一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，属于炼钢设备技术领域，一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，包括上位机、下位机、进料控制子系统、电极控制子系统、温度控制子系统、增碳控制子系统、吹氩控制子系统、除尘控制子系统、钢包和出料传送装置，可以实现进料、电极电极通电、增碳脱氧合金化、钢包吹氩等主要工艺流程的智能控制，贴合现场需要、实用性极强、智能化综合程度高，不局限于某一环节的自动监测与控制，而在电炉炼钢过程中整体智能控制代替操作工进行过程控制，提高操作标准化程度，有效降低操作工工作负担，减少人为计算失误造成的质量缺陷，有效避免人为误操作带来的责任事故。

A whole process intelligent control system for EAF steelmaking

【技术实现步骤摘要】
一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统
本专利技术涉及炼钢设备
，更具体地说，涉及一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统。
技术介绍
电弧炉是利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。电弧炉按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧炼钢炉的炉体由炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成，炉底和炉壁用碱性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利。电弧炉炼钢专利技术后不久，就用于冶炼合金钢，并得到较大的发展。随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高，电力工业的发展，电弧炉炼钢的成本不断下降，现在电弧炉炼钢不但用于生产合金钢，而且大量用来生产普通碳素钢，其产量在主要工业国家钢总产量中的比重，不断上升。目前国内大多数钢厂的电弧炉多配置二级系统，具备简单的造渣料、合金料计算和数据采集功能，但未实现主要工艺流程的智能化控制，造渣、升温、增碳、合金化、钢包吹氩等流程仍然为人工经验执行，效率低、事故风险高、工人劳动强度大，制度可执行性较差，操作过程不受控因素较多。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，可以实现进料、电极电极通电、增碳脱氧合金化、钢包吹氩等主要工艺流程的智能控制，贴合现场需要、实用性极强、智能化综合程度高，不局限于某一环节的自动监测与控制，而在电炉炼钢过程中整体智能控制代替操作工进行过程控制，提高操作标准化程度，有效降低操作工工作负担，减少人为计算失误造成的质量缺陷，有效避免人为误操作带来的责任事故。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，包括上位机、下位机、进料控制子系统、电极控制子系统、温度控制子系统、增碳控制子系统、吹氩控制子系统、除尘控制子系统、钢包和出料传送装置，所述上位机和所述下位机通信控制连接，所述下位机分别与进料控制子系统、电极控制子系统、温度控制子系统、增碳控制子系统、吹氩控制子系统和除尘控制子系统控制连接，所述钢包固定在所述出料传送装置上。进一步的，所述上位机包括主机、通讯卡、显示器、操作系统、实现下位机系统编程及调试的编程软件和人机交互的监控软件；所述下位机包括可编程逻辑控制器；所述进料控制子系统用于对电弧炉的进料量和进料时间进行控制，调节自动进料的过程；所述电极控制子系统用于对电弧炉的阳极电极和阴极电极之间的电压进行检测，并将信号传输至下位机，下位机调节阳极电极的升降改变阳极电极和阴极电极间的电压；所述炉内温度控制子系统用于对电弧炉内部的温度进行实时检测，并将信号传输至下位机，下位机对电弧炉的电源电流进行实时调节改变炉内温度；所述增碳控制子系统用于对钢水的增碳脱氧过程进行调节和控制；所述吹氩控制子系统用于对钢包的吹氩过程进行调节和控制；所述除尘控制子系统用于对电弧炉炼钢过程中的除尘过程进行自动控制。