一種轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)和方法，方法包括以下步驟：（1）冶煉過程自動(dòng)控制的準(zhǔn)備，包括選擇相關(guān)模塊的控制方式，和基礎(chǔ)信息的收集；（2）啟動(dòng)“吹煉開始”開關(guān)；L2數(shù)據(jù)收集模塊收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)L2氧槍控制過程、L2加料控制過程、L2副槍控制過程、L2底吹控制過程和停吹提槍控制過程。本發(fā)明達(dá)到的有益效果：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)氧槍、副槍、加料、底吹的自動(dòng)控制，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，冶煉終點(diǎn)控制精度高，減少冶煉周期，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)爐煉鋼單渣冶煉，由廢鋼、鐵水加入轉(zhuǎn)爐，采用頂、底復(fù)吹，中間過程加料、副槍測(cè)量，在鋼水成分、溫度符合要求時(shí)，提槍停吹，然后出鋼。傳統(tǒng)的冶煉過程，主要采用人工控制，有現(xiàn)場(chǎng)操作人員根據(jù)冶煉過程操作氧槍、底吹、副槍測(cè)量、加料，在鋼水成分、溫度符合要求時(shí)，提槍停吹，然后出鋼。采用傳統(tǒng)的操作模式，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，冶煉終點(diǎn)控制難度大，目標(biāo)碳、溫度難以保證。在保證終點(diǎn)碳含量、溫度的前提下，實(shí)現(xiàn)氧槍、副槍、加料、底吹的自動(dòng)控制，達(dá)到自動(dòng)煉鋼，顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，達(dá)到全自動(dòng)控制轉(zhuǎn)爐單渣過程的目的，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)包括LI一基礎(chǔ)自動(dòng)化控制單元、L2—過程控制單元，以及L1-L2通信單元，其特征在于:所述基礎(chǔ)自動(dòng)化控制單元包括LI氧槍控制模塊、LI加料控制模塊、LI副槍控制模塊、LI底吹控制模塊；所述過程控制單元包括L2靜態(tài)控制模塊、L2動(dòng)態(tài)控制模塊、L2氧槍控制模塊、L2加料控制模塊、L2副槍控制模塊、L2底吹控制模塊和L2數(shù)據(jù)收集模塊；所述L2靜態(tài)控制模塊、L2動(dòng)態(tài)控制模塊、L2氧槍控制模塊、L2加料控制模塊、L2副槍控制模塊和L2底吹控制模塊均一端連接所述L2數(shù)據(jù)收集模塊，另一端連接L1-L2通信單元，L1-L2通信單元的另一端連接LI氧槍控制模塊、LI加料控制模塊、LI副槍控制模塊、LI底吹控制模塊。
[0005]本發(fā)明還提供一種由上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，包括以下步驟: 步驟一、冶煉過程自動(dòng)控制的準(zhǔn)備:
(O爐次開始后，將LI氧槍控制模式、LI加料控制模式、LI副槍控制模式、LI底吹控制模式全部選計(jì)算機(jī)控制模式；
(2)爐次加入廢鋼、鐵水后，L2數(shù)據(jù)收集模塊收集數(shù)據(jù)包括鐵水量、廢鋼量、鐵水溫度和成分以及冶煉終點(diǎn)的目標(biāo)成份、溫度；
(3)啟動(dòng)L2靜態(tài)控制模塊，計(jì)算爐次的吹氧量、輔料加入量，作為冶煉過程的自動(dòng)控制的條件準(zhǔn)備；
步驟二、冶煉過程的自動(dòng)控制:
(1)啟動(dòng)“吹煉開始”開關(guān)；
(2)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)L2氧槍控制過程、L2加料控制過程、L2副槍控制過程、L2底吹控制過程和停吹提槍控制過程。
