[發(fā)明專利]一種煉鋼廠RH精煉設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810348808.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN108342540B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖雪超;陳振寰;周游
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C21C7/10
• 分類號(hào): C21C7/10;C21C7/068;C21C7/00
• 代理公司: 33231 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張宇娟<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

1.一種煉鋼廠RH精煉設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

參數(shù)采集輸入模塊、脫碳控制模塊、合金加入模塊、溫度控制模塊和終端控制模塊；其中，

所述參數(shù)采集輸入模塊用于通過傳感器獲取鋼水初始數(shù)據(jù)，以及接收或基于查表獲取的鋼水目標(biāo)數(shù)據(jù)；所述鋼水初始數(shù)據(jù)包括鋼種信息、鋼水初始成分Sj、初始溫度T₀、鋼水初始碳濃度[C]₀、鋼水初始氧濃度[O]₀及初始重量，所述鋼水目標(biāo)數(shù)據(jù)包括鋼水目標(biāo)成分、目標(biāo)溫度T_{目標(biāo)}、鋼水目標(biāo)碳濃度[C]_aim、脫碳結(jié)束后鋼液游離氧濃度[O]_end及目標(biāo)重量W_steel；

所述脫碳控制模塊連接參數(shù)采集輸入模塊，用于根據(jù)鋼水初始數(shù)據(jù)和鋼水目標(biāo)數(shù)據(jù)中的碳含量配置脫碳處理時(shí)間和脫碳吹氧量參數(shù)；具體包括：

模式選擇單元，用于基于鋼種信息選擇泵模式；

強(qiáng)制吹氧判斷單元，用于根據(jù)接收的鋼水初始數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)算法判斷是否強(qiáng)制吹氧脫碳；所述預(yù)設(shè)算法為：如果[O]₀≥([C]₀-[C]_aim)×1.33+[O]_end則不吹氧；否則，吹氧；

脫碳吹氧量計(jì)算單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)算法計(jì)算脫碳吹氧量；所述預(yù)設(shè)算法為：其中，為強(qiáng)制脫碳需要吹氧量，β為吹氧效率參數(shù)；

以及脫碳處理時(shí)間計(jì)算單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)算法計(jì)算脫碳處理時(shí)間；所述預(yù)設(shè)算法為：[C]_t＝[C]₀exp(-k_c·t_{脫碳時(shí)間})，其中，[C]_t為t時(shí)刻鋼液的碳濃度，k_c為脫碳速度常數(shù)，t_{脫碳時(shí)間}＝k_c^-1ln([C]₀/[C]_aim)；

所述合金加入模塊連接參數(shù)采集輸入模塊，用于根據(jù)接收的鋼水初始數(shù)據(jù)和鋼水目標(biāo)數(shù)據(jù)配置合金加入量以及鋼水酸溶鋁量參數(shù)；合金加入量計(jì)算公式為：

W_j＝(M_i-S_i)×W_steel×1000/(η_i-j×￡_j)

其中，M_i為鋼水元素目標(biāo)值，S_i為鋼水元素初始值，η_i-j為合金成分含量，通過合金成分表查詢得到，￡_j為合金收得率，通過合金元素收得率表查詢得到；

所述溫度控制模塊連接參數(shù)采集輸入模塊和合金加入模塊，用于根據(jù)接收的鋼水初始數(shù)據(jù)、鋼水目標(biāo)數(shù)據(jù)和合金加入量參數(shù)配置升溫吹氧量、升溫加鋁量或廢鋼加入量參數(shù)；具體包括：

預(yù)報(bào)溫度計(jì)算單元，用于根據(jù)接收的鋼水初始數(shù)據(jù)、鋼水目標(biāo)數(shù)據(jù)和合金加入量參數(shù)計(jì)算預(yù)報(bào)溫度并與目標(biāo)溫度比較；其中預(yù)報(bào)溫度通過下式計(jì)算：

