一種轉爐爐渣狀態檢測控制裝置及方法
2023-04-25 19:49:06 1
專利名稱：一種轉爐爐渣狀態檢測控制裝置及方法
技術領域：
本發明屬於自動控制領域，具體涉及一種用於氧氣頂吹轉爐爐渣狀態的監測控制 裝置及其檢測控制方法。
背景技術：
氧氣頂吹轉爐由於具有生產效率高、成本低的特點，目前已成為一種主要的煉鋼 設備。在氧槍頂吹煉鋼過程中，爐渣狀態及氧槍控制是煉鋼操作的核心技術。目前，判斷爐 渣狀態的方法一般是由工人觀察爐口火焰，憑經驗來做出判斷。由於操作工的個人經驗與 精神狀態不同，對跑渣與返幹的控制能力也不同。而且，火焰的形態受風機、加料、底吹、爐 形等影響很大，因此很難通過火焰的變化來準確地控制爐渣融化狀態，轉爐跑渣和返幹現 象時有發生，嚴重影響鋼材的生產成本。目前，部分轉爐採用在轉爐上方安裝聲音檢測設備的方法，通過聲音檢測設備檢 測的氧氣流噪音強度來判斷爐渣狀態。但由於這種方法屬於間接檢測方法，且存在著轉爐 煙罩下降及爐口積渣時噪音被阻斷，不能準確檢測等問題，因而其使用範圍受到很大限制。而目前氧氣頂吹轉爐上安裝的質譜儀，是用於檢測轉爐內的爐氣成分的，根據質 譜儀對爐氣成分的檢測結果判斷吹煉終點時間。因此，質譜儀只在冶煉接近終點時才打開。
發明內容
本發明的目的就是針對上述缺陷，提供一種系統運行穩定，檢測精度高，控制準確 到位，可避免轉爐跑渣或返幹現象的全自動轉爐爐渣狀態實時檢測控制裝置及其檢測控制 方法。為此，本發明所採取的技術解決方案是—種轉爐爐渣狀態檢測控制裝置，利用設於轉爐鍋爐上方的質譜儀、一、二級計算 機可編程序控制器(以下簡稱PLC)及氧槍槍位、流量控制系統，將質譜儀通過取樣管路連 接到轉爐煙氣取樣裝置上，並在轉爐二級計算機中建立氧槍實時控制程序，質譜儀PLC與 轉爐二級計算機氧槍實時控制程序連接組成工業乙太網，氧槍實時控制程序對質譜儀傳輸 的煙氣分析數據進行實時接收和讀取；在轉爐一級PLC中增加包括當前氧累百分比、當前 設定氧槍槍位及當前設定氧氣流量為內容的氧槍實時控制通訊數據模塊，氧槍實時控制程 序通過轉爐二級計算機與轉爐一級PLC內通訊數據塊進行通訊，並將當前數據進行實時寫 入操作；同時，在轉爐一級計算機操作畫面中增設氧槍實時控制功能按鈕。當實時控制功能 啟動後，轉爐一級PLC控制程序按照通訊數據模塊內數據對氧槍槍位、氧氣流量進行實時 控制。一種轉爐爐渣狀態檢測控制方法，利用質譜儀對轉爐煙氣成分進行實時檢測，通 過計算機系統對質譜儀PLC中數據進行讀取和處理，分析轉爐內煙氣成分變化情況，得出 轉爐爐渣狀態判據，並將判斷結果輸送到計算機，再由計算機根據判斷結果按照設定的內 容和數據計算出合理的冶煉控制槍位及氧氣流量，通過PLC指導和控制氧槍操作。具體操作方法為開始吹氧時啟動取樣裝置和質譜儀進行轉爐煙氣取樣和成分分析。轉爐二級計算機氧槍實時控制程序通過工業乙太網，對質譜儀傳輸的煙氣分析數 據進行實時接收和讀取，並結合鐵水成分及轉爐液位值計算出實時氧累百分比、氧槍設定 槍位和流量，並將此數據寫入通訊數據模塊中。吹氧開始至吹氧30%期間二級計算機氧槍實時控制程序根據鐵水成分及轉爐 液位值，計算出靜態氧槍槍位和氧氣流量，轉爐一級PLC按照計算結果控制氧槍和氧氣。吹氧30% 80%之間根據質譜儀提供的實時煙氣成分及靜態氧槍槍位和氧氣 流量值，二級計算機計算出設定氧槍槍位和氧氣流量，轉爐一級PLC根據設定結果對氧槍 槍位和氧氣流量進行實時控制。當煙氣中CO 60%時，則 提高氧槍槍位、降低氧氣流量，以避免返幹現象。吹氧80%至副槍測試前，通過降低氧槍槍位、提高氧氣流量的方式降低渣中FeO 含量，防止出現副槍粘槍現象。