本發(fā)明涉及一種無副槍無爐氣檢測一鍵式轉(zhuǎn)爐自動煉鋼方法，屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)爐自動煉鋼技術(shù)就是根據(jù)鐵水的成分、溫度、重量以及計劃鋼種終點溫度和成分要求，由二級計算機計算出煉鋼過程需要的吹氧量、氧槍吹煉高度、底吹量以及輔料加入量，并由計算機自動控制氧槍高度和調(diào)節(jié)氧氣流量及輔料的自動加入，在吹煉后期，通過副槍或其它檢測手段獲得鋼水溫度、成分等信息，再由二級計算機做出動態(tài)煉鋼模型調(diào)整數(shù)據(jù)，以確保煉鋼終點達(dá)到由二級計算機設(shè)定的命中區(qū)，從而實現(xiàn)煉鋼實時動態(tài)自動控制。目前，國內(nèi)大中型轉(zhuǎn)爐的自動煉鋼技術(shù)多采用轉(zhuǎn)爐副槍和爐氣定碳等動態(tài)檢測裝置，這種動態(tài)檢測裝置雖然其終點命中率較高，但還存在以下不足：①安裝轉(zhuǎn)爐副槍系統(tǒng)必須有副槍及探頭更換設(shè)備的安裝空間，但是，多數(shù)轉(zhuǎn)爐不具備此條件；②資金投入大，一般平均每座轉(zhuǎn)爐估算投資約為1000萬元；③日常運行成本高，每爐鋼消耗副槍探頭2根，折合成本在2～3元/噸鋼；④不能對造渣過程進(jìn)行有效監(jiān)測和控制，不能降低轉(zhuǎn)爐噴濺率；⑤不能對終點[s]、[p]進(jìn)行準(zhǔn)確控制，由于[s]、[p]不符合成份要求而增加后吹次數(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無副槍無爐氣檢測一鍵式轉(zhuǎn)爐自動煉鋼方法，投資少，無運行成本，無論轉(zhuǎn)爐噸位大小、設(shè)備裝置水平差異，均可采用，冶煉過程能實時計算和顯示轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水與爐渣的化學(xué)成份以及鋼水的溫度預(yù)測值，實現(xiàn)煉鋼過程的有效監(jiān)測和控制，解決背景技術(shù)存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種無副槍無爐氣檢測一鍵式轉(zhuǎn)爐自動煉鋼方法，在沒有副槍和爐氣定碳動態(tài)檢測裝置前提條件下，通過建立鋼水—爐渣—爐氣相關(guān)聯(lián)的熱力學(xué)動能曲線模型系統(tǒng)，該模型系統(tǒng)使用帕納馬連卡а.g.的電子共價理論為基礎(chǔ)來記錄熔渣的性質(zhì)，熔渣并沒有僅僅看作成一套計量化學(xué)分子式，而是按照原子和共價電子描述的物相系統(tǒng)，把分子學(xué)說轉(zhuǎn)為原子和電子學(xué)說，把復(fù)雜的分子反應(yīng)系統(tǒng)和構(gòu)造，作為以電子離子形式獨立存在的物相方式，更準(zhǔn)確完成煉鋼過程中復(fù)雜反應(yīng)的數(shù)學(xué)描述，計算鋼水-爐渣-爐氣的平衡狀態(tài)；在冶煉過程中，通過采集實時槍位、氧壓、氧流量和入爐輔料變化信息，每隔3-5秒鐘實時計算和顯示轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水與爐渣的化學(xué)成份以及鋼水的溫度預(yù)測值，并根據(jù)預(yù)測值自動進(jìn)行槍位和加料控制，冶煉過程中根據(jù)爐渣中feo變化趨勢，系統(tǒng)自動微調(diào)槍位，控制噴濺和溢渣，同時能對終點s、p進(jìn)行監(jiān)測和控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼。

通過模型系統(tǒng)運行，采集運行操作數(shù)據(jù)和信息，利用計算機系統(tǒng)，建立和應(yīng)用大數(shù)據(jù)，對爐次工藝參數(shù)進(jìn)行梳理、歸類、分析，模擬回歸冶煉控制過程及調(diào)整因素，再次修正模型系統(tǒng)，使其更符合生產(chǎn)實際變化。