T_{預(yù)報(bào)}＝T₀+T_DEO+T_DEC+T_ALLOY+T_VAC+T_LADLE

其中，T_DEO為氧脫碳溫度變化，T_DEC＝([C]₀-[C]_aim)×K_co，K_co為每100ppm的C造成的溫度變化；T_DEC為鋁脫氧溫度變化，T_DEO＝[O]_end×q_Al-o/100，q_Al-o為每脫100ppm的O造成的溫度變化；T_ALLOY為不包括鋁丸時(shí)合金加入造成的溫降，T_ALLOY＝∑(W_j×K_j)/1000，W_j為加入合金量，K_j為合金的溫降系數(shù)；T_VAC為真空室狀態(tài)造成溫降，通過統(tǒng)計(jì)分析煉鋼廠不同真空情況給出人工設(shè)定值，T_LADLE為鋼水罐自然溫降，T_LADLE＝K_LADLE×t_{處理時(shí)間}，K_LADLE為鋼包溫降系數(shù)，t_{處理時(shí)間}為RH處理時(shí)間；

升溫吹氧量計(jì)算單元，用于當(dāng)預(yù)報(bào)溫度小于等于目標(biāo)溫度時(shí)根據(jù)預(yù)設(shè)算法計(jì)算升溫吹氧量；所述預(yù)設(shè)算法為：其中，q_o2為吹1m³O₂鋼液溫度變化參數(shù)；

升溫加鋁量計(jì)算單元，用于當(dāng)預(yù)報(bào)溫度小于等于目標(biāo)溫度時(shí)根據(jù)預(yù)設(shè)算法計(jì)算升溫加鋁量；所述預(yù)設(shè)算法為：

以及廢鋼加入量計(jì)算單元，用于當(dāng)預(yù)報(bào)溫度大于目標(biāo)溫度時(shí)根據(jù)預(yù)設(shè)算法計(jì)算廢鋼加入量；所述預(yù)設(shè)算法為：W_廢鋼＝[(T_{目標(biāo)}-T_{預(yù)報(bào)})×1000]/K_SCARP，其中K_SCARP為潔凈廢鋼溫降系數(shù)；

所述終端控制模塊分別連接脫碳控制模塊、合金加入模塊和溫度控制模塊，用于接收上述各模塊配置的參數(shù)，根據(jù)接收的參數(shù)配置控制指令，并分別發(fā)送至RH精煉設(shè)備的氧槍系統(tǒng)、真空泵系統(tǒng)和合金系統(tǒng)；具體包括：

總吹氧量計(jì)算單元，用于根據(jù)接收的脫碳吹氧量和升溫吹氧量參數(shù)計(jì)算總吹氧量：

總鋁丸加入量計(jì)算單元，用于根據(jù)接收的升溫吹氧量、升溫加鋁量及鋼水酸溶鋁量參數(shù)通過下式計(jì)算總鋁丸加入量：

W_AL＝W_S-AL+W_DE-AL+W_Als-0.15W_TiFe

其中，W_DE-AL為脫氧劑加鋁量，

W_DE-AL＝1.127×10^-3[O]_end×W_steel

W_Als為鋼水酸溶鋁量，

W_ALs＝(M_Als-S_Als)×W_steel×1000

M_Als為鋼水目標(biāo)Al含量，S_Als為鋼水初始Al含量，W_TiFe為鈦鐵合金計(jì)算量；

指令配置單元，用于根據(jù)接收的總吹氧量、脫碳處理時(shí)間、廢鋼加入量參數(shù)及泵模式配置脫碳處理指令，并于脫碳結(jié)束后配置保持時(shí)間和加鋁指令，以及于加鋁結(jié)束后根據(jù)接收的合金加入量參數(shù)配置合金加入指令；

以及指令發(fā)送單元，用于向RH精煉設(shè)備的氧槍系統(tǒng)、真空泵系統(tǒng)和合金系統(tǒng)發(fā)送所述指令配置單元配置的指令。

2.如權(quán)利要求1所述的煉鋼廠RH精煉設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)采集輸入模塊包括取樣單元、鋼種信息輸入單元、脫碳參數(shù)輸入單元、溫控參數(shù)輸入單元和鋼水成分輸入單元。