一種轉爐少渣冶煉的自動控制方法
【專利摘要】一種轉爐少渣冶煉的自動控制方法，屬于轉爐煉鋼自動控制【技術領域】。采用二級軟件，將少渣冶煉工藝脫磷冶煉過程和脫碳冶煉過程氧槍控制、加料控制進行模式化。通過二級軟件和一級基礎自動化控制系統進行數據通訊，實現少渣冶煉工藝過程自動控制。其特征在于適用于鐵水Si>0.2重量％的少渣冶煉工藝，采用二級軟件分別計算脫磷、脫碳冶煉過程副原料量、礦石量、耗氧量。二級系統分別向一級基礎自動化系統發送脫磷、脫碳控制數據，由一級基礎自動化系統完成吹煉過程控制。其優點在于，實現轉爐少渣冶煉工藝脫磷冶煉過程、脫碳冶煉過程自動控制，穩定少渣冶煉生產，改善人為經驗控制產生帶來的波動，同時提高轉爐自動化水平以及減輕操作員工作負擔。
【專利說明】一種轉爐少渣冶煉的自動控制方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于轉爐煉鋼自動控制【技術領域】，特別是提供了一種轉爐少渣冶煉的自動 控制方法，適用于轉爐少渣冶煉工藝過程。

【背景技術】
[0002] 轉爐煉鋼是冶金企業生產過程的重要環節，以脫碳、升溫為主要目，冶煉過程除 使用鐵水廢鋼等鐵原料外，還需要使用石灰、白云石等熔劑原料在吹煉過程造渣。傳統轉 爐冶煉過程消耗副原料較高，為進一步降低轉爐冶煉生產熔劑原料消耗，進而實現降低產 品成本的目的，采用少渣冶煉工藝能是一種有效手段。少渣冶煉的基本思路是將上爐冶煉 爐渣進行適當保留，在下一爐冶煉過程進行到30%左右，停吹并倒爐倒渣，該過程可稱為脫 磷冶煉過程，之后再繼續進行冶煉，該過程可稱為脫碳冶煉過程。通過該種操作工藝，大幅 度降低轉爐熔劑原料的消耗量。
[0003] 同常見的轉爐雙渣冶煉工藝相比，雙渣冶煉針對高硅鐵水條件，通過雙渣工藝實 現轉爐有效脫磷的目的；少渣冶煉工藝通過留渣及冶煉過程倒爐倒渣工藝，實現轉爐熔劑 原料低消耗目的。
[0004] 目前各冶金企業中只有較少企業采用該種轉爐少渣冶煉工藝，針對這種工藝的自 動控制技術未見到相關報道。


【發明內容】

[0005] 本發明目的在于提供一種轉爐少渣冶煉工藝的自動控制方法，采用二級軟件（軟 件生產線上已有），將少渣冶煉脫磷、脫碳階段操作制度程序化，通過二級軟件和一級基礎 自動化控制系統數據通訊，實現轉爐冶煉過程自動控制。適用于鐵水Si>0. 2重量％的情 況，將脫磷、脫碳兩個過程氧槍控制和加料過程控制進行模式化，針對脫磷、脫碳冶煉的氧 槍及加料過程進行自動控制，由二級軟件按照轉爐脫磷階段終渣要求計算脫磷階段熔劑使 用量，按照脫磷冶煉目標碳和目標溫度要求，根據熱平衡及物料平衡計算脫磷冶煉階段礦 石量和耗氧量，二級軟件向一級基礎自動化發送控制數據，由一級基礎自動化系統完成脫 磷冶煉過程控制；根據脫磷階段副原料加入情況，按照脫碳冶煉階段終渣要求計算脫碳階 段熔劑使用量，按照脫碳冶煉目標碳和溫度要求，根據熱平衡及物料平衡計算脫碳冶煉階 段礦石量和耗氧量，二級軟件再次向一級基礎自動化發送控制數據，由一級基礎自動化系 統完成脫碳冶煉過程控制。
[0006] 本發明針對鐵水Si>0. 2重量％的情況，制定脫磷冶煉過程、脫碳冶煉過程轉爐氧 氣、加料控制方案。
[0007] 本發明包括轉爐少渣冶煉工藝脫磷冶煉過程、脫碳冶煉過程中氧槍自動控制、力口 料自動控制內容。
[0008] 所述脫磷冶煉過程氧槍自動控制如下：
[0009] 步驟一：對脫磷冶煉過程氧槍控制進行模式化，氧槍槍位控制采用低-高-低方 式，以吹煉開始為起點，設定不同時刻氧槍槍高（相對于熔池液面高度），開吹槍位200cm ; 50秒240cm ;再50秒260cm ;再100秒240cm，直至吹煉結束。吹氧流量650m3/min ;
[0010] 步驟二：將脫磷冶煉過程氧槍控制制度參數輸入二級軟件。
