一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)包括具有復(fù)吹功能的轉(zhuǎn)爐，供應(yīng)氬、氮氣的閥站，控制閥站并帶有HMI的PLC，二級控制系統(tǒng)，二級控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)收集模塊、過程數(shù)據(jù)收集模塊、底吹曲線計算模塊和數(shù)據(jù)下裝PLC模塊以及底吹參數(shù)維護(hù)畫面模塊，其控制方法包括爐次冶煉狀態(tài)的收集模塊收集轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)收集模塊收集本爐次的目標(biāo)氮含量和目標(biāo)碳含量、由底吹曲線的計算模塊計算本爐次的底吹曲線和氣體切換時的吹氧量，并通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將氣體切換事件下裝PLC控制底吹氣體的切換。通過本發(fā)明的系統(tǒng)及方法，在爐次開始后能自動選擇地吹曲線，根據(jù)吹氧量自動切換底吹曲線，實現(xiàn)底吹控制的全自動化，無需人工干預(yù)。
【專利說明】一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煉鋼轉(zhuǎn)爐氣體底吹控制領(lǐng)域，特別涉及一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般常用的轉(zhuǎn)爐底吹控制，采用基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)，即在PLC級設(shè)置相應(yīng)的幾條底吹曲線，在冶煉開始時，根據(jù)目標(biāo)氮含量和碳含量，由轉(zhuǎn)爐操作人員在HMI上選擇相應(yīng)的曲線控制底吹，采用這種模式，存在兩個問題:問題一是需要人工選擇曲線，增加了操作人員的勞動量，且增加人工選擇帶來的錯誤；問題二是底吹氣體切換是根據(jù)相應(yīng)的曲線在固定氧步時切換，切換時刻不精確，造成底吹的氬氣耗量高，增加了底吹的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述問題，提供一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的方法是:一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)，包括具有復(fù)吹功能的轉(zhuǎn)爐，供應(yīng)氬、氮氣的閥站，控制閥站并帶有HMI的PLC，二級控制系統(tǒng)，所述的二級控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)收集模塊、過程數(shù)據(jù)收集模塊、底吹曲線計算模塊和數(shù)據(jù)下裝PLC模塊以及底吹參數(shù)維護(hù)畫面模塊；所述的轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)收集模塊用于收集轉(zhuǎn)爐冶煉的過程狀態(tài)，包括爐次開始、廢鋼裝入、兌鐵水、吹煉開始、吹煉結(jié)束、出鋼開始、出鋼結(jié)束、濺渣開始、濺渣結(jié)束和爐次結(jié)束；所述的過程數(shù)據(jù)收集模塊用于收集轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的一些過程數(shù)據(jù)、二級控制系統(tǒng)冶煉模型的計算結(jié)果、冶煉的鋼種以及制造標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；所述的底吹曲線的計算模塊根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉的過程數(shù)據(jù)收集模塊收集的數(shù)據(jù)計算本爐次的底吹曲線以及底吹氣體的切換時的吹`氧量；所述的數(shù)據(jù)下裝PLC模塊用于將底吹曲線的計算模塊計算的底吹曲線下裝PLC控制供應(yīng)氬、氮氣的閥站、控制閥站，實現(xiàn)底吹的自動化，以及吹氧量達(dá)到底吹氣體的切換吹氧量時的氣體切換；所述的底吹參數(shù)維護(hù)畫面模塊用于對工藝工程師維護(hù)底吹參數(shù)。
[0005]作為本發(fā)明的一種有效補充，所述的轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)的收集通過轉(zhuǎn)爐的狀態(tài)指示開關(guān)經(jīng)PLC與上位機上的二級控制系統(tǒng)相連來實現(xiàn)的。
[0006]一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
(1)爐次冶煉狀態(tài)的收集模塊收集轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)，當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是爐次開始時，由底吹曲線的計算模塊選擇相應(yīng)的曲線，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將曲線下裝PLC控制底吹；
(2)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是吹煉開始時，通過過程數(shù)據(jù)收集模塊收集本爐次的目標(biāo)氮含量和目標(biāo)碳含量，以及二級控制系統(tǒng)冶煉模型的計算爐次總吹氧量或人工設(shè)定值，再由底吹曲線的計算模塊計算本爐次的底吹曲線和氣體切換時的吹氧量，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將曲線下裝PLC控制底吹，當(dāng)當(dāng)前吹氧量達(dá)到氣體切換時的吹氧量時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將氣體切換事件下裝PLC控制底吹氣體的切換；(3)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是出鋼結(jié)束時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將氣體切換事件下裝PLC控制底吹氣體的切換，將氣體類型切換為氮氣；
(4)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是爐次結(jié)束時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將底吹結(jié)束事件下裝PLC控制底吹結(jié)束，關(guān)閉底吹氣體總閥；
(5)當(dāng)工藝工程師需要維護(hù)底吹參數(shù)時，在底吹參數(shù)維護(hù)畫面進(jìn)行維護(hù)，在維護(hù)結(jié)束后保存即可
本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，通過該方法，在爐次開始后能自動選擇地吹曲線，根據(jù)吹氧量自動切換底吹曲線，實現(xiàn)底吹控制的全自動化，無需人工干預(yù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明控制流程示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對 本發(fā)明作進(jìn)一步的說明；
