专利名称：转炉氧枪自动定位控制方法
技术领域：
本发明涉及冶金炼钢工艺中转炉氧枪升降过程中的准确自动定位的控制方法。
背景技术：
在转炉炼钢生产中，氧枪定位的精确性直接关系到炼钢过程中的脱碳、造渣、升温以及喷溅的发生，最终会影响吹炼终点的钢水温度和碳含量，同时，对生产安全和炉龄、枪龄也有很大的影响。因此，必须很好地控制氧枪的枪位，使炼钢过程得以平稳进行。在整个吹炼过程中，氧枪枪头与转炉熔池液面之间的距离(称为相对高度)是不断变化的，按照吹炼的初期、中期和末期设定若干不同相对高度。工艺要求在吹炼过程中氧枪能够自由升降， 并按照规定的氧枪升降速度曲线进行控制，能准确地停止在规定的位置上，要求具有较高的定位精度和可靠的安全性能。传统的氧枪自动定位控制采用PID回路调节方式，在控制过程中难于兼顾系统的快速性和控制精度方面的要求，容易产生超调和震荡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种氧枪自动定位控制方法，能够快速、准确地将氧枪定位在规定的相对高度，完全避免了超调和震荡。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的，它包括以下步骤 步骤1、设定氧枪的相对高度设定值，
步骤2、通过绝对值编码器检测计算法获得氧枪的相对高度实际值；
步骤3、计算偏差值，偏差值等于所述相对高度设定值减去所述相对高度实际值；
步骤4、判断，当偏差值大于0时，高速提枪；偏差值小于0时，高速下枪。进一步的，所述步骤4还包括，当偏差值小于第一阈值、且大于第二阈值时，将氧枪的升降速度限制为低速。作为优化，所述步骤4还包括，当偏差值小于第二阈值时，将氧枪的升降速度限制为超低速。进一步的，所述步骤4还包括，提枪时，当偏差值小于第三阈值时停止；下枪时，当偏差值大于负的第四阈值时停止。作为优选方案，所述高速为40士 10%m/min，低速为10士 10% m/min,超低速为 5士10% m/minο作为优选方案，所述第一阈值设置为100士 10cm，第二阈值等于30士5cm，第三阈值设置为2 士 10%cm，所述第四阈值等于3 士 10%cm。最佳的，还包括以下步骤增加或减少氧枪的相对高度设定值，或者重新设定氧枪的相对高度设定值。基于上述控制方法，本发明方法具有控制准确、实现容易、系统简单、可靠的优点， 它能够快速、准确地将氧枪自动定位到指定位置。控制精度< 士 lcm。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步具体说明。图1为氧枪定位方法程序流程图。
具体实施例方式本具体实施方式
所涉及的硬件设备包括PLC模块S7-400，变频器选用西门子公司的6SE70变频器，并通过ftx)fibuS-DP网与PLC通讯。氧枪电机传动轴上装有绝对值编码器检测氧枪高度，电机传动轴上还配有抱间(由变频器控制抱间)。本具体实施方式
所涉及的氧枪升降速度为高速40m/min，低速lOm/min，超低速5m/min。氧枪升降时，由V = Om/ min升速至Ij V = 40m/min的加速时间5s ；V = 40m/min减速到V = Om/min的减速时间3s。下面描述通过绝对值编码器检测及相应的算法获得氧枪的相对高度实际值Hx。绝对值编码器装在氧枪电机传动轴上，电机传动轴通过减速机带动卷筒转动，绕在卷筒上的钢丝绳带动氧枪小车沿着导轨升降，而氧枪则固定在小车上。通过以下算法计算氧枪的相对高度实际值Hx:
Hx= (Nh - Nx) XBX3. 1416X (D+d) /Np-Hr(1)
式(1)中
Hx 一相对高度；
Nh 一换枪点折算脉冲数；
Nx 一编码器当前位置脉冲数；
B—卷筒轴到电机轴的减速比；
D一卷筒直径；
d一钢丝绳直径；
Np 一编码器每圈脉冲数；
Hr 一熔池液面高度；
为保证绝对值编码器检测信号的准确性，防止累积误差，在提升到换枪点后将自动进行编码器校准。在整个氧枪升降全程范围内，氧枪高度一般设有如下工艺点(从高到低排列)换枪点，氮封口，刮渣点，待吹点，开氧点，关氧点，吹炼点，最低点等。在整个氧枪升降过程中，氧枪根据不同的高度位置用高速或低速升降。具体说明如下
下枪过程换枪点一氮封口(低速)，氮封口一吹炼点(高速)，吹炼点以下(低速)。提枪过程吹炼点以下(低速)，吹炼点一待吹点(高速)，待吹点以上(低速)。在自动方式下，首先应人工输入氧枪将要抵达的高度(相对值)，然后按下“吹炼开始”按键，氧枪将自动高速下降，到开氧点时，氧气切断阀自动打开，开始吹氧，下降到吹炼点后转为低速，最后到达设定的相对高度后停止，开始吹炼。在吹炼过程中，操作员可随时改变氧枪相对高度设定值并确认，氧枪将再次自动升降到设定的高度后停止，或通过点动上升(下降)按钮快速调整氧枪高度，每按下一次，氧枪将上升(下降)10cm。吹炼完成后，按下“吹炼结束”按键，氧枪将自动高速提枪，到关氧点时，氧气切断阀自动关闭，停止吹氧，继续高速提枪到待吹点后停止。在整个吹炼过程中，氧枪高度设定值既可人工输入，也可按照事先设定好的枪位曲线获得。如图1所示的本具体实施方式
