电弧炉用氧计算机模块化控制方法技术

本发明专利技术涉及一种电弧炉用氧计算机模块化控制技术，将各种用氧方式分成若干个模块，模块包括总氧模块、氧燃助熔模块、炉门吹氧模块、电炉偏心炉底——ＥＢＴ吹氧模块、二次燃烧模块、集束氧枪模块和喷碳模块，通过调节氧气或其它介质的流量和压力，控制生产过程中氧气或其它介质的供应控制方法上，采用负反馈控制法中的ＰＩＤ控制。本发明专利技术结合电弧炉用氧计算机分时段控制技术，氧气用量降低１０～２０％，并可提高金属收得率１～２％，降低电极消耗０．３～０．５ｋｇ／ｔ，降低冶炼电耗３５～５０ｋＷｈ／ｔ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Computer modularized control method for oxygen in arc furnace

The invention relates to an electric arc furnace with oxygen computer modular control technology, will use various forms of oxygen is divided into several modules, including the module module, the total oxygen oxygen flux, oxygen blowing furnace door module module, EBT module, eccentric bottom blowing two combustion module, oxygen lance module and carbon injection module, through the regulation of oxygen or other medium flow and pressure control method of oxygen supply in the production process or other medium, using negative feedback control method in PID control. The invention of electric arc furnace with oxygen time computer control technology, the oxygen consumption decreased by 10 ~ 20%, and can improve the metal recovery rate from 1 to 2%, reducing electrode consumption of 0.3 ~ 0.5kg / T, reduce the power consumption of smelting 35 ~ 50kWh / T.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于炼钢领域，特别适用于电弧炉炼钢的用氧及燃料控制。本专利技术的控制过程是通过电弧炉计算机控制系统，根据每炉的原料情况，利用物料平衡和热平衡确定合理的供氧量，然后结合炉内的各冶炼阶段，分解不同供氧方式的供氧量，通过控制系统调节各个模块的氧气流量及其它燃料流量，这些调节经由现场总线和PLC作用到相应阀组上，控制氧气及其它燃料的实际流量。生产过程中，控制系统根据各种测量仪器反馈回来的数据不断修改各控制参数，最终达到最优控制。一种电弧炉计算机模块化控制技术，其特征在于根据电弧炉各个位置用氧的特点，将各种用氧方式分成一个个模块，实行模块化控制，模块包括总氧模块、氧燃助熔模块、炉门吹氧模块、电炉偏心炉底--EBT吹氧模块、二次燃烧模块、集束氧枪模块和喷碳模块；通过调节氧气或其它介质的流量和压力，控制生产过程中氧气或其它介质的供应；控制方法上，采用负反馈控制法中的PID控制。附图说明图1为电弧炉计算机模块控制系统构成图。在氧气总管中，主要是监控氧气的流量、压力。为了使输送的氧气稳定，不至于氧压忽高忽低而对生产造成不利影响，需要对氧气压力实行PID调节。总管内氧气的流量应等于各支管氧气流量之和。当各吹氧设备同时工作时，总管内的流量达到最大。当某一吹氧设备停止工作时，总管氧气流量应立即相应调小，减少数值就是该设备工作时的氧气流量值。如上所述的电弧炉计算机模块化控制技术，其特征在于总氧模块控制上根据生产需要设定氧气总管的氧气压力，然后根据现场反馈的阀后压力利用PID控制算法对调节阀的阀位进行调节，当氧气压力超过上限时，立即关闭切断阀；而当氧气压力低于下限时，立即打开切断阀。其控制程序流程见图2。炉门吹氧模块其特征在于氧气流量设定值和吹氧时间在系统运行初期根据理论计算或生产经验确定，在运行一定时间后，系统根据对历史数据的统计和回归分析结果自动判断执行，为了防止切断阀在关闭状态由于压力低于报警下限而无法打开，在停吹时，停止控制程序的作用，只有切断阀打开几秒后才启动控制程序。炉门吹氧开始以后，炉门吹氧模块的控制程序流程见图3，炉门吹氧模块氧流量计算见图7。氧燃助熔模块调节程序流程见图4，其特征在于供气与供油系统是相互连锁的，当需要供油时打开供油切断阀，供氧系统切断阀自动打开供气；当供油停止时，吹扫气自动打开吹扫管路，根据工艺要求，柴油管路吹扫干净后，反吹自动关闭，压缩空气切断阀打开后，经过一定时间的延迟，打开供油切断阀，此时根据需要输送油，使雾化达到最佳状态，当油—氧助熔系统停止运行时，关闭柴油切断阀，回油系统阀门自动打开，柴油自动回流到吸油罐；在氧油比调节的程序中，为了防止调节阀频繁动作，通常隔一定时间进行一次油氧比调节，具体间隔时间设定为1-5min。