一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：钢种渣成分标准的建立和维护；步骤2：中间倒渣钢种区分的建立和维护；步骤3：炉次状态检测模块检测炉次的生产状态步骤4：渣量、成分计算步骤5：模型计算及相应控制步骤6：停止渣量、成分计算；转步骤3；步骤7：中间倒渣控制步骤8：停止吹炼操作步骤9：通信控制模块将控制指令下装到PLC控制模块；步骤10：PLC控制模块进行相应的操作控制；转步骤3。步骤11：结束。该技术方案无需增加相关设备，能够快速、准确、实时地通过计算钢水中炉渣所含各种成分的含量来计算实时的炉渣成分和重量。

A converter smelting control method based on slag composition prediction

The invention relates to a converter smelting control method based on slag composition prediction. The control method comprises the following steps: Step 1: establishment and maintenance of steel slag composition standard; step 2: establishment and maintenance of intermediate slag pouring steel classification; step 3: furnace status detection module detects production status of furnace step 4: Slag amount and composition calculation step 5: model calculation and corresponding control Manufacturing step 6: stop the calculation of slag quantity and composition; turn to step 3; step 7: middle slag pouring control step 8: stop the blowing operation step 9: the communication control module loads the control command to the PLC control module; step 10: the PLC control module carries out the corresponding operation control; turn to step 3. Step 11: end. The technical scheme does not need to add relevant equipment, and can calculate the real-time slag composition and weight by calculating the content of various components in the slag in molten steel quickly, accurately and in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法
本专利技术涉及一种控制方法，特别涉及一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，属于转炉冶炼控制