包括以下步骤 步骤1、过程开始；
步骤2、根据熔池液面和人工设定获得氧枪高度设定值，通过绝对值编码器检测及相应的算法获得氧枪高度实际值；
步骤3、计算偏差值，偏差值=设定值一实际值；
步骤4、判断偏差值是否大于0，如果是，执行步骤5 ；否则，执行步骤6 ；
步骤5、发出氧枪上升指令，氧枪按照工艺要求的提升速度上升；
步骤6、判断偏差值是否小于0，如果是，执行步骤7 ；否则，返回步骤2执行；
步骤7、发出氧枪下降指令，氧枪按照工艺要求的下降速度下降；
步骤8、判断偏差值是否小于第一阈值，如果是，执行步骤9 ；否则，返回步骤2执行；
步骤9、限制升降速度为低速；
步骤10、判断偏差值是否小于第二阈值，如果是，执行步骤11 ；否则，返回步骤2执行； 步骤11、限制升降速度为超低速；
步骤12、氧枪上升过程中，判断偏差值是否小于第三阈值，如果是，执行步骤14 ；否则， 返回步骤2执行；
步骤13、氧枪下降过程中，判断偏差值是否大于负的第四阈值，如果是，执行步骤14 ； 否则，返回步骤2执行； 步骤14、发出停车指令； 步骤15、过程结束。在增加或减少氧枪的相对高度设定值，或者重新设定氧枪的相对高度设定值后， 重复上述步骤，即实现氧枪吹炼全过程的氧枪自动定位控制。最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1、设定氧枪的相对高度设定值，步骤2、通过绝对值编码器检测计算法获得氧枪的相对高度实际值；步骤3、计算偏差值，偏差值等于所述相对高度设定值减去所述相对高度实际值；步骤4、判断，当偏差值大于0时，高速提枪；偏差值小于0时，高速下枪。
2.根据权利要求1所述的转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，所述步骤4还包括，当偏差值小于第一阈值、且大于第二阈值时，将氧枪的升降速度限制为低速。
3.根据权利要求2所述的转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，所述步骤4还包括，当偏差值小于第二阈值时，将氧枪的升降速度限制为超低速。
4.根据权利要求3所述的转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，所述步骤4还包括，提枪时，当偏差值小于第三阈值时停止；下枪时，当偏差值大于负的第四阈值时停止。
5.根据权利要求4所述的转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，所述高速为 40 士 10%m/min,低速为 10 士 10% m/min,超低速为 5 士 10% m/min。
6.根据权利要求4或5所述的转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，所述第一阈值设置为100士 10cm，第二阈值等于30士5cm，第三阈值设置为2士 10%cm，所述第四阈值等于 3士10%cm。
7.根据权利要求1至5之一所述的转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，还包括以下步骤增加或减少氧枪的相对高度设定值，或者重新设定氧枪的相对高度设定值。
8.根据权利要求6所述的转炉氧枪自动定位控制方法，其特征在于，还包括以下步骤 增加或减少氧枪的相对高度设定值，或者重新设定氧枪的相对高度设定值。
全文摘要
本发明涉及一种炼钢转炉氧枪自动定位控制方法，包括以下步骤设定氧枪的相对高度设定值，通过绝对值编码器检测计算法获得氧枪的相对高度实际值；计算偏差值，偏差值等于所述相对高度设定值减去所述相对高度实际值；当偏差值大于0时，高速提枪；偏差值小于0时，高速下枪。当偏差值小于第一阈值、且大于第二阈值时，将氧枪的升降速度限制为低速。当偏差值小于第二阈值时，将氧枪的升降速度限制为超低速。提枪时，当偏差值小于第三阈值时停止；下枪时，当偏差值大于负的第四阈值时停止。本发明能够快速、准确地将氧枪定位在规定的相对高度，完全避免了超调和震荡。
文档编号C21C5/30GK102220450SQ201110207210
公开日2011年10月19日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者李晓勤, 赵会斌 申请人:武汉钢铁(集团)公司