過程測試後至吹煉終點根據煙氣中CO含量的變化情況進行拉碳控制，當煙氣中 C0 < 20%時，逐漸降低氧槍槍位直至達到拉碳槍位，以避免測試後出現跑渣現象。本發明的有益效果為本發明利用原有的質譜儀和自動控制系統，以轉爐內煙氣為對象，通過增設煙氣 檢測、分析和氧槍控制程序和裝置，準確反應爐渣熔化狀態，實現實時控制。由於質譜儀分 析數據準確，受其他因素幹擾少，因而確保了檢測精度；系統運行平穩可靠，測量與控制精 度高，杜絕了跑渣與返幹現象的發生，並且在工作氧壓不穩定的情況下，能準確的根據變化 的氧氣流量調整槍位；程序編制設計合理，反饋迅速，計算準確無誤，實現了實時定量準確 監測和控制轉爐爐渣熔化狀態，在提高轉爐鋼水收得率的同時，極大提高了轉爐生產效率， 減少操作工人清理殘渣的工作量，避免跑渣造成的人員及設備傷害，降低了轉爐生產成本。
附圖為轉爐爐渣狀態檢測控制裝置結構框圖。
具體實施例方式由附圖可見，本發明之轉爐爐渣狀態檢測控制裝置主要由取樣裝置、質譜儀、質譜 儀PLC、轉爐二級計算機、轉爐一級終端、乙太網、轉爐一級計算機及氧槍系統所組成。取樣 裝置連接質譜儀，質譜儀連接質譜儀PLC，質譜儀PLC連接二級計算機並組成工業乙太網， 二級計算機連接一級計算機，一級計算機實時控制氧槍系統進行槍位和流量調整，轉爐一 級終端對檢測及控制全過程進行實時數據及狀態顯示。具體結構與連接方式為設於轉爐鍋爐上方的質譜儀通過取樣管路連接轉爐煙氣取樣裝置，同時質譜儀還 連接轉爐二級計算機。在轉爐二級計算機PLC中增設有氧槍實時控制程序，質譜儀PLC與 轉爐二級計算機氧槍實時控制程序連接組成工業乙太網，氧槍實時控制程序對質譜儀傳輸 的煙氣分析數據進行實時接收和讀取。在轉爐一級PLC中增加包括當前氧累百分比、當前 設定氧槍槍位及當前設定氧氣流量為內容的氧槍實時控制通訊數據模塊，氧槍實時控制程序通過轉爐二級計算機與轉爐一級PLC內通訊數據塊進行通訊，並將當前數據進行實時寫 入操作。同時，在轉爐一級計算機操作畫面中增設氧槍實時控制功能按鈕。當實時控制功 能啟動後，轉爐一級PLC控制程序按照通訊數據模塊內數據對氧槍槍位、氧氣流量進行實 時控制。本發明轉爐爐渣狀態檢測控制方法是利用質譜儀對轉爐煙氣成分進行實時檢測， 通過計算機系統對質譜儀PLC中數據進行讀取和處理，分析轉爐內煙氣成分變化情況，得 出轉爐爐渣狀態判據，並將判斷結果輸送到計算機，再由計算機根據判斷結果按照設定內 容和數據計算出合理的控制槍位及氧氣流量，通過PLC控制氧槍操作。本發明根據煙氣中 CO含量出現急驟下降後又伴有急驟上升趨勢時將出現跑渣現象，當煙氣中CO含量出現持 續升高時將發生返幹現象這一顯著特點，通過調整氧槍槍位和氧氣流量的方式，將煙氣中 CO含量控制在合理範圍內，從而避免跑漁和返幹現象的發生。自檢測開始後，轉爐一級終端 便開始對檢測及控制全過程進行實時數據及狀態顯示。具體方法為開始吹氧時啟動取樣裝置和質譜儀進行轉爐煙氣取樣和成分分析。轉爐二級計算機氧槍實時控制程序通過工業乙太網，對質譜儀傳輸的煙氣分析數 據進行實時接收和讀取，並結合鐵水成分及轉爐液位值計算出實時氧累百分比、氧槍設定 槍位和流量，並將此數據寫入通訊數據模塊中。吹氧開始至吹氧30%期間二級計算機氧槍實時控制程序根據鐵水成分及轉爐 液位值，計算出靜態氧槍槍位和氧氣流量，轉爐一級PLC按照計算結果控制氧槍和氧氣。吹氧30% 80%之間根據質譜儀提供的實時煙氣成分及靜態氧槍槍位和氧氣 流量值，二級計算機計算出設定氧槍槍位和氧氣流量，轉爐一級PLC根據設定結果對氧槍 槍位和氧氣流量進行實時控制。當煙氣中CO 60%時，則 提高氧槍槍位、降低氧氣流量，以避免返幹現象。吹氧80%至副槍測試前，通過降低氧槍槍位、提高氧氣流量的方式降低渣中FeO 含量，防止出現副槍粘槍現象。過程測試後至吹煉終點根據煙氣中C0含量的變化情況進行拉碳控制，當煙氣中 C0 < 20%時，逐漸降低氧槍槍位直至達到拉碳槍位，以避免測試後出現跑渣現象。