[0006]所述步驟二(2) L2氧槍控制過程為，根據(jù)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的目標(biāo)鋼種數(shù)據(jù)，L2氧槍控制模塊選擇與冶煉階段的氧槍高度、氧氣流量相對(duì)應(yīng)的氧槍控制曲線，通過L1-L2通信模塊，將數(shù)據(jù)下發(fā)給LI氧槍控制模塊，由LI氧槍控制模塊控制PLC對(duì)氧槍的高度、氣體流量進(jìn)行調(diào)整。
[0007]所述步驟二(2)加料自動(dòng)控制過程為，根據(jù)L2靜態(tài)控制模塊的計(jì)算結(jié)果，L2加料控制模塊將L2靜態(tài)控制模型計(jì)算的輔料量進(jìn)行分配，計(jì)算不同冶煉階段需要各種輔料的加入量，通過L1-L2通信模塊，將數(shù)據(jù)下發(fā)給LI加料控制模塊，由LI加料控制模塊控制PLC對(duì)冶煉各階段輔料的稱量、加入進(jìn)行控制。
[0008]所述步驟二(2) L2副槍控制過程為，爐次開始時(shí)，LI副槍控制模塊控制PLC自動(dòng)為副槍裝載TSC探頭，對(duì)比L2靜態(tài)控制模塊計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)吹氧量和L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的當(dāng)前吹氧量，在當(dāng)前吹氧量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)吹氧量的75%?85%時(shí)，TSC探頭測(cè)量鋼水溫度、鋼水碳含量；在鋼水冶煉終點(diǎn)，副槍自動(dòng)裝載TSO探頭；然后啟動(dòng)L2動(dòng)態(tài)控制模塊計(jì)算當(dāng)前碳含量和溫度，在當(dāng)前碳含量和溫度滿足提槍條件時(shí)，LI副槍控制模塊控制PLC下副槍進(jìn)行測(cè)量。
[0009]所述步驟二(2) L2底吹控制過程為，爐次開始時(shí)，L2底吹控制模塊計(jì)算不同冶煉階段的底吹氣體類型和流量數(shù)據(jù)，通過L1-L2通信模塊，將數(shù)據(jù)下發(fā)給LI底吹控制模塊，由LI底吹控制模塊控制PLC對(duì)底吹的氣體類型、流量進(jìn)行調(diào)整。
[0010]所述步驟二(2)停吹提槍控制過程為，在副槍TSC測(cè)量成功后，對(duì)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)L2動(dòng)態(tài)控制模塊計(jì)算實(shí)時(shí)的碳含量和鋼水溫度，每1~5秒進(jìn)行一次計(jì)算，在模型計(jì)算的碳含量和鋼水溫度滿足提槍條件時(shí)，通過L1-L2通信模塊，將提槍信號(hào)下發(fā)給LI氧槍控制模塊控制PLC執(zhí)行提槍操作。
[0011]在不同冶煉階段重啟L2底吹控制模塊，對(duì)底吹進(jìn)行調(diào)整。
[0012]所述停吹提槍控制過程中，L2動(dòng)態(tài)控制模塊計(jì)算實(shí)時(shí)的碳含量和鋼水溫度，優(yōu)選為每2秒計(jì)算一次。
[0013]本發(fā)明達(dá)到的有益效果:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)氧槍、副槍、加料、底吹的自動(dòng)控制，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，冶煉終點(diǎn)控制精度高，減少冶煉周期，降低生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]如圖1所示，LI表示基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要控制相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作；L2表示過程控制系統(tǒng)。其中每個(gè)模塊及作用:
L2靜態(tài)控制模塊:根據(jù)冶煉的鐵水量、廢鋼量、鐵水溫度和成分以及冶煉終點(diǎn)的目標(biāo)成份、溫度，計(jì)算爐次的吹氧量、輔料加入量；
L2動(dòng)態(tài)控制模塊:根據(jù)副槍中間的測(cè)量值，實(shí)時(shí)計(jì)算鋼水的成份、溫度以及副槍測(cè)量后需要的輔料量；
