本发明涉及冶金控制技术领域，尤其涉及一种转炉顶吹吹炼过程中吹氧的控制方法。
背景技术：
转炉炼钢主要任务是冶炼出成份和温度均合格的钢水，顶吹氧量的控制无疑是关键所在。
传统的控制方式亦或为定流量控制，亦或定压控制，使用该控制方式，时常发生氧量不稳定且超调等现象，存在严重影响到钢水质量、增加无谓的能耗、不满足后序工艺生产要求等生产弊端。为克服传统控制方式的弊端，还有一种控制方式是，先采用手动调节方式调节氧量，待流量稳定后再使用pid自动调节氧量，这仍然不是一个较好的调节方式。
为此，寻求一种能够使转炉顶吹氧量快速、平稳地达到设定值，且保证氧量的稳定的转炉顶吹供氧控制方法，成为现今亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴如此，本发明提供一种可更快、更准、更稳的控制转炉顶吹氧量，有效防止氧量超调，很好地满足工艺要求，大大提高冶金质量的转炉顶吹吹炼过程中吹氧的控制方法，以解决现有技术中存在的问题。
根据本发明，提供一种转炉顶吹吹炼过程中吹氧的控制方法，包括：
步骤一：在吹炼模式下，吹炼开始前，根据转炉加入的原料和辅料情况，采用数学模型计算每炉钢所需氧气总量的计算值a0，以及生产阶段每个供氧支管所需氧气量的计算值a1；
步骤二：根据所述氧气总量的计算值a0，计算出设于各个供氧支管上的流量调节阀的开度预设值a3；
步骤三：吹炼期间，控制供氧总管内的氧气压力稳定于压力设定值b，并根据各项冶炼要求和生产参数控制氧气吹入转炉内的瞬时值和总量值。
优选地，还包括：在所述步骤一之前，首先进行模式判断，
当判定当前处于吹炼模式时，设于供氧总管上的总管切断阀打开。
优选地，所述步骤一还包括：
在吹炼模式下，吹炼开始前，首先判定各项生产工艺参数是否正常，
当判定各项生产工艺参数正常时，控制设于供氧支管上的支管切断阀打开，
当判定各项生产工艺参数异常时，控制设于供氧支管上的支管切断阀关闭。
优选地，所述步骤一还包括：
在吹炼模式下，吹炼开始前，控制设于供氧总管上的压力调节阀进入预调节模式。
优选地，所述步骤三还包括：
吹炼期间，通过pid控制器控制供氧总管内的氧气压力稳定于压力设定值b。
优选地，所述pid控制器的控制公式为：
p(t)＝kp·ε+ki·∫εdt
ε——实际值与设定值的差值
p(t)——pid控制器输出，作为阀门开度的输出；
kp——比例增益；
ki——积分时间；
其中，kp、ki的值通过现场调试确定。
优选地，所述步骤三还包括：
通过pid控制器控制生产阶段每个供氧支管的供氧量稳定于所述氧气量的计算值a1。
优选地，还包括微调模式，所述pid控制器使生产阶段每个供氧支管实际的供氧量稳定于微调模式下的氧量值。
优选地，还包括步骤四：
吹炼结束，控制设于供氧总管上的压力调节阀关闭，以及控制设于供氧支管上的支管切断阀关闭。
本发明提供的转炉顶吹吹炼过程中吹氧的控制方法可更快、更准、更稳的控制转炉顶吹氧量，有效防止氧量超调，很好地满足工艺要求，大大提高冶金质量，并且可灵活应用于各种用气量的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了根据本发明实施例的转炉供氧系统的结构示意图。
图2示出了根据本发明实施例的转炉供氧系统的控制系统的结构示意图。
图3示出了根据本发明实施例的转炉顶吹吹炼过程中吹氧的控制方法的流程图。
图中：总管切断阀1、压力调节阀2、压力变送器3、流量传感器4、流量调节阀5、支管切断阀6、操作站7、交换机8、控制装置9。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1示出了根据本发明实施例的转炉供氧系统的结构示意图。如图1所示，该转炉供氧系统用于转炉顶吹吹炼过程中吹氧时对转炉进行供氧。转炉供氧系统包括供氧总管、多个供氧支管，以及设于管和多个供氧支管多个控制元件以及传感器。其中，供氧总管的一端与供氧源连接，多个供氧支管分别连接于供氧总管的另一端。该实施例中，共设有两个供氧支管，两个供氧支管的末端分别连接有供氧喷枪。
在供氧总管上自供氧源端到供氧支管端分别设有总管切断阀1、压力调节阀2和压力变送器3，压力变送器3和总管切断阀1之间反馈连接。各个供氧支管上自供氧总管到供氧喷枪端依次设有流量传感器4、流量调节阀5、支管切断阀6，其中，流量变送器与流量传感器4之间反馈连接。