技术介绍
近年来，为了得到更低磷含量的钢水并同时降低原料成本，国内外一些钢厂已陆续开发顶吹转炉留渣——双渣法深脱磷技术。将炉渣成分实时计算模型运用到这种工艺，可依据实时预报的渣的成分，来确定转炉中途倒渣操作的时机和倒渣量。目前常用在线监测炉气成分的方法，结合转炉物料平衡和热平衡来反算炉渣成分，此方法有以下几点问题：(1)监测仪器的延迟性会造成计算结果预报的延迟，使计算结果失去实时性；(2)初始数据的缺失会使物料平衡和热平衡方程组无解，造成炉渣成分无法准确的预报；(3)在生产过程中，监测仪器的误差无法估算，所以由此产生的计算结果误差是无法消除的。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，该技术方案无需增加相关设备，能够快速、准确、实时地通过计算钢水中炉渣所含各种成分的含量来计算实时的炉渣成分和重量，有效地克服了上述不足,可为倒渣操作等提供可靠指导，根据炉渣成分实时预报，确定倒渣时机和倒渣量，能够提高冶炼过程的钢水产量和质量，产生可观的经济效益。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：钢种渣成分标准的建立和维护；步骤2：中间倒渣钢种区分的建立和维护；步骤3：炉次状态检测模块检测炉次的生产状态步骤4：渣量、成分计算步骤5：模型计算及相应控制步骤6：停止渣量、成分计算；转步骤3；步骤7：中间倒渣控制步骤8：停止吹炼操作步骤9：通信控制模块将控制指令下装到PLC控制模块；步骤10：PLC控制模块进行相应的操作控制；转步骤3。步骤11：结束。作为本专利技术的一种改进，所述步骤1中钢种渣成分标准的建立和维护具体如下：通过钢种渣成分标准模块，在系统数据库建立钢种渣成分标准表，存储钢种对应的中间倒渣渣成分标准和终点渣成分标准，表中，SteelGrade：钢种，MinMidCaO：中间倒渣CaO含量最小值，MinMidMgO：中间倒渣MgO含量最小值，MinMidSiO2：中间倒渣SiO2含量最小值，MinMidMn：中间倒渣Mn含量最小值，MinMidP2O5：中间倒渣P2O5含量最小值，MinMidS：中间倒渣S含量最小值，MaxMidCaO：中间倒渣CaO含量最大值，MaxMidMgO：中间倒渣MgO含量最大值，MaxMidSiO2：中间倒渣SiO2含量最大值，MaxMidMn：中间倒渣Mn含量最大值，MaxMidP2O5：中间倒渣P2O5含量最大值，MaxMidS：中间倒渣S含量最大值，MinFinCaO：终点倒渣CaO含量最小值，MinFinMgO：终点倒渣MgO含量最小值，MinFinSiO2：终点倒渣SiO2含量最小值，MinFinMn：终点倒渣Mn含量最小值，MinFinP2O5：终点倒渣P2O5含量最小值，MinFinS：终点倒渣S含量最小值，MaxFinCaO：终点倒渣CaO含量最大值，MaxFinMgO：终点倒渣MgO含量最大值，MaxFinSiO2：终点倒渣SiO2含量最大值，MaxFinMn：终点倒渣Mn含量最大值，MaxFinP2O5：终点倒渣P2O5含量最大值，MaxFinS：终点倒渣S含量最大值。作为本专利技术的一种改进，所述步骤3炉次状态检测模块检测炉次的生产状态，具体如下：根据炉次状态作如下判断：1)如果是转炉模型启动状态，则由系统调度模块启动转炉模型及其控制模块，进行转炉模型及相应的控制；转步骤5；2)如果是吹炼开始状态，则由系统调度模块启动炉渣渣量、成分计算模块，周期进行炉渣渣量、成分计算；转步骤4；3)如果是吹炼结束状态，由系统调度模块结束炉渣渣量、成分计算模块的运行，停止炉渣渣量、成分的计算；转步骤7；4)如果是炉次结束，转步骤10；5)如果是其他状态，由系统调度模块启动其他的功能模块，进行相应操作；转步骤3。作为本专利技术的一种改进，所述步骤4渣量、成分计算，具体如下，1)过程数据收集模块收集炉渣渣量、成分计算模块计算所需的过程数据；2)炉渣渣量、成分计算模块计算当前炉次的渣量、成分；3)将计算的渣量、成分系统调度模块送中间倒渣控制模块，并步骤7启动中间倒渣控制模块的运行；4)将计算的渣量、成分系统调度模块送停止吹炼控制模块，并步骤8启动停止吹炼控制模块的运行；5)延时Δt时间，再次进行渣量、成分计算。作为本专利技术的一种改进，所述步骤5模型计算及相应控制，具体如下，1)过程数据收集模块收集模型计算所需的过程数据；2)炉模型及其控制模块进行模型(包括静态模型计算、动态模型计算，在不同状态启动不同的模型计算，模型计算及其控制不是本专利技术的关键技术，在此不作详细说明)计算，并生成相应的控制指令；3)将生成相应的控制指令通过系统调度模块送通信控制模块；4)如果模型计算当前钢水的碳、氧含量满足停止吹炼条件，则转步骤9；5)转步骤9。作为本专利技术的一种改进，所述步骤7中间倒渣控制具体如下：步骤如下：1)钢种渣成分标准模块查询本炉次钢种是否需要中间倒渣，如不需要转步骤3；2)中间倒渣钢种区分模块查询本炉次钢种对应的渣成分是否在中间倒渣所在的范围内，如果不在，则转步骤3。3)过程数据收集模块收集中间倒渣控制模块所需的过程数据；4)中间倒渣控制模块中间倒渣控制模块生成中间倒渣控制指令；将生成中间倒渣控制指令通过系统调度模块送通信控制模块；转步骤9。作为本专利技术的一种改进，所述步骤8停止吹炼操作，具体如下：1)根据炉渣渣量、成分计算模块计算的渣成分，判断炉渣成份是否满足停吹分的渣成分要求，若不满足，转步骤3；2)模型计算当前钢水的碳、氧含量是否满足停止吹炼条件，若不满足，转步骤3；3)生成停止吹炼操作指令，通过系统调度模块送通信控制模块；转步骤9。作为本专利技术的一种改进，所述步骤4中的步骤2)炉渣渣量、成分计算模块计算当前炉次的渣量、成分的计算方法与步骤如下：1)计算出钢量(钢水重量)WMS；转炉出钢的钢水主要是由铁水、废钢以及铁矿石中的含铁量，计算公式如下：WMS＝(Wiron*a1+Wscrap*a2+Wore*a3)*a4；其中，a1、a2、a3、a4为计算系数，其取值范围分别为：a1：(0.85,0.99)；a2：(0.88,0.99)；a3：(0.40，0.60)，由于矿石的铁含量随着品位不同，取值范围偏差较大；a4：(0.95,0.98)；2)计算炉渣中CaO、MgO量；CaO、MgO量是由转入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：/n步骤1：钢种渣成分标准的建立和维护；/n步骤2：中间倒渣钢种区分的建立和维护；/n步骤3：炉次状态检测模块检测炉次的生产状态/n步骤4：渣量、成分计算/n步骤5：模型计算及相应控制/n步骤6：停止渣量、成分计算；转步骤3；/n步骤7：中间倒渣控制/n步骤8：停止吹炼操作/n步骤9：通信控制模块将控制指令下装到PLC控制模块；/n步骤10：PLC控制模块进行相应的操作控制；转步骤3。/n步骤11：结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：钢种渣成分标准的建立和维护；
步骤2：中间倒渣钢种区分的建立和维护；
步骤3：炉次状态检测模块检测炉次的生产状态
步骤4：渣量、成分计算
步骤5：模型计算及相应控制
步骤6：停止渣量、成分计算；转步骤3；
步骤7：中间倒渣控制
步骤8：停止吹炼操作
步骤9：通信控制模块将控制指令下装到PLC控制模块；
步骤10：PLC控制模块进行相应的操作控制；转步骤3。
步骤11：结束。