更具體的步驟如下：

采用二級計算機控制方案：一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)，由氧槍自動控制系統(tǒng)、加料自動控制系統(tǒng)、底吹自動控制系統(tǒng)、煤氣回收自動控制系統(tǒng)、汽化冷卻自動控制系統(tǒng)、除塵自動控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐自動化儀表系統(tǒng)、天車稱重定位系統(tǒng)和化驗分析系統(tǒng)組成；功能是對轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)行電氣傳動、數(shù)據(jù)采集、順序控制、生產(chǎn)過程控制及人機對話，并完成與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊；二級過程計算機控制系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、附件服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集器、二級工作站及其網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，功能是接受和傳遞冶煉過程的所有信息，完成冶煉過程參數(shù)的計算，提供工藝解決方案，對冶煉過程進(jìn)行監(jiān)控和控制。

所述轉(zhuǎn)爐煉鋼，有三種控制模式：

a模式，即全自動一鍵式煉鋼模式，按二級過程計算機控制系統(tǒng)給定的氧槍槍位，自動控制和跟蹤槍位，按二級過程計算機控制系統(tǒng)給定氧氣流量自動調(diào)節(jié)氧氣流量，按二級過程計算機控制系統(tǒng)分批給定輔原料加入量，自動配料、分批加料；

b模式，即半自動煉鋼模式，按二級過程計算機控制系統(tǒng)給定的氧槍槍位，自動控制和跟蹤槍位，按二級過程計算機控制系統(tǒng)給定氧氣流量自動調(diào)節(jié)氧氣流量，二級過程計算機控制系統(tǒng)分批給定輔原料加入量，操作工手動控制加料；

c模式，即手動煉鋼模式，氧槍槍位、氧氣流量、輔原料加料均由操作工手動控制，二級過程計算機控制系統(tǒng)只給出氧槍槍位、氧氣流量、輔原料加入時間和加入量的信息指令。

在冶煉過程中，三種控制模式可以自由轉(zhuǎn)換。在控制模式轉(zhuǎn)換過程中，該系統(tǒng)計算和預(yù)測不停止，繼續(xù)跟蹤記錄煉鋼設(shè)備上所有發(fā)生的事件并記錄在冶煉報告中，以提供給管理人員進(jìn)行生產(chǎn)和技術(shù)分析。

所述a模式，先是數(shù)據(jù)采集器采集入爐數(shù)據(jù)，包括冶煉鋼種、入爐鐵水重量、溫度和成分、廢鋼種類和重量，再由模型系統(tǒng)根據(jù)預(yù)存的鋼種冶煉方案和煉鋼原輔材料的條件，條件包括成份、裝入量，自動設(shè)計出一爐鋼的冶煉方案，再向一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)發(fā)出指令，自動控制氧槍高度、氧氣流量和輔原料的自動加入，在冶煉過程中，模型系統(tǒng)根據(jù)采集的氧氣流量、氧槍高度、入爐輔原料種類和重量等實時數(shù)據(jù)，每3-5秒鐘實時計算和顯示轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水和渣的化學(xué)成份以及鋼水的溫度預(yù)測值，并根據(jù)預(yù)測值變化曲線，計算輔原料補加量；當(dāng)爐內(nèi)鋼水成份、溫度的計算預(yù)測值達(dá)到鋼種出鋼設(shè)定要求時，模型系統(tǒng)向一級自動化控制系統(tǒng)發(fā)出提槍指令，自動提出氧槍，完成一爐鋼的冶煉任務(wù)。

本發(fā)明的有益效果是：在無副槍、無爐氣定碳等動態(tài)檢測裝置的前提條件下，仍然可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉過程的動態(tài)自動控制，達(dá)到一鍵式自動煉鋼控制水平。本發(fā)明適用范圍廣，設(shè)備投資少，無運行成本，并且能夠?qū)σ睙掃^程進(jìn)行有效監(jiān)測和控制，對降低轉(zhuǎn)爐噴濺率也有明顯作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明計算模型系統(tǒng)原理圖；

圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖；

圖3是本發(fā)明工作示意圖；

圖4是本發(fā)明軟件控制模塊內(nèi)容和工藝流程圖；

圖中標(biāo)記如下：1.物料的數(shù)量和成份、溫度和壓力，2.鋼水和爐渣量、成份和溫度，3.鋼水，4.爐渣，5.爐氣，6.數(shù)據(jù)采集器，7.二級系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，8.二級工作站，9.二級系統(tǒng)附件服務(wù)器，10.氧槍工作站，11.加料工作站，12.化驗分析系統(tǒng)服務(wù)器，13.天車稱重系統(tǒng)服務(wù)器，14.化驗分析數(shù)據(jù)采集器，15.天車稱重通訊系統(tǒng)，16.儀表系統(tǒng)plc，17.鐵水溫度，18鋼水溫度，19.汽化冷卻系統(tǒng)plc，20.加料控制系統(tǒng)plc，21.氧槍控制系統(tǒng)plc，22.轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)plc，23.煤氣回收系統(tǒng)plc，24.除塵系統(tǒng)plc，25.二級過程計算機控制系統(tǒng)，26.一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)，27.指令，28.氧槍開關(guān)手動控制位，29.氧槍開關(guān)自動控制位，30執(zhí)行機構(gòu)，31.轉(zhuǎn)爐，32.氧槍，33.實時數(shù)據(jù)，34.統(tǒng)計分析模塊，35.工藝設(shè)計組合體，36.過程工藝跟蹤模塊，37.模型動力適應(yīng)模塊，38.執(zhí)行控制組合體，39.成分預(yù)報模塊快，40.溫度預(yù)報模塊，41.冶煉可視化模塊，42.確認(rèn)鋼種，43.選擇冶煉模式，44.a模式，45.b模式，46.c模式，47.兌鐵加廢鋼，48.輸入廢鋼種類比例重量，49.開始吹煉，50.加料自動控制，51.氧槍自動控制，52.加料手動控制，53.氧槍手動控制，54.實時預(yù)測值，55.測溫取樣，56.出鋼。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

一種無副槍無爐氣檢測一鍵式轉(zhuǎn)爐自動煉鋼方法，在沒有副槍和爐氣定碳動態(tài)檢測裝置前提條件下，通過建立鋼水—爐渣—爐氣相關(guān)聯(lián)的熱力學(xué)動能曲線模型系統(tǒng)，該模型系統(tǒng)使用帕納馬連卡а.g.的電子共價理論為基礎(chǔ)來記錄熔渣的性質(zhì)，熔渣并沒有僅僅看作成一套計量化學(xué)分子式，而是按照原子和共價電子描述的物相系統(tǒng)，把分子學(xué)說轉(zhuǎn)為原子和電子學(xué)說，把復(fù)雜的分子反應(yīng)系統(tǒng)和構(gòu)造，作為以電子離子形式獨立存在的物相方式，更準(zhǔn)確完成煉鋼過程中復(fù)雜反應(yīng)的數(shù)學(xué)描述，計算鋼水-爐渣-爐氣的平衡狀態(tài)；在冶煉過程中，通過采集實時槍位、氧壓、氧流量和入爐輔料變化信息，每隔3-5秒鐘實時計算和顯示轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水與爐渣的化學(xué)成份以及鋼水的溫度預(yù)測值，并根據(jù)預(yù)測值自動進(jìn)行槍位和加料控制，冶煉過程中根據(jù)爐渣中feo變化趨勢，系統(tǒng)自動微調(diào)槍位，控制噴濺和溢渣，同時能對終點s、p進(jìn)行監(jiān)測和控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼。

在圖2中，在轉(zhuǎn)爐模塊室設(shè)置二級過程計算機控制系統(tǒng)25,包括二級系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7、二級系統(tǒng)附件服務(wù)器9，用于系統(tǒng)模型計算，及數(shù)據(jù)存儲功能，同時設(shè)置數(shù)據(jù)采集器6一臺，用于采集一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)26各plc數(shù)據(jù)。在轉(zhuǎn)爐主控室設(shè)有一級系統(tǒng)氧槍工作站10一臺，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼氧槍操作，設(shè)有一級系統(tǒng)加料工作站11一臺，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼輔原料加料操作，設(shè)置二級系統(tǒng)工作站8一臺，用于輔助煉鋼操作。

在圖2中，二級過程計算機控制系統(tǒng)數(shù)二級系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器7、二級系統(tǒng)附件服務(wù)器9與數(shù)據(jù)采集器6、二級系統(tǒng)工作站8聯(lián)網(wǎng)。鐵水測溫站的鐵水溫度17數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)爐鋼水溫度18數(shù)據(jù)接至轉(zhuǎn)爐自動化儀表系統(tǒng)plc16。數(shù)據(jù)采集器6與氧槍自動控制系統(tǒng)plc21聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與加料自動控制系統(tǒng)plc20聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與底吹自動控制系統(tǒng)plc22聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與煤氣回收自動控制系統(tǒng)plc23聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與汽化冷卻自動控制系統(tǒng)plc19聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與除塵自動控制系統(tǒng)plc24聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與轉(zhuǎn)爐自動化儀表系統(tǒng)plc16聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與天車系統(tǒng)服務(wù)器13聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集器6與化學(xué)分析服務(wù)器14聯(lián)網(wǎng)。