如圖1所示為本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制方法的機構(gòu)示意圖，包含如下控制模塊:具有復(fù)吹功能的轉(zhuǎn)爐，供應(yīng)氬、氮氣的閥站，控制閥站并帶有HMI的PLC，設(shè)置在上位機上的二級控制系統(tǒng)(簡稱L2)，所述的L2包括轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)的收集模塊、過程數(shù)據(jù)收集模塊、底吹曲線的計算模塊和數(shù)據(jù)下裝PLC模塊、底吹參數(shù)維護(hù)畫面模塊。
[0009]轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)的收集模塊，用于收集轉(zhuǎn)爐冶煉的過程狀態(tài)，包括爐次開始、廢鋼裝入、兌鐵水、吹煉開始、吹煉結(jié)束、出鋼開始、出鋼結(jié)束、濺渣開始、濺渣結(jié)束和爐次結(jié)束等狀態(tài)，轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)的收集通過轉(zhuǎn)爐的狀態(tài)指示開關(guān)經(jīng)PLC與上位機上的二級控制系統(tǒng)相連來實現(xiàn)的。過程數(shù)據(jù)收集模塊，用于收集轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的一些過程數(shù)據(jù)、L2冶煉模型的計算結(jié)果、冶煉的鋼種以及制造標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。所述的底吹曲線的計算模塊，用于根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉的過程數(shù)據(jù)收集模塊收集的數(shù)據(jù)計算本爐次的底吹曲線以及底吹氣體的切換時的吹氧量。數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，用于將底吹曲線的計算模塊計算的底吹曲線下裝PLC控制供應(yīng)氬、氮氣的閥站、控制閥站實現(xiàn)底吹的自動化，以及吹氧量達(dá)到底吹氣體的切換吹氧量時的氣體切換。所述的底吹參數(shù)維護(hù)畫面模塊用于工藝工程師維護(hù)底吹參數(shù)。
[0010]如圖2所示為本發(fā)明的控制流程示意圖，其控制方法的步驟包括:
(1)爐次冶煉狀態(tài)的收集模塊收集轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)，當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是爐次開始時，由底吹曲線的計算模塊選擇相應(yīng)的曲線，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將曲線下裝PLC控制底吹；
(2)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是吹煉開始時，通過過程數(shù)據(jù)收集模塊收集本爐次的目標(biāo)氮含量和目標(biāo)碳含量，以及二級控制系統(tǒng)冶煉模型的計算爐次總吹氧量或人工設(shè)定值，再由底吹曲線的計算模塊計算本爐次的底吹曲線和氣體切換時的吹氧量，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將曲線下裝PLC控制底吹，當(dāng)當(dāng)前吹氧量達(dá)到氣體切換時的吹氧量時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將氣體切換事件下裝PLC控制底吹氣體的切換；
(3)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是出鋼結(jié)束時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將氣體切換事件下裝PLC控制底吹氣體的切換，將氣體類型切換為氮氣；(4)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是爐次結(jié)束時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將底吹結(jié)束事件下裝PLC控制底吹結(jié)束，關(guān)閉底吹氣體總閥；
(5)當(dāng)工藝工程師需要維護(hù)底吹參數(shù)時，在底吹參數(shù)維護(hù)畫面進(jìn)行維護(hù)，在維護(hù)結(jié)束后保存即可。
[0011]下面結(jié)合具體的例子，對本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐底吹的全自動控制方法作進(jìn)一步的說明: 實施例1:
1.爐次開始時，L2自動選擇曲線一即全程吹氮的曲線下裝PLC。
[0012]2.吹煉開始時，過程數(shù)據(jù)收集模塊收集本爐次的目標(biāo)[N]含量為(65ppm, 85ppm)，總吹氧量為13000m3 ；
3.底吹曲線的計算模塊計算本爐次的底吹曲線為曲線三，氣體切換時的吹氧量為8450m3。
[0013]4.數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將曲線三對應(yīng)的數(shù)據(jù)下裝到PLC控制轉(zhuǎn)爐底吹；
5.當(dāng)吹氧量8450m3，將氣體切換的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制氣體類型切換。
[0014]6.出鋼結(jié)束時，由數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將氣體切換的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制氣體類型切換為氮氣。
[0015]7.出鋼結(jié)束時，由數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將底吹結(jié)束的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制底吹結(jié)束。
`[0016]實施例2:
1.爐次開始時，L2自動選擇曲線一即全程吹氮的曲線下裝PLC。
[0017]2.吹煉開始時，過程數(shù)據(jù)收集模塊收集本爐次的目標(biāo)[N]含量為(5ppm, 35ppm)，總吹氧量為13500m3。
[0018]3.底吹曲線的計算模塊計算本爐次的底吹曲線為曲線六(全程吹氬)，氣體切換時的吹氧量為13500m3。
[0019]4.數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將曲線三對應(yīng)的數(shù)據(jù)下裝到PLC控制轉(zhuǎn)爐底吹；