进一步的，所述进料控制子系统包括上料装置和进料仓装置，所述上料装置包括机械臂、行走起重机和存料箱，所述行走起重机设置在存料箱和进料仓装置的上侧，所述机械臂与行走起重机的起升机构相连接，所述机械臂和行走起重机均与下位机连接，所述进料仓装置包括设置在电弧炉炉体上侧的且上下依次连接的进料斗、进料阀门、称量斗、卸料阀门和缓冲下料管道，所述缓冲下料管道固定在电弧炉炉体的进料口上，所述称量斗内底部设有重量传感器，所述下位机均与进料阀门、卸料阀门和重量传感器电控连接。进一步的，述缓冲下料管道包括上下依次连接的第一缓冲下料管和第二缓冲下料管，所述第一缓冲下料管和第二缓冲下料管均倾斜设置，第一缓冲下料管与水平面的夹角为30-50°，所述第二缓冲下料管与水平面的夹角为15-25°。进一步的，所述电极控制子系统包括设置在电弧炉炉体内的阴极电极、阳极电极、控制阳极电极升降的阳极电极升降装置和电压检测装置，所述电压检测装置分别与阴极电极、阳极电极连接用于测量电极之间的电压值，所述电压检测装置与下位机连接用于发送电压检测信号，所述下位机与所述阳极电极升降装置连接用于发送电极升降控制信号；所述电压检测装置包括电压测量模块、电压对比模块、电压运算模块和电压信号输出模块，所述电压测量模块与阴极电极、阳极电极连接用于采集电极之间电压值，所述电压对比与电压测量模块连接用于将采集的电极之间电压值与电压对比预设的电压值进行对比，所述电压运算模块与电压对比连接用于计算出采集的电极之间电压值与预设电压值的差值，所述电压信号输出模块与下位机连接用于将计算到的电压差值发送到下位机，并通过下位机发送电极升降控制信号至阳极电极升降装置。进一步的，所述温度控制子系统包括设置在电弧炉炉体内的红外线测温装置、温度分析装置和电源装置，所述红外线测温装置与温度分析装置连接，所述温度分析装置与下位机连接，所述下位机控制连接电源装置，所述电源装置分别与阴极电极、阳极电极连接，所述红外线测温装置用于检测电弧炉炉体内部的温度，所述温度分析装置用于对检测到的温度进行对比并将对比结果发送至下位机，所述下位机用于发送电流控制信号至电源装置，所述电源装置用于对阴极电极和阳极电极供电并对电流进行调整实现对温度的调整；所述温度分析装置包括温度对比模块、温度运算模块和温度信号输出模块，所述温度对比模块与红外线测温装置连接用于对检测到的温度与预设的温度进行对比，所述温度运算模块与温度对比模块连接用于计算检测到的温度与预设温度的差值，所述温度信号输出模块与下位机连接用于将差值信号发送至下位机，并通过下位机发送电流调整信号至电源装置。进一步的，所述增碳控制子系统包括增碳剂储存装置、增碳剂喷洒装置、钢水流量传感器和增碳剂检测装置，所述增碳剂储存装置内部储存有增碳剂，所述增碳剂储存装置的底部通过输送管道与增碳剂喷洒装置连接，所述增碳剂检测装置包括设置在增碳剂储存装置内部的变频给料机、设置在增碳剂储存装置与输送管道接口处的增碳剂称重传感器和设置在增碳剂喷洒装置上的流化气路，所述下位机分别与变频给料机、增碳剂称重传感器、流化气路和钢水流量传感器连接。进一步的，所述增碳剂按质量百分比由94-98％的石墨料与2-6％的粘接剂组成；其中，石墨料由微粉石墨与电极粉末混合后得到，微粉石墨与电极粉末的质量比为1:1；粘接剂由无机粘接剂和有机粘接剂按质量比1：1.2组成，无机粘接剂为原硅酸、硅酸盐和粘土中的一种以上与纯水的溶液，质量浓度为40.0-50.0％，硅酸盐为硅酸钠、硅酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，其特征在于：包括上位机(1)、下位机(2)、进料控制子系统(3)、电极控制子系统(4)、温度控制子系统(5)、增碳控制子系统(6)、吹氩控制子系统(7)、除尘控制子系统、钢包(8)和出料传送装置(9)，所述上位机(1)和所述下位机(2)通信控制连接，所述下位机(2)分别与进料控制子系统(3)、电极控制子系统(4)、温度控制子系统(5)、增碳控制子系统(6)、吹氩控制子系统(7)和除尘控制子系统(10)控制连接，所述钢包(8)固定在所述出料传送装置(9)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，其特征在于：包括上位机(1)、下位机(2)、进料控制子系统(3)、电极控制子系统(4)、温度控制子系统(5)、增碳控制子系统(6)、吹氩控制子系统(7)、除尘控制子系统、钢包(8)和出料传送装置(9)，所述上位机(1)和所述下位机(2)通信控制连接，所述下位机(2)分别与进料控制子系统(3)、电极控制子系统(4)、温度控制子系统(5)、增碳控制子系统(6)、吹氩控制子系统(7)和除尘控制子系统(10)控制连接，所述钢包(8)固定在所述出料传送装置(9)上。


