一种转炉自动底吹控制的方法技术

本发明专利技术涉及一种转炉自动底吹控制的方法。本发明专利技术的方法使用的硬件包括：具有复吹功能的转炉、供应氩、氮气的阀站、控制阀站并带有ＨＭＩ的ＰＬＣ，ＰＬＣ中储存有多个底吹模型。所述方法的步骤：选择底吹模型；确认；装载流量设定值；传输流量设定值；监控冶炼过程。本发明专利技术根据目标钢种的含氮量与含碳量的不同，组合成９种的模型，生产操作人员只需根据要冶炼的钢种选择对应的模型代码，该模型的参数及曲线数据自动下装到ＰＬＣ。减少操作人员按常规生产阶段中不断人工调节阀门开度，减轻操作强度。ＰＬＣ进行氮气与氩气的自动切换，控制稳定的进气压力与可调节的支管流量，控制精度高，自动化程度强，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种根据目标钢种的含氮量与含碳量的不 同，由PLC进行氮气与氩气的自动切换，控制稳定的进气压力与可调节的支管流量的转炉 自动底吹控制方法。
技术介绍
顶底复吹转炉(在转炉顶部吹氧气，底部吹惰性气体)，底吹系统的供气强度即气 体流量的控制是该系统最关键的控制参数。底吹过程贯穿整个冶炼过程，为了降低成本经 常使用氮气代替昂贵的氩气，这就需要在一些冶炼过程中在两种气体之间切换。冶炼不同 的钢种需要不同的气种切换，才能到达低耗高效的效果。目前常见的转炉底吹流量调节控 制方法主要有开环调节，即操作人员根据经验在监控画面上设定调节阀开度，通过人工判 断来操作流量调节阀的开度(开大或关小)，以达到流量调节的目的。传统PID (闭环)调 节，即根据预先设好的气体流量，系统通过PID调节控制器自动调节到相应底吹流量，这种 方法比开环控制改进很多，具有一定的调节性能，如响应较快、达到稳定时间较短等优点。 但由于复吹工艺的发展，对底吹流量调节的响应速度、精确性、稳定性等都提出了更高的要 求。在自动控制领域，要实现自动控制，必须对控制过程进行简化，挑选关键因素加以控制， 去除过多非关键因素的影响。考虑较多的因素，虽然可以达到精确控制的效果，但在实践中 往往行不通。冗余的软件系统使硬件运行不畅，而过多的增加硬件系统会使成本增加，是不 可取的。只有尽力减少控制因素，最大限度的发挥原有系统的效果才能实现有效的自动控 制。在转炉炼钢实践中已经总结出一套有效的不同钢种冶炼过程的气种切换方法。但是， 如何在自动控制过程中实现这套在实践中摸索出来的经验，简化为一套简明、有效、便于实 现的控制过程，这是冶炼自动控制需要解决的问题。
技术实现思路
为克服现有技术的问题，本专利技术的目的是提出，所 述方法通过建立多个底吹模型，并将多个底吹模型放置于底吹模型矩阵中，在HMI中一目 了然的显示，供操作人员选择，将整个底吹工艺的选择大大简化，也使底吹工艺过程规范 化，符合自动控制过程的要求，更容易实现底吹的自动控制。本专利技术的目的是这样实现的，所述的方法使用的 硬件包括具有复吹功能的转炉、供应氩、氮气的阀站、控制阀站并带有HMI、PLC的自动化 控制系统，所述的PLC中储存有多个底吹模型，所述方法的步骤如下选择底吹模型的步骤用于在HMI的模型画面中选择底吹模型，所述的底吹模型以气 种和流量作为关键参数；确认的步骤用于根据底吹模型PLC调用与底吹模型对应的模型参数，并在画面上显 示，经操作人员确认后，不能再做修改；装载流量设定值的步骤用于PLC根据设定的底吹模型参数装载与氧步对应的气种和流量设定值；传输流量设定值的步骤用于PLC将设定值传送到阀站的流量控制器； 监控冶炼过程的步骤用于根据冶炼事件，触发模型参数中的不同设定值作为流量设 定值，控制流量调节阀的开度，并进行PID调节，这其中还包括跟踪吹氧氧步，直至所有冶 炼事件完成。底吹模型包括根据钢种对成品中氮含量的要求，划分为以下三种底吹控制方式a.N^ 40PPM的钢种，吹炼过程中转炉底吹全程吹氩；b.40 < N彡70PPM的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行氮氩切换；c.N > 70PPM的钢种，吹炼过程中转炉底吹进行全程吹氮；根据钢种对成品碳含量的要求，上述三种底吹控制方式各自又包含以下三种底吹控制 方式d.C^O. 1%的钢种，吹炼过程中底吹为高流量；e.0. 1% < C^ 0. 25%的钢种，吹炼过程中底吹为中等流量；f.C > 0. 25%的钢种，吹炼过程中转炉底吹为低流量； 共九种底吹模型。所述九种底吹模型，分别用1-9阿拉伯数字表示，九个阿拉伯数字以底吹模型矩 阵的形式在HMI上显示，并在底吹模型矩阵的上部和左侧分别标注钢种的含碳量范围及含氮量范围。