[0011] 步驟三：吹煉開始前，二級軟件初始化氧槍控制參數，并發送給一級基礎自動化系 統。
[0012] 步驟四：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送 參數執行氧槍控制程序。
[0013] 所述脫磷冶煉過程加料自動控制如下：
[0014] 步驟一：對脫磷冶煉過程加料制度進行模式化，采用一批加料方式完成脫磷冶煉 過程的加料操作，根據實際吹氧量完成加料的自動控制。
[0015] 加料控制參數：吹氧量達到600m3時，加入脫磷冶煉階段石灰、白云石、礦石。
[0016] 步驟二：將脫磷冶煉過程加料控制制度參數輸入二級軟件。
[0017] 步驟三：開始吹煉前，二級軟件根據脫磷造渣要求及熱平衡、物料平衡原理，計算 石灰、白云石、礦石、氧耗數據。
[0018] 步驟四：二級軟件形成加料控制參數，并發送給一級基礎自動化系統。
[0019] 步驟五：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送 參數執行加料控制程序。
[0020] 所述脫碳冶煉過程氧槍自動控制如下：
[0021] 步驟一：對脫碳冶煉過程氧槍控制進行模式化，氧槍槍位控制采用高-低-低方 式，以吹煉開始為起點，設定不同時刻氧槍槍高（相對于熔池液面高度），開吹槍位220cm ; 再320秒200cm ;再100秒180cm ;再40秒160cm，直至吹煉結束。吹氧流量750m3/min ;
[0022] 步驟二：將脫碳冶煉過程氧槍控制制度參數輸入二級軟件。
[0023] 步驟三：脫碳吹煉開始前，二級軟件初始化氧槍控制參數，并發送給一級基礎自動 化系統。
[0024] 步驟四：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送 參數執行氧槍控制程序。
[0025] 所述脫碳冶煉過程加料自動控制如下：
[0026] 步驟一：對脫碳冶煉過程加料制度進行模式化，采用兩批加料方式完成脫碳冶煉 過程的加料操作，每批次需要加入重量按脫碳冶煉熔劑總重量的百分比進行分配，根據實 際吹氧量完成加料的自動控制。
[0027] 加料控制參數：
[0028] 一批料：吹氧量達到500m3時，石灰50重量％ ;白云石100重量％ ;
[0029] 二批料：吹氧量達到2000m3時，石灰50重量％ ;礦石100重量％ ;
[0030] 步驟二：將脫碳冶煉過程加料控制制度參數輸入二級軟件。
[0031] 步驟三：開始吹煉前，二級軟件根據脫碳造渣要求及熱平衡、物料平衡原理，計算 石灰、白云石、礦石、氧耗數據。
[0032] 步驟四：二級軟件形成加料控制參數，并發送給一級基礎自動化系統。
[0033] 步驟五：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送 參數執行脫碳加料控制程序。
[0034] 步驟六：由副槍進行冶煉后期鋼水溫度、碳含量檢測，由二級軟件完成冶煉終點控 制。
[0035] 所述二級軟件，是能夠根據脫磷冶煉過程造渣堿度要求計算脫磷冶煉過程熔劑需 求量，根據脫磷冶煉目標溫度要求、脫磷冶煉目標碳要求，具備熱平衡、物料平衡計算冷卻 礦石量和氧耗量功能；能夠根據脫碳冶煉過程造渣要求，計算脫碳冶煉過程熔劑需求量，根 據脫碳冶煉目標溫度要求、脫碳冶煉目標碳要求，具備熱平衡、物料平衡計算冷卻礦石量和 氧耗量功能。
[0036] 所述脫磷冶煉過程的要求是：所述脫磷冶煉造渣堿度要求為脫磷冶煉結束渣堿 度范圍為1.5-2.0，脫磷冶煉目標溫度要求為13301：-13501：，脫磷冶煉目標碳要求為 3. 3-3. 5 重量％。
