[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)爐吹煉低碳鋼氧槍自動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010276434.6
• 申請(qǐng)日: 2010-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN102399933A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)雪峰;李德剛;王麗娟;廖相巍;曹東;趙剛;賈吉祥;馬成;馬勇;徐延浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號(hào): C21C5/30
• 分類號(hào): C21C5/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)，尤其涉及一種基于爐氣分析技術(shù)的轉(zhuǎn)爐吹煉全程氧槍槍位的自動(dòng)化控制方法。

背景技術(shù)

從轉(zhuǎn)爐誕生至今，轉(zhuǎn)爐冶煉的控制技術(shù)經(jīng)歷了從人工經(jīng)驗(yàn)控制到計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的過(guò)程。由于轉(zhuǎn)爐冶煉反應(yīng)速度快，時(shí)間短，很難采用取樣分析的方法來(lái)監(jiān)控?zé)掍撨^(guò)程，也無(wú)法直接觀察爐內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程，而只能根據(jù)火焰、聲音、爐氣等間接信息的變化逐步形成操作人員的經(jīng)驗(yàn)，在吹煉過(guò)程中根據(jù)判斷情況調(diào)整加料、氧槍槍位，甚至供氧強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)終點(diǎn)的控制。在計(jì)算機(jī)介入冶金領(lǐng)域后，轉(zhuǎn)爐控制技術(shù)從經(jīng)驗(yàn)控制向自動(dòng)控制轉(zhuǎn)變，動(dòng)態(tài)控制校正了靜態(tài)控制的計(jì)算誤差，提高了終點(diǎn)碳、溫度的控制精度及命中率。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一種檢測(cè)轉(zhuǎn)爐熔池碳含量的方法，是在吹煉過(guò)程中，一般是在接近終點(diǎn)時(shí)由操作人員憑經(jīng)驗(yàn)判斷爐況后倒?fàn)t取樣，經(jīng)光譜或化學(xué)分析后，以此檢測(cè)數(shù)據(jù)作為終點(diǎn)目標(biāo)的判定依據(jù)。這種方法因需要進(jìn)行倒?fàn)t取樣，不僅增加冶煉周期，一般增加2-3分鐘，影響轉(zhuǎn)爐前后工序的順行，而且還會(huì)增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

申請(qǐng)?zhí)枮?00510123304.8，名為《轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程與終點(diǎn)控制系統(tǒng)》的發(fā)明專利公開了一種轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程與終點(diǎn)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是利用激光分析儀測(cè)定爐氣中CO和CO₂的濃度，利用溫度檢測(cè)計(jì)和流量計(jì)測(cè)定爐氣溫度和流量，將測(cè)得的信息通過(guò)可編程控制器傳輸給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出熔池中碳含量的變化。該方法可行，主要缺點(diǎn)是分析精度不高，在轉(zhuǎn)爐吹煉末期氣體成分含量較小時(shí)，誤差較大，且未公開吹煉全程氧槍的槍位控制方法。

