专利名称：一种转炉熔剂自动加入装置及方法
技术领域：
本发明属于炼钢自动控制技术领域，尤其涉及一种转炉熔剂自动加入装置及其加入方法。
背景技术：
由于我国自动化炼钢技术起步较晚，大部分钢厂仍停留在手动炼钢或半自动化炼钢状态，部分大钢厂虽引进了国外的自动化炼钢技术，但由于中国的设备条件、原材料条件、生产组织模式与国外存在较大差异，在实施过程中，存在模型运算不适应问题。国外开发的自动化炼钢系统普遍是先计算出加料批次与加料时机，在转炉吹氧开始时将加料批次、加料时机电文传输给转炉可编程序逻辑控制器(转炉PLC)执行。转炉PLC在吹氧过程中，根据当前氧累百分比进行熔剂的称量控制，再由操作人员通过操作画面进行熔剂的加入控制。这种控制方式的缺点是1、在开始吹氧时生成熔剂加入方案，吹炼动作一旦开始无法再进行修改。发达国家的铁水全部脱硫，铁水成份在吹氧前是已知的，而中国的铁水是部分脱硫，部分铁水成份在吹氧开始后才得到，因此模型无法适应中国的铁水脱硫情况；2、自动模式下熔剂最多只能加入两个批次，无法满足中国多批次加料的要求。由于国外的铁水硅含量较低且稳定，而且部分钢厂还有三脱(脱硫、脱磷、脱硅)，同时国外的活性白灰质量((^0^)92%)也高于我国的白灰质量(Ca0%> 82% )，因此，国外的熔剂加入量比国内的熔剂加入量较少，熔剂只加入一批或两批在国外是够用了，而按照国内的现状来看，有时需要加入三批、四批甚至多批。因此，无法满足我国多批次加料的要求。3、在人机界面中，需要操作工人及时点击“一批加料确认”或“二批加料确认”按钮，才能及时启动设备进行称量；每下一次料，都需要点击一次，一旦操作工人没有及时点击操作按钮时，则会贻误最佳下料时机，因此不是真正的实时控制。4、按照国外的设计，当转炉炉次结束时，转炉的熔剂汇总斗应该是空的状态，而我国的冶炼实际情况是经常在炉次结束时，汇总斗中经常由于设备，操作，原材料等原因造成汇总斗中有残余的熔剂。而汇总斗中有残余熔剂，当采用自动化炼钢操作时，由于引进的自动化炼钢系统不能识别出此部分熔剂重量，因此实际加入转炉的熔剂重量计算是错的，从而模型的运算也是错误的。5、由于国外的顶底复吹转炉是不进行溅渣的，即使溅渣也不向转炉内加入熔剂。 而中国的转炉是采用溅渣护炉工艺，而且有时还向炉内加入熔剂来调节炉渣。引进的自动化炼钢系统无法单独识别出溅渣时向炉内加入的熔剂数量，而是将溅渣时加入熔剂与吹氧时加入熔剂重量相混淆，造成熔剂重量计算错误，导致模型计算错误。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种简单实用，便于操作，能自动设定散料数量、自动振料、自动选择加料时机、自动下料，避免熔剂数量计算错误，降低人为操作误差的转炉熔剂自动加入装置和方法。为此，本发明所采取的技术解决方案是一种转炉熔剂自动加入装置，包括振动器、称量斗、汇总斗、转炉PLC、过程控制计算机(二级计算机)和人机界面，其特征在于，在二级计算机中增设当前目标熔剂加入重量计算模块，转炉PLC中加入自动加料控制模块，并在人机界面中增设加料模式选择及显示按钮；振动器、称量斗、汇总斗分别与转炉PLC连接通讯，转炉PLC还分别连接二级计算机和人机界面。一种应用上述转炉熔剂自动加入装置的方法，其具体方法和步骤为将熔剂加入到熔剂料仓中，在人机界面按下加料模式选择操作按钮；转炉PLC将实际氧累百分比传到二级计算机中，当实际氧累百分比大于时，二级计算机根据转炉内加料数据、冶炼目标数据和实际氧累百分比计算出当前目标熔剂加入重量，并将当前目标熔剂加入重量传输到转炉PLC中。转炉PLC启动自动加料控制模块，进行熔剂设定重量、熔剂实际重量、熔剂累计重量及熔剂汇总重量的计算；当转炉PLC中熔剂设定重量大于称量斗称量的熔剂实际重量时，转炉PLC启动振动器；当熔剂设定重量小于或等于熔剂实际重量时，转炉PLC停止振动器；当振动器停止且熔剂实际重量大于零时，转炉PLC自动加料控制模块开启称量斗扇型阀；当熔剂实际重量等于零时关闭称量斗扇型阀。