[0037] 所述脫碳冶煉過程的要求是：脫碳冶煉過程造渣要求為脫碳冶煉結束渣堿度范圍 為2. 6-3. 6,脫碳冶煉目標溫度要求為1640°C -1700°C，脫碳冶煉目標碳要求為0. 025-0. 08 Sfi % O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1為本發明所述的轉爐少渣冶煉自動控制方法實施流程圖。

【具體實施方式】：
[0039] (一）冶煉爐次：〇8〇〇938
[0040] 鐵水：217. 2 噸、主要元素重量百分比 C 4. 43 %、Si 0? 36 %、Mn 0? 12 %、P 0? 069%，溫度 1346°C
[0041] 廢鋼：27. 72 噸；
[0042] 按如下步驟進行：
[0043] St印1 :設定二級軟件脫磷冶煉終點要求，目標溫度1350°C、目標碳3. 5重量％、目 標堿度1. 8 ;
[0044] Step2 :二級軟件根據堿度要求計算脫磷冶煉熔劑使用量、礦石量和耗氧量；如 下：
[0045] 石灰：2544kg ;白云石 823kg ;礦石 1084kg ;耗氧量 2902m3 ;
[0046] St印3 :操作員確認數據后發送至一級基礎自動化系統；
[0047] Step4 呆作員在一級基礎自動化系統確認脫憐冶煉吹煉開始。
[0048] Step5 :-級基礎自動化根據二級軟件發送的參數自動執行冶煉過程，結果如下：
[0049] 脫磷吹煉過程氧槍實際控制：開吹槍位200cm ;51秒242cm ;再50秒258cm ;再102 秒237cm，直至吹煉結束。吹氧流量665m3/min ;
[0050] 脫磷過程實際加料控制：氧量641m3時石灰2653kg ;白云石811kg ;礦石941kg
[0051] 脫磷過程實際耗氧量：2719m3 ;
[0052] Step6:倒爐，進行倒渣操作。
[0053] St印7:設定二級軟件脫碳冶煉終點要求，目標溫度1680°C、目標碳0? 04重量％、 目標喊度3. 2 ;
[0054] St印8 :二級軟件計算脫碳冶煉熔劑使用量、礦石量和耗氧量；如下：
[0055] 石灰：2412kg ;白云石 1126kg ;礦石 772kg ;耗氧量 8941m3 ;
[0056] Step9 :操作員確認數據后發送至一級基礎自動化系統；
[0057] SteplO :操作員在一級基礎自動化系統確認脫碳冶煉吹煉開始。
[0058] Stepll :-級基礎自動化根據二級軟件發送的參數自動執行冶煉過程，結果如 下：
[0059] 吹煉過程氧槍實際控制：脫碳開吹槍位220cm ;再320秒200cm ;再100秒180cm ; 再40秒160cm，直至吹煉結束。吹氧流量756m3/min ;
[0060] 脫碳過程加料控制：脫碳氧量573m3時石灰1154kg、白云石1001kg;脫碳氧量 2166m 3 時石灰 1261kg、礦石 376kg
[0061] 脫碳過程耗氧量：8929m3 ;
[0062] St印12:吹煉結束后測溫取樣，結果如下：
[0063] 主要元素重量百分比：C 0? 037%、Si 0? 049%、Mn 0? 07%、P 0? 013%
[0064] 溫度 1670°C
[0065] (二）冶煉爐次：〇8〇〇948
[0066] 鐵水：215. 89 噸、主要元素重量百分比 C 4.44%、Si 0.43 %、Mn 0.09 %、P 0. 067%,
[0067] 溫度 1302 °C
[0068] 廢鋼：28. 04 噸；
[0069] 按如下步驟進行：
[0070] St印1 :設定二級軟件脫磷冶煉終點要求，目標溫度1350°C、目標碳3. 5重量％、目 標堿度1. 6 ;
[0071] Step2 :二級軟件根據堿度要求計算脫磷冶煉熔劑使用量、礦石量和耗氧量；如 下：
