一种转炉自动出钢控制系统及控制方法与流程

本申请涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种转炉自动出钢控制系统及控制方法。

背景技术：

转炉是指炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云石为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬)转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。

转炉冶炼完成出钢过程主要包括合金加料下料和挡渣两项工作，现有的合金加入方式将合金料加入到钢包后多存在熔化不及时，而使得钢液合金成分不均匀，钢液合金成分命中率低；挡渣操作也有严重的滞后性，导致挡渣不稳定，使得钢水质量不稳定的问题，此外还存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决转炉冶炼完成出钢过程主要包括合金加料下料和挡渣两项工作，现有的合金加入方式将合金料加入到钢包后多存在熔化不及时，而使得钢液合金成分不均匀，钢液合金成分命中率低；挡渣操作也有严重的滞后性，导致挡渣不稳定，使得钢水质量不稳定的问题，此外还存在一定的安全隐患的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：一种转炉自动出钢控制系统，包括合金下料控制单元和下渣检测单元；所述合金下料控制单元包括plc控制模块，所述plc控制模块与测距模块相连接，所述plc控制模块与角度编码模块相连接；

所述下渣检测单元包括plc控制模块，所述plc控制模块与红外检测模块相连接，所述红外检测模块与第一显示模块相连接。

可选地，所述plc控制模块与第二显示模块相连接，所述plc控制模块与声光报警模块相连接。

可选地，所述测距模块包括激光测距仪，所述角度编码模块包括炉倾角度编码器，所述红外检测模块包括红外热像仪。

一种转炉自动出钢控制方法，所述转炉自动出钢控制方法包括如下步骤：

s1控制转炉炉倾角度和钢包车位置至钢流中心，角度编码模块测量合金旋转溜槽旋转角度将数据发送至plc控制模块，plc控制模块进行运算判断，对旋转角度进行调整；

s2红外检测模块采集钢水和钢渣混流图像，显示模块对图像进行处理确定钢渣占钢流比例，plc控制模块采集下渣信号判断是否下渣。

可选地，所述转炉自动出钢控制方法包括如下步骤：

s1plc控制模块控制转炉炉倾角度至钢流中心，同时plc控制模块通过激光测距仪控制钢包车位置至钢流中心，炉倾角度编码器测量合金旋转溜槽旋转角度将数据发送至plc控制模块，plc控制模块进行运算判断，对旋转角度进行调整；plc控制模块接收的激光测距仪信号或者炉倾角度编码器信号超出下一步自动放钢要求的范围，plc控制模块输出控制声光报警模块的数字量信号发出警报；

s2红外热像仪采集钢水和钢渣混流图像，显示模块对图像进行处理确定钢渣占钢流比例，plc控制模块采集下渣信号判断是否下渣。

可选地，所述plc控制模块通过对激光测距仪数据、炉倾角度和转炉零位进行逻辑运算判断后，发出输出信号。

本发明实施例提供的技术方案包括以下有益效果：本申请的合金下料控制单元通过plc控制模块对测距模块和角度编码模块控制，保证精确定位钢包车的行走位置，同时通过plc控制模块控制转炉炉倾角度，使得合金旋转溜槽的落料中心与钢液注流中心对齐，保证合金料能及时熔化，保证钢液合金成分的均匀性。下渣检测单元通过plc控制模块采集下渣信号判断是否下渣保证挡渣的正常进行，提高钢水质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中转炉自动出钢控制系统原理示意图；

图2为本发明实施例中转炉自动出钢结构示意图；

图1-2中的符号表示为：

1-plc控制模块，2-测距模块，3-角度编码模块，4-红外检测模块，5-第一显示模块，6-第二显示模块，7-声光报警模块。

具体实施方式

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面通过实施例，并结合附图，对本申请的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一

参见图1～2，为本发明实施例提供的一种转炉自动出钢控制系统，包括合金下料控制单元和下渣检测单元；其特征在于，所述合金下料控制单元包括plc控制模块1，所述plc控制模块1与测距模块2相连接，所述plc控制模块1与角度编码模块3相连接；