当熔剂设定重量与熔剂汇总重量均大于零时，转炉PLC自动加料控制模块开启汇总斗扇型阀和翻板阀；当转炉PLC判断转炉冶炼结束，汇总斗扇型阀处于开启状态并持续一段时间后关闭汇总斗扇型阀和翻板阀，熔剂加入结束。所述的当前氧累百分比02%的计算公式为02%= (02amount/02tot) X 100% ；式中02 a_t 当前氧气累积量(Nm3)；O2t0t 目标氧气累积量(Nm3)。所述的熔剂设定重量Wsrt的计算公式为Wset = Wtar-Wcim-Wcol ；式中Wtar 当前目标熔剂加入重量，(t)；Wcum 熔剂累计重量，(t)；Wcol 熔剂汇总重量，(t)。所述的熔剂累计重量Wot为变化值，当转炉PLC判断转炉冶炼结束，即转炉倒渣或转炉倾翻角度大于110°时，将熔剂累计重量置为零；当翻板阀先开启、后关闭时，将原熔剂累计重量与熔剂汇总重量求和后，作为新熔剂累计重量Wotx，并将熔剂汇总重量置为零； 新熔剂累计重量Wcmx的计算方法为Wcumx = U1Wcumy 原熔剂累计重量，(t)；Wcol 熔剂汇总重量，(t)。所述的熔剂汇总重量Wral为变化值，当转炉PLC自动加料控制模块控制称量斗扇型阀先开启、后关闭时，将原熔剂汇总重量与熔剂实际重量求和后，作为新熔剂汇总重量W。。lx，并将熔剂实际重量置为零；W。。lx的具体计算公式为Wcolx = ffcoly+ffwt ；Wcoly 原熔剂汇总重量，(t)；Wwt 熔剂实际重量，(t)。本发明的有益效果为1、在吹氧开始后也可生成熔剂加入方案，即使在吹氧开始后进行铁水成份修改也可以重新进行熔剂的加入计算，因此适合中国的铁水脱硫情况。2、在自动模式下熔剂可以多批次地加入，能够适应中国的的铁水硅含量情况，同时也能适应我国的白灰(Ca0%> 82% )质量情况，因此能够满足我国多批次加料的操作实际状况。3、只要启动人机界面的自动下料模式，不再需要操作工人点击任何按钮，不会由于操作工人没有及时点击操作按钮而贻误最佳下料时机。4、当转炉炉次结束时，能够自动对转炉的熔剂汇总斗残料状态进行判断，在新炉次冶炼时，自动根据残料状态进行下料分配，实际加入转炉的熔剂重量计算是正确的，从而为正确的模型运算提供依据。5、能够适应中国的转炉渣护炉工艺，即使向炉入加入熔剂来调节炉渣，也能够单独识别出溅渣时向炉内加入的熔剂数量，并将溅渣时加入熔剂与吹氧时加入熔剂重量区分开来，不会造成熔剂重量计算错误，为正确的模型计算提供条件。总之，采用本发明之转炉熔剂自动加入装置及方法后，可以自动设定散料数量、自动振料、自动选择适宜加料时机和自动下料，大量减少人为操作，降低劳动强度，防止熔剂数量计算错误，提高了计算和控制的精度，确保了钢水的纯净度。
附图为转炉熔剂自动加入装置结构框图。
具体实施例方式下面，结合附图对本发明作进一步说明。由附图可见，本发明转炉熔剂自动加入装置，利用原有的振动器、称量斗、汇总斗、 转炉PLC、二级计算机和人机界面，同时在二级计算机中增设当前目标熔剂加入重量计算模 ±夬，在转炉PLC中加入自动加料控制模块，并在人机界面中增设加料模式选择及显示按钮， 实现转炉熔剂的自动加入。其连接方式是振动器、称量斗及汇总斗分别与转炉PLC连接，转炉PLC还同时连接二级计算机及人机界面。本发明转炉熔剂自动加入方法的具体步骤为将熔剂加入到熔剂料仓中，在人机界面按下加料模式选择操作按钮；转炉PLC将实际氧累百分比传到二级计算机中，当实际氧累百分比大于时，二级计算机根据转炉内加料数据、冶炼目标数据和实际氧累百分比计算出当前目标熔剂加入重量，并将当前目标熔剂加入重量传输到转炉PLC的自动加料控制模块中。转炉PLC自动加料控制模块，进行熔剂设定重量、熔剂实际重量、熔剂累计重量及熔剂汇总重量的计算；当转炉PLC中熔剂设定重量大于称量斗称量的熔剂实际重量时，转炉PLC启动振动器；当熔剂设定重量小于或等于熔剂实际重量时，转炉PLC停止振动器；当振动器停止且熔剂实际重量大于零时，转炉PLC自动加料控制模块开启称量斗扇型阀；当熔剂实际重量等于零时关闭称量斗扇型阀。