L2氧槍控制模塊:根據(jù)冶煉的過程，實(shí)時(shí)控制氧槍的高度和氧氣流量； L2加料控制模塊:在冶煉的不同階段，實(shí)現(xiàn)加料的自動(dòng)控制過程；
L2副槍控制模塊:自動(dòng)控制副槍的探頭安裝和測(cè)量；
L2底吹控制模塊:實(shí)現(xiàn)冶煉過程底吹的氣體類型的選擇、氣體流量大小的控制；
L2數(shù)據(jù)收集模塊:收集冶煉初始階段的數(shù)據(jù)如鐵水量、溫度、初始成份，廢鋼量，目標(biāo)鋼種、終點(diǎn)的目標(biāo)成份和溫度等；
L1-L2通信模塊:實(shí)現(xiàn)L2與LI的通信，利用以太網(wǎng)通過TCP/IP協(xié)議或OPC方式實(shí)現(xiàn)； LI氧槍控制模塊:接收L2氧槍控制模塊的信息，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)氧槍的控制；
LI加料控制模塊:接收L2加料控制模塊的信息，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)加料過程的控制，包括輔料的稱量、加入轉(zhuǎn)爐中；
LI副槍控制模塊:接收L2副槍控制模塊的信息，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)副槍的控制；
LI底吹控制模塊:接收L2底吹控制模塊的信息，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)底吹的控制，包括氣體類型的選擇、氣體流量的控制。
[0017]采用以上系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制的方法，包括如下控制步驟:
(O冶煉過程自動(dòng)控制的條件準(zhǔn)備:在爐次開始后，在軟件操作畫面將氧槍控制模式、加料控制模式、副槍控制模式、底吹控制模式全部選擇計(jì)算機(jī)控制模式；在爐次加入廢鋼、鐵水后，L2數(shù)據(jù)收集模塊收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括鐵水量、廢鋼量、鐵水溫度和成分以及冶煉終點(diǎn)的目標(biāo)成份、溫度，啟動(dòng)L2靜態(tài)控制模型，計(jì)算爐次的吹氧量、輔料加入量，作為冶煉過程的自動(dòng)控制的條件準(zhǔn)備。
[0018](2)冶煉過程的自動(dòng)控制:
在操作界面點(diǎn)擊“吹煉開始”；
L2數(shù)據(jù)收集模塊收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)L2氧槍控制模塊、L2加料控制模塊、L2副槍控制模塊、L2底吹控制模塊，執(zhí)行相關(guān)的計(jì)算、控制功能；
氧槍自動(dòng)控制:根據(jù)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的數(shù)據(jù)(目標(biāo)鋼種)，L2氧槍控制模塊選擇對(duì)應(yīng)的氧槍控制曲線(冶煉過程的各冶煉階段的氧槍高度、氧氣流量)，通過L1-L2通信模塊，將信息下發(fā)給LI氧槍控制模塊，由LI氧槍控制模塊控制PLC對(duì)氧槍的高度、氣體流量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0019]加料自動(dòng)控制方法:根據(jù)L2靜態(tài)控制模塊的計(jì)算結(jié)果，L2加料控制模塊將L2靜態(tài)控制模塊計(jì)算的輔料量進(jìn)行分配，形成加料pettern(不同冶煉階段需要各種輔料的加入量)，通過L1-L2通信模塊，將信息下發(fā)給LI加料控制模塊，由LI加料控制模塊控制PLC對(duì)冶煉各階段輔料的稱量、加入進(jìn)行控制。