本专利技术与已有技术相比产生的有益效果是本专利技术根据目标钢种的含氮量与含碳 量的不同，组合成9种的模型，生产操作人员只需根据要冶炼的钢种选择对应的模型代码， 该模型的参数及曲线数据自动下装到PLC。减少操作人员按常规生产阶段中不断人工调节 阀门开度，减轻操作强度。参数下装后，由PLC进行氮气与氩气的自动切换，控制稳定的进 气压力与可调节的支管流量，控制精度高，自动化程度强。实现转炉炉底吹惰性气体，搅拌 钢水，均勻钢水内成分，减少吹炼时间与物料消耗，提高钢水质量，降低了生产成本。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术实施例一所述方法使用的硬件系统示意图；图2为本专利技术实施例一所述方法的底吹模型的示意性设定值表格； 图3为本专利技术实施例二所述方法的全程吹氩的过程示意图； 图4为本专利技术实施例二所述方法的氮氩切换的过程示意图； 图5为本专利技术实施例二所述方法的全程吹氮的过程示意图； 图6为本专利技术实施例三所述方法的底吹模型矩阵示意图； 图7为本专利技术实施例三所述方法的HMI显示界面示意图。具体实施方式实施例一，所述的方法使用的硬件系统，如图1所示。本实施例所述方法使用的硬件系统包括具有复吹功能的转炉2，转炉的上部有氧气管1，向炉内吹入 氧气。转炉的底部设置透气砖。透气砖连接的支管管路5通过转炉耳轴的旋转接头3连接 金属软管4与阀站相连。供应氩、氮气的阀站，实际是控制氩气、氮气进行切换和流量的装 置，由一系列的压力调节阀、气包、支路管流量调节阀等组成。PLC是电控系统，可以对阀站 进行控制，PLC带有人机交换接口 HMI，控制人员可以通过HMI上显示的转炉情况和参数对 冶炼过程进行控制。为进行自动化的冶炼控制，本实施例的PLC中储存有多个底吹模型。所 谓底吹模型指的是对某个钢种专门编制的自动化冶炼程序中的底吹过程，或者说是针对 某个钢种的自动化冶炼工艺中的底吹工艺过程。自动化冶炼工艺过程十分复杂，为便于描 述，本实施例仅表达与本专利技术有关的底吹过程，略去了复杂的机械动作控制过程和吹氧冶 炼过程。本实施例所述方法的步骤如下选择底吹模型的步骤用于在HMI的模型画面中选择底吹模型，所述的底吹模型以气 种和流量作为关键参数。本步骤是本实施例的关键。只有正确的选择模型，自动控制过程才能实现。模型 的参数可以有多种选择，如何选择参数是建立模型的关键。模型的参数不能过多。为提高 控制的效率，必须最大限度的减少参数的个数。但也不能太少，参数太少不能有效的进行控 制。底吹的作用是搅拌冶炼中的钢水，使其均勻的受热，使钢水中的各种成分均勻。由 于主要起搅拌钢水的作用，因此，搅拌的介质最好与钢水不发生反应。进行底吹所需要的参 数很多，本实施例选择了两个参数气种和流量，作为最重要的参数。气种指的是气体的 种类，在本实施例中是氩气和氮气。这是两种不会与铁(Fe)反应的气体。可以用来搅拌钢 水的介质，氩气是最合适的，但价格过高。而氮气作为搅拌钢水的介质，虽然不如氩气，但 价格便宜。因此在许多情况下使用两种气体交替使用，即可以提高产品质量，也可以降低成 本，这就是气种切换的原因。氮气虽然是惰性气体，但仍然在钢水中有一定的溶解度，钢中 的氮气，降低钢的机械性能，而且是形成裂纹、皮下气泡、中心疏松等缺陷的主要原因，所以 在目标钢种低含氮量时，底吹气种选择氩气，而高含氮量时，选择氮气。底吹的另一个重要 的参数是吹入炉内的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转炉自动底吹控制的方法，所述的方法使用的硬件包括：具有复吹功能的转炉、供应氩、氮气的阀站、控制阀站并带有ＨＭＩ的ＰＬＣ，所述的ＰＬＣ中储存有多个底吹模型，其特征在于所述方法的步骤如下：选择底吹模型的步骤：用于在ＨＭＩ的模型画面中选择底吹模型，所述的底吹模型以气种和流量作为关键参数；确认的步骤：用于根据底吹模型ＰＬＣ调用与底吹模型对应的模型参数，并在画面上显示，经操作人员确认后，不能再做修改；装载流量设定值的步骤：用于ＰＬＣ根据设定的底吹模型参数装载与氧步对应的气种和流量设定值；传输流量设定值的步骤：用于ＰＬＣ将设定值传送到阀站的流量控制器；监控冶炼过程的步骤：用于根据冶炼事件，触发模型参数中的不同设定值作为流量设定值，控制流量调节阀的开度，并进行ＰＩＤ调节，这其中还包括跟踪吹氧氧步，直至所有冶炼事件完成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国建，张泽永，李占国，
申请(专利权)人：北京建龙重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]