专利名称：转炉吹氧控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种转炉吹氧控制方法及装置。
背景技术：
转炉炼钢的基本手段是通过氧枪向转炉内吹氧气使转炉内的铁水发生化学反应， 吹氧流量变化直接影响钢水的成分和产量，进而影响整个冶炼过程，因此炼钢过程中必须 保证控制好吹氧流量。目前，转炉炼钢吹氧控制大多采用手动控制方式，操作人员通过观察转炉口火焰 的情况对吹氧流量进行调节，劳动强度大、人为因素大，操作人员的技术水平、个人经验直 接影响钢水的质量。尤其在一次除尘采用LT干法除尘的系统中，在氧气开吹阶段，如果氧 气压力太小，会点不着火；如果氧气压力过大，就会造成静电除尘器泄爆，损坏烟道。因此急 需一种稳定可靠的转炉吹氧自动控制系统及方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种转炉吹氧控制方法及装置，以实现 自动控制转炉炼钢的吹氧流量，技术方案如下一种转炉吹氧控制方法，应用于转炉炼钢吹氧系统，该系统包括设置在氧气输送 管道上的氧气压力调节阀、与所述氧气压力调节阀相连的氧气流量调节阀，所述方法包 括获取吹氧过程信息，以及所述氧气输送管道中的当前供氧压力和流量信息；所述 吹氧过程信息包括吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号，所述副枪测量信号包括 副枪测量开始信号和副枪测量结束信号；利用所述吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号，确定当前转炉吹氧阶段 所对应的吹氧控制方式；按照所述吹氧控制方式调节所述氧气压力调节阀和/或所述氧气流量调节阀，以 将所述当前供氧压力和/或流量调节至所述预设范围。优选地，上述转炉吹氧控制方法中，当所述吹氧时间不大于2min时，将所述氧气 流量调节阀调至最大开度，调节所述氧气压力调节阀，使所述氧气流量调节阀的后的压力 保持在第一压力预设范围内。优选地，上述转炉吹氧控制方法中，所述吹氧时间大于2min，且未获取到所述副枪 测量开始信号时，利用比例_积分_微分调节方式调节所述氧气压力调节阀，使所述氧气压 力调节阀后压力维持在第二压力预设范围，利用比例-积分调节方式调节所述氧气流量调 节阀，使所述氧气流量调节阀后氧气流量值保持在第一流量预设范围内。优选地，上述转炉吹氧控制方法中，当接收到所述副枪测量开始信号，且未获取 到所述副枪结束信号时，保持所述氧气压力调节阀的开度不变，利用比例-积分调节方式 调节所述氧气流量调节阀的开度，使所述氧气流量调节阀后流量保持在第二流量预设范围内。优选地，上述转炉吹氧控制方法中，获取到所述副枪测量结束信号，且未接收到所 述吹氧结束信号时，获取到所述副枪测量结束信号后，在预设时间内保持所述氧气压力调 节阀的开度不变，再利用比例_积分_微分调节方式，调节所述氧气压力调节阀，使所述氧 气压力调节阀的阀后压力达到第二压力预设范围，利用比例-积分调节方式调节所述氧气 流量调节阀，使所述氧气流量调节阀后流量在第二流量预设范围内。本申请还提供一种转炉吹氧控制装置，技术方案如下一种转炉吹氧控制装置，转炉炼钢供氧系统包括设置在氧气输送管道上的氧气压 力调节阀，与所述氧气压力调节阀相连的氧气流量调节阀，包括数据获取单元，用于获取吹氧时间信息、副枪测量开始信号、副枪测量结束信号和 吹氧结束信号，以及所述氧气输送管道中的供氧压力和/或流量信息；与所述数据采集单元相连的中央处理器，利用所述数据获取单元获取得到的吹氧 信息，确定当前转炉吹氧阶段所对应的吹氧控制方式；与所述中央处理器相连的控制器，按照所述吹氧控制方式调节所述氧气压力调节 阀和/或氧气流量调节阀，以将当前供氧压力和/或流量调节至预设范围。