本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种转炉合金加入自动控制方法，属于转炉冶炼
技术领域：
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背景技术：
：转炉出钢过程中合金主要是用于脱氧和调整成份的，合金的加入种类、加入量以及加入顺序至关重要，根据冶炼钢种的不同，合金的加入要求也不尽相同。受到出钢脱氧合金化和炉外精炼合金成分调整分配原则、各工序的合金收得率影响因素各不相同以及合金本身、钢包状况等外围影响因素等许多条件的限制，合金投入控制过程一般都是由操作工根据现有的合金投入操作规程，并结合现场操作经验对不同的钢种进行相应合金备料投料，在吹炼过程中完成备料，在tso副测后会根据成份进行微调，操作工手动控制合金投入重量以及合金投入顺序等操作。为保证钢水成分合格，人工控制都按标准上限加料，成本偏高。炼钢合金消耗是炼钢物料消耗的最大成本，根据钢种成份、历史终点成份并结合工艺路径，实现合金投入量自动计算，用低价锰合金代替高价锰合金，可以进一步降低合金成本，实现合金投入自动控制技术对稳定合金投入和降低炼钢合金消耗有着重要的作用。技术实现要素：本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种转炉合金加入自动控制方法，该技术能自动匹配冶炼钢种计算各合金投入量、确定合金加入顺序，并利用合金收得率等对合金投入量进行验算，通过历史终点成份，计算碳空间和磷空间，使低价锰合金代替高价锰合金实现合金的自动计算、自动备料、自动投入，无需人工干预，达到自动控制合金投入的目的，确保合金投入过程的稳定性，降低转炉合金成本。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种转炉合金投入自动控制系统，其特征在于，所述控制系统包括转炉合金投入量计算系统、转炉合金加料plc控制系统以及转炉l2过程控制系统；所述转炉合金投入量计算系统包括合金计算模块和通信模块；所述合金计算模块用于合金投入量计算和验算；所述通信模块用于与l2控制系统进行计算所需数据通讯；所述转炉合金加料plc控制系统包括plc现场数据采集模块、plc合金投料备料控制模块和plc通信模块；所述的plc现场数据采集模块用于采集现场实际生产状态信息上传l2过程控制系统；所述plc合金投料备料控制模块用于根据合金投入量对合金仓进行称量备料，并投入钢包；所述plc通信模块用于转炉合金加料plc控制系统和转炉l2过程控制系统通讯；所述的转炉l2过程控制系统包括l2数据采集模块和l2通信模块；所述的转炉l2数据采集模块用于收集合金计算的所需相关数据，供合金投入量计算系统中计算模块进行计算合金投入量使用；所述的l2通信模块用于分别与合金投入量计算系统和合金加料plc控制系统通讯。转炉合金自动控制方法，所述控制方法如下：(1)plc现场数据采集模块采集转炉现场实际生产状态信息，所述生产状态信息主要包括：炉次开始、废钢撞入、铁水装入、吹炼开始、副枪测量、吹炼结束、出钢开始、出钢结束、溅渣开始、溅渣结束及吹炼结束等状态；(2)plc通信模块将plc现场数据采集模块采集的转炉现场实际生产状态等信息上传l2控制系统；(3)l2控制系统根据plc通信模块上传的数据，判定当前炉次状态，在炉次开始和铁水装入时，分别启动合金计算模块；(4)合金计算算法模块启动时，首先调用l2数据采集模块，收集历史炉次合金投入量、合金成份、目标成分、钢水重量等数据，算法模块根据这些数据确定合金称量顺序，计算增碳量、增磷量以及碳空间等从而计算出合金投入量；(5)根据计算结果，将合金投入量相关数据，通过l2通信模块下发到转炉合金加料plc控制系统；(6)合金加料plc控制系统根据l2通信模块下发的合金投料数据，在吹炼开始时刻按顺序好按次序逐一称量进行称量备料，物料称量完成后加入汇总斗中，通过振动给料机，加入钢包；(7)返回步骤(1)，继续。