2.根据权利要求1所述的基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤1中钢种渣成分标准的建立和维护具体如下：通过钢种渣成分标准模块，在系统数据库建立钢种渣成分标准表，存储钢种对应的中间倒渣渣成分标准和终点渣成分标准，表中，SteelGrade：钢种，MinMidCaO：中间倒渣CaO含量最小值，MinMidMgO：中间倒渣MgO含量最小值，MinMidSiO2：中间倒渣SiO2含量最小值，MinMidMn：中间倒渣Mn含量最小值，MinMidP2O5：中间倒渣P2O5含量最小值，MinMidS：中间倒渣S含量最小值，MaxMidCaO：中间倒渣CaO含量最大值，MaxMidMgO：中间倒渣MgO含量最大值，MaxMidSiO2：中间倒渣SiO2含量最大值，MaxMidMn：中间倒渣Mn含量最大值，MaxMidP2O5：中间倒渣P2O5含量最大值，MaxMidS：中间倒渣S含量最大值，MinFinCaO：终点倒渣CaO含量最小值，MinFinMgO：终点倒渣MgO含量最小值，MinFinSiO2：终点倒渣SiO2含量最小值，MinFinMn：终点倒渣Mn含量最小值，MinFinP2O5：终点倒渣P2O5含量最小值，MinFinS：终点倒渣S含量最小值，MaxFinCaO：终点倒渣CaO含量最大值，MaxFinMgO：终点倒渣MgO含量最大值，MaxFinSiO2：终点倒渣SiO2含量最大值，MaxFinMn：终点倒渣Mn含量最大值，MaxFinP2O5：终点倒渣P2O5含量最大值，MaxFinS：终点倒渣S含量最大值。


3.根据权利要求1所述的基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤3炉次状态检测模块检测炉次的生产状态，具体如下：
根据炉次状态作如下判断：
1)如果是转炉模型启动状态，则由系统调度模块启动转炉模型及其控制模块，进行转炉模型及相应的控制；转步骤5；
2)如果是吹炼开始状态，则由系统调度模块启动炉渣渣量、成分计算模块，周期进行炉渣渣量、成分计算；转步骤4；
3)如果是吹炼结束状态，由系统调度模块结束炉渣渣量、成分计算模块的运行，停止炉渣渣量、成分的计算；转步骤7；
4)如果是炉次结束，转步骤10；
5)如果是其他状态，由系统调度模块启动其他的功能模块，进行相应操作；转步骤3。


4.根据权利要求3所述的基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤4渣量、成分计算，具体如下，
1)过程数据收集模块收集炉渣渣量、成分计算模块计算所需的过程数据；
2)炉渣渣量、成分计算模块计算当前炉次的渣量、成分；
3)将计算的渣量、成分系统调度模块送中间倒渣控制模块，并步骤7启动中间倒渣控制模块的运行；
4)将计算的渣量、成分系统调度模块送停止吹炼控制模块，并步骤8启动停止吹炼控制模块的运行；
5)延时Δt时间，再次进行渣量、成分计算。


5.根据权利要求3所述的基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤5模型计算及相应控制，具体如下，
1)过程数据收集模块收集模型计算所需的过程数据；
2)炉模型及其控制模块进行模型(包括静态模型计算、动态模型计算，在不同状态启动不同的模型计算，模型计算及其控制不是本发明的关键技术，在此不作详细说明)计算，并生成相应的控制指令；
3)将生成相应的控制指令通过系统调度模块送通信控制模块；
4)如果模型计算当前钢水的碳、氧含量满足停止吹炼条件，则转步骤9；
5)转步骤9。


6.根据权利要求3所述的基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤7中间倒渣控制具体如下：步骤如下：
1)钢种渣成分标准模块查询本炉次钢种是否需要中间倒渣，如不需要转步骤3；
2)中间倒渣钢种区分模块查询本炉次钢种对应的渣成分是否在中间倒渣所在的范围内，如果不在，则转步骤3。
3)过程数据收集模块收集中间倒渣控制模块所需的过程数据；
4)中间倒渣控制模块中间倒渣控制模块生成中间倒渣控制指令；
将生成中间倒渣控制指令通过系统调度模块送通信控制模块；转步骤9。


7.根据权利要求3所述的基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤8停止吹炼操作，具体如下：
1)根据炉渣渣量、成分计算模块计算的渣成分，判断炉渣成份是否满足停吹分的渣成分要求，若不满足，转步骤3；
2)模型计算当前钢水的碳、氧含量是否满足停止吹炼条件，若不满足，转步骤3；
3)生成停止吹炼操作指令，通过系统调度模块送通信控制模块；转步骤9。


8.根据权利要求3所述的基于炉渣成分预测的转炉冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤4
中的步骤2)炉渣渣量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绪国，
申请(专利权)人：上海梅山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32