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，利用获取得到的吹氧时间信息、副枪 测量开始结束信号，确定当前转炉吹氧阶段的控制方式，然后根据获取得到的氧气输送管 道中的当前供氧压力和流量信息，按照所确定的吹氧控制方式，调节氧气压力调节阀和氧 气流量调节阀，以将当前供氧压力流量调节至所述预设范围。本申请根据转炉炼钢过程对 氧气流量或压力要求不同，确定不同的控制方式来调节输氧管道中的氧气量，以达到转炉 炼钢过程对氧气量的需求，从而实现了对转炉炼钢吹氧的自动控制，大大降低了转炉炼钢 吹氧控制过程的难度，提高了转炉炼钢的生产效率，减少了操作人员的劳动强度，同时，提 高了转炉炼钢过程的可靠性和运行稳定性。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例一种转炉吹氧自动控制方法的流程图；图2为本申请实施例另一种转炉吹氧自动控制方法的流程图；图3为本申请实施例转炉炼钢系统的供氧设备的结构示意图；图4为转炉吹氧的开吹阶段的氧气压力范围；图5为本申请实施例一种转炉吹氧控制装置的结构示意图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。本申请的转炉炼钢吹氧系统中包括设置在氧气输送管道上的氧气压力调节阀，与 氧气压力调节阀相连的氧气流量调节阀，本申请提供的转炉吹氧控制方法及装置就是利用 不同的调节方式调节所述氧气压力调节阀和氧气流量调节阀，以使转炉炼钢的供氧量达到 转炉炼钢工艺要求。参见图1，图1示出了本申请实施例一种转炉吹氧控制方法的流程图，该方法主要 包括S110，获取吹氧过程信息，以及所述氧气输送管道中的当前供氧参数信息，所述吹 氧过程信息包括吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号；所述供氧参数信息包括 供氧压力和流量信息。转炉炼钢吹氧过程开始时，计时器记录吹氧时间，在转炉炼钢过程需要用副枪设 备对转炉中钢水进行测温取样，在副枪测量开始和结束时会分别发出副枪测量开始信号、 副枪测量结束信号。在整个转炉炼钢吹氧过程结束时发出一吹氧结束信号。S120，利用所述吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号，确定当前转炉吹氧 阶段所对应的吹氧控制方式。根据转炉炼钢吹氧过程中对氧气量的不同要求，将整个转炉炼钢吹氧过程分成几 个不同的阶段，不同阶段采用不同控制方式，以使供氧量满足转炉炼钢工艺要求。首先判断吹氧时间，当吹氧时间不大于2min时，为转炉吹氧的开吹阶段，此阶段 需满足氧气流量调节阀的阀后压力在预设范围内，所述预设范围可以根据转炉炼钢工艺要 求确定得到，此阶段如果氧气压力太小，则可能出现点不着火；如果氧气压力太大，则可能 造成静电除尘器泄爆，损坏烟道。当吹氧时间大于2min时，判断是否检测并获取到副枪测量开始信号，当未获取到 副枪测量开始信号时，为转炉吹氧的主吹阶段，此阶段对氧气压力和流量的要求变化比较 小，没有剧烈波动，主要是采用 PID(Proportion-Integration-Differentiation，比例-积 分-微分)调节方式调节氧气压力调节阀，使氧气压力调节阀的阀后压力达到预设范围内， 所述预设范围可以根据具体的转炉炼钢工艺要求确定。采用PI (Proportion-Integration， 比例_积分)调节方式调节氧气流量调节阀，使氧气流量调节阀的阀后流量达到流量设定 值。当获取得到副枪测量开始信号，且未获取得到副枪结束信号时，为转炉吹氧的副 枪测量阶段，此阶段要求氧气流量迅速降到正常流量的70%以下，供氧压力不做控制，采用 PI调节方式，使氧气流量调节阀的阀后流量达到主吹阶段的氧气流量调节阀的阀后流量值 的70%以下。