作为本发明的一种改进，所述步骤(4)中合金投入量的计算具体过程如下：41)转炉合金加料顺序确定；42)计算合金投入量；43)合金投入量验算。作为本发明的一种改进，所述步骤41)转炉合金加料顺序确定，具体如下：转炉出钢脱氧合金化过程中为了兼顾钢水的质量和收得率的影响，配合合金过程中有一定的顺序要求，在加料过程中需求确定合金加料顺序，在一级加料执行过程中为每个料仓按物料(或料仓)顺行号进行称量备料，物料顺序号如下：其中：含有两种元素的合金，按顺行号小的顺行执行；磷暂不参与计算；同一元素使用多种合金按料仓号的顺行逐一；作为本发明的一种改进，所述步骤42)计算合金投入量具体如下：获取历史炉次合金投入数据，剔除异常炉次，利用冒泡算法去除算法排列后的两端炉次，获取满足要求的相关炉次数据根据工艺要求算法计算平均的合金投入量，并对计算值进行验算，确保钢水满足产品质量要求，并根据钢种碳含量、锰含量、磷含量的要求，优化各钢种锰合金的加入量，即用中碳锰铁部分或全部替代金属锰、用高碳锰铁部分或全部替代中碳锰，具体为：①数据准备：金属锰、中碳锰铁、高碳锰铁的成分：mn、c、p、s；锰合金simnspc中锰，％0.7278.620.210.191.88高碳，％0.9760.0090.216.8金属锰，％0.0199.40.010.010.03铬铁的成分：cr、c；crc中碳铬铁，％62.301.86ge标准中以下字段：碳上限si硅上限mn锰目标mn锰下限mn锰上限p磷上限s硫上限目标cr残锰，％0.07出钢量，kg262000铬铁收得率，％97出钢碳要求，％0.05出钢磷要求，％0.015②历史参考数据选择和计算：1)滚动使用前12个二炼钢实际的生产数据，包括：钢水量、金属锰加入量、中碳锰铁加入量、高碳锰铁加入量、铬铁加入量。分钢种得出金属锰、中碳锰铁(以下称为“中锰”)和高碳锰铁(以下称为“高锰”)平均单耗和平均每炉加入量；2)按照锰合金中的锰含量，把计算出的实绩金属锰每炉加入量折算成中锰加入量，即折算中锰加入量＝实绩中锰+实绩金属锰*金属锰锰含量/中锰锰含量；3)计算出折算高锰加入量＝实绩高锰+折算中锰加入量*中锰锰含量/高锰锰含量；4)计算出全部使用高锰增碳量＝折算高锰加入量*高锰含碳量/钢水量*100％；全部使用中锰增碳量＝折算中锰加入量*中锰含碳量/钢水量*100％；使用铬铁增碳量＝铬铁加入量*铬铁含碳量/钢水量*100％；5)碳空间1(定义：全部使用中锰后，转炉出钢碳，离标准上限值的差)＝碳上限-中锰增碳量-过lf增碳量-铬铁增碳量-目标出钢碳；碳空间2(定义：全部使用高锰后，转炉出钢碳，离标准上限值的差)＝碳上限-高锰增碳量-过lf增碳量-铬铁增碳量-目标出钢碳；其中：过lf增碳量与钢种深脱硫有关，if(硫上限<0.008,0.015,0.005)；目标出钢碳确定为0.05％。6)由碳空间1计算出可以加入高锰空间＝碳空间1*出钢量/高锰碳含量；最大限度加入高锰后，其余用中锰的情况下，计算钢水增磷量，计算出转炉出钢磷空间，出钢磷空间＝p磷上限-高锰空间*高锰的磷含量/钢水量(出钢磷按照0.015％进行衡量)。7)优先计算高锰加入量；判断高锰加入量的条件语句：if(高锰空间<实绩高锰,实绩高锰,if(高锰空间<＝折算高锰,if(出钢磷空间>＝0.015,高锰空间,实绩高锰),if(出钢磷空间>＝0.015,折算高锰,实绩高锰)))；加高锰空间值有三种情况：a、高锰空间<实绩高锰加入量，取实绩高锰加入量；b、高锰空间在实绩高锰加入量和折算高锰加入量(理论全部使用高锰)之间，即实绩高锰加入量≤高锰空间≤折算高锰加入量，此时根据磷空间判断；出钢磷空间p>＝0.015，取加高锰空间；出钢磷空间p<0.015，取实绩高锰加入量。