一种转炉少渣冶炼的自动控制方法
【专利摘要】一种转炉少渣冶炼的自动控制方法，属于转炉炼钢自动控制【技术领域】。采用二级软件，将少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程和脱碳冶炼过程氧枪控制、加料控制进行模式化。通过二级软件和一级基础自动化控制系统进行数据通讯，实现少渣冶炼工艺过程自动控制。其特征在于适用于铁水Si>0.2重量％的少渣冶炼工艺，采用二级软件分别计算脱磷、脱碳冶炼过程副原料量、矿石量、耗氧量。二级系统分别向一级基础自动化系统发送脱磷、脱碳控制数据，由一级基础自动化系统完成吹炼过程控制。其优点在于，实现转炉少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程、脱碳冶炼过程自动控制，稳定少渣冶炼生产，改善人为经验控制产生带来的波动，同时提高转炉自动化水平以及减轻操作员工作负担。
【专利说明】一种转炉少渣冶炼的自动控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于转炉炼钢自动控制【技术领域】，特别是提供了一种转炉少渣冶炼的自动 控制方法，适用于转炉少渣冶炼工艺过程。
【背景技术】
[0002] 转炉炼钢是冶金企业生产过程的重要环节，以脱碳、升温为主要目，冶炼过程除 使用铁水废钢等铁原料外，还需要使用石灰、白云石等熔剂原料在吹炼过程造渣。传统转 炉冶炼过程消耗副原料较高，为进一步降低转炉冶炼生产熔剂原料消耗，进而实现降低产 品成本的目的，采用少渣冶炼工艺能是一种有效手段。少渣冶炼的基本思路是将上炉冶炼 炉渣进行适当保留，在下一炉冶炼过程进行到30%左右，停吹并倒炉倒渣，该过程可称为脱 磷冶炼过程，之后再继续进行冶炼，该过程可称为脱碳冶炼过程。通过该种操作工艺，大幅 度降低转炉熔剂原料的消耗量。
[0003] 同常见的转炉双渣冶炼工艺相比，双渣冶炼针对高硅铁水条件，通过双渣工艺实 现转炉有效脱磷的目的；少渣冶炼工艺通过留渣及冶炼过程倒炉倒渣工艺，实现转炉熔剂 原料低消耗目的。
[0004] 目前各冶金企业中只有较少企业采用该种转炉少渣冶炼工艺，针对这种工艺的自 动控制技术未见到相关报道。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供一种转炉少渣冶炼工艺的自动控制方法，采用二级软件（软 件生产线上已有），将少渣冶炼脱磷、脱碳阶段操作制度程序化，通过二级软件和一级基础 自动化控制系统数据通讯，实现转炉冶炼过程自动控制。适用于铁水Si>0. 2重量％的情 况，将脱磷、脱碳两个过程氧枪控制和加料过程控制进行模式化，针对脱磷、脱碳冶炼的氧 枪及加料过程进行自动控制，由二级软件按照转炉脱磷阶段终渣要求计算脱磷阶段熔剂使 用量，按照脱磷冶炼目标碳和目标温度要求，根据热平衡及物料平衡计算脱磷冶炼阶段矿 石量和耗氧量，二级软件向一级基础自动化发送控制数据，由一级基础自动化系统完成脱 磷冶炼过程控制；根据脱磷阶段副原料加入情况，按照脱碳冶炼阶段终渣要求计算脱碳阶 段熔剂使用量，按照脱碳冶炼目标碳和温度要求，根据热平衡及物料平衡计算脱碳冶炼阶 段矿石量和耗氧量，二级软件再次向一级基础自动化发送控制数据，由一级基础自动化系 统完成脱碳冶炼过程控制。
[0006] 本发明针对铁水Si>0. 2重量％的情况，制定脱磷冶炼过程、脱碳冶炼过程转炉氧 气、加料控制方案。
[0007] 本发明包括转炉少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程、脱碳冶炼过程中氧枪自动控制、力口 料自动控制内容。
[0008] 所述脱磷冶炼过程氧枪自动控制如下：
[0009] 步骤一：对脱磷冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用低-高-低方 式，以吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高（相对于熔池液面高度），开吹枪位200cm ; 50秒240cm ;再50秒260cm ;再100秒240cm，直至吹炼结束。吹氧流量650m3/min ;
[0010] 步骤二：将脱磷冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件。
[0011] 步骤三：吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动化系 统。
[0012] 步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送 参数执行氧枪控制程序。
[0013] 所述脱磷冶炼过程加料自动控制如下：
[0014] 步骤一：对脱磷冶炼过程加料制度进行模式化，采用一批加料方式完成脱磷冶炼 过程的加料操作，根据实际吹氧量完成加料的自动控制。
[0015] 加料控制参数：吹氧量达到600m3时，加入脱磷冶炼阶段石灰、白云石、矿石。
[0016] 步骤二：将脱磷冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件。
[0017] 步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱磷造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算 石灰、白云石、矿石、氧耗数据。