图2示出了根据本发明实施例的转炉供氧系统的控制系统的结构示意图。如图2所示，该控制系统包括操作站7、交换机8和控制装置9，操作站7与控制装置9之间经交换机8通讯连接，流量传感器4和压力变送器3分别与控制装置9电性连接。其中，操作站7上设有操作按钮，用于向控制装置9发送控制指令，控制装置9接收来自操作站7的控制指令，以及接收来自压力变送器3和流量传感器4采集的信号，并做出综合分析判断后，向外部，例如各种阀发出控制指令，从而控制供氧系统，例如控制供氧压力和供氧流量。该实施例中，控制装置选为plc控制器。
图3示出了根据本发明实施例的转炉顶吹吹炼过程中吹氧的控制方法的流程图。如图3所示，该控制方法的具体步骤可参考步骤s01)-s02)。
s01)、首先进行模式判断，当判定当前处于吹炼模式时，设于供氧总管上的总管切断阀1打开，开启供氧总管，为供氧做准备，反之总管切断阀1关闭。
s02)、在吹炼模式下，吹炼开始前，根据转炉加入的原料和辅料情况，采用数学模型计算每炉钢所需氧气总量的计算值a0，以及生产阶段每个供氧支管所需氧气量的计算值a1。
具体地，在吹炼模式下，吹炼开始前，根据转炉加入的原料和辅料等情况，采用数学模型计算每炉钢所需氧气总量的计算值a0，以及生产阶段每个供氧支管所需氧气量的计算值a1，以为后续的供氧控制做准备。
进一步地，该步骤中还包括在吹炼模式下，吹炼开始前，首先判定各项生产工艺参数是否正常。当判定各项生产工艺参数正常时，控制设于供氧支管上的支管切断阀6打开，打通供氧支管，为供氧支管对应的喷枪想转炉炉顶内进行供氧做准备。反之，当判定各项生产工艺参数异常时，控制设于供氧支管上的支管切断阀6关闭，从而关闭供氧支管的供氧通道。
进一步地，在吹炼模式下，吹炼开始前，控制设于供氧总管上的压力调节阀2进入预调节模式。初始供氧时，以该压力调节阀2进入预调节模式为准。
s03)、根据所述氧气总量的计算值a0，计算出设于各个供氧支管上的流量调节阀5的开度预设值a3。
具体地，控制系统的控制装置9根据所述氧气总量的计算值a0，计算出设于各个供氧支管上的流量调节阀5的开度预设值a3。吹炼开始后，流量调节阀5(5)阀门开度首先处在预设值(a3)。
s04)、吹炼期间，控制供氧总管内的氧气压力稳定于压力设定值b，并根据各项冶炼要求和生产参数控制氧气吹入转炉内的瞬时值和总量值。
具体的，吹炼期间，控制系统控制供氧总管内的氧气压力稳定于压力设定值b，并根据各项冶炼要求和生产参数控制氧气吹入转炉内的瞬时值和总量值。吹炼开始后，流量调节阀5阀门开度首先处在预设值(a3)。吹炼期间，通过pid控制器控制供氧总管内的氧气压力稳定于压力设定值b。所述pid控制器的控制公式如公式(1-1)所示，具体为：
p(t)＝kp·ε+ki·∫εdt公式(1-1)
ε——实际值与设定值的差值
p(t)——pid控制器输出，作为阀门开度的输出；
kp——比例增益；
ki——积分时间；
其中，kp、ki的值通过现场调试确定。
该pid控制器能够使得供氧压力调节平稳，响应快速，超调量小。
随着冶炼阶段的变化，控制系统通过pid控制器使氧量在规定的时间内调节至氧气量的计算值a1，并保持平稳。本控制系统还设置了微调模式，通过“↑”和“↓”按钮对氧气量的计算值a1进行微调，pid控制器将使实际氧量稳定于微调模式下的氧量值。
进一步地，为使被控量，即流量传感器实时测得的流量稳定于氧气量的计算值a1，我们采用pid，即比例积分控制器，其工作原理同压力调节系统pid控制器，在此不再重复说明。
s05)、吹炼结束，控制设于供氧总管上的压力调节阀2关闭，以及控制设于供氧支管上的支管切断阀6关闭。
具体地，吹炼结束，控制设于供氧总管上的压力调节阀关闭，以及控制设于供氧支管上的切断阀关闭，以切断供氧通路。
本发明中转炉顶吹吹炼过程中吹氧的控制方法可更快、更准、更稳的控制转炉顶吹氧量，有效防止氧量超调，很好地满足工艺要求，大大提高冶金质量，并且可灵活应用于各种用气量的控制。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。