使用差值(插入)计算，找出更优的高锰加入量参考值(暂取实绩高锰加入量)；c、加高锰空间>折算高锰加入量，当出钢磷空间p>＝0.015，取折算高锰加入量(即全部使用高锰)；出钢磷空间p<0.015，使用差值计算，找出最优的高锰加入量(暂取实际高锰加入量)；出钢磷空间p<0.015,使用金属锰；当出钢磷空间p>＝0.015时，实绩金属锰加入量折算成中锰加入量的增磷量，验算是否满足0.015的磷含量要求。8)判断金属锰加入量；if(实绩金属锰>50,if(出钢磷空间<0.015,实绩金属锰,0),0)。出钢磷必须达到0.015％加上合金增磷满足钢种要求，即出钢磷空间小于0.015％，金属量加入量按照实绩金属锰配加，对于转炉加入的实绩金属锰量小于50kg，也不加。9)判断中锰加入量；if(金属锰加入量＝0,(折算高锰-高锰加入量)*高锰锰含量/中锰锰含量,(折算高锰-金属锰加入量*金属锰含量/高锰锰含量-高锰加入量)*高锰锰含量/中锰锰含量)根据7)、8)计算出的高锰加入量和金属锰加入量，计算出中锰加入量。10)输出提醒和建议；增磷量＝(高锰加入量*高锰含磷量+中锰加入量*中锰含磷量+高锰加入量*高锰含磷量)/钢水量；则：出钢磷控制＜p磷上限-增磷量；增碳量＝(高锰加入量*高锰含碳量+中锰加入量*中锰含碳量+高锰加入量*高锰含碳量)/钢水量；则：出钢碳控制＜碳上限-增碳量-if(硫上限<0.010,0.02,0)；锰合金种类使用提醒：if(金属锰加入量＝0,if(高锰加入量>10,if(中锰加入量>10,"不用金属锰，使用部分高锰","全部使用高锰"),"只使用中锰"),if(高锰加入量>10,"可以考虑使用部分高锰",if(中锰加入量>10,"金属锰+中锰","根据情况使用部分中锰")))。作为本发明的一种改进，所述步骤43)合金投入量验算：根据以上加入量，反算出加入后钢水对应合金元素的含量，并确定计算的含量是否在钢种成分标准(ge),计算公式如下：钢种合金元素含量＝(加入量*合金成分*该合金的收得率)/出钢量+残余元素含量。公式中除加入量外，每个参数可以在画面可以进行调整，初始化为默认值,参数出钢量(t)残mn(％)默认值2600.07元素收得率参数表：元素alsimncrtip收得率(％)259095959098合金成分参数表：相对于现有技术，本发明优点如下：整个系统设计巧妙，通过该方法，实现合金的自动计算、自动备料、自动投入，无需人工干预，达到自动控制现场合金投入的目的，在转炉出钢脱氧合金化过程中兼顾钢水质量和收得率的影响，确保合金投入过程的稳定性，本发明在现场模拟试验时，平均的锰合金吨钢消耗降低了1.88元，显著降低合金成本，为企业争取更大的利润。附图说明图1是本发明的结构框图。图2是本发明的控制流程图。图3是本发明的铁合金加料工艺流程图。具体实施方式：为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。实施例1：参见图1、图2，一种转炉合金投入自动控制系统，所述控制系统包括转炉合金投入量计算系统、转炉合金加料plc控制系统以及转炉l2过程控制系统；所述转炉合金投入量计算系统包括合金计算模块和通信模块；所述合金计算模块用于合金投入量计算和验算；所述通信模块用于与l2控制系统进行计算所需数据通讯；所述转炉合金加料plc控制系统包括plc现场数据采集模块、plc合金投料备料控制模块和plc通信模块；所述的plc现场数据采集模块用于采集现场实际生产状态信息上传l2过程控制系统；所述plc合金投料备料控制模块用于根据合金投入量对合金仓进行称量备料，并投入钢包；所述plc通信模块用于转炉合金加料plc控制系统和转炉l2过程控制系统通讯；所述的转炉l2过程控制系统包括l2数据采集模块和l2通信模块；所述的转炉l2数据采集模块用于收集合金计算的所需相关数据，供合金投入量计算系统中计算模块进行计算合金投入量使用；所述的l2通信模块用于分别与合金投入量计算系统和合金加料plc控制系统通讯。