轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括下列步驟：（1）、在二級系統(tǒng)計算機靜態(tài)模型中設(shè)置溫度智能優(yōu)化模塊，在模塊中設(shè)定影響出鋼溫度因素的項目，并根據(jù)這些項目影響的程度分段建立相應(yīng)的溫度校正系數(shù)；（2）、溫度智能優(yōu)化模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動匹配相應(yīng)的溫度校正系數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化計算，再追加到從鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫中提取目標(biāo)鋼種初始設(shè)定的出鋼溫度目標(biāo)值上，自動調(diào)整優(yōu)化出鋼溫度目標(biāo)值及范圍；（3）把調(diào)整好的出鋼溫度目標(biāo)值及范圍從溫度智能優(yōu)化模塊中傳輸?shù)届o態(tài)模型中進(jìn)行相關(guān)計算，調(diào)整冶煉氧步及加料單，控制冶煉過程。本發(fā)明大幅度提高了自動化程度，轉(zhuǎn)爐終點碳、出鋼溫度雙命中率達(dá)到了92%以上，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼控制系統(tǒng)，尤其涉及一種轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的智能優(yōu)化控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煉鋼在整個冶金流程中處于中間關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對最終的鋼材質(zhì)量起著決定性的作用。在煉鋼生產(chǎn)中，包含轉(zhuǎn)爐煉鋼工序(LD)、爐外精煉工序(LF、RH、VD、CAS)、連鑄工序(CC)等。自動化煉鋼是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，用計算機控制轉(zhuǎn)爐煉鋼，不僅需要計算機硬件和軟件，而且還必須準(zhǔn)確控制設(shè)備的自動運行、精準(zhǔn)化物料計量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼是通過計算機二級系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)爐煉鋼過程操作的一項煉鋼新技術(shù)，該技術(shù)是在轉(zhuǎn)爐吹煉開始前，根據(jù)二級系統(tǒng)采集的鐵水的成分、溫度、裝入量及廢鋼、鐵塊裝入量數(shù)據(jù)，以及鋼種計劃等相關(guān)信息，由二級系統(tǒng)計算機的靜態(tài)模型計算出煉鋼過程需要的吹氧量、熔劑及礦石加入量等副原料數(shù)據(jù)，吹煉過程中按照靜態(tài)模型計算值及設(shè)定的吹煉模式，由二級系統(tǒng)計算機自動控制一級系統(tǒng)(基礎(chǔ)自動化系統(tǒng))分批加入副原料，調(diào)節(jié)氧槍槍位、流量和底吹強度，并通過副槍或煙氣分析等在線檢測手段獲得吹煉后期的鋼水溫度、成分等信息，再由二級系統(tǒng)計算機動態(tài)模型作出計算，對鋼水溫度和碳含量做實時預(yù)測，根據(jù)需要調(diào)整冷卻劑加入量和動態(tài)耗氧量，確保鋼水溫度和成分達(dá)到計算機設(shè)定的命中區(qū)，在鋼水達(dá)到終點工藝控制要求時即結(jié)束吹煉自動提槍，從而實現(xiàn)煉鋼過程的實時動態(tài)自動控制。
