一种AOD炉倾动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种AOD炉倾动控制系统，其中包括PLC系统、变频器、电机、氧枪升降系统、档板渣系统，采用半闭环矢量控制的控制方式，所述PLC系统包括位置传感器、压力变送器、流量传感器、故障输出；所述PLC系统通过与氧枪升降系统，挡渣板系统的协同合作，完成测温、出铁水、进铁水、复位、扒渣环节的倾动任务；所述氧枪升降系统，挡渣板升降系统连同倾动系统都属于整个铁合金冶炼DCS中的同级子系统，倾动子系统通过RS485与上位机进行实时通信，本发明专利技术炉体倾动控制系统的设计与实现，提高了生产效率，炉体的倾动时间要尽量缩短，同时位置控制的稳态精度得到了提高。

【技术实现步骤摘要】
一种AOD炉倾动控制系统
本专利技术涉及改进的AOD炉，具体来说是一种AOD炉倾动控制系统。
技术介绍
目前，氩氧脱碳法(AOD法)是生产不锈钢的主要工艺，AOD法以其成本低、易操作、效率高等特点而受青睐，但是耐火材料消耗高，炉衬寿命低，一直困扰着AOD法的生产，炉衬寿命是一个综合性的指标，它不仅与炉型结构设计、耐火材料的性能和使用工艺有关，而且与冶炼工艺水平、各操作参数的控制、设备维护状况等密切相关。在AOD冶炼过程中，由于供气系统的供气强度、流量随着不同冶炼时期的变化而变化，使得喷吹气体在冶炼过程中对炉衬的蚀损和钢液的搅拌等方面起着重要的作用，影响炉体背向倾斜的因素主要有供气压力、流量和冶炼工艺，在炉体背向倾斜过程中，倾斜角度的适宜与否，往往可以通过风口周围炉衬砖的侵蚀情况和炉衬寿命来反映出来，不良的倾斜角度可能会加速风口周边炉衬的侵蚀，尽管炉体背向倾斜的角度与冶炼工艺的很多方面都有着复杂的关系，但是炉体倾斜的角度在供气系统压力一定、冶炼过程中铁水流动性良好的情况下主要与供气系统的流量和喷枪的出口速度之间存在着自己特定的变化及关联关系，了解这些变化规律，采用科学的调控方法，依据冶炼过程中各个阶段对供气压力、流量等的要求进行各相关设备的有效动作，保证炉体背向倾斜角度的准确性，从而有效的减少气体及钢液机械冲刷对炉衬寿命的影响。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种AOD炉倾动控制系统，AOD炉倾动时倾动设备给予的倾动力矩可分成两部分，一部分是对炉体的倾动，另一部分是对炉液的倾动。为了实现上述目的，本专利技术采用技术方案是：一种AOD炉倾动控制系统，包括PLC系统、变频器、氧枪升降装置、档渣板装置；PLC系统包括PLC、位置控制器、压力控制器、流量控制器；氧枪升降装置包括电动机、联轴器、减速器、温度传感器，速度传感器，流量传感器，位置传感器；档渣板装置包括挡渣板、压力变送器；采用半闭环矢量控制的控制方式；PLC和扩展模块连接共同控制变频器，PLC的输出端口一连接变频器引脚一，PLC的输出端口二连接变频器引脚二，PLC的输出端口三连接控制中间继电器，实现对电磁抱闸的控制，PLC的输入端口分别连接氧枪升降装置的输出端口和挡渣板装置的输出端口，PLC的输入端口一连接温度传感器，实现温度信号的输入，PLC的输入端口二和PLC的输入端口三连接速度传感器，实现出铁水信号和进铁水信号的输入，PLC的输入端口四连接复位按钮，PLC的输入端口五连接流量传感器，实现扒渣信号的输入，PLC的输入端口六连接位置传感器，实现氧枪提升信号的输入，PLC的输入端口七连接压力变送器，实现档渣板就位信号的输入，PLC的输入端口八连接编码器，其中PLC与中间继电器相连，当炉体倾斜到位时PLC将通过控制中间继电器来切断变频器的电源，同时启动电磁抱闸；PLC系统通过与氧枪升降装置，挡渣板装置的协同合作，完成测温、出铁水、进铁水、复位、扒渣环节的倾动任务；氧枪升降装置、挡渣板升降装置连同倾动系统都属于整个铁合金冶炼DCS中的同级子系统，倾动子系统通过RS485与上位机进行实时通信；AOD炉倾动时倾动设备给予的倾动力矩可分配成两部分，一部分是对炉体的倾动，另一部分是对炉液的倾动，具体计算时实行分步分析，然后再集中叠加的方法，其步骤为:(1)计算炉体(包括炉壳、永久隔热层、耐火砖层、炉底填充料等组成部分)的重心,并以此求出各个角度下的倾动力矩；(2)求取冶炼m吨铁水时不同转角位置下液体的重心,并计算各个转角炉位下的倾动力矩；(3)对炉体倾动力矩和铁水倾动力矩进行叠加计算,由此得出使炉体倾动的最大倾动力矩。