当熔剂设定重量大于零且熔剂汇总重量大于零时，转炉PLC自动加料控制模块开启汇总斗扇型阀和翻板阀；当转炉PLC判断转炉冶炼结束，汇总斗扇型阀处于开启状态并持续一段时间后关闭汇总斗扇型阀和翻板阀，熔剂加入结束。加料模式选择及显示按钮，当转炉PLC中自动加料控制模块启动时按钮显示为启动状态；当转炉PLC中自动加料控制模块停止时按钮显示为停止状态；当按下按钮时，转炉 PLC中自动加料控制模块进行启动与停止状态的切换。当前目标熔剂加入重量Wt ，由Wtar = F(Wt t。t，02% )的关系式可知，当前目标熔剂加入重量Wtm是目标熔剂加入总重量Wtot。t与当前氧累百分比O2%的函数F(X)。而目标熔剂加入总重量W
tartot ‘ 则由 tartot
一 F (ANAhm, Whm, ANAscrap, Wscrap，R
tar ‘ Ttar' Δ Tconv)关系式可
见显然，目标熔剂加入总重量Wt t。t是铁水成份及含量ΑΝΑω(包括碳％、■%、■%、 磷％、硫％ )、铁水重量Whm、废钢成份及含量ANAscmp (包括碳％、硅％、锰％、磷％、硫％ )、废钢重量Wscmp、目标碱度Iito、目标温度Ttm以及转炉热平衡参数八1；_的函数？(》。当前氧累百分比02%的计算公式为02%= (02amount/02tot) X 100% ；O2amount 当前氧气累积量(Nm3)；O2t0t 目标氧气累积量(Nm3)；振动器、称量斗扇型阀、汇总斗扇型阀及翻板阀的具体控制方式与过程为振动器控制，当转炉PLC自动加料控制模块启动、熔剂设定重量大于熔剂实际重量时，启动振动器；当自动加料控制模块启动且熔剂设定重量小于或等于熔剂实际重量时， 停止振动器。称量斗扇型阀控制，当自动加料控制模块启动、振动器停止时，熔剂实际重量大于零时开启称量斗扇型阀；当自动加料控制模块启动且振动器停止时，熔剂实际重量等于零时关闭称量斗扇型阀。汇总斗扇型阀控制，当自动加料控制模块启动，且转炉PLC判断转炉在允许加料状态即使用实际氧累百分比大于1、且熔剂设定重量与熔剂汇总斗重量大于零时，开启汇总斗扇型阀；当自动加料控制模块启动，且汇总斗扇型阀开启状态持续25秒时，关闭汇总斗扇型阀。翻板阀控制，当自动加料控制模块启动，且转炉PLC判断转炉在允许加料状态(一般使用实际氧累百分比大于)时，熔剂设定重量大于零且熔剂汇总重量大于零时开启翻板阀；当自动加料控制模块启动，且汇总斗扇型阀开启状态持续25秒时，关闭翻板阀。当自动加料控制模块启动，进行熔剂设定重量Wsrt的计算，其公式为Wset = Wtar-Wcim-Wcol ；式中Wtar 当前目标熔剂加入重量，(t)；Wcum 熔剂累计重量，(t)；
Wcol 熔剂汇总重量，(t)。熔剂实际重量即为称量斗称量的熔剂实际重量。熔剂累计重量Wot是一个动态变化的量，当转炉PLC判断转炉冶炼结束，即转炉倒渣或转炉倾翻角度大于110°时，将熔剂累计重量置为零；当翻板阀先开启、后关闭时，将原熔剂累计重量与熔剂汇总重量求和后，作为新熔剂累计重量Wcmx，并将熔剂汇总重量置为零；新熔剂累计重量Wotx的计算方法为
_7] Wcumx = U1Wcumy 原熔剂累计重量，(t)；Wcol 熔剂汇总重量，(t)。熔剂汇总重量Wral也是一个不断变化的值，当转炉PLC自动加料控制模块控制称量斗扇型阀先开启、后关闭时，将原熔剂汇总重量与熔剂实际重量求和后，作为新熔剂汇总重量W。。lx，并将熔剂实际重量置为零；w。。lx的具体计算公式为Wcolx = Wcoly+Wwt ；Wcoly 原熔剂汇总重量，(t)；Wwt 熔剂实际重量，(t)。
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权利要求