[0020]副槍自動(dòng)控制方法:爐次開始時(shí)，LI副槍控制模塊控制PLC進(jìn)行自動(dòng)裝載TSC探頭，根據(jù)L2靜態(tài)控制模塊計(jì)算吹氧量和根據(jù)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的當(dāng)前吹氧量，在當(dāng)前吹氧量達(dá)到模型計(jì)算吹氧量的一定百分比(75%?85%之間，不同的轉(zhuǎn)爐取值不同)時(shí)，LI副槍控制模塊控制PLC下副槍進(jìn)行測(cè)量；在控制PLC控制TSC測(cè)量后，LI副槍控制模塊控制PLC進(jìn)行自動(dòng)裝載TSC探頭；在L2動(dòng)態(tài)控制模型計(jì)算當(dāng)前碳含量和溫度，在當(dāng)前碳含量和溫度滿足提槍條件時(shí)，LI副槍控制模塊控制PLC下副槍進(jìn)行測(cè)量。
[0021]底吹自動(dòng)控制方法:爐次開始時(shí)，L2底吹控制模塊計(jì)算底曲線(不同冶煉階段的底吹氣體類型和流量)數(shù)據(jù)，通過L1-L2通信模塊，將信息下發(fā)給LI底吹控制模塊，由LI底吹控制模塊控制PLC對(duì)底吹的氣體類型、流量進(jìn)行控制；在不同冶煉階段，重啟L2底吹控制模塊進(jìn)行計(jì)算，再次對(duì)底吹進(jìn)行多次調(diào)整控制。
[0022]停吹、提槍自動(dòng)控制方法:在副槍TSC測(cè)量成功后，L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)L2動(dòng)態(tài)控制模型計(jì)算實(shí)時(shí)的碳含量和鋼水溫度，進(jìn)行周期計(jì)算，在模型計(jì)算的碳含量和鋼水溫度滿足提槍條件時(shí)，通過L1-L2通信模塊，將提槍信號(hào)下發(fā)給LI氧槍控制模塊控制PLC執(zhí)行提槍操作。
[0023]注:提槍條件計(jì)算公式:
(TEAIMU - TEAIML) * (C(VOXR, WR) - CEAIM)(
(T (VOXR, WR) - TEAM) * (CEAIMU - CEAIML)
其中:
C(V0XR, WR):動(dòng)態(tài)模型計(jì)算[C]；
T (VOXR, WR):動(dòng)態(tài)模型計(jì)算溫度；
CEAIM:目標(biāo)吹止[C]濃度；
TEAIM:目標(biāo)吹止溫度；
CEAIMU:目標(biāo)吹止[C]濃度上限值；
CEAIML:目標(biāo)吹止[C]濃度下限值；
TEAIMU:目標(biāo)吹止溫度上限值；
TEAIML:目標(biāo)吹止溫度上限值。
[0024]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，未經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:L1 一基礎(chǔ)自動(dòng)化控制單元、L2—過程控制單元，以及L1-L2通信單元，其特征在于:所述基礎(chǔ)自動(dòng)化控制單元包括L1氧槍控制模塊、L1加料控制模塊、L1副槍控制模塊、L1底吹控制模塊；所述過程控制單元包括L2靜態(tài)控制模塊、L2動(dòng)態(tài)控制模塊、L2氧槍控制模塊、L2加料控制模塊、L2副槍控制模塊、L2底吹控制模塊和L2數(shù)據(jù)收集模塊； 所述L2靜態(tài)控制模塊、L2動(dòng)態(tài)控制模塊、L2氧槍控制模塊、L2加料控制模塊、L2副槍控制模塊和L2底吹控制模塊均一端連接所述L2數(shù)據(jù)收集模塊，另一端連接L1-L2通信單元，L1-L2通信單元的另一端連接L1氧槍控制模塊、L1加料控制模塊、L1副槍控制模塊、L1底吹控制模塊。
2.一種利用權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、冶煉過程自動(dòng)控制的準(zhǔn)備: (1)爐次開始后，將L1氧槍控制模式、L1加料控制模式、L1副槍控制模式、L1底吹控制模式全部選計(jì)算機(jī)控制模式； (2)爐次加入廢鋼、鐵水后，L2數(shù)據(jù)收集模塊收集數(shù)據(jù)包括鐵水量、廢鋼量、鐵水溫度和成分以及冶煉終點(diǎn)的目標(biāo)成份、溫度； (3)啟動(dòng)L2靜態(tài)控制模塊，計(jì)算爐次的吹氧量、輔料加入量，作為冶煉過程的自動(dòng)控制的條件準(zhǔn)備； 步驟二、冶煉過程的自動(dòng)控制: (1)啟動(dòng)“吹煉開始”開關(guān)； (2)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)L2氧槍控制過程、L2加料控制過程、L2副槍控制過程、L2底吹控制過程和停吹提槍控制過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述步驟二(2)L2氧槍控制過程為，根據(jù)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的目標(biāo)鋼種數(shù)據(jù)，L2氧槍控制模塊選擇與冶煉階段的氧槍高度、氧氣流量相對(duì)應(yīng)的氧槍控制曲線，通過L1-L2通信模塊，將數(shù)據(jù)下發(fā)給L1氧槍控制模塊，由L1氧槍控制模塊控制PLC對(duì)氧槍的高度、氣體流量進(jìn)行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述步驟二(2)加料自動(dòng)控制過程為，根據(jù)L2靜態(tài)控制模塊的計(jì)算結(jié)果，L2加料控制模塊將L2靜態(tài)控制模型計(jì)算的輔料量進(jìn)行分配，計(jì)算不同冶煉階段需要各種輔料的加入量，通過L1-L2通信模塊，將數(shù)據(jù)下發(fā)給L1加料控制模塊，由L1加料控制模塊控制PLC對(duì)冶煉各階段輔料的稱量、力口入進(jìn)行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述步驟二(2)L2副槍控制過程為，爐次開始時(shí)，L1副槍控制模塊控制PLC自動(dòng)為副槍裝載TSC探頭，對(duì)比L2靜態(tài)控制模塊計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)吹氧量和L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的當(dāng)前吹氧量，在當(dāng)前吹氧量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)吹氧量的75%?85%時(shí)，TSC探頭測(cè)量鋼水溫度、鋼水碳含量；在鋼水冶煉終點(diǎn)，副槍自動(dòng)裝載TSO探頭；然后啟動(dòng)L2動(dòng)態(tài)控制模塊計(jì)算當(dāng)前碳含量和溫度，在當(dāng)前碳含量和溫度滿足提槍條件時(shí)，L1副槍控制模塊控制PLC下副槍進(jìn)行測(cè)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述步驟二(2)L2底吹控制過程為，爐次開始時(shí)，L2底吹控制模塊計(jì)算不同冶煉階段的底吹氣體類型和流量數(shù)據(jù)，通過L1-L2通信模塊，將數(shù)據(jù)下發(fā)給L1底吹控制模塊，由L1底吹控制模塊控制PLC對(duì)底吹的氣體類型、流量進(jìn)行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述步驟二(2)停吹提槍控制過程為，在副槍TSC測(cè)量成功后，對(duì)L2數(shù)據(jù)收集模塊收集的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)L2動(dòng)態(tài)控制模塊計(jì)算實(shí)時(shí)的碳含量和鋼水溫度，每1~5秒進(jìn)行一次計(jì)算，在模型計(jì)算的碳含量和鋼水溫度滿足提槍條件時(shí)，通過L1-L2通信模塊，將提槍信號(hào)下發(fā)給L1氧槍控制模塊控制PLC執(zhí)行提槍操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，其特征在于，在不同冶煉階段重啟L2底吹控制模塊，對(duì)底吹進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)爐單渣全自動(dòng)控制方法，其特征在于，L2動(dòng)態(tài)控制模塊計(jì)算實(shí)時(shí)的碳含量和鋼水溫度，每2秒計(jì)算一次。
【文檔編號(hào)】C21C5/35GK104480248SQ201410687847
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】梁明芹, 王緒國(guó) 申請(qǐng)人:上海梅山科技發(fā)展有限公司