优选的，AOD炉的倾动力矩的包括两部分，即空炉部分和铁水部分。优选的，流量传感器为LUGB-99，压力变送器为PMC71，位置和速度控制的传感器为ROQ425。优选的，PLC的输出端口一为Q0.0，PLC的输出端口二为Q0.1，PLC的输出端口三为Q0.2。优选的，PLC的输入端口一为I0.0，PLC的输入端口二为I0.1，PLC的输入端口三为I0.2，PLC的输入端口四为I0.3，PLC的输入端口五为I0.4，PLC的输入端口六为I0.5，PLC的输入端口七为I0.6，PLC的输入端口八为I0.7。优选的，PLC为S7-200系列的CPU222。优选的，变频器为MM440。优选的，电机为37.3kw的交流异步电机。优选的，半闭环控制方式中位置检测传感器同电机的轴相连。优选的，半闭环控制系统中反馈信号为电机的转速和转角信号。优选的，扩展模块为EM232。所选的，半闭环控制方式中位置检测传感器同电机的轴相连。所选的，PLC系统通过与氧枪升降系统，挡渣板系统的协同合作，完成测温、出铁水、进铁水、复位、扒渣环节的倾动任务。所选的，氧枪升降系统，挡渣板升降系统连同倾动系统都属于整个铁合金冶炼DCS中的同级子系统，倾动子系统通过RS485与上位机进行实时通信。本专利技术炉体倾动控制系统的设计与实现，提高了生产效率，炉体的倾动时间要尽量缩短，同时位置控制的稳态精度得到了提高。附图说明图1为倾动系统主电路接线路；图2为倾动控制系统接线图；图3为倾动系统PLC与编码器连接电路图；图4为PLC倾动系统半闭环控制结构框图；图5为PLC倾角系统位控器调节原理图；图6为倾动系统速度给定曲线与位置偏差曲线图；图7为倾动系统主程序流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。AOD炉的最大倾动力矩决定了电机容量的选择，AOD炉的最大倾动力矩与炉型及耳轴位置有关，AOD炉倾动过程中，钢水在不断的改变位置，倾动力矩随倾动角度而不断变化，对于炉役后期的炉型，由于炉衬受到钢水的侵蚀剥落，使炉型发生改变，重心位置也发生相应的改变，AOD炉倾动时倾动设备的倾动力矩可分配成两部分，一部分是对炉体的倾动，另一部分是对炉液的倾动。由于炉体是固态的，其重心位置固定，重心的求取可严格按照图纸通过AUTOCAD画图软件对各组成部分进行三维实体建模，通过查询实体特性的办法，便可直接获得各组成部分的体积及重心坐标，将各组成部分按照装配关系组合在一起,再次通过查询实体特性即得到空炉重心坐标，通过计算可以获取空炉的总质量，相应的空炉倾动力矩也只随炉体倾动角度的变化而变化,可利用力矩计算公式计算出空炉倾动力矩。铁水体积形状是随炉体倾动角度的不同而不断变化的，因此其重心也在变化，这给倾动力矩计算带来了复杂性，在每个转角位置上测出每一角度下的铁水液面，截取相同的体积，得到不同转角下的钢水体积形状，在所定计算程序中查询模型的体积特性以此获取质心位置及转动力臂，再求取铁水的倾动力矩。设铁水的重力为G2θ，铁水的重力臂为L2θ,铁水的倾动力矩为M2θ，则M2θ＝G2θ*L2θ，进而得出总倾动力矩最大值。AOD炉倾动系统的硬件电路主要包括两部分，即主电路的设计和控制线路的设计。主电路主要是完成三相电源，变频器，电机以及电磁抱闸之间的连接；控制电路主要是实现PLC与变频器，各种指令器件，以及编码器的连接。