一种转炉全自动出钢的出钢流量控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其包括步骤：(1)通过计算获取转炉内冶炼钢水的重量G

A method and system of tapping flow control for full automatic tapping of converter

【技术实现步骤摘要】
一种转炉全自动出钢的出钢流量控制方法和系统
本专利技术涉及一种转炉自动炼钢的方法及系统，尤其涉及一种转炉全自动出钢方法及系统。
技术介绍
目前世界范围内各大钢厂基本都有转炉自动冶炼，可以有效提高炼钢成功率，缩短冶炼周期，提高产量、质量，降低原料消耗和成本，大大减轻工人的劳动强度。然而，虽然在现有技术中转炉自动化炼钢已经比较普及，但目前转炉出钢却普遍采用人工操作的方式。通常转炉出钢包括以下操作步骤：1)确定钢水终点成分与温度符合出钢要求；2)将钢包车开到承接钢水位置后；3)摇炉使渣面迅速通过出钢口，通过控制摇炉角度，调整钢液面高度；4)操作钢包台车使得钢水倒入钢包；5)对准合金溜槽，严格按照技术规程顺序加入合金；6)下渣检测自动判断出钢溢渣，启动自动挡渣；减少出钢的下渣量，防止回磷，提高合金收得率；7)回摇转炉到初始位置，完成整个出钢过程。在上述步骤中，目前大部分都是采用人工操作的方法，这样的操作使得现有技术的出钢存在许多问题，例如：(1)由于摇炉由工人操作，操作力度以及角度完全靠人工把握，因而，会发生摇炉过猛导致容易炉口溢渣的情况，又或摇炉过慢导致渣层通过出钢口时间长，下渣量大；而对于摇炉角度，由于角度人为控制，因此，会存在出钢时钢水静压力变化较大，出钢时间波动明显的问题；(2)由于在步骤2)中依靠人工观察和经验判断移动钢包台车位置，因而，会存在操作不当导致钢水外溢的现象。此外，出钢过程中的较多步骤依靠人工操作，操作环境恶劣，因而，会需要大量人力物力完成，这使得出钢过程操作复杂，并且由于需要的操作人员较多，对于人员安全也会有较高要求。“HUBMER.R，HERZOGK.VAI-CONtap-themissinglinkinconvertersteelmaking[C]，AISTechProceedings.Indianapolis:AIST,2007”的非专利文献中，公开了一种“VAI－CONTap”的转炉全自动“无人”出钢技术。该非专利文献所公开的技术方案可实现吹炼结束,转炉自动倾转，钢包台车自动走行，合金自动加入以及出钢结束自动抬炉步骤。该非专利文献所公开的技术方案采用转炉内熔池液位直接检测方法，来确定转炉倾角的大小。其优点是液位高度检测后，通过几何关系直接获得转动倾角，使得该方法准确，快捷，然而其缺点是传感器安装在转炉全封闭钢结构，维修非常困难，实际应用困难大，尤其是转炉是在360度范围内旋转，受炉口限制尺寸和每次转炉装钢量不同，使得该方法应用检测过程中有盲区。公开号为CN106498111A，公开日为2017年3月15日，名称为“一种基于转炉二级控制系统的自动出钢控制方法”的中国专利文献公开了一种基于转炉二级控制系统的自动出钢控制方法。在该专利文献所公开的技术方案中，转炉设置下渣红外监测系统，液压花瓣挡渣系统，钢包车采用测距定位装置，钢包车上设置钢水称量装置。根据二级控制系统计算结果，通过合金加入装置在设定时间自动加入合金，并根据出钢量和合金料加入量自动调节底吹氩搅拌流量。然而，该专利文献所公开的技术方案采用钢包称重来测量钢水出钢量，需要钢包称重装置。对于没有钢包称重装置的旧厂，在新增称重装置都需要对设备进行改造，大大增加了成本。公开号为CN106987675A，公开日为2017年7月28日，名称为“一种转炉出钢过程的控制系统及控制方法”的中国专利文献公开了一种转炉出钢过程的控制系统。在该专利文献所公开的技术方案中，控制系统包括了钢包称重装置、转炉炉口监测装置，壁厚监测装置，服务器及控制器组成，通过计算获得钢包钢水液位最深时对应的最佳转炉倾角与钢包重量的关系以及钢水浸没出钢口的临界状态对应的极限转炉倾角与钢包重量的关系，并结合图像信息判断炉渣位置，结合当前钢水余量，确定转炉当前角度，同时利用钢水称重和炉口图像来确定转角的大小，从而实现倾角控制。然而，该专利文献所公开的技术方案采用钢包称重的方法来测量钢水出钢量，需要钢包称重装置。对于没有钢包称重装置的旧厂，在新增称重装置都需要对设备进行改造，大大增加了成本。公开号为CN107099637A，公开日为2017年8月29日，名称为“转炉自动出钢控制方法及系统”的中国专利文献公开了一种转炉自动出钢控制方法及系统。在该专利文献所公开的技术方案中，该转炉自动出钢控制方法在出钢的过程中控制出钢位置停留相应的出钢时间，即每次摇炉一定角度后，要停留一定时间；并且钢包承接有三个位置。然而，该转炉自动出钢控制方法的出钢过程并不采用数学模型进行控制。因此，亟需一种转炉全自动出钢系统，以便于满足现有工业需求，以实现转炉全自动化操作，操作简单，安全可靠，有效提高出钢效率。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种转炉全自动出钢流量控制方法，其可以用于实现转炉全自动化操作，有效提高了出钢效率，尤其是通过对出钢流量的控制，有效解决了炉口大小对出钢量及出钢时间的影响。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其包括步骤：(1)通过计算获取转炉内冶炼钢水的重量G1；(2)基于转炉内冶炼钢水的重量设定转炉在开始出钢时的初始角度θ0；以及设定目标出钢流量Qaim(t)；(3)开始出钢后，将实际出钢流量Qreal(t)实时地与目标出钢流量Qaim(t)进行比较，若Qreal(t)≥Qaim(t)，则减小转炉倾角，若Qreal(t)＜Qaim(t)，则增大转炉倾角；出钢过程中同时控制钢包台车行走位移量xt以使钢包台车始终位于出钢钢流冲击点；(4)当检测到出钢结束条件时，停止出钢并且抬炉。在本专利技术所述的转炉全自动出钢方法中，采用计算获取转炉内冶炼钢水的重量G1并基于转炉内冶炼钢水的重量G1设定转炉在开始出钢时的初始角度θ0，并且根据转炉倾角与钢包台车位置模型，从而控制出钢流量以及钢包台车的位置(即控制钢包台车行走移量xt)，以使钢包台车始终位于出钢钢流冲击点，实现转炉过程中转炉的出钢过程的自动倾倒始终与钢包台车相配合，直至达到出钢结束条件时，停止出钢并且抬炉。在此过程中，由于实际出钢流量Qreal(t)与转炉倾角配合，使得倾角控制由出钢流量反馈控制，避免了倾角过大导致出钢流量过快，而发生喷溅的情况，又不会由于倾角过小导致出钢流量过低导致出钢时间较长而发生钢水吸氧影响钢产品质量的问题，并且本专利技术所述的出钢流量控制方法易于控制出钢时间。进一步地，在本专利技术所述的转炉全自动出钢的出钢流量控制方法中，在所述步骤(1)中，基于下述模型计算转炉内冶炼钢水的重量G1：G1＝α1×(G铁+G废钢+G合金+G其它)其中，α1表示钢水修正系数，其取值范围为0.8-1.2；G铁表示已存的铁水重量；G废钢表示加入的废钢重量；G合金表示加入的合金重量；G其它表示其他固废料，G其它≥0。在上述方案中，G其他为0是指部分炉次并不加入其他固废料(例如钢渣)。需要说明的是，在本技术方案中初始角度θ0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其包括步骤：/n(1)通过计算获取转炉内冶炼钢水的重量G