[0072] 石灰：2739kg ;白云石 862kg ;礦石 542kg ;耗氧量 2944m3 ;
[0073] St印3 :操作員確認數據后發送至一級基礎自動化系統；
[0074] Step4 呆作員在一級基礎自動化系統確認脫憐冶煉吹煉開始。
[0075] Step5 :-級基礎自動化根據二級軟件發送的參數自動執行冶煉過程，結果如下：
[0076] 脫磷吹煉過程氧槍實際控制：開吹槍位201cm ;50秒240cm ;再51秒259cm ;再101 秒239cm，直至吹煉結束。吹氧流量662m3/min ;
[0077] 脫磷過程實際加料控制：氧量622m3時石灰2624kg ;白云石842kg ;礦石441kg
[0078] 脫磷過程實際耗氧量：2926m3 ;
[0079] St印6:倒爐，進行倒渣操作。
[0080] St印7:設定二級軟件脫碳冶煉終點要求，目標溫度1690°C、目標碳0? 06重量％、 目標喊度3. 0 ;
[0081] steps :二級軟件計算脫碳冶煉熔劑使用量、礦石量和耗氧量；如下：
[0082] 石灰：2532kg ;白云石 1003kg ;礦石 639kg ;耗氧量 8843m3 ;
[0083] St印9 :操作員確認數據后發送至一級基礎自動化系統；
[0084] SteplO 呆作員在一級基礎自動化系統確認脫碳冶煉吹煉開始。
[0085] Stepll :-級基礎自動化根據二級軟件發送的參數自動執行冶煉過程，結果如 下：
[0086] 吹煉過程氧槍實際控制：脫碳開吹槍位220cm ;再322秒197cm ;再100秒177cm ; 再40秒159cm，直至吹煉結束。吹氧流量754m3/min ;
[0087] 脫碳過程加料控制：脫碳氧量565m3時石灰1282kg、白云石1203kg ;脫碳氧量 2087m3 時石灰 1188kg、礦石 548kg
[0088] 脫碳過程耗氧量：8836m3 ;
[0089] St印12:吹煉結束后測溫取樣，結果如下：
[0090] 主要元素重量百分比：C 0? 042%、Si 0? 038%、Mn 0? 058%、P 0? 010%
[0091] 溫度 1681 °C
[0092] 應用本項技術能實現了轉爐少渣冶煉工藝的自動控制，借助原有二級軟件，利用 二級軟件在生產過程的計算作用，可以充分穩定少渣冶煉生產，改善人為經驗控制產生帶 來的波動，同時提高轉爐自動化水平以及減輕操作員工作負擔。
【權利要求】
1. 一種轉爐少渣冶煉的自動控制方法，其特征在于：轉爐少渣冶煉的自動控制方法采 用二級控制軟件，將少渣冶煉工藝脫磷冶煉過程和脫碳冶煉過程氧槍控制、加料控制進行 模式化，通過二級控制軟件和一級基礎自動化控制系統數據通訊，實現脫磷冶煉過程、脫碳 冶煉過程自動控制；適用于鐵水Si>0. 2重量％的少渣冶煉工藝，該自動控制方法包括脫磷 冶煉過程氧槍自動控制、脫磷冶煉過程加料自動控制，脫碳冶煉過程氧槍自動控制、脫碳冶 煉過程加料自動控制； 所述脫磷冶煉過程氧槍自動控制如下： 步驟一：對脫磷冶煉過程氧槍控制進行模式化，氧槍槍位控制采用低-高-低方式，以 吹煉開始為起點，設定不同時刻氧槍槍高，開吹槍位200cm ;50秒240cm ;再50秒260cm ;再 100秒240cm，直至吹煉結束；吹氧流量650m3/min ; 步驟二：將脫磷冶煉過程氧槍控制制度參數輸入二級軟件； 步驟三：吹煉開始前，二級軟件初始化氧槍控制參數，并發送給一級基礎自動化系統； 步驟四：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送參數 執行氧槍控制程序； 所述脫磷冶煉過程加料自動控制如下： 步驟一：對脫磷冶煉過程加料制度進行模式化，采用一批加料方式完成脫磷冶煉過程 