实施例2：参见图1、图2，转炉合金自动控制方法，所述控制方法如下：(1)plc现场数据采集模块采集转炉现场实际生产状态信息，所述生产状态信息主要包括：炉次开始、废钢撞入、铁水装入、吹炼开始、副枪测量、吹炼结束、出钢开始、出钢结束、溅渣开始、溅渣结束及吹炼结束等状态；(2)plc通信模块将plc现场数据采集模块采集的转炉现场实际生产状态等信息上传l2控制系统；(3)l2控制系统根据plc通信模块上传的数据，判定当前炉次状态，在炉次开始和铁水装入时，分别启动合金计算模块；(4)合金计算算法模块启动时，首先调用l2数据采集模块，收集历史炉次合金投入量、合金成份、目标成分、钢水重量等数据，算法模块根据这些数据确定合金称量顺序，计算增碳量、增磷量以及碳空间等从而计算出合金投入量；所述步骤(4)中合金投入量的计算具体过程如下：41)转炉合金加料顺序确定；所述步骤41)转炉合金加料顺序确定，具体如下：转炉出钢脱氧合金化过程中为了兼顾钢水的质量和收得率的影响，配合合金过程中有一定的顺序要求，在加料过程中需求确定合金加料顺序，在一级加料执行过程中为每个料仓按物料(或料仓)顺行号进行称量备料，物料顺序号如下：其中：含有两种元素的合金，按顺行号小的顺行执行；磷暂不参与计算；同一元素使用多种合金按料仓号的顺行逐一；42)计算合金投入量；所述步骤42)计算合金投入量具体如下：获取历史炉次合金投入数据，剔除异常炉次，利用冒泡算法去除算法排列后的两端炉次，获取满足要求的相关炉次数据根据工艺要求算法计算平均的合金投入量，并对计算值进行验算，确保钢水满足产品质量要求，并根据钢种碳含量、锰含量、磷含量的要求，优化各钢种锰合金的加入量，即用中碳锰铁部分或全部替代金属锰、用高碳锰铁部分或全部替代中碳锰，具体为：①数据准备：金属锰、中碳锰铁、高碳锰铁的成分：mn、c、p、s；锰合金simnspc中锰，％0.7278.620.210.191.88高碳，％0.9760.0090.216.8金属锰，％0.0199.40.010.010.03铬铁的成分：cr、c；crc中碳铬铁，％62.301.86ge标准中以下字段：碳上限si硅上限mn锰目标mn锰下限mn锰上限p磷上限s硫上限目标cr残锰，％0.07出钢量，kg262000铬铁收得率，％97出钢碳要求，％0.05出钢磷要求，％0.015②历史参考数据选择和计算：1)滚动使用前12个二炼钢实际的生产数据，包括：钢水量、金属锰加入量、中碳锰铁加入量、高碳锰铁加入量、铬铁加入量。分钢种得出金属锰、中碳锰铁(以下称为“中锰”)和高碳锰铁(以下称为“高锰”)平均单耗和平均每炉加入量；2)按照锰合金中的锰含量，把计算出的实绩金属锰每炉加入量折算成中锰加入量，即折算中锰加入量＝实绩中锰+实绩金属锰*金属锰锰含量/中锰锰含量；3)计算出折算高锰加入量＝实绩高锰+折算中锰加入量*中锰锰含量/高锰锰含量；4)计算出全部使用高锰增碳量＝折算高锰加入量*高锰含碳量/钢水量*100％；全部使用中锰增碳量＝折算中锰加入量*中锰含碳量/钢水量*100％；使用铬铁增碳量＝铬铁加入量*铬铁含碳量/钢水量*100％；5)碳空间1(定义：全部使用中锰后，转炉出钢碳，离标准上限值的差)＝碳上限-中锰增碳量-过lf增碳量-铬铁增碳量-目标出钢碳；碳空间2(定义：全部使用高锰后，转炉出钢碳，离标准上限值的差)＝碳上限-高锰增碳量-过lf增碳量-铬铁增碳量-目标出钢碳；其中：过lf增碳量与钢种深脱硫有关，if(硫上限<0.008,0.015,0.005)；目标出钢碳确定为0.05％。