[0003]目前，轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼控制系統(tǒng)的核心是二級系統(tǒng)煉鋼模型，二級系統(tǒng)煉鋼模型主要由靜態(tài)模型、動態(tài)模型兩個部分組成。二級系統(tǒng)靜態(tài)模型主要包含原料計算、溫度計算、熔劑計算、氧量計算等4個計算模塊。靜態(tài)模型是以目標(biāo)終點碳含量和目標(biāo)終點溫度作為控制目標(biāo)的計算模型。靜態(tài)模型首先以物料平衡為基礎(chǔ)，根據(jù)主原料的實際裝爐數(shù)據(jù)(鐵水的重量、成分和溫度，廢鋼的種類和重量)，通過物料平衡計算和熱平衡計算來確定冶煉期間所需加入的副原料和供氧量，以達(dá)到冶煉鋼種要求的目標(biāo)成分和終點溫度，自動生成冶煉氧步及加料單I并發(fā)送至一級系統(tǒng)。動態(tài)模型也是自動化煉鋼模型的核心部分之一，動態(tài)控制模型在轉(zhuǎn)爐冶煉的后期啟動，當(dāng)吹煉進(jìn)程達(dá)到設(shè)定狀態(tài)時，計算機自動降低頂吹氧氣和底吹氣流量，同時發(fā)出下副槍進(jìn)行測溫取樣的指令，二級計算機系統(tǒng)將接收到的副槍測量的實際冶煉數(shù)據(jù)(鋼水溫度和碳含量等)與計算設(shè)定值進(jìn)行比較和循環(huán)計算，并據(jù)此判定是否能夠直接命中冶煉目標(biāo)。若計算出冶煉終點能夠直接命中目標(biāo)，則不需要進(jìn)行調(diào)整，動態(tài)模型可直接按原模型計算設(shè)定值繼續(xù)完成冶煉過程；若計算出冶煉終點不能直接命中目標(biāo)，則動態(tài)控制模型將根據(jù)副槍的測量數(shù)據(jù)計算出吹煉末期需要的吹氧量和冷卻劑加入量，自動生成新的冶煉氧步及加料單2并發(fā)送至一級系統(tǒng)。同時，動態(tài)模型會根據(jù)動態(tài)控制階段的實際吹氧量和冷卻劑加入量，按一定的步長實時預(yù)測爐內(nèi)鋼水的溫度和碳含量，并與鋼種冶煉標(biāo)準(zhǔn)確定的冶煉終點目標(biāo)范圍進(jìn)行比對，當(dāng)預(yù)測值進(jìn)入目標(biāo)范圍時，向一級系統(tǒng)發(fā)出提槍停吹的指令，一旦冶煉停止，動態(tài)控制模型同步停止計算，動態(tài)控制過程即告完成?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼控制系統(tǒng)流程見圖1。[0004] 現(xiàn)有的靜態(tài)模型出鋼溫度計算方式是從鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫中提取目標(biāo)鋼種設(shè)定的出鋼溫度目標(biāo)值及范圍，再由操作人員根據(jù)現(xiàn)場實際進(jìn)行相應(yīng)增減，最終得到該爐次的目標(biāo)出鋼溫度及范圍。但是，由于實際生產(chǎn)中影響鋼水溫降的因素有很多，而且這些影響因素本身的狀態(tài)也在頻繁變化，因此在實際冶煉過程中，往往要求煉鋼操作人員對每一爐設(shè)計的模型根據(jù)實際情況頻繁進(jìn)行手動設(shè)定和調(diào)整，給自動化煉鋼操作帶來很大的不便，并且由于操作人員的經(jīng)驗水平差異，導(dǎo)致出鋼溫度命中率不高，極大影響自動化煉鋼的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼過程中出鋼溫度不能自動調(diào)整，需人工干預(yù)、命中率不高等問題，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，以提高轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼過程的自動化率及命中率，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫，其特征在于，包括下列步驟:
(1)在二級系統(tǒng)計算機靜態(tài)模型中設(shè)置溫度智能優(yōu)化模塊，在模塊中設(shè)定影響出鋼溫度因素的項目，并根據(jù)這些項目影響的程度分段建立相應(yīng)的溫度校正系數(shù)；
(2)二級計算機系統(tǒng)跟蹤采集影響出鋼溫度因素項目的各項數(shù)據(jù)，溫度智能優(yōu)化模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動匹配相應(yīng)的溫度校正系數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化計算，再追加到從鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫中提取目標(biāo)鋼種初始設(shè)定的出鋼溫度目標(biāo)值上，自動調(diào)整優(yōu)化出鋼溫度目標(biāo)值；