所述下渣检测单元包括plc控制模块1，所述plc控制模块1与红外检测模块4相连接，所述红外检测模块4与第一显示模块5相连接。

可选地，所述plc控制模块1与第二显示模块6相连接，所述plc控制模块1与声光报警模块7相连接。

可选地，所述测距模块2包括激光测距仪，所述角度编码模块3包括炉倾角度编码器，所述红外检测模块4包括红外热像仪。

转炉自动出钢控制系统包括出钢前期控制和中后期控制。前期主要控制钢包车行走距离、转炉炉倾角度、合金溜槽下料控制；中后期控制主要为钢包车行走距离、转炉炉倾角度控制。

硬件组态由西门子s7-400组成。在转炉本体plc模块1上实现此控制系统。

采用离线编程调试，独立模块，单独调用，模拟操作，不影响原系统的使用。自动放钢的合金下料部分(fc245)与摇炉部分(fc246)分为两个子功能块，分别在ob1中调用。其中合金下料部分可以独立调用，即在不使用自动摇炉时单独调用，实现合金下料自动化控制。

第一显示模块5通过视频处理算法确定钢渣占钢流的比例，第二显示模块6可以显示画面，实现实时监控，满足随时对钢包车的位置进行修正。plc控制模块1与计算机是通过工业以太网连接，编译好的程序，通过网络把程序下到plc控制模块的cpu中，plc(可编程逻辑控制器)控制模块1有很多的模板用来接收和发送信息，有ai(模拟量输入)，ao(模拟量输出)，di(数字量输入)，do(数字量输出)，plc控制模块1通过接收输入信号并通过程序的逻辑运算，最终给出弱电输出信号(一般为24v)，再由弱电设备控制强电设备运行。

转炉本体的plc控制模块1的功能非常多，包括转炉炉倾、氧枪变频等很多设备控制，自动放钢只是其中的一个功能块，一般功能块叫fc块，功能块的数字序号可以用户自定义，自动放钢控制系统就是将自动放钢程序(功能块fc246，)，所有的功能块都在ob1主程序中调用或在其他功能块中嵌套调用。ob1程序为主程序，即程序开始运行的程序，每一个plc控制系统都是从ob1中开始运行，每一个plc系统都有且只有一ob1。

实施例二

参见图1～2，为本发明实施例提供的一种转炉自动出钢控制方法，所述转炉自动出钢控制方法包括如下步骤：

s1控制转炉炉倾角度和钢包车位置至钢流中心，角度编码模块测量合金旋转溜槽旋转角度将数据发送至plc控制模块，plc控制模块进行运算判断，对旋转角度进行调整；

s2红外检测模块采集钢水和钢渣混流图像，显示模块对图像进行处理确定钢渣占钢流比例，plc控制模块采集下渣信号判断是否下渣。

在炼钢过程中，钢液在转炉冶炼完成后，经由转炉出钢口浇注到钢包内；以实现对钢液成分的精确调整；合金料一般是在转炉出钢量达到20％-30％时开始由旋转溜槽导入到钢包内，出钢量达到70％-80％时加完；出钢过程中，为了使合金料能及时熔化和保证钢液合金成分的均匀性，必须使旋转溜槽的落料中心与钢液注流中心对齐。

在出钢过程中加入合金料，通过转炉炉倾角度及钢包车的位置定位钢流中心，在第一次后倾摇炉(-84°)合金下料旋转溜槽第一次打开，此时合金下料插板阀打开，第三次后倾摇炉(-88°)，合金下料旋转溜槽第二次打开，第四次后倾摇炉(-90°)合金振动给料机振动5s，停10s，再振动5s。合金旋转溜槽旋转，旋转角度由编码器测量，在一定的角度合金下料，完成出钢前期合金下料控制。

由激光测距仪定位钢包车位置，炉下操作钢包车开至预备出钢位(32m)，炉前控制转炉后倾至(-20°)，炉前操作工选择“自动出钢”，开始自动出钢，转炉自动倾动至-82°，钢包车开至33.4m,转炉第一次后倾摇炉(至-84°)，转炉第二次后倾摇炉(至-86°)，钢包车第二次西行至34.5m,第三次后倾摇炉(至-88°)，延时20s,第四次后倾摇炉(至-90°)，延时20s，第五次后倾摇炉(至-92°)，延时20s,钢包车第三次西行至35.2m，延时20s，第六次后倾摇炉(至-94°)，延时20s，第七次后倾摇炉(至-96°)，延时20s，第八次后倾摇炉(至-98°)，钢包车第四次西行至35.6m，延时20s,第九次后倾摇炉(至-100°)，延时20s,第十次后倾摇炉(至-102°)，钢包车第五次西行至36.1m,延时20s,第十一次后倾摇炉(至-104°)，延时20s,第十二次后倾摇炉(至-106°)，对下渣信号进行检测，转炉自动前倾(至-63°),钢包车自动东行接余钢至33.1m,延时20s,转炉自动前倾(至-20°)后自动放钢转手动。

