次判断：设置气泡密度阈值A1，并实时监测铁水表面实时气泡密度X，当X≤A1时，则停止向铁水中吹氧，当X＞A1时，则继续向铁水中吹氧，并继续执行氧气吹入高度计算步骤。
通过采用上述技术方案，通过时刻监测铁水表面的气泡密度，当气泡密度小于气泡密度阈值时，可能铁水中的杂质元素已完成氧化反应，此时停止向铁水中吹氧，并对铁水表面漂浮的氧化物进行去除工作，进而减少氧气的消耗量，进而降低生产成本。
可选的，所述造渣步骤中向高炉中吹入氧气时，时刻监测铁水表面漂浮氧化物的数量，当氧化物漂浮较多时，对氧化物进行打捞，并继续执行氧气吹入高度计算步骤。
通过采用上述技术方案，通过监测铁水表面产生氧化物的厚度，将氧化物进行打捞后，再调控吹氧高度进行吹氧，进而降低氧化物对氧化反应的影响，进而提高造渣效率。
第二方面，本发明提供的一种生产自动调度系统，采用如下的技术方案：
一种生产自动调度系统，包括高炉、转炉、供氧模块、获取模块、判断模块I、计算模块、调整模块I以及调整模块II；
高炉：向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水；
转炉：将高炉中的铁水转移至转炉中，在铁水转移至转炉前，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中；
供氧模块：用于向转炉中吹入氧气；
获取模块：输出端与判断模块I的输入端电信号连接，用于获取获取氧气吹入时的高度H1，以及氧气吹入点的最低高度H2；
判断模块I：输出端与调整模块I的输入端以及计算模块的输入端电信号连接，用于对氧气吹入时的高度H1进行判断，若H1＜H2，则将判断信息传递调整模块I，若H1≥H2，则将判断信息传递至计算模块；
计算模块：输出端与调整模块II的输入端电信号连接，用于计算氧气吹入点的实时高度H，氧气吹入点的实时高度H的计算模型如下：
，式中，H2为氧气吹入点的最低高度，/>为氧气吹入点的调整高度；
氧气吹入点的调整高度的计算模型如下：
，式中K为调整因子；
调整模块I：输出端与计算模块的输入端电信号连接，当H1＜H2时，调整氧气吹入时的高度H1，直至H1≥H2，并执行计算模块；
调整模块II：输入端与计算模块的生产端电信号连接，用于根据计算模块计算的结果调整氧气吹入点的实时高度H。
可选的，所述计算模块中还时刻对调整因子K进行更新，调整因子K的计算模型如下：
；
式中，A为正常铁水吹氧时表面气泡密度，B为正常铁水吹氧时火焰高度，C为正常铁水吹氧时的温度，X为吹氧时铁水表面实时气泡密度，Y为吹氧时铁水表面实时火焰高度，Z为吹氧时铁水的实时温度；
其中吹氧时铁水表面实时气泡密度X的计算模型为：
；式中，D为铁水表面实时气泡数量，S为铁水的面积。
可选的，还包括判断模块II；
判断模块II：输入端与计算模块的输出端电信号连接，在判断模块II中设置气泡密度阈值A1，并实时监测铁水表面实时气泡密度X，当X≤A1时，则供氧模块终止向铁水中吹氧，当X＞A1时，则供氧模块继续向铁水中吹氧，并继续执行计算模块。
可选的，所述供氧模块向转炉中吹入氧气时，时刻监测铁水表面漂浮氧化物的数量，当氧化物漂浮较多时，对氧化物进行打捞，并继续执行计算模块。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.在吹氧时，时刻通过调整因子K对氧气喷管末端距离铁水表面的高度进行调整，防止氧气喷管末端距离铁水表面的高度过大，进而减小铁水中杂质无法充分进行氧化反应的概率，或防止氧气喷管末端距离铁水表面的高度过小，进而减小吹氧时，铁水发生喷溅的概率。
2. 当吹氧时铁水表面实时气泡密度X较大、铁水表面实时火焰高度Y较高、吹氧时铁水的实时温度Z较高时，调整因子K的值变小，此时转炉中铁水的化学反应较为激烈，所以氧气吹入点向上的调整高度较小，由于转炉中铁水的化学反应较为激烈，当适当向上调整氧气吹入点的高度时，进而减小吹氧时，铁水发生喷溅的概率。
3. 当吹氧时铁水表面实时气泡密度X较小、铁水表面实时火焰高度Y较底、吹氧时铁水的实时温度Z较底时，调整因子K的值变大，此时转炉中铁水的化学反应较为平稳，所以氧气吹入点向上的调整高度较大，以快速增加氧气与铁水表面接触的面积，进而提高转炉中铁水的化学反应的速率。
附图说明