(3)設(shè)定吹煉終點出鋼溫度范圍:出鋼溫度目標(biāo)值±12°C；
(4)把調(diào)整好的出鋼溫度目標(biāo)值及范圍從溫度智能優(yōu)化模塊中傳輸?shù)蕉売嬎銠C系統(tǒng)的靜態(tài)模型中進(jìn)行相關(guān)計算，調(diào)整冶煉氧步及加料單，從而自動控制冶煉過程。
[0007]所述影響出鋼溫度因素的項目至少包括工藝路線、出鋼時間、鋼包狀態(tài)、鋼包含有殘鋼狀態(tài)，根據(jù)這些項目影響的程度分段建立相應(yīng)的溫度校正系數(shù)為:
Ca)工藝路線:LD-LF-CC路線，溫度校正值為-15 °C~-25 V ；LD-LF-RH-CC,LD-LF-VD-CC路線，溫度校正值為0°C;LD-CAS-CC路線，溫度校正值為15°C ^25°C ；LD-RH-CC路線，溫度校正值為25 °C~35°C ；
(b)出鋼時間:出鋼時間4分鐘及以下，溫度校正值為_8°C~-12°C;出鋼時間5分鐘，溫度校正值為_3°C~-7V ;出鋼時間6分鐘，溫度校正值為0°C ;出鋼時間7分鐘，溫度校正值為3°C~7V ;出鋼時間8分鐘，溫度校正值為8°C~12°C ;出鋼時間9分鐘及以上，溫度校正值為13°C~17°C ；
(c)鋼包狀態(tài):鋼包內(nèi)襯溫度1050°C及以上，溫度校正值為0°C;鋼包內(nèi)襯溫度1049 V~950 V，溫度校正值為3 °C~7 °C ;鋼包內(nèi)襯溫度949 V~850 V，溫度校正值為8°C~12°C ;鋼包內(nèi)襯溫度850°C以下，溫度校正值為13°C~17°C ；
(d)鋼包含有殘鋼狀態(tài):殘鋼0~<2噸，溫度校正值為0°C ;殘鋼2噸~5噸，溫度校正值為8°C~16°C ;殘鋼大于5噸，溫度校正值為17V~25°C。
[0008]本發(fā)明的總體思路是:
1、首先確定目標(biāo)鋼種初始的出鋼溫度目標(biāo)值及范圍，其原則是:
(I)按照冶金流程學(xué)的工序服從原則，即前道工序服從后道工序的工藝要求，轉(zhuǎn)爐的出鋼溫度是以后道工序的溫度要求為基準(zhǔn)進(jìn)行控制；(2)連鑄工序是整個煉鋼流程中的最后工序，所有的鋼水都在連鑄工序完成由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的凝固過程，由于鋼種成分的不同，每個鋼種都有著不同的凝固溫度；
(3)鋼水必須在一定的過熱度條件下進(jìn)行澆注；
(4)鋼水澆注過程、前后道工序之間的轉(zhuǎn)運過程、以及轉(zhuǎn)爐出鋼過程都存在一定的溫
降；
(5)因此，對于前道工序轉(zhuǎn)爐來說，鋼種初始的出鋼溫度目標(biāo)值=鋼種凝固溫度+過熱度+澆注過程溫降+工序間轉(zhuǎn)運過程溫降+出鋼過程溫降。每個鋼種在二級系統(tǒng)鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫中都設(shè)定了一個標(biāo)準(zhǔn)的初始出鋼溫度目標(biāo)值及范圍。
[0009]2、其次，進(jìn)一步確定上述步驟(1)中影響出鋼溫度因素的項目，說明如下:
(a)工藝路線:由于經(jīng)過不同工藝路線處理的鋼水其潔凈度、鋼材性能質(zhì)量以及生產(chǎn)成本都有不同，實際生產(chǎn)中對于同一個鋼種也可能會根據(jù)需要選擇不同的工藝路線，而不同的工藝路線對轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的要求也不相同，因此必須根據(jù)工藝路線對出鋼溫度目標(biāo)值進(jìn)行調(diào)整。對于LD-LF-CC路線，溫度校正值為_15°C~-250C ；LD-LF-RH-CC,LD-LF-VD-CC路線，溫度校正值為0°C ;LD-CAS-CC路線，溫度校正值為15°C~25°C ;LD-RH-CC路線，溫度校正值為25°C~35°C ；