采用副槍測(cè)定熔池碳含量和溫度，并動(dòng)態(tài)校正吹煉開始至終點(diǎn)所需要的供氧時(shí)間和冷卻劑加入量，提高了對(duì)吹煉終點(diǎn)的判定。但副槍工藝只能提供吹煉過(guò)程中某一瞬時(shí)的碳含量和溫度，并不能提供連續(xù)的信息。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，副槍仍是一種靜態(tài)控制手段，只不過(guò)檢測(cè)點(diǎn)距終點(diǎn)的時(shí)間很短，實(shí)質(zhì)上轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的大部分時(shí)間仍是在靜態(tài)模型的指導(dǎo)下進(jìn)行的。且由于爐口的限制，原則上副槍設(shè)備適合于150t以上的轉(zhuǎn)爐。采用副槍動(dòng)態(tài)控制技術(shù)和吹煉過(guò)程程序控制技術(shù)，其特點(diǎn)為：根據(jù)吹煉初始條件和終點(diǎn)目標(biāo)，通過(guò)靜態(tài)模型制定吹煉程序，預(yù)報(bào)副槍檢測(cè)時(shí)刻熔池碳含量和溫度，確定副槍檢測(cè)點(diǎn)之后的吹氧時(shí)間和各種輔料的加入量；把供氧時(shí)間分成幾個(gè)氧步，針對(duì)初始條件和不同鋼種要求，按設(shè)定的吹煉程序，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)吹煉；采用氧槍加速儀連續(xù)檢測(cè)爐渣液面高度，判斷化渣狀況，并通過(guò)改變槍位和供氧強(qiáng)度，動(dòng)態(tài)調(diào)整造渣和供氧制度。該方法不但基礎(chǔ)設(shè)施一次性投入較大，而且后期設(shè)備維護(hù)也難，若設(shè)施配套不全，完全依靠靜態(tài)模型則很難實(shí)現(xiàn)吹煉全程合理控制氧槍槍位的目標(biāo)。

再一種檢測(cè)碳含量的方法，是利用光學(xué)感應(yīng)探頭采集爐口火焰的強(qiáng)度，并把采集到的信息傳輸至光纖譜分系統(tǒng)，由光纖將采集到的各分光譜信息傳輸至多光譜光強(qiáng)復(fù)合探測(cè)系統(tǒng)，復(fù)合探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量由光纖送至的在線爐口瞬態(tài)輻射強(qiáng)度，最后由計(jì)算機(jī)分析獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)學(xué)模型依據(jù)各輻射光譜光強(qiáng)與熔池中碳含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可以找到能適應(yīng)不同轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)控制參數(shù)。但這種方法是利用光學(xué)感應(yīng)探頭采集爐口火焰的強(qiáng)度，而火焰強(qiáng)度的準(zhǔn)確測(cè)定受氧槍操作、加料方式、爐體狀況及煙罩情況等因素影響很大，再加上模型的誤差，很難對(duì)吹煉全程實(shí)施有效的監(jiān)控。

由于鐵水、廢鋼及造渣料條件的波動(dòng)使化渣過(guò)程很難有效地被監(jiān)控，因而也就無(wú)法降低爐渣返干及噴濺的發(fā)生幾率。這樣在采用自動(dòng)化手段煉鋼時(shí)，氧槍的槍位自動(dòng)控制就成為最大的難點(diǎn)。在正常吹煉情況下，要求爐渣具有一定的流動(dòng)性，即通常所說(shuō)的化渣良好，在吹煉過(guò)程加入的造渣料(CaO、MgO等)已全部熔于爐渣，而此時(shí)鋼液中[Si]被氧化得很低(一般情況下吹煉5min后w[Si]＜0.01％)，可認(rèn)為[Si]全部脫除進(jìn)入爐渣。因此，除溫度、造渣料質(zhì)量外，對(duì)化渣影響最大的因素就是渣中氧化鐵的含量。若能實(shí)現(xiàn)對(duì)渣中氧化鐵的控制，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐吹煉全程化渣良好，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型動(dòng)態(tài)控制氧槍槍位的目標(biāo)。

以上幾種方法都集中在轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)的判定及控制方面，已查得的文獻(xiàn)材料均未詳細(xì)報(bào)道或公開有關(guān)吹煉全程氧槍槍位的自動(dòng)控制研究，若能做到吹煉全程氧槍槍位自動(dòng)化，不但會(huì)大大降低操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還會(huì)減少操作過(guò)程發(fā)生噴濺及返干的幾率，減少鐵損，提高終點(diǎn)命中率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)所述的不足，提供一種采用數(shù)學(xué)模型與工藝控制過(guò)程相結(jié)合的方法，在轉(zhuǎn)爐吹煉低碳鋼過(guò)程中能提高一次拉碳命中率的全程氧槍槍位自動(dòng)控制方法。