在圖4中，二級過程計算機控制系統(tǒng)25的軟件控制模塊內(nèi)容：統(tǒng)計分析模塊34、工藝設(shè)計組合體35、過程工藝跟蹤模塊36、模型動力適應(yīng)模塊37、執(zhí)行控制組合體38、成分預(yù)報模塊快39、溫度預(yù)報模塊40、冶煉可視化模塊41。

在圖4所示，冶煉前，對如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8上所顯示的冶煉“鋼種”進(jìn)行鋼種確認(rèn)42，如需更改，應(yīng)打開二級系統(tǒng)工作站上“輸入任務(wù)”對話框，點擊選定要煉的“鋼種”。在如圖3所示的氧槍工作站10操作畫面上選擇冶煉模式43，有a模式44、b模式45和c模式46三種冶煉模式。

（1）當(dāng)選擇a模式44

即“氧槍、流量、加料”操作全部為計算機自動控制，操作工僅對冶煉過程的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

如圖4所示，冶煉前，將如圖3所示的氧槍操作轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到氧槍開關(guān)自動控制位29，上一爐濺渣護(hù)爐后，二級過程計算機控制系統(tǒng)25即給出下一爐一批料配料指令27（一批料為固定值，也可根據(jù)原料情況調(diào)整），如圖3所示的一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)26執(zhí)行機構(gòu)30根據(jù)一批料指令27進(jìn)行自動配料。濺渣后，進(jìn)行兌鐵加廢鋼47。加入廢鋼后，在如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8上打開“爐料輸入”對話框，按照廢鋼分類“廢鋼、渣鐵、鐵塊”，人工輸入各類廢鋼的比例重量48。二級過程計算機控制系統(tǒng)25通過將如圖3所示的數(shù)據(jù)采集器6采集如圖3所示的入爐原始數(shù)據(jù)1，并自動計算出一爐鋼的冶煉方案，待如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8出現(xiàn)開吹槍位后，在如圖3所示的一級氧槍工作站10操作畫面上點擊“啟動”按鈕開始冶煉49。冶煉過程氧槍自動按二級過程計算機控制系統(tǒng)25設(shè)定槍位和氧流量進(jìn)行氧槍自動控制51。開始冶煉時即氧槍下槍后，如圖3所示的二級工作站8顯示加料指令27，如圖3所示的一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)26根據(jù)加料指令27，通過如圖3所示的執(zhí)行機構(gòu)30進(jìn)行加料自動控制50，一批料一般2分鐘以內(nèi)加完，然后二級過程計算機控制系統(tǒng)25根據(jù)如圖3所示的入爐原始數(shù)據(jù)1計算的冶煉方案指令27，如圖3所示的一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)26進(jìn)行自動配二批料，并在冶煉3分半鐘后開始二批料加料自動控制50，一般開吹后5分鐘內(nèi)一二批料全部加完。隨著冶煉過程變化，二級過程計算機控制系統(tǒng)25周期性的采集氧槍搶位、流量、副原料加入量等如圖3所示的實時數(shù)據(jù)33，每3-5秒鐘實時計算并在如圖3所示的二級工作站8顯示轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水和爐渣的化學(xué)成份以及鋼水溫度的實時預(yù)測值54，并根據(jù)預(yù)測值變化曲線，計算輔原料補加量，并通過向如圖3所示的一級基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)26發(fā)出指令27，自動調(diào)整氧槍高度、氧氣流量、和加入各種附原料量。冶煉過程根據(jù)爐渣中(feo)變化趨勢，二級過程計算機控制系統(tǒng)25自動微調(diào)槍位，控制噴濺和溢渣，同時能對終點[s]、[p]進(jìn)行有效監(jiān)測和控制。終點時按設(shè)定的預(yù)測碳含量和鋼水溫度自動提槍，提槍后自動轉(zhuǎn)為c模式。此時，操作工應(yīng)立即把如圖3所示的氧槍操作轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到氧槍開關(guān)手動控制位28。倒?fàn)t測溫取樣55后，如果滿足出鋼條件，就進(jìn)行出鋼56操作，如未達(dá)到出鋼設(shè)定要求，則根據(jù)終點情況，可用任意選擇操作模式進(jìn)行補吹后再出鋼56。