(b)出鋼時間:轉(zhuǎn)爐的出鋼口耐材壽命一般在150~200爐之間，不同時期的出鋼口內(nèi)徑由于鋼水沖刷發(fā)生變化，對于同樣的出鋼量，處于壽命后期的出鋼口由于內(nèi)徑較大，出鋼時間明顯要比前期出鋼口的出鋼時間短，由此導(dǎo)致的鋼水溫降也相差較大。以實際出鋼時間為準(zhǔn)，調(diào)整出鋼溫度目標(biāo)值:出鋼時間4分鐘及以下，溫度校正值為_8°C~-12°C ;出鋼時間5分鐘，溫度校正值為-3V~-7V ;出鋼時間6分鐘，出鋼溫度目標(biāo)值不調(diào)整；出鋼時間7分鐘，溫度校正值為3°C~7°C ;出鋼時間8分鐘，溫度校正值為8°C~12°C ;出鋼時間9分鐘及以上，溫度校正值為13°C~17°C?？奢斎氲臏囟日{(diào)整范圍，在溫度智能優(yōu)化模塊中分段后的出鋼時間中限制。分段設(shè)定不同的溫度校正系數(shù)，通過系統(tǒng)加減調(diào)整出鋼溫度目標(biāo)值，并經(jīng)系統(tǒng)靜態(tài)模型計算，來精確調(diào)整吹氧時間或改變相應(yīng)數(shù)量的冷卻劑加入量，達(dá)到目標(biāo)鋼種所需要的出鋼溫度；
(c)鋼包狀態(tài):鋼包的紅熱程度(以鋼包內(nèi)襯紅外測溫值為參考)，鋼包紅熱程度越低，鋼包內(nèi)襯的吸熱就越強，因而需要對出鋼溫度進(jìn)行補償。根據(jù)檢測到的鋼包內(nèi)襯溫度為基準(zhǔn)，調(diào)整出鋼溫度目標(biāo)值:鋼包內(nèi)襯溫度1050°C及以上，出鋼溫度目標(biāo)值不調(diào)整；鋼包內(nèi)襯溫度1049°C~950°C，溫度校正值為3°C~7V ;鋼包內(nèi)襯溫度949°C~850°C，溫度校正值為8V~12°C ;鋼包內(nèi)襯溫度850°C以下，溫度校正值為13°C~17°C?？奢斎氲臏囟日{(diào)整值，在溫度智能優(yōu)化模塊中分段后的鋼包內(nèi)襯溫度中限制；
(d)鋼包含有殘鋼狀態(tài):鋼包內(nèi)包底殘鋼越多，吸熱就越多，鋼水溫降也越大，調(diào)整出鋼溫度目標(biāo)值:殘鋼0~< 2噸，出鋼溫度目標(biāo)值不調(diào)整；殘鋼2~5噸，溫度校正值為8°C~16°C;殘鋼大于5噸，溫度校正值為17°C~25°C?？奢斎氲臏囟日{(diào)整值，在溫度智能優(yōu)化模塊中分段后的鋼包含有殘鋼狀態(tài)中限制；
Ce)其他因素影響:可根據(jù)實際情況在溫度智能優(yōu)化模塊中增加設(shè)定影響項目及溫度調(diào)整值。
[0010]3、二級計算機采集影響出鋼溫度因素項目的各項數(shù)據(jù)，溫度智能優(yōu)化模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)調(diào)整初始的出鋼溫度目標(biāo)值，可以精確把握出鋼溫度目標(biāo)值。[0011]4、把調(diào)整好的出鋼溫度目標(biāo)值及范圍傳輸?shù)届o態(tài)模型進(jìn)行相關(guān)計算，自動調(diào)整冶煉氧步及加料單，從而實現(xiàn)“一鍵式”煉鋼，自動控制冶煉過程。
[0012]5、設(shè)定吹煉終點出鋼溫度范圍以出鋼溫度目標(biāo)值±12°C為最佳。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
1、在溫度智能優(yōu)化模塊中設(shè)定影響出鋼溫度因素的項目，并根據(jù)這些項目影響的程度分段建立相應(yīng)的溫度校正系數(shù)，系統(tǒng)采集后自動匹配，大幅度提高了自動化程度，偏差小，轉(zhuǎn)爐終點碳、出鋼溫度雙命中率由之前的85%左右提高到了目前的92%以上；
2、減少了人工經(jīng)驗判斷所花費的時間，縮短了轉(zhuǎn)爐冶煉周期，提高了生產(chǎn)效率；
3、減少對經(jīng)驗煉鋼工的依賴，便于標(biāo)準(zhǔn)化操作，提高管理水平，降低各種能源消耗，有效提聞經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐自動化煉鋼控制系統(tǒng)流程圖。
[0015]圖2本發(fā)明轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，本處所描述的實施例僅是本發(fā)明的部分案例，不限于此。