图1是本申请实施例1的流程图；
图2是本申请实施例2的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1至图2对本发明作进一步详细说明。
实施例1：本实施例公开了一种生产自动调度方法，参照图1，包括以下步骤：
S1：获得铁水：向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水；
S2：铁水转移：将高炉中的铁水转移至转炉中，在铁水转移至转炉前，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中；
S3：造渣：向高炉中吹入氧气；时刻监测铁水表面漂浮氧化物的数量，当氧化物漂浮较多时，对氧化物进行打捞，并继续执行氧气吹入高度计算步骤。（例如：通过氧气喷管向高炉中吹入氧气，使得杂质发生氧化反应，形成氧化物，漂浮在铁水表变上）。
S4：信息获取：获取氧气吹入时的高度H1，以及氧气吹入点的最低高度H2；（例如：氧气吹入点的最低高度为氧气喷管末端距离铁水液面的最小距离，氧气吹入时的高度H1为氧气喷管进入到高炉后末端距离铁水液面的距离）。
S5：初次判断：对氧气吹入时的高度H1进行判断，若H1＜H2，则执行初次调整步骤，若H1≥H2，则执行氧气吹入高度计算步骤；（例如：氧气吹入时的高度H1=0.8米，氧气吹入点的最低高度H2=1米，此时需要将氧气吹入时的高度H1提升至1米以上才能对高炉吹氧）。
S6：初次调整：当H1＜H2时，调整氧气吹入时的高度H1，直至H1≥H2，并执行氧气吹入高度计算步骤；
S7：氧气吹入高度计算：计算氧气吹入点的实时高度H，氧气吹入点的实时高度H的计算模型如下：
，式中，H2为氧气吹入点的最低高度，/>为氧气吹入点的调整高度；
氧气吹入点的调整高度的计算模型如下：
，式中K为调整因子，调整因子K的计算模型如下：
；
式中，A为正常铁水吹氧时表面气泡密度，B为正常铁水吹氧时火焰高度，C为正常铁水吹氧时的温度，X为吹氧时铁水表面实时气泡密度，Y为吹氧时铁水表面实时火焰高度，Z为吹氧时铁水的实时温度；
其中吹氧时铁水表面实时气泡密度X的计算模型为：
；式中，D为铁水表面实时气泡数量，S为铁水的面积。
（例如：正常铁水吹氧时表面气泡密度A为100，正常铁水吹氧时火焰高度60，正常铁水吹氧时的温度1200，通过观察铁水表面实时气泡数量计算出吹氧时铁水表面实时气泡密度X为150，通过测距仪测的吹氧时铁水表面实时火焰高度Y为65，通过温度传感器测得吹氧时铁水的实时温度Z为1300，此时，此时氧气喷管末端距离铁水液面H为1.57；若通过观察铁水表面实时气泡数量计算出吹氧时铁水表面实时气泡密度X为200，通过测距仪测的吹氧时铁水表面实时火焰高度Y为70，通过温度传感器测得吹氧时铁水的实时温度Z为1400，此时/>，此时氧气喷管末端距离铁水液面H为1.38，即氧气喷管末端距离铁水液面高度有1.57将至1.38）。
S8：二次调整：根据氧气吹入高度计算步骤调整氧气吹入点的实时高度H。
S9：二次判断：设置气泡密度阈值A1，并实时监测铁水表面实时气泡密度X，当X≤A1时，则停止向铁水中吹氧，当X＞A1时，则继续向铁水中吹氧，并继续执行氧气吹入高度计算步骤。
本实施例一种生产自动调度方法的实施原理为：
在对铁水造渣时，向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中，将氧气喷管伸入到转炉中，此时，获取氧气喷管末端距离铁水表面的高度H1，并获取氧气吹入点的最低高度H2，当若H1＜H2时，重新调整氧气喷管末端距离铁水表面的高度，使得氧气喷管末端距离铁水表面的高度大于等于H2，当氧气喷管末端距离铁水表面的高度大于等于H2后，时刻通过调整因子K对氧气喷管末端距离铁水表面的高度进行调整，在调整吹氧时的高度时，对吹氧时铁水表面实时气泡密度X、吹氧时铁水表面实时火焰高度Y以及吹氧时铁水的实时温度Z进行监测，当吹氧时铁水表面实时气泡密度X较大、铁水表面实时火焰高度Y较高、吹氧时铁水的实时温度Z较高时，调整因子K的值变小，此时转炉中铁水的化学反应较为激烈，所以氧气吹入点向上的调整高度较小，由于转炉中铁水的化学反应较为激烈，当适当向上调整氧气吹入点的高度时，进而减小吹氧时，铁水发生喷溅的概率，当吹氧时铁水表面实时气泡密度X较小、铁水表面实时火焰高度Y较底、吹氧时铁水的实时温度Z较底时，调整因子K的值变大，此时转炉中铁水的化学反应较为平稳，所以氧气吹入点向上的调整高度/>较大，以快速增加氧气与铁水表面接触的面积，进而提高转炉中铁水的化学反应的速率。