6)由碳空间1计算出可以加入高锰空间＝碳空间1*出钢量/高锰碳含量；最大限度加入高锰后，其余用中锰的情况下，计算钢水增磷量，计算出转炉出钢磷空间，出钢磷空间＝p磷上限-高锰空间*高锰的磷含量/钢水量(出钢磷按照0.015％进行衡量)。7)优先计算高锰加入量；判断高锰加入量的条件语句：if(高锰空间<实绩高锰,实绩高锰,if(高锰空间<＝折算高锰,if(出钢磷空间>＝0.015,高锰空间,实绩高锰),if(出钢磷空间>＝0.015,折算高锰,实绩高锰)))；加高锰空间值有三种情况：a、高锰空间<实绩高锰加入量，取实绩高锰加入量；b、高锰空间在实绩高锰加入量和折算高锰加入量(理论全部使用高锰)之间，即实绩高锰加入量≤高锰空间≤折算高锰加入量，此时根据磷空间判断；出钢磷空间p>＝0.015，取加高锰空间；出钢磷空间p<0.015，取实绩高锰加入量。使用差值(插入)计算，找出更优的高锰加入量参考值(暂取实绩高锰加入量)；c、加高锰空间>折算高锰加入量，当出钢磷空间p>＝0.015，取折算高锰加入量(即全部使用高锰)；出钢磷空间p<0.015，使用差值计算，找出最优的高锰加入量(暂取实际高锰加入量)；出钢磷空间p<0.015,使用金属锰；当出钢磷空间p>＝0.015时，实绩金属锰加入量折算成中锰加入量的增磷量，验算是否满足0.015的磷含量要求。8)判断金属锰加入量；if(实绩金属锰>50,if(出钢磷空间<0.015,实绩金属锰,0),0)。出钢磷必须达到0.015％加上合金增磷满足钢种要求，即出钢磷空间小于0.015％，金属量加入量按照实绩金属锰配加，对于转炉加入的实绩金属锰量小于50kg，也不加。9)判断中锰加入量；if(金属锰加入量＝0,(折算高锰-高锰加入量)*高锰锰含量/中锰锰含量,(折算高锰-金属锰加入量*金属锰含量/高锰锰含量-高锰加入量)*高锰锰含量/中锰锰含量)根据7)、8)计算出的高锰加入量和金属锰加入量，计算出中锰加入量。10)输出提醒和建议；增磷量＝(高锰加入量*高锰含磷量+中锰加入量*中锰含磷量+高锰加入量*高锰含磷量)/钢水量；则：出钢磷控制＜p磷上限-增磷量；增碳量＝(高锰加入量*高锰含碳量+中锰加入量*中锰含碳量+高锰加入量*高锰含碳量)/钢水量；则：出钢碳控制＜碳上限-增碳量-if(硫上限<0.010,0.02,0)；锰合金种类使用提醒：if(金属锰加入量＝0,if(高锰加入量>10,if(中锰加入量>10,"不用金属锰，使用部分高锰","全部使用高锰"),"只使用中锰"),if(高锰加入量>10,"可以考虑使用部分高锰",if(中锰加入量>10,"金属锰+中锰","根据情况使用部分中锰")))。43)合金投入量验算；所述步骤43)合金投入量验算：根据以上加入量，反算出加入后钢水对应合金元素的含量，并确定计算的含量是否在钢种成分标准(ge),计算公式如下：钢种合金元素含量＝(加入量*合金成分*该合金的收得率)/出钢量+残余元素含量。公式中除加入量外，每个参数可以在画面可以进行调整，初始化为默认值,参数出钢量(t)残mn(％)默认值2600.07元素收得率参数表：元素alsimncrtip收得率(％)259095959098合金成分参数表：(5)根据计算结果，将合金投入量相关数据，通过l2通信模块下发到转炉合金加料plc控制系统；(6)合金加料plc控制系统根据l2通信模块下发的合金投料数据，在吹炼开始时刻按顺序好按次序逐一称量进行称量备料，物料称量完成后加入汇总斗中，通过振动给料机，加入钢包；(7)返回步骤(1)，继续。需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。当前第1页12