（2）當(dāng)選擇b模式45

即“氧槍、流量”操作為計算機自動控制，“加料”操作，由操作工手動根據(jù)二級提示的指令進(jìn)行手動加料控制。

如圖4所示，冶煉前，將如圖3所示氧槍操作轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到氧槍開關(guān)自動控制位29，濺渣后，進(jìn)行兌鐵加廢鋼47。加入廢鋼后，在如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8上打開“爐料輸入”對話框，按照廢鋼分類“廢鋼、渣鐵、鐵塊”，人工輸入各類廢鋼的比例重量48。二級過程計算機控制系統(tǒng)25通過將如圖3所示的數(shù)據(jù)采集器6采集如圖3所示的入爐原始數(shù)據(jù)1，并自動計算出一爐鋼的冶煉方案，待將如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8出現(xiàn)開吹槍位后，在如圖3所示的一級氧槍工作站10操作畫面上點擊“啟動”按鈕開始冶煉49。冶煉過程氧槍自動按二級設(shè)定槍位和氧流量進(jìn)行氧槍自動控制51。開始冶煉時即氧槍下槍后，如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8給出原輔料“設(shè)定加入重量”和“加入時間”，操作工必須嚴(yán)格準(zhǔn)確地按照二級自動化系統(tǒng)25給定的加料指令27，在如圖3所示的一級加料工作站11畫面上通過人機對話進(jìn)行加料手動控制52。隨著冶煉過程變化，二級過程計算機控制系統(tǒng)25周期性的采集氧槍搶位、流量、副原料加入量等如圖3所示的實時數(shù)據(jù)33，每3-5秒鐘實時計算并在如圖3所示的二級工作站8顯示轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水和渣的化學(xué)成份以及鋼水溫度的實時預(yù)測值54，并根據(jù)預(yù)測值變化曲線，計算輔原料補加量，并在如圖3所示的二級工作站8上顯示加料指令27，操作工根據(jù)指令27進(jìn)行加料手動控制52。終點時按規(guī)定的預(yù)測碳含量和鋼水溫度自動提槍，提槍后自動轉(zhuǎn)為c模式。此時，操作工應(yīng)立即把如圖3所示的氧槍操作轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到氧槍開關(guān)手動控制位28。倒?fàn)t測溫取樣55后，如果滿足出鋼條件，就進(jìn)行出鋼56操作，如未達(dá)到出鋼要求，則根據(jù)終點情況，進(jìn)行補吹后再出鋼56。

（3）當(dāng)選擇c模式46

即“氧槍、流量、加料”操作全部由操作工根據(jù)計算機二級顯示畫面給定的指令手動控制操作。

如圖4所示，冶煉前，將如圖3所示氧槍操作轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到氧槍開關(guān)手動控制位28，濺渣后，進(jìn)行兌鐵加廢鋼47。加入廢鋼后，在如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8上打開“爐料輸入”對話框，按照廢鋼分類“廢鋼、渣鐵、鐵塊”，人工輸入各類廢鋼的比例重量48。二級過程計算機控制系統(tǒng)25通過數(shù)據(jù)如圖3所示的采集器6采集如圖3所示的入爐原始數(shù)據(jù)1，并自動計算出一爐鋼的冶煉方案。操作工手動下槍開始冶煉49。冶煉過程操作工根據(jù)如圖3所示的二級工作站8顯示畫面上給定的“氧槍、流量、加料”指令27進(jìn)行加料手動控制52和氧槍手動控制53。冶煉過程中，二級過程計算機控制系統(tǒng)25采集氧槍搶位、流量、副原料加入量等如圖3所示的實時數(shù)據(jù)33，實時計算（每3-5秒鐘）并在如圖3所示的二級工作站8上顯示轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水和渣的化學(xué)成份以及鋼水溫度的實時預(yù)測值54，并在如圖3所示的二級系統(tǒng)工作站8上顯示調(diào)整氧槍高度、氧氣流量和輔原料補加量指令27，操作工參考指令27進(jìn)行操作。終點時按規(guī)定的預(yù)測碳含量和鋼水溫度手動提槍。倒?fàn)t測溫取樣55后，如果滿足出鋼條件，就進(jìn)行出鋼56操作，如未達(dá)到出鋼要求，則根據(jù)終點情況，進(jìn)行補吹后再出鋼56。