[0018] 步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统。
[0019] 步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送 参数执行加料控制程序。
[0020] 所述脱碳冶炼过程氧枪自动控制如下：
[0021] 步骤一：对脱碳冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用高-低-低方 式，以吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高（相对于熔池液面高度），开吹枪位220cm ; 再320秒200cm ;再100秒180cm ;再40秒160cm，直至吹炼结束。吹氧流量750m3/min ;
[0022] 步骤二：将脱碳冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件。
[0023] 步骤三：脱碳吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动 化系统。
[0024] 步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送 参数执行氧枪控制程序。
[0025] 所述脱碳冶炼过程加料自动控制如下：
[0026] 步骤一：对脱碳冶炼过程加料制度进行模式化，采用两批加料方式完成脱碳冶炼 过程的加料操作，每批次需要加入重量按脱碳冶炼熔剂总重量的百分比进行分配，根据实 际吹氧量完成加料的自动控制。
[0027] 加料控制参数：
[0028] 一批料：吹氧量达到500m3时，石灰50重量％ ;白云石100重量％ ;
[0029] 二批料：吹氧量达到2000m3时，石灰50重量％ ;矿石100重量％ ;
[0030] 步骤二：将脱碳冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件。
[0031] 步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱碳造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算 石灰、白云石、矿石、氧耗数据。
[0032] 步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统。
[0033] 步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送 参数执行脱碳加料控制程序。
[0034] 步骤六：由副枪进行冶炼后期钢水温度、碳含量检测，由二级软件完成冶炼终点控 制。
[0035] 所述二级软件，是能够根据脱磷冶炼过程造渣碱度要求计算脱磷冶炼过程熔剂需 求量，根据脱磷冶炼目标温度要求、脱磷冶炼目标碳要求，具备热平衡、物料平衡计算冷却 矿石量和氧耗量功能；能够根据脱碳冶炼过程造渣要求，计算脱碳冶炼过程熔剂需求量，根 据脱碳冶炼目标温度要求、脱碳冶炼目标碳要求，具备热平衡、物料平衡计算冷却矿石量和 氧耗量功能。
[0036] 所述脱磷冶炼过程的要求是：所述脱磷冶炼造渣碱度要求为脱磷冶炼结束渣碱 度范围为1.5-2.0，脱磷冶炼目标温度要求为13301：-13501：，脱磷冶炼目标碳要求为 3. 3-3. 5 重量％。
[0037] 所述脱碳冶炼过程的要求是：脱碳冶炼过程造渣要求为脱碳冶炼结束渣碱度范围 为2. 6-3. 6,脱碳冶炼目标温度要求为1640°C -1700°C，脱碳冶炼目标碳要求为0. 025-0. 08 Sfi % O
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1为本发明所述的转炉少渣冶炼自动控制方法实施流程图。
【具体实施方式】：
[0039] (一）冶炼炉次：〇8〇〇938
[0040] 铁水：217. 2 吨、主要元素重量百分比 C 4. 43 %、Si 0? 36 %、Mn 0? 12 %、P 0? 069%，温度 1346°C
[0041] 废钢：27. 72 吨；
[0042] 按如下步骤进行：
[0043] St印1 :设定二级软件脱磷冶炼终点要求，目标温度1350°C、目标碳3. 5重量％、目 标碱度1. 8 ;
[0044] Step2 :二级软件根据碱度要求计算脱磷冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如 下：
[0045] 石灰：2544kg ;白云石 823kg ;矿石 1084kg ;耗氧量 2902m3 ;
[0046] St印3 :操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
[0047] Step4 呆作员在一级基础自动化系统确认脱憐冶炼吹炼开始。
[0048] Step5 :-级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如下：