【技术特征摘要】
1.一种转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其包括步骤：
(1)通过计算获取转炉内冶炼钢水的重量G1；
(2)基于转炉内冶炼钢水的重量设定转炉在开始出钢时的初始角度θ0；以及设定目标出钢流量Qaim(t)；
(3)开始出钢后，将实际出钢流量Qreal(t)实时地与目标出钢流量Qaim(t)进行比较，若Qreal(t)≥Qaim(t)，则减小转炉倾角，若Qreal(t)＜Qaim(t)，则增大转炉倾角；出钢过程中同时控制钢包台车行走位移量xt以使钢包台车始终位于出钢钢流冲击点；
(4)当检测到出钢结束条件时，停止出钢并且抬炉。


2.如权利要求1所述的转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，基于下述模型计算转炉内冶炼钢水的重量G1：
G1＝α1×(G铁+G废钢+G合金+G其它)
其中，α1表示钢水修正系数，其取值范围为0.8-1.2；G铁表示已存的铁水重量；G废钢表示加入的废钢重量；G合金表示加入的合金重量；G其它表示其他固废料，G其它≥0。


3.如权利要求1所述的转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，实际出钢流量Qreal(t)基于下述模型获得：
Qreal(t)＝c·θpt·tq
其中，c表示流量系数；θt表示随着时间变化的转炉倾角；t表示出钢时间，p、q分别表示指数。


4.如权利要求1所述的转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，钢包台车行走位移量xt基于下述模型进行控制：
xt＝x0+bθt
其中，x0表示台车走行的初始位置，θt表示随着时间变化的转炉倾角，b表示台车走行系数。


5.如权利要求1所述的转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述出钢结束条件为下述条件的至少其中之一：(a)溢出炉渣超过警戒值，以及(b)钢包台车上的钢水液位超过警戒线。


6.如权利要求1所述的转炉全自动出钢的出钢流量控制方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，基于下述模型控制抬炉过程：
θ回＝θn+kt抬
其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于艳，蒋晓放，刘旭峰，李存林，程建辉，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31