实施例三

参见图1～2，为本发明实施例提供的一种转炉自动出钢控制方法所述转炉自动出钢控制方法包括如下步骤：

s1plc控制模块控制转炉炉倾角度至钢流中心，同时plc控制模块通过激光测距仪控制钢包车位置至钢流中心，炉倾角度编码器测量合金旋转溜槽旋转角度将数据发送至plc控制模块，plc控制模块进行运算判断，对旋转角度进行调整；plc控制模块接收的激光测距仪信号或者炉倾角度编码器信号超出下一步自动放钢要求的范围，plc控制模块输出控制声光报警模块的数字量信号发出警报；

s2红外热像仪采集钢水和钢渣混流图像，显示模块对图像进行处理确定钢渣占钢流比例，plc控制模块采集下渣信号判断是否下渣。

可选地，所述plc控制模块通过对激光测距仪数据(模拟量输入信号)、炉倾角度(模拟量输入信号)和转炉零位(数字量输入信号)进行逻辑运算判断后，发出输出信号。

在炼钢过程中，钢液在转炉冶炼完成后，经由转炉出钢口浇注到钢包内；以实现对钢液成分的精确调整；合金料一般是在转炉出钢量达到20％-30％时开始由旋转溜槽导入到钢包内，出钢量达到70％-80％时加完；出钢过程中，为了使合金料能及时熔化和保证钢液合金成分的均匀性，必须使旋转溜槽的落料中心与钢液注流中心对齐。

在出钢过程中加入合金料，通过转炉炉倾角度及钢包车的位置定位钢流中心，在第一次后倾摇炉(-84°)合金下料旋转溜槽第一次打开，此时合金下料插板阀打开，第三次后倾摇炉(-88°)，合金下料旋转溜槽第二次打开，第四次后倾摇炉(-90°)合金振动给料机振动5s，停10s，再振动5s。合金旋转溜槽旋转，旋转角度由编码器测量，在一定的角度合金下料，完成出钢前期合金下料控制。

由激光测距仪定位钢包车位置，炉下操作钢包车开至预备出钢位(32m)，炉前控制转炉后倾至(-20°)，炉前操作工选择“自动出钢”，开始自动出钢，转炉自动倾动至-82°，钢包车开至33.4m,转炉第一次后倾摇炉(至-84°)，转炉第二次后倾摇炉(至-86°)，钢包车第二次西行至34.5m,第三次后倾摇炉(至-88°)，延时20s,第四次后倾摇炉(至-90°)，延时20s，第五次后倾摇炉(至-92°)，延时20s,钢包车第三次西行至35.2m，延时20s，第六次后倾摇炉(至-94°)，延时20s，第七次后倾摇炉(至-96°)，延时20s，第八次后倾摇炉(至-98°)，钢包车第四次西行至35.6m，延时20s,第九次后倾摇炉(至-100°)，延时20s,第十次后倾摇炉(至-102°)，钢包车第五次西行至36.1m,延时20s,第十一次后倾摇炉(至-104°)，延时20s,第十二次后倾摇炉(至-106°)，对下渣信号进行检测，转炉自动前倾(至-63°),钢包车自动东行接余钢至33.1m,延时20s,转炉自动前倾(至-20°)后自动放钢转手动。

本申请的合金下料控制单元通过plc控制模块对测距模块和角度编码模块控制，保证精确定位钢包车的行走位置，同时通过plc控制模块控制转炉炉倾角度，使得合金旋转溜槽的落料中心与钢液注流中心对齐，保证合金料能及时熔化，保证钢液合金成分的均匀性。下渣检测单元通过plc控制模块采集下渣信号判断是否下渣保证挡渣的正常进行，提高钢水质量。

以上所述仅是本发明实施例的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。