实施例2：本实施例公开了一种生产自动调度系统，参照图2，包括高炉、转炉、供氧模块、获取模块、判断模块I、计算模块、判断模块II、调整模块I以及调整模块II；
高炉：向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水；
转炉：将高炉中的铁水转移至转炉中，在铁水转移至转炉前，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中；
供氧模块：用于向转炉中吹入氧气，时刻监测铁水表面漂浮氧化物的数量，当氧化物漂浮较多时，对氧化物进行打捞，并继续执行计算模块；
获取模块：输出端与判断模块I的输入端电信号连接，用于获取获取氧气吹入时的高度H1，以及氧气吹入点的最低高度H2；
判断模块I：输出端与调整模块I的输入端以及计算模块的输入端电信号连接，用于对氧气吹入时的高度H1进行判断，若H1＜H2，则将判断信息传递调整模块I，若H1≥H2，则将判断信息传递至计算模块；
调整模块I：输出端与计算模块的输入端电信号连接，当H1＜H2时，调整氧气吹入时的高度H1，直至H1≥H2，并执行计算模块；
计算模块：输出端与调整模块II的输入端电信号连接，用于计算氧气吹入点的实时高度H，氧气吹入点的实时高度H的计算模型如下：
，式中，H2为氧气吹入点的最低高度，/>为氧气吹入点的调整高度；
氧气吹入点的调整高度的计算模型如下：
，式中K为调整因子，调整因子K的计算模型如下：
；
式中，A为正常铁水吹氧时表面气泡密度，B为正常铁水吹氧时火焰高度，C为正常铁水吹氧时的温度，X为吹氧时铁水表面实时气泡密度，Y为吹氧时铁水表面实时火焰高度，Z为吹氧时铁水的实时温度；
其中吹氧时铁水表面实时气泡密度X的计算模型为：
；式中，D为铁水表面实时气泡数量，S为铁水的面积。
判断模块II：输入端与计算模块的输出端电信号连接，在判断模块II中设置气泡密度阈值A1，并实时监测铁水表面实时气泡密度X，当X≤A1时，则供氧模块终止向铁水中吹氧，当X＞A1时，则供氧模块继续向铁水中吹氧，并继续执行计算模块。
调整模块II：输入端与计算模块的生产端电信号连接，用于根据计算模块计算的结果调整氧气吹入点的实时高度H。
本实施例一种生产自动调度系统的实施原理为：
向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水；将高炉中的铁水转移至转炉中，在铁水转移至转炉前，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中，供氧模块向转炉中吹入氧气，时刻监测铁水表面漂浮氧化物的数量，当氧化物漂浮较多时，对氧化物进行打捞，并继续执行计算模块；获取模块获取获取氧气吹入时的高度H1，以及氧气吹入点的最低高度H2；判断模块I用于对氧气吹入时的高度H1进行判断，若H1＜H2，则将判断信息传递调整模块I，调整模块I调整氧气吹入时的高度H1，直至H1≥H2，并执行计算模块，若H1≥H2，则将判断信息传递至计算模块；计算模块用于计算氧气吹入点的实时高度H，调整模块II根据计算模块计算的结果调整氧气吹入点的实时高度H，在判断模块II中设置气泡密度阈值A1，并实时监测铁水表面实时气泡密度X，当X≤A1时，则供氧模块终止向铁水中吹氧，当X＞A1时，则供氧模块继续向铁水中吹氧，并继续执行计算模块。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种生产自动调度方法，其特征在于：包括以下步骤：
获得铁水：向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水；
铁水转移：将高炉中的铁水转移至转炉中，在铁水转移至转炉前，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中；
造渣：向高炉中吹入氧气；