[0049] 脱磷吹炼过程氧枪实际控制：开吹枪位200cm ;51秒242cm ;再50秒258cm ;再102 秒237cm，直至吹炼结束。吹氧流量665m3/min ;
[0050] 脱磷过程实际加料控制：氧量641m3时石灰2653kg ;白云石811kg ;矿石941kg
[0051] 脱磷过程实际耗氧量：2719m3 ;
[0052] Step6:倒炉，进行倒渣操作。
[0053] St印7:设定二级软件脱碳冶炼终点要求，目标温度1680°C、目标碳0? 04重量％、 目标喊度3. 2 ;
[0054] St印8 :二级软件计算脱碳冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如下：
[0055] 石灰：2412kg ;白云石 1126kg ;矿石 772kg ;耗氧量 8941m3 ;
[0056] Step9 :操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
[0057] SteplO :操作员在一级基础自动化系统确认脱碳冶炼吹炼开始。
[0058] Stepll :-级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如 下：
[0059] 吹炼过程氧枪实际控制：脱碳开吹枪位220cm ;再320秒200cm ;再100秒180cm ; 再40秒160cm，直至吹炼结束。吹氧流量756m3/min ;
[0060] 脱碳过程加料控制：脱碳氧量573m3时石灰1154kg、白云石1001kg;脱碳氧量 2166m 3 时石灰 1261kg、矿石 376kg
[0061] 脱碳过程耗氧量：8929m3 ;
[0062] St印12:吹炼结束后测温取样，结果如下：
[0063] 主要元素重量百分比：C 0? 037%、Si 0? 049%、Mn 0? 07%、P 0? 013%
[0064] 温度 1670°C
[0065] (二）冶炼炉次：〇8〇〇948
[0066] 铁水：215. 89 吨、主要元素重量百分比 C 4.44%、Si 0.43 %、Mn 0.09 %、P 0. 067%,
[0067] 温度 1302 °C
[0068] 废钢：28. 04 吨；
[0069] 按如下步骤进行：
[0070] St印1 :设定二级软件脱磷冶炼终点要求，目标温度1350°C、目标碳3. 5重量％、目 标碱度1. 6 ;
[0071] Step2 :二级软件根据碱度要求计算脱磷冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如 下：
[0072] 石灰：2739kg ;白云石 862kg ;矿石 542kg ;耗氧量 2944m3 ;
[0073] St印3 :操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
[0074] Step4 呆作员在一级基础自动化系统确认脱憐冶炼吹炼开始。
[0075] Step5 :-级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如下：
[0076] 脱磷吹炼过程氧枪实际控制：开吹枪位201cm ;50秒240cm ;再51秒259cm ;再101 秒239cm，直至吹炼结束。吹氧流量662m3/min ;
[0077] 脱磷过程实际加料控制：氧量622m3时石灰2624kg ;白云石842kg ;矿石441kg
[0078] 脱磷过程实际耗氧量：2926m3 ;
[0079] St印6:倒炉，进行倒渣操作。
[0080] St印7:设定二级软件脱碳冶炼终点要求，目标温度1690°C、目标碳0? 06重量％、 目标喊度3. 0 ;
[0081] steps :二级软件计算脱碳冶炼熔剂使用量、矿石量和耗氧量；如下：
[0082] 石灰：2532kg ;白云石 1003kg ;矿石 639kg ;耗氧量 8843m3 ;
[0083] St印9 :操作员确认数据后发送至一级基础自动化系统；
[0084] SteplO 呆作员在一级基础自动化系统确认脱碳冶炼吹炼开始。
[0085] Stepll :-级基础自动化根据二级软件发送的参数自动执行冶炼过程，结果如 下：
[0086] 吹炼过程氧枪实际控制：脱碳开吹枪位220cm ;再322秒197cm ;再100秒177cm ; 再40秒159cm，直至吹炼结束。吹氧流量754m3/min ;
[0087] 脱碳过程加料控制：脱碳氧量565m3时石灰1282kg、白云石1203kg ;脱碳氧量 2087m3 时石灰 1188kg、矿石 548kg
[0088] 脱碳过程耗氧量：8836m3 ;
[0089] St印12:吹炼结束后测温取样，结果如下：
[0090] 主要元素重量百分比：C 0? 042%、Si 0? 038%、Mn 0? 058%、P 0? 010%
[0091] 温度 1681 °C
[0092] 应用本项技术能实现了转炉少渣冶炼工艺的自动控制，借助原有二级软件，利用 二级软件在生产过程的计算作用，可以充分稳定少渣冶炼生产，改善人为经验控制产生带 来的波动，同时提高转炉自动化水平以及减轻操作员工作负担。
【权利要求】