[0017]本發(fā)明轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。結(jié)合圖2，溫度智能優(yōu)化模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動匹配相應(yīng)的溫度校正系數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化計算，再追加到從鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫中提取的目標(biāo)鋼種初始設(shè)定的出鋼溫度目標(biāo)值上，自動調(diào)整優(yōu)化出鋼溫度目標(biāo)值及范圍，調(diào)整后的目標(biāo)鋼種出 鋼溫度目標(biāo)值及范圍，反饋至靜態(tài)模型進(jìn)行相應(yīng)計算。影響出鋼溫度的項目:工藝路線、出鋼時間、鋼包狀態(tài)、鋼包含有殘鋼狀態(tài)等已在溫度智能優(yōu)化模塊中設(shè)定，并根據(jù)這些項目影響的程度分段建立相應(yīng)的溫度校正系數(shù)，見表1:
表1出鋼溫度目標(biāo)值的溫度校正系數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫，其特征在于，包括下列步驟: (1)在二級系統(tǒng)計算機靜態(tài)模型中設(shè)置溫度智能優(yōu)化模塊，在模塊中設(shè)定影響出鋼溫度因素的項目，并根據(jù)這些項目影響的程度分段建立相應(yīng)的溫度校正系數(shù)； (2)二級計算機系統(tǒng)跟蹤采集影響出鋼溫度因素項目的各項數(shù)據(jù)，溫度智能優(yōu)化模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動匹配相應(yīng)的溫度校正系數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化計算，再追加到從鋼種標(biāo)準(zhǔn)庫中提取目標(biāo)鋼種初始設(shè)定的出鋼溫度目標(biāo)值上，自動調(diào)整優(yōu)化出鋼溫度目標(biāo)值； (3)設(shè)定吹煉終點出鋼溫度范圍:出鋼溫度目標(biāo)值±12°C； (4)把調(diào)整好的出鋼溫度目標(biāo)值及范圍從溫度智能優(yōu)化模塊中傳輸?shù)蕉売嬎銠C系統(tǒng)的靜態(tài)模型中進(jìn)行相關(guān)計算，調(diào)整冶煉氧步及加料單，從而自動控制冶煉過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)爐出鋼溫度智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述影響出鋼溫度因素的項目至少包括工藝路線、出鋼時間、鋼包狀態(tài)、鋼包含有殘鋼狀態(tài)，根據(jù)這些項目影響的程度分段建立相應(yīng)的溫度校正系數(shù)為: Ca)工藝路線:LD-LF-CC路線，溫度校正值為-15 °C~-25 V ；LD-LF-RH-CC,LD-LF-VD-CC路線，溫度校正值為0°C;LD-CAS-CC路線，溫度校正值為15°C ^25°C ；LD-RH-CC路線，溫度校正值為25 °C~35°C ； (b)出鋼時間:出鋼時間4分鐘及以下，溫度校正值為_8°C~-12°C;出鋼時間5分鐘，溫度校正值為_3°C~-7V ;出鋼時間6分鐘，溫度校正值為0°C ;出鋼時間7分鐘，溫度校正值為3°C~7V ;出鋼時間8分鐘，溫度校正值為8°C~12°C ;出鋼時間9分鐘及以上，溫度校正值為13°C~17°C ； (c)鋼包狀態(tài):鋼包內(nèi)襯溫度1050°C及以上，溫度校正值為0°C;鋼包內(nèi)襯溫度.1049 V~950 V，溫度校正值為3 °C~7°C ;鋼包內(nèi)襯溫度949 V~850 V，溫度校正值為.8°C~12°C ;鋼包內(nèi)襯溫度850°C以下，溫度校正值為13°C~17°C ； (d)鋼包含有殘鋼狀態(tài):殘鋼0~<2噸，溫度校正值為0°C ;殘鋼2噸~5噸，溫度校正值為8°C~16°C ;殘鋼大于5噸，溫度校正值為17V~25°C。
【文檔編號】C21C5/30GK103642972SQ201310685665
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】夏文勇, 趙和明, 林文輝, 廖鵬, 付軍, 王國文, 鄒錦忠, 陳耀, 孫樂飛, 張鄒華, 黃文歡, 張延和, 呂繼平 申請人:新余鋼鐵集團(tuán)有限公司