该AOD炉倾动控制系统包括PLC系统、变频器、电机、氧枪升降系统、档板渣系统，采用半闭环矢量控制的控制方式，所述PLC系统包括位置传感器、压力变送器、流量传感器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AOD炉倾动控制系统，其特征在于，包括PLC系统、变频器、氧枪升降装置、档渣板装置；PLC系统包括PLC、位置控制器、压力控制器、流量控制器；氧枪升降装置包括电动机、联轴器、减速器、温度传感器，速度传感器，流量传感器，位置传感器；档渣板装置包括挡渣板、压力变送器；采用半闭环矢量控制的控制方式；PLC和扩展模块连接共同控制变频器，PLC的输出端口一连接变频器引脚一，PLC的输出端口二连接变频器引脚二，PLC的输出端口三连接控制中间继电器，实现对电磁抱闸的控制，PLC的输入端口分别连接氧枪升降装置的输出端口和挡渣板装置的输出端口，PLC的输入端口一连接温度传感器，实现温度信号的输入，PLC的输入端口二和PLC的输入端口三连接速度传感器，实现出铁水信号和进铁水信号的输入，PLC的输入端口四连接复位按钮，PLC的输入端口五连接流量传感器，实现扒渣信号的输入，PLC的输入端口六连接位置传感器，实现氧枪提升信号的输入，PLC的输入端口七连接压力变送器，实现档渣板就位信号的输入，PLC的输入端口八连接编码器，其中PLC与中间继电器相连，当炉体倾斜到位时PLC将通过控制中间继电器来切断变频器的电源，同时启动电磁抱闸；PLC系统通过与氧枪升降装置，挡渣板装置的协同合作，完成测温、出铁水、进铁水、复位、扒渣环节的倾动任务；氧枪升降装置、挡渣板升降装置连同倾动系统都属于整个铁合金冶炼DCS中的同级子系统，倾动子系统通过RS485与上位机进行实时通信；AOD炉倾动时倾动设备给予的倾动力矩可分配成两部分，一部分是对炉体的倾动，另一部分是对炉液的倾动，具体计算时实行分步分析，然后再集中叠加的方法，其步骤为:(1)计算炉体(包括炉壳、永久隔热层、耐火砖层、炉底填充料等组成部分)的重心,并以此求出各个角度下的倾动力矩；(2)求取冶炼m吨铁水时不同转角位置下液体的重心,并计算各个转角炉位下的倾动力矩；(3)对炉体倾动力矩和铁水倾动力矩进行叠加计算,由此得出使炉体倾动的最大倾动力矩。...

【技术特征摘要】
1.一种AOD炉倾动控制系统，其特征在于，包括PLC系统、变频器、氧枪升降装置、档渣板装置；PLC系统包括PLC、位置控制器、压力控制器、流量控制器；氧枪升降装置包括电动机、联轴器、减速器、温度传感器，速度传感器，流量传感器，位置传感器；档渣板装置包括挡渣板、压力变送器；采用半闭环矢量控制的控制方式；PLC和扩展模块连接共同控制变频器，PLC的输出端口一连接变频器引脚一，PLC的输出端口二连接变频器引脚二，PLC的输出端口三连接控制中间继电器，实现对电磁抱闸的控制，PLC的输入端口分别连接氧枪升降装置的输出端口和挡渣板装置的输出端口，PLC的输入端口一连接温度传感器，实现温度信号的输入，PLC的输入端口二和PLC的输入端口三连接速度传感器，实现出铁水信号和进铁水信号的输入，PLC的输入端口四连接复位按钮，PLC的输入端口五连接流量传感器，实现扒渣信号的输入，PLC的输入端口六连接位置传感器，实现氧枪提升信号的输入，PLC的输入端口七连接压力变送器，实现档渣板就位信号的输入，PLC的输入端口八连接编码器，其中PLC与中间继电器相连，当炉体倾斜到位时PLC将通过控制中间继电器来切断变频器的电源，同时启动电磁抱闸；PLC系统通过与氧枪升降装置，挡渣板装置的协同合作，完成测温、出铁水、进铁水、复位、扒渣环节的倾动任务；氧枪升降装置、挡渣板升降装置连同倾动系统都属于整个铁合金冶炼DCS中的同级子系统，倾动子系统通过RS485与上位机进行实时通信；AOD炉倾...

【专利技术属性】
技术研发人员：师路欢，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南,41