5.當(dāng)吹氧量13500m3，將氣體切換的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制氣體類型切換(由氬氣切換到氬氣)。
[0020]6.出鋼結(jié)束時，由數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將氣體切換的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制氣體類型切換為氮氣。
[0021]7.出鋼結(jié)束時，由數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將底吹結(jié)束的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制底吹結(jié)束。
[0022]實施例3:
1.爐次開始時，L2自動選擇曲線一即全程吹氮的曲線下裝PLC。
[0023]2.吹煉開始時，過程數(shù)據(jù)收集模塊收集本爐次的目標(biāo)[N]含量為(125ppm, 500ppm),總吹氧量為 12500m3。
[0024]3.底吹曲線的計算模塊計算本爐次的底吹曲線為曲線一(全程吹氮)，氣體切換時的吹氧量為12500m3。
[0025]4.數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將曲線三對應(yīng)的數(shù)據(jù)下裝到PLC控制轉(zhuǎn)爐底吹；
5.當(dāng)吹氧量12500m3，將氣體切換的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制氣體類型切換(由氮氣切換到氮氣)。
[0026]6.出鋼結(jié)束時，由數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將氣體切換的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制氣體類型切換為氮氣。
[0027]7.出鋼結(jié)束時，由數(shù)據(jù)下裝PLC模塊，將底吹結(jié)束的事件通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊下裝到PLC，由PLC控制底吹結(jié)束。
[0028]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作任何其他形式的限制，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范
圍。`
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)，其特征在于:包括具有復(fù)吹功能的轉(zhuǎn)爐，供應(yīng)氬、氮氣的閥站，控制閥站并帶有HMI的PLC，二級控制系統(tǒng)，所述的二級控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)收集模塊、過程數(shù)據(jù)收集模塊、底吹曲線計算模塊和數(shù)據(jù)下裝PLC模塊以及底吹參數(shù)維護(hù)畫面模塊；所述的轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)收集模塊用于收集轉(zhuǎn)爐冶煉的過程狀態(tài)，包括爐次開始、廢鋼裝入、兌鐵水、吹煉開始、吹煉結(jié)束、出鋼開始、出鋼結(jié)束、濺渣開始、濺渣結(jié)束和爐次結(jié)束；所述的過程數(shù)據(jù)收集模塊用于收集轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的一些過程數(shù)據(jù)、二級控制系統(tǒng)冶煉模型的計算結(jié)果、冶煉的鋼種以及制造標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；所述的底吹曲線的計算模塊根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉的過程數(shù)據(jù)收集模塊收集的數(shù)據(jù)計算本爐次的底吹曲線以及底吹氣體的切換時的吹氧量；所述的數(shù)據(jù)下裝PLC模塊用于將底吹曲線的計算模塊計算的底吹曲線下裝PLC控制供應(yīng)氬、氮氣的閥站、控制閥站，實現(xiàn)底吹的自動化，以及吹氧量達(dá)到底吹氣體的切換吹氧量時的氣體切換；所述的底吹參數(shù)維護(hù)畫面模塊用于對工藝工程師維護(hù)底吹參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)的收集通過轉(zhuǎn)爐的狀態(tài)指示開關(guān)經(jīng)PLC與上位機上的二級控制系統(tǒng)相連來實現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)爐底吹全自動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)爐次冶煉狀態(tài)的收集模塊收集轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)，當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是爐次開始時，由底吹曲線的計算模塊選擇相應(yīng)的曲線，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將曲線下裝PLC控制底吹； (2)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是吹煉開始時，通過過程數(shù)據(jù)收集模塊收集本爐次的目標(biāo)氮含量和目標(biāo)碳含量，以及二級控制系統(tǒng)冶煉模型的計算爐次總吹氧量或人工設(shè)定值，再由底吹曲線的計算模塊計算本爐次的底吹曲線和氣體切換時的吹氧量，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將曲線下裝PLC控制底吹，當(dāng)當(dāng)前吹氧量達(dá)到氣體切換時的吹氧量時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將氣體切換事件下裝PLC控制底吹氣體的切換； (3)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是出鋼結(jié)束時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將氣體切換事件下裝PLC控制底吹氣體的切換，將氣體類型切換為氮氣； (4)當(dāng)當(dāng)前爐次狀態(tài)是爐次結(jié)`束時，通過數(shù)據(jù)下裝PLC模塊將底吹結(jié)束事件下裝PLC控制底吹結(jié)束，關(guān)閉底吹氣體總閥； (5)當(dāng)工藝工程師需要維護(hù)底吹參數(shù)時，在底吹參數(shù)維護(hù)畫面進(jìn)行維護(hù)，在維護(hù)結(jié)束后保存即可。
【文檔編號】C21C5/34GK103757174SQ201310622190
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】梁明芹, 王緒國 申請人:南京梅山冶金發(fā)展有限公司, 上海梅山科技發(fā)展有限公司, 上海梅山鋼鐵股份有限公司