信息获取：获取氧气吹入时的高度H1，以及氧气吹入点的最低高度H2；
初次判断：对氧气吹入时的高度H1进行判断，若H1＜H2，则执行初次调整步骤，若H1≥H2，则执行氧气吹入高度计算步骤；
氧气吹入高度计算：计算氧气吹入点的实时高度H，氧气吹入点的实时高度H的计算模型如下：
，式中，H2为氧气吹入点的最低高度，/>为氧气吹入点的调整高度；
氧气吹入点的调整高度的计算模型如下：
，式中K为调整因子；
初次调整：当H1＜H2时，调整氧气吹入时的高度H1，直至H1≥H2，并执行氧气吹入高度计算步骤；
二次调整：根据氧气吹入高度计算步骤调整氧气吹入点的实时高度H。
2.根据权利要求1所述的一种生产自动调度方法，其特征在于：所述氧气吹入高度计算步骤中，还时刻对调整因子K进行更新，调整因子K的计算模型如下：
；
式中，A为正常铁水吹氧时表面气泡密度，B为正常铁水吹氧时火焰高度，C为正常铁水吹氧时的温度，X为吹氧时铁水表面实时气泡密度，Y为吹氧时铁水表面实时火焰高度，Z为吹氧时铁水的实时温度；
其中吹氧时铁水表面实时气泡密度X的计算模型为：
；式中，D为铁水表面实时气泡数量，S为铁水的面积。
3.根据权利要求2所述的一种生产自动调度方法，其特征在于：所述氧气吹入高度计算步骤后还设置有二次判断步骤；
二次判断：设置气泡密度阈值A1，并实时监测铁水表面实时气泡密度X，当X≤A1时，则停止向铁水中吹氧，当X＞A1时，则继续向铁水中吹氧，并继续执行氧气吹入高度计算步骤。
4.根据权利要求1所述的一种生产自动调度方法，其特征在于：所述造渣步骤中向高炉中吹入氧气时，时刻监测铁水表面漂浮氧化物的数量，当氧化物漂浮较多时，对氧化物进行打捞，并继续执行氧气吹入高度计算步骤。
5.一种生产自动调度系统，用于应用权利要求1-4中任意一项所述的生产自动调度方法，其特征在于：包括高炉、转炉、供氧模块、获取模块、判断模块I、计算模块、调整模块I以及调整模块II；
高炉：向高炉内加入铁水或废钢，并通过加热高炉获得铁水；
转炉：将高炉中的铁水转移至转炉中，在铁水转移至转炉前，向转炉中加入石灰以及废钢，并将高炉中的铁水倒入转炉中；
供氧模块：用于向转炉中吹入氧气；
获取模块：输出端与判断模块I的输入端电信号连接，用于获取获取氧气吹入时的高度H1，以及氧气吹入点的最低高度H2；
判断模块I：输出端与调整模块I的输入端以及计算模块的输入端电信号连接，用于对氧气吹入时的高度H1进行判断，若H1＜H2，则将判断信息传递调整模块I，若H1≥H2，则将判断信息传递至计算模块；
计算模块：输出端与调整模块II的输入端电信号连接，用于计算氧气吹入点的实时高度H，氧气吹入点的实时高度H的计算模型如下：
，式中，H2为氧气吹入点的最低高度，/>为氧气吹入点的调整高度；
氧气吹入点的调整高度的计算模型如下：
，式中K为调整因子；
调整模块I：输出端与计算模块的输入端电信号连接，当H1＜H2时，调整氧气吹入时的高度H1，直至H1≥H2，并执行计算模块；
调整模块II：输入端与计算模块的生产端电信号连接，用于根据计算模块计算的结果调整氧气吹入点的实时高度H。
6.根据权利要求5所述的一种生产自动调度系统，其特征在于：所述计算模块中还时刻对调整因子K进行更新，调整因子K的计算模型如下：
；
式中，A为正常铁水吹氧时表面气泡密度，B为正常铁水吹氧时火焰高度，C为正常铁水吹氧时的温度，X为吹氧时铁水表面实时气泡密度，Y为吹氧时铁水表面实时火焰高度，Z为吹氧时铁水的实时温度；
其中吹氧时铁水表面实时气泡密度X的计算模型为：
；式中，D为铁水表面实时气泡数量，S为铁水的面积。
7.根据权利要求5所述的一种生产自动调度系统，其特征在于：还包括判断模块II；
判断模块II：输入端与计算模块的输出端电信号连接，在判断模块II中设置气泡密度阈值A1，并实时监测铁水表面实时气泡密度X，当X≤A1时，则供氧模块终止向铁水中吹氧，当X＞A1时，则供氧模块继续向铁水中吹氧，并继续执行计算模块。
8.根据权利要求5所述的一种生产自动调度系统，其特征在于：所述供氧模块向转炉中吹入氧气时，时刻监测铁水表面漂浮氧化物的数量，当氧化物漂浮较多时，对氧化物进行打捞，并继续执行计算模块。
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