1. 一种转炉少渣冶炼的自动控制方法，其特征在于：转炉少渣冶炼的自动控制方法采 用二级控制软件，将少渣冶炼工艺脱磷冶炼过程和脱碳冶炼过程氧枪控制、加料控制进行 模式化，通过二级控制软件和一级基础自动化控制系统数据通讯，实现脱磷冶炼过程、脱碳 冶炼过程自动控制；适用于铁水Si>0. 2重量％的少渣冶炼工艺，该自动控制方法包括脱磷 冶炼过程氧枪自动控制、脱磷冶炼过程加料自动控制，脱碳冶炼过程氧枪自动控制、脱碳冶 炼过程加料自动控制； 所述脱磷冶炼过程氧枪自动控制如下： 步骤一：对脱磷冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用低-高-低方式，以 吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高，开吹枪位200cm ;50秒240cm ;再50秒260cm ;再 100秒240cm，直至吹炼结束；吹氧流量650m3/min ; 步骤二：将脱磷冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件； 步骤三：吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动化系统； 步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数 执行氧枪控制程序； 所述脱磷冶炼过程加料自动控制如下： 步骤一：对脱磷冶炼过程加料制度进行模式化，采用一批加料方式完成脱磷冶炼过程 的加料操作，根据实际吹氧量完成加料的自动控制； 加料控制参数：吹氧量达到600m3时，加入脱磷冶炼阶段石灰、白云石、矿石； 步骤二：将脱磷冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件； 步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱磷造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算石灰、 白云石、矿石、氧耗数据； 步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统； 步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数 执行加料控制程序； 所述脱碳冶炼过程氧枪自动控制如下： 步骤一：对脱碳冶炼过程氧枪控制进行模式化，氧枪枪位控制采用高-低-低方式， 以吹炼开始为起点，设定不同时刻氧枪枪高，开吹枪位220cm ;再320秒200cm ;再100秒 180cm ;再40秒160cm，直至吹炼结束；吹氧流量750m3/min ; 步骤二：将脱碳冶炼过程氧枪控制制度参数输入二级软件； 步骤三：脱碳吹炼开始前，二级软件初始化氧枪控制参数，并发送给一级基础自动化系 统； 步骤四：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数 执行氧枪控制程序； 所述脱碳冶炼过程加料自动控制如下： 步骤一：对脱碳冶炼过程加料制度进行模式化，采用两批加料方式完成脱碳冶炼过程 的加料操作，每批次需要加入重量按脱碳冶炼熔剂总重量的百分比进行分配，根据实际吹 氧量完成加料的自动控制； 加料控制参数： 一批料：吹氧量达到500m3时，石灰50重量％ ;白云石100重量％ ; 二批料：吹氧量达到2000m3时，石灰50重量％ ;矿石100重量％ ; 步骤二：将脱碳冶炼过程加料控制制度参数输入二级软件； 步骤三：开始吹炼前，二级软件根据脱碳造渣要求及热平衡、物料平衡原理，计算石灰、 白云石、矿石、氧耗数据； 步骤四：二级软件形成加料控制参数，并发送给一级基础自动化系统； 步骤五：操作人员发出吹炼开始信号后，一级基础自动化系统按照二级软件发送参数 执行脱碳加料控制程序； 步骤六：由副枪进行冶炼后期钢水温度、碳含量检测，由二级软件完成冶炼终点控制。
2. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述二级软件，是根据脱磷冶炼过程 造渣碱度要求计算脱磷冶炼过程熔剂需求量，根据脱磷冶炼目标温度要求、脱磷冶炼目标 碳要求，具备热平衡、物料平衡计算冷却矿石量和氧耗量功能；能够根据脱碳冶炼过程造渣 要求，计算脱碳冶炼过程熔剂需求量，根据脱碳冶炼目标温度要求、脱碳冶炼目标碳要求， 具备热平衡、物料平衡计算冷却矿石量和氧耗量功能。
3. 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的脱磷冶炼过程造渣碱度要求 为脱磷冶炼结束渣碱度范围为1. 5-2. 0,所述的脱磷冶炼目标温度要求为1330°C -1350°C， 所述的脱磷冶炼目标碳要求为3. 3-3. 5重量％。
4. 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的脱碳冶炼过程造渣要求为脱 碳冶炼结束渣碱度范围为2. 6-3. 6,所述的脱碳冶炼目标温度要求为1640°C -1700°C，所述 的脱碳冶炼目标碳要求为〇. 025-0. 08重量％。
【文档编号】C21C5/30GK104212933SQ201410410159
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】邱成国, 杨伟强, 蒋学军, 高雷, 王琪童, 刘丹妹, 廖慧 申请人:北京首钢自动化信息技术有限公司