当获取得到副枪测量结束信号，且未检测到吹氧结束信号时，为转炉吹氧的二次 吹炼阶段，此阶段要求供氧流量迅速提升到主吹阶段的供氧流量值，且要求快速稳定，不能 有超调和振荡。采用PID调节方式调节氧气压力调节阀，使氧气压力调节阀的阀后压力保 持在主吹阶段的氧气压力值范围内，采用PI调节方式调节氧气流量调节阀，使氧气流量调 节阀的阀后流量达到主吹阶段的氧气流量值。其中，在吹氧控制过程的各个阶段中的氧气流量预设值可以由二级计算得到并通讯到转炉顶吹PLC或者在人机界面提前设定，在不同阶段或同一阶段的不同时刻，所述氧 气流量值可能不同，但针对某一特定时间段内所述氧气流量值为常量。S130，按照所述吹氧控制方式调节所述氧气压力调节阀和/或所述氧气流量调节 阀，以将所述当前供氧压力和/或流量调节至所述预设范围。具体地，本步骤在采用PID或PI调节方式时，根据当前供氧压力、流量值，以及氧 气压力、流量的预设值计算出系统误差，根据被控过程的特性确定出比例系数、积分时间、 微分时间，以使控制量达到某预设值。其中不同阶段的压力、流量预设值可以不同。所述被 控过程的特性包括稳态误差、调节时间、超调量等控制系统的性能指标。本施例提供的转炉吹氧控制方法，根据转炉炼钢过程对氧气流量或压力要求不 同，确定不同的控制方式来调节输氧管道中的氧气的压力、流量，以达到转炉炼钢过程对氧 气量的需求，从而实现了对转炉炼钢吹氧的自动控制，大大降低了转炉炼钢吹氧控制过程 的难度，提高了转炉炼钢的生产效率，减少了操作人员的劳动强度，同时，提高了转炉炼钢 过程的可靠性和运行稳定性。结合图2-3，图2示出了本申请实施例提供的转炉吹氧控制方式的具体控制流程 图，图3示出了转炉炼钢系统的供氧设备的结构示意图。图3所示的供氧设备主要包括氧气总管压力1、氧气调节阀前手阀2、氧气压力调 节阀3、氧气压力调节阀后压力4、氧气流量调节阀5、氧气流量调节阀后手阀6、氧气流量调 节阀后压力7、氧气流量8、A氧枪支路手阀9、A氧枪支路切断阀10、A氧枪支路氧气压力 11、氧气调节阀旁通手阀12、B氧枪支路手阀13、B氧枪支路切断阀14、B氧枪支路氧气压 力15，本实施例以A氧枪支路工作为例进行说明，在转炉正常生产的情况下，氧气调节 阀前手阀2，氧气流量调节阀后手阀6，A氧枪支路手阀9，B氧枪支路手阀13，是打开状态， 氧气调节阀旁通手阀12是关闭状态。当A氧枪降到开氧点以下后，B氧枪支路切断阀14维 持关闭状态，打开A氧枪支路切断阀10，通过调节氧气压力调节阀3的开度kP和氧气流量 调节阀5的开度kF使供氧气流量f符合转炉炼钢的工艺要求。在冶炼过程中，当A氧枪支路切断阀10打开时，即转炉吹氧开始，计时器开始计 时，并且根据计时器的计时时间和由副枪PLC通讯得到副枪测量信号把转炉吹氧过程依次 分为Sl开吹阶段、S2主吹阶段、S3副枪测量阶段、S4 二次吹炼阶段四个阶段，每个阶段用 不同的控制方式来控制。如附图2所示流程，具体控制过程如下S210，判断吹氧时间是否大于2min，如果吹氧时间大于2min，执行步骤S230 ；否 则，执行步骤S220。转炉炼钢开始2min内，即计时器计时2min内，定义为开吹阶段，该步骤判断计时 器计时时间是否大于2min，当计时时间不大于2min时，执行开吹阶段对应的转炉吹氧控制方式。S220，根据氧气总管压力、吹氧时间和供氧压力之间的预设关系，调节氧气压力调 节阀3的开度，使氧气流量调节阀的阀后压力达到第一压力预设范围。氧气总管压力、吹氧时间和氧气压力调节阀3开度之间的关系如表1所示表 权利要求