当需要进行油—氧助熔时，通过氧气切断阀打开氧气管道系统，经过调节阀调节后使氧气流量和压力达到工业要求，当需要关闭油—氧燃烧系统时，首先关小氧气使氧气流量控制在不致使油氧复合烧嘴堵塞时再顺序关闭柴油、压缩空气；氧气切断阀打开后，经过一定时间的延迟，打开压缩空气切断阀，根据要求进行供气。经过一定时间的延迟，打开供油切断阀，此时根据需要输送油，使雾化达到最佳状态，为安全起见，氧燃助熔模块采取一定的防范措施，通常是将压力控制在一定的范围内，其特征在于设定了燃油压力的上限值和氧气、压缩空气压力的下限值，并使燃油压力的上限值不大于氧气、空气的下限值，当超过限值时，油—氧助熔系统立即关闭。这样可以有效地防止燃油进入气体管道而形成油气雾造成严重的安全事故。其控制程序流量见附图5。集束氧枪模块其特征在于实际控制中，首先打开副氧系统，延迟一定时间打开压缩空气系统，然后再延迟一定时间后打开燃油系统，同时进行主氧气的供给；关闭时，首先关闭燃油和主氧气，然后顺序关闭压缩空气和副氧气；另外，还设定了报警自动处理系统，防止油压超过压缩空气压力造成严重安全事故。由于集束氧枪模块比油氧助熔模块多了副氧供给系统，因此控制流程也比较复杂，控制流程图见图6。以上各个模块组成了电弧炉计算机用氧模块化控制系统。在控制系统中，包括各模块的控制界面、实时曲线显示、历史曲线查询、各种报表显示和打印、历史数据浏览与查询等功能。该控制系统能够对各种大量生产数据进行存储、提取，可以进行各用氧模块的控制等。本专利技术通过电弧炉计算机控制技术，解决了电弧炉氧气均衡喷吹问题，提高了金属收得率，降低了电极消耗和冶炼电耗。图2为总氧模块控制流程图。图3为炉门吹氧模块控制流程图。图4为氧油比调节流程图。图5为氧燃助熔模块控制流程图。图6为集束氧枪模块控制流程图。图7为炉门吹氧模块氧流量计算流程图。图8为主控界面图。图9为总氧模块控制界面图。图10为氧燃助熔控制界面图。总氧模块控制是根据生产需要设定氧气总管的氧气压力，当总氧压力超过1.4Mpa时，主控界面和总氧模块界面上的总管压力上限报警灯开始闪烁，总管切断阀自动关闭；而当氧气压力低于0.6MPa时，主控界面和总氧模块界面上的总管压力下限报警灯开始闪烁，总管切断阀自动打开。在氧燃助熔正常后，当助熔压力或空气压力低于0.25Mpa或燃油压力超过0.25Mpa时，主控界面和氧燃助熔模块控制界面上的氧气、空气压力下限或燃油上限报警灯开始闪烁，此时助熔燃油、氧气和空气切断阀都将自动切断。同样，当其它模块需要开始正常喷吹后，如果氧气压力低于0.25Mpa，该模块的氧气切断阀将自动切断。炉门吹氧模块，其氧气流量设定值和吹氧时间在系统运行初期根据理论计算或生产经验确定，在运行一定时间后，系统根据对历史数据的统计和回归分析结果自动判断执行，为了防止切断阀在关闭状态由于压力低于报警下限而无法打开，在停吹时，停止控制程序的作用，只有切断阀打开几秒后才启动控制程序。炉门吹氧开始以后，炉门吹氧模块的控制程序流程见图3。由于油氧烧嘴操作的目的是使用最经济的方法向电弧炉内提供辅助能源，所以氧气与燃料的比值是很重要的喷吹及参数，其最佳比值应是理想配比。因此，在控制过程中必须保证这一比值，根据现场反馈的数据发现发生偏离时，应立即根据具体情况自动进行纠正，氧燃助熔模块调节程序流程见图4，供气与供油系统是相互连锁的，当需要供油时打开供油切断阀，供氧系统切断阀自动打开供气；当供油停止时，吹扫气自动打开吹扫管路，根据工艺要求，柴油管路吹扫干净后，反吹自动关闭，压缩空气切断阀打开后，经过一定时间的延迟，打开供油切断阀，此时根据需要输送油，使雾化达到最佳状态，当氧燃助熔系统停止运行时，关闭柴油切断阀，回油系统阀门自动打开，柴油自动回流到吸油罐；在氧油比调节的程序中，为了防止调节阀频繁动作，通常隔一定时间进行一次油氧比调节，具体间隔时间设定为3min。当需要进行油—氧助熔时，通过氧气切断阀打开氧气管道系统，经过调节阀调节后使氧气流量和压力达到工业要求，当需要关闭油—氧燃烧系统时，首先关小氧气使氧气流量控制在不致使油氧复合烧嘴堵塞时再顺序关闭柴油、压缩空气；氧气切断阀打开后，经过一定时间的延迟，打开压缩空气切断阀，根据要求进行供气。经过一定时间的延迟，打开供油切断阀，此时根据需要输送油，使雾化达到最佳状态，EBT吹氧模块EBT氧枪主要是为了解决EBT处的冷区问题，通过EBT氧枪可以加快该区废钢的熔化速度，其对钢液的搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧炉用氧计算机模块化控制技术，其特征在于：根据电弧炉各个位置用氧的特点，将各种用氧方式分成一个个模块，实行模块化控制，模块包括总氧模块、氧燃助熔模块、炉门吹氧模块、电炉偏心炉底－－ＥＢＴ吹氧模块、二次燃烧模块、集束氧枪模块和喷碳模块；通过调节氧气或其它介质的流量和压力，控制生产过程中氧气或其它介质的供应；控制方法上，采用负反馈控制法中的ＰＩＤ控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，李桂海，王勤朴，刘艳敏，王广连，仇永全，刘钦学，刘广会，李晓强，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]