1.一种转炉熔剂自动加入装置，包括振动器、称量斗、汇总斗、转炉PLC、二级计算机和人机界面，其特征在于，在二级计算机中增设当前目标熔剂加入重量计算模块，转炉PLC中加入自动加料控制模块，并在人机界面中增设加料模式选择及显示按钮；振动器、称量斗、 汇总斗分别与转炉PLC连接通讯，转炉PLC还分别连接二级计算机和人机界面。
2.一种应用权利要求1所述转炉熔剂自动加入装置的方法，其特征在于，具体方法和步骤为将熔剂加入到熔剂料仓中，在人机界面按下加料模式选择操作按钮；转炉PLC将实际氧累百分比传到二级计算机中，当实际氧累百分比大于时，二级计算机根据转炉内加料数据、冶炼目标数据和实际氧累百分比计算出当前目标熔剂加入重量，并将当前目标熔剂加入重量传输到转炉PLC中；转炉PLC启动自动加料控制模块，进行熔剂设定重量、熔剂实际重量、熔剂累计重量及熔剂汇总重量的计算；当转炉PLC中熔剂设定重量大于称量斗称量的熔剂实际重量时，转炉PLC启动振动器；当熔剂设定重量小于或等于熔剂实际重量时，转炉PLC停止振动器；当振动器停止且熔剂实际重量大于零时，转炉PLC自动加料控制模块开启称量斗扇型阀；当熔剂实际重量等于零时关闭称量斗扇型阀；当熔剂设定重量与熔剂汇总重量均大于零时，转炉PLC自动加料控制模块开启汇总斗扇型阀和翻板阀；当转炉PLC判断转炉冶炼结束，汇总斗扇型阀处于开启状态并持续一段时间后关闭汇总斗扇型阀和翻板阀，熔剂加入结束。
3.根据权利要求2所述的转炉熔剂自动加入方法，其特征在于，所述的当前氧累百分比O2 %的计算公式为02%= (o2_/o2t。t) X100% ；式中02am_t 当前氧气累积量(Nm3)；O2t0t 目标氧气累积量(Nm3)。
4.根据权利要求2所述的转炉熔剂自动加入方法，其特征在于，所述的熔剂设定重量 Wset的计算公式为W =W -W -W1-"set "tar ” cum ” col 式中wt 当前目标熔剂加入重量，⑴；Wcim 熔剂累计重量，(t)；Wcol 熔剂汇总重量，⑴。
5.根据权利要求2所述的转炉熔剂自动加入方法，其特征在于，所述的熔剂累计重量 Wot为变化值，当转炉PLC判断转炉冶炼结束，即转炉倒渣或转炉倾翻角度大于110°时，将熔剂累计重量置为零；当翻板阀先开启、后关闭时，将原熔剂累计重量与熔剂汇总重量求和后，作为新熔剂累计重量Wotx，并将熔剂汇总重量置为零；新熔剂累计重量Wcmx的计算方法为W =W +Wcumxcumy col式中=Weumy 原熔剂累计重量，(t) ；Wcol 熔剂汇总重量，(t)。
6.根据权利要求2所述的转炉熔剂自动加入方法，其特征在于，所述的熔剂汇总重量 Wcol为变化值，当转炉PLC自动加料控制模块控制称量斗扇型阀先开启、后关闭时，将原熔剂汇总重量与熔剂实际重量求和后，作为新熔剂汇总重量W。。lx，并将熔剂实际重量置为零；Wcolx的具体计算公式为W =W +W .colxcoly wt，式中w。。ly 原熔剂汇总重量，⑴；Wwt 熔剂实际重量，⑴。
全文摘要
本发明提供一种转炉熔剂自动加入装置及方法，在二级计算机中增设当前目标熔剂加入重量计算模块，PLC中加入自动加料控制模块，并在人机界面中增设加料模式选择及显示按钮。熔剂加入料仓后，在人机界面选择操作按钮；转炉PLC将实际氧累百分比传到二级计算机中，二级计算机再将当前目标熔剂加入重量传回转炉PLC；转炉PLC根据熔剂设定重量与熔剂实际重量判定结果控制振动器、称量斗扇型阀和翻板阀，从而实现自动设定散料数量、自动振料、自动选择适宜加料时机和自动下料，大量减少人为操作，降低劳动强度，防止熔剂数量计算错误，提高计算和控制的精度，确保钢水的纯净度。
文档编号C21C5/28GK102409130SQ201010291758
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者李超, 王军, 翟宝鹏, 苏小利, 葛吉宁, 贾春辉, 金百刚, 魏春新 申请人:鞍钢股份有限公司