權利要求
一種轉爐爐渣狀態檢測控制裝置，包括設於轉爐鍋爐上方的質譜儀，其特徵在於，所述的質譜儀通過取樣管路連接轉爐煙氣取樣裝置，在轉爐二級計算機中建立氧槍實時控制程序，質譜儀PLC與轉爐二級計算機氧槍實時控制程序連接組成工業乙太網，氧槍實時控制程序對質譜儀傳輸的煙氣分析數據進行實時接收和讀取；在轉爐一級PLC中增加氧槍實時控制通訊數據模塊，氧槍實時控制程序通過轉爐二級計算機與轉爐一級PLC內通訊數據塊進行通訊，並將當前數據進行實時寫入操作；在轉爐一級計算機操作畫面中增設氧槍實時控制功能按鈕。
2.一種基於權利要求1所述轉爐爐渣狀態檢測控制裝置的檢測控制方法，其特徵在 於，利用質譜儀對轉爐煙氣成分進行實時檢測，通過計算機系統對質譜儀PLC中數據進行 讀取和處理，分析轉爐內煙氣成分變化情況，得出轉爐爐渣狀態判據，並將判斷結果輸出到 計算機，再由計算機根據判斷結果按照設定的內容和數據計算出合理的冶煉控制槍位及氧 氣流量，並通過PLC指導和實時控制氧槍操作，轉爐一級終端對檢測及控制全過程進行實 時數據及狀態顯示。
3.根據權利要求2所述的轉爐爐渣狀態檢測控制方法，其特徵在於，具體操作方法為 開始吹氧時啟動取樣裝置和質譜儀進行轉爐煙氣取樣和成分分析；轉爐二級計算機氧槍實時控制程序通過工業乙太網，對質譜儀傳輸的煙氣分析數據進 行實時接收和讀取，並結合鐵水成分及轉爐液位值計算出實時氧累百分比、氧槍設定槍位 和流量，並將此數據寫入通訊數據模塊中；吹氧開始至吹氧30%期間二級計算機氧槍實時控制程序根據鐵水成分及轉爐液位 值，計算出靜態氧槍槍位和氧氣流量，轉爐一級PLC按照計算結果控制氧槍和氧氣；吹氧30% 80%之間根據質譜儀提供的實時煙氣成分及靜態氧槍槍位和氧氣流量 值，二級計算機計算出設定氧槍槍位和氧氣流量，轉爐一級PLC根據設定結果對氧槍槍位 和氧氣流量進行實時控制；當煙氣中CO 60%時，則提高 氧槍槍位、降低氧氣流量；吹氧80%至副槍測試前，通過降低氧槍槍位、提高氧氣流量的方式降低渣中FeO含量； 過程測試後至吹煉終點根據煙氣中CO含量的變化情況進行拉碳控制，當煙氣中CO < 20%時，逐漸降低氧槍槍位直至達到拉碳槍位；自檢測開始後，轉爐一級終端便開始對檢測及控制全過程進行實時數據及狀態顯示。
全文摘要
本發明涉及一種轉爐爐渣狀態檢測控制裝置及方法，將連接煙氣取樣裝置的質譜儀PLC與轉爐二級計算機氧槍實時控制程序組成工業乙太網，在轉爐一級PLC中增加氧槍實時控制通訊數據模塊，並在操作畫面中增設氧槍實時控制按鈕，轉爐一級PLC控制程序按照通訊數據模塊內數據對氧槍槍位、氧氣流量進行實時控制。質譜儀分析數據準確，確保了檢測精度；測量與控制精度高，杜絕了跑渣與返幹現象的發生；程序編制設計合理，實現了實時定量監測和控制轉爐爐渣熔化狀態，提高轉爐鋼水收得率和生產效率，減少操作工人清理殘渣的工作量，避免跑渣造成的人員及設備傷害，降低了轉爐生產成本。
文檔編號F27D19/00GK101993970SQ20091001336
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月25日 優先權日2009年8月25日
發明者王軍, 王金輝, 翟寶鵬, 許化為, 賈春輝, 金百剛, 魏春新 申請人:鞍鋼股份有限公司