一种转炉吹氧控制方法，应用于转炉炼钢吹氧系统，该系统包括设置在氧气输送管道上的氧气压力调节阀、与所述氧气压力调节阀相连的氧气流量调节阀，其特征在于，所述方法包括获取吹氧过程信息，以及所述氧气输送管道中的当前供氧压力和流量信息；所述吹氧过程信息包括吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号，所述副枪测量信号包括副枪测量开始信号和副枪测量结束信号；利用所述吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号，确定当前转炉吹氧阶段所对应的吹氧控制方式；按照所述吹氧控制方式调节所述氧气压力调节阀和/或所述氧气流量调节阀，以将所述当前供氧压力和/或流量调节至所述预设范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当所述吹氧时间不大于2min时，将所述氧气流量调节阀调至最大开度，调节所述氧气 压力调节阀，使所述氧气流量调节阀的阀后压力保持在第一压力预设范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述吹氧时间大于2min，且未获取到所述副枪测量开始信号时，利用比例-积分-微分 调节方式调节所述氧气压力调节阀，使所述氧气压力调节阀后压力维持在第二压力预设范 围，利用比例-积分调节方式调节所述氧气流量调节阀，使所述氧气流量调节阀后氧气流 量值保持在第一流量预设范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当接收到所述副枪测量开始信号，且未获取到所述副枪结束信号时，保持所述氧气压 力调节阀的开度不变，利用比例-积分调节方式调节所述氧气流量调节阀的开度，使所述 氧气流量调节阀后流量保持在第二流量预设范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于获取到所述副枪测量结束信号，且未接收到所述吹氧结束信号时，获取到所述副枪测 量结束信号后，在预设时间内保持所述氧气压力调节阀的开度不变，再利用比例_积分_微 分调节方式，调节所述氧气压力调节阀，使所述氧气压力调节阀的阀后压力达到第二压力 预设范围，利用比例-积分调节方式调节所述氧气流量调节阀，使所述氧气流量调节阀后 流量在第二流量预设范围内。
6.一种转炉吹氧控制装置，转炉炼钢供氧系统包括设置在氧气输送管道上的氧气压力 调节阀，与所述氧气压力调节阀相连的氧气流量调节阀，其特征在于，包括数据获取单元，用于获取吹氧时间信息、副枪测量开始信号、副枪测量结束信号和吹氧 结束信号，以及所述氧气输送管道中的供氧压力和/或流量信息；与所述数据采集单元相连的中央处理器，利用所述数据获取单元获取得到的吹氧信 息，确定当前转炉吹氧阶段所对应的吹氧控制方式；与所述中央处理器相连的控制器，按照所述吹氧控制方式调节所述氧气压力调节阀和 /或氧气流量调节阀，以将当前供氧压力和/或流量调节至预设范围。
全文摘要
本申请公开了一种转炉吹氧控制方法及装置，转炉炼钢吹氧系统包括设置在氧气输送管道上的氧气压力调节阀、与氧气压力调节阀相连的氧气流量调节阀，包括获取吹氧过程信息，以及氧气输送管道中的当前供氧压力和流量信息；吹氧过程信息包括吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号，副枪测量信号包括副枪测量开始信号和副枪测量结束信号；利用吹氧时间信息、副枪测量信号和吹氧结束信号，确定当前转炉吹氧阶段所对应的吹氧控制方式；按照吹氧控制方式调节氧气压力调节阀和/或氧气流量调节阀，以将当前供氧压力和/或流量调节至预设范围。从而，实现了对转炉炼钢吹氧的自动控制，降低了转炉炼钢吹氧控制过程的难度，提高了转炉炼钢的生产效率。
文档编号C21C5/30GK101956041SQ20101029900
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者吴晓峰, 孟伟, 张丽荣, 李莉芝, 李青, 李鹏程, 桑红生, 王永刚, 王玮, 颜炳正, 马丽, 齐敏 申请人:莱芜钢铁集团有限公司