的加料操作，根據實際吹氧量完成加料的自動控制； 加料控制參數：吹氧量達到600m3時，加入脫磷冶煉階段石灰、白云石、礦石； 步驟二：將脫磷冶煉過程加料控制制度參數輸入二級軟件； 步驟三：開始吹煉前，二級軟件根據脫磷造渣要求及熱平衡、物料平衡原理，計算石灰、 白云石、礦石、氧耗數據； 步驟四：二級軟件形成加料控制參數，并發送給一級基礎自動化系統； 步驟五：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送參數 執行加料控制程序； 所述脫碳冶煉過程氧槍自動控制如下： 步驟一：對脫碳冶煉過程氧槍控制進行模式化，氧槍槍位控制采用高-低-低方式， 以吹煉開始為起點，設定不同時刻氧槍槍高，開吹槍位220cm ;再320秒200cm ;再100秒 180cm ;再40秒160cm，直至吹煉結束；吹氧流量750m3/min ; 步驟二：將脫碳冶煉過程氧槍控制制度參數輸入二級軟件； 步驟三：脫碳吹煉開始前，二級軟件初始化氧槍控制參數，并發送給一級基礎自動化系 統； 步驟四：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送參數 執行氧槍控制程序； 所述脫碳冶煉過程加料自動控制如下： 步驟一：對脫碳冶煉過程加料制度進行模式化，采用兩批加料方式完成脫碳冶煉過程 的加料操作，每批次需要加入重量按脫碳冶煉熔劑總重量的百分比進行分配，根據實際吹 氧量完成加料的自動控制； 加料控制參數： 一批料：吹氧量達到500m3時，石灰50重量％ ;白云石100重量％ ; 二批料：吹氧量達到2000m3時，石灰50重量％ ;礦石100重量％ ; 步驟二：將脫碳冶煉過程加料控制制度參數輸入二級軟件； 步驟三：開始吹煉前，二級軟件根據脫碳造渣要求及熱平衡、物料平衡原理，計算石灰、 白云石、礦石、氧耗數據； 步驟四：二級軟件形成加料控制參數，并發送給一級基礎自動化系統； 步驟五：操作人員發出吹煉開始信號后，一級基礎自動化系統按照二級軟件發送參數 執行脫碳加料控制程序； 步驟六：由副槍進行冶煉后期鋼水溫度、碳含量檢測，由二級軟件完成冶煉終點控制。
2. 根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述二級軟件，是根據脫磷冶煉過程 造渣堿度要求計算脫磷冶煉過程熔劑需求量，根據脫磷冶煉目標溫度要求、脫磷冶煉目標 碳要求，具備熱平衡、物料平衡計算冷卻礦石量和氧耗量功能；能夠根據脫碳冶煉過程造渣 要求，計算脫碳冶煉過程熔劑需求量，根據脫碳冶煉目標溫度要求、脫碳冶煉目標碳要求， 具備熱平衡、物料平衡計算冷卻礦石量和氧耗量功能。
3. 根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的脫磷冶煉過程造渣堿度要求 為脫磷冶煉結束渣堿度范圍為1. 5-2. 0,所述的脫磷冶煉目標溫度要求為1330°C -1350°C， 所述的脫磷冶煉目標碳要求為3. 3-3. 5重量％。
4. 根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的脫碳冶煉過程造渣要求為脫 碳冶煉結束渣堿度范圍為2. 6-3. 6,所述的脫碳冶煉目標溫度要求為1640°C -1700°C，所述 的脫碳冶煉目標碳要求為〇. 025-0. 08重量％。
【文檔編號】C21C5/30GK104212933SQ201410410159
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】邱成國, 楊偉強, 蔣學軍, 高雷, 王琪童, 劉丹妹, 廖慧 申請人:北京首鋼自動化信息技術有限公司