2.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，其特征在于：所述上位机(1)包括主机、通讯卡、显示器、操作系统、实现下位机(2)系统编程及调试的编程软件和人机交互的监控软件；
所述下位机(2)包括可编程逻辑控制器；
所述进料控制子系统(3)用于对电弧炉的进料量和进料时间进行控制，调节自动进料的过程；
所述电极控制子系统(4)用于对电弧炉的阳极电极和阴极电极之间的电压进行检测，并将信号传输至下位机，下位机调节阳极电极的升降改变阳极电极和阴极电极间的电压；
所述炉内温度控制子系统(5)用于对电弧炉内部的温度进行实时检测，并将信号传输至下位机，下位机对电弧炉的电源电流进行实时调节改变炉内温度；
所述增碳控制子系统(6)用于对钢水的增碳脱氧过程进行调节和控制；
所述吹氩控制子系统(7)用于对钢包的吹氩过程进行调节和控制；
所述除尘控制子系统用于对电弧炉炼钢过程中的除尘过程进行自动控制。


3.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，其特征在于：所述进料控制子系统(3)包括上料装置和进料仓装置，所述上料装置包括机械臂(301)、行走起重机(302)和存料箱(310)，所述行走起重机(302)设置在存料箱(310)和进料仓装置的上侧，所述机械臂(301)与行走起重机(302)的起升机构相连接，所述机械臂(301)和行走起重机(302)均与下位机(2)连接，所述进料仓装置包括设置在电弧炉炉体上侧的且上下依次连接的进料斗(303)、进料阀门(304)、称量斗(305)、卸料阀门(306)和缓冲下料管道，所述缓冲下料管道固定在电弧炉炉体的进料口上，所述称量斗(305)内底部设有重量传感器(307)，所述下位机(2)均与进料阀门(304)、卸料阀门(306)和重量传感器(307)电控连接。


4.根据权利要求3所述的一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，其特征在于：所述缓冲下料管道包括上下依次连接的第一缓冲下料管(308)和第二缓冲下料管(309)，所述第一缓冲下料管(308)和第二缓冲下料管(309)均倾斜设置，第一缓冲下料管(308)与水平面的夹角为30-50°，所述第二缓冲下料管(309)与水平面的夹角为15-25°。


5.根据权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用全流程智能控制系统，其特征在于：所述电极控制子系统(4)包括设置在电弧炉炉体内的阴极电极、阳极电极、控制阳极电极升降的阳极电极升降装置和电压检测装置，所述电压检测装置分别与阴极电极、阳极电极连接用于测量电极之间的电压值，所述电压检测装置与下位机(2)连接用于发送电压检测信号，所述下位机(2)与所述阳极电极升降装置连接用于发送电极升降控制信号；
所述电压检测装置包括电压测量模块、电压对比模块、电压运算模块和电压信号输出模块，所述电压测量模块与阴极电极、阳极电极连接用于采集电极之间电压值，所述电压对比与电压测量模块连接用于将采集的电极之间电压值与电压对比预设的电压值进行对比，所述电压运算模块与电压对比连接用于计算出采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王希宏，
申请(专利权)人：王希宏，
类型：发明
国别省市：辽宁;21