转炉自动出钢控制方法及系统与流程

本申请涉及转炉钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种转炉自动出钢控制方法及系统。

背景技术：

转炉炼钢是当今世界上最主要的炼钢方法，钢产量占世界钢总产量的65％以上。随着市场对高品质钢的需求增多，如汽车板、高级船板、电工钢、不锈钢等，对转炉炼钢的钢水洁净度要求也越来越高，因此钢水的杂质元素含量要尽量少。在转炉炼钢末期，将钢水从转炉倾倒入钢包的过程中，炉渣也会伴随着钢液一起流入钢包内(即转炉出钢下渣)，影响钢水的洁净度。目前，严格控制出钢，是避免出钢过程中钢包内混入炉渣的重要手段。

现有的，转炉出钢是工作人员在转炉操作室内通过控制摇炉手柄的给电进行转炉的摇炉控制，让转炉旋转运动，转炉内的钢水通过出钢口流出，在出钢的过程中移动控制钢包车，使钢包车上的钢包能够承接转炉内流出的钢水。工作人员的摇炉操作完全依靠经验判断以及肉眼观察，即根据肉眼观察在钢水将要出尽且未炉渣排出时候进行摇炉，根据转炉的经验调整钢包车的位置以及控制出钢时间。但因转炉炼钢现场环境恶劣，影响人的视线和判断能力，判断的误差较大，且手动摇炉控制精度难以保证，常出现钢水出不净或钢包下渣的现象。

技术实现要素：

本申请提供了一种转炉自动出钢控制方法及系统，实现自动化出钢，提高出钢效率并避免炉渣随钢水混出。

第一方面，本申请提供了一种转炉自动出钢控制方法，该方法包括：如果接收到出钢信号，控制载有钢包的钢包车开动至初始接钢位置，控制转炉摇炉至初始出钢位置，所述转炉内钢水冲出出钢口的水堵塞，控制所述转炉在所述初始出钢位置停留相应的出钢时间，由所述钢包承接所述钢水；

按预设的每次摇炉角度t控制所述转炉从所述初始出钢位置摇炉至出钢结束位置，并在每次摇炉结束后停留相应的出钢时间；

控制所述钢包车移动，保证所述钢包在整个摇炉过程中承接钢水；

当所述转炉摇炉至所述出钢结束位置，控制所述转炉停留相应出钢时间后，反向摇炉直至所述转炉回位。

可选的，在上述方法中，所述每次摇炉角度t为2°，所述出钢结束位置与所述初始出钢位置的夹角为20°。

可选的，在上述方法中，所述控制所述钢包车移动，保证所述钢包在整个摇炉过程中承接钢水，包括：

设置第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置，根据所述转炉的出钢角度，将所述钢包车从所述初始接钢位置依次移动至第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置。

可选的，在上述方法中，相邻的所述初始接钢位置、第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置之间的距离均为0.5m。

可选的，在上述方法中，所述根据所述转炉的出钢角度，将所述钢包车从所述初始接钢位置依次移动至第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置，包括：

如果所述转炉摇炉至-88°，控制所述钢包车从所述初始接钢位置移动至所述第一接钢位置；

如果所述转炉摇炉至-92°，控制所述钢包车从所述第一接钢位置移动至所述第二接钢位置；

如果所述转炉摇炉至-96°，控制所述钢包车从所述第二接钢位置移动至所述第三接钢位置。

可选的，在上述方法中，所述方法还包括：

在反向摇炉过程中，控制所述转炉反向摇炉至第一预设角度，控制所述钢包车回行至所述初始接钢位置，控制挡渣板打开，将所述出钢口的残留钢水放至所述钢包内。

可选的，在上述方法中，所述方法还包括：

在反向摇炉过程中，控制所述转炉反向摇炉至第二预设角度，使用水堵塞封堵所述出钢口。

第二方面，本申请还提供了一种转炉自动出钢控制系统，所述系统包括：

出钢信号接收模块，用于接收出钢信号，如果接收到出钢信号，控制载有钢包的钢包车开动至初始接钢位置，控制转炉摇炉至初始出钢位置，所述转炉内钢水冲出出钢口的水堵塞，控制所述转炉在所述初始出钢位置停留相应的出钢时间，由所述钢包承接所述钢水；

出钢摇炉控制模块，用于按预设的每次摇炉角度t控制所述转炉从所述初始出钢位置摇炉至出钢结束位置，并在每次摇炉结束后停留相应的出钢时间；

出钢钢包车控制模块，用于控制所述钢包车移动，保证所述钢包在整个摇炉过程中承接钢水；

转炉回位模块，当所述转炉摇炉至所述出钢结束位置，控制所述转炉停留相应出钢时间后，控制挡渣滑板关闭所述出钢口，反向摇炉直至所述转炉回位。

可选的，上述系统中，所述系统还包括：

残留钢水出钢模块，用于在反向摇炉过程中，控制所述转炉反向摇炉至第一预设角度，控制所述钢包车回行至所述初始接钢位置，控制挡渣板打开，将所述出钢口的残留钢水放至所述钢包内。

可选的，上述系统中，所述系统还包括：

水堵塞封堵模块，用于在在反向摇炉过程中，控制所述转炉反向摇炉至第二预设角度，使用水堵塞封堵所述出钢口。

本申请提供的转炉自动出钢控制方法及系统，实现出钢的自动化控制，且在出钢过程中能够准确的分离钢水和炉渣，既保证了出钢过程中钢水充分流出，又能防止炉渣随钢水混出，有效避免钢水污染，避免出现人为手动摇炉造成的出钢质量不稳定。实现远程控制出钢，降低工作人员的工作强度，提升作业的安全度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的转炉的结构示意图；

图2为本申请提供的炉体出钢的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的转炉自动出钢控制方法的结构流程图；

图4为本申请实施例提供的转炉自动出钢控制系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的转炉自动出钢控制系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

本申请实施例提供的转炉自动出钢控制方法用于转炉炼钢，本申请中涉及的转炉为120～200吨位的转炉，炉体结构如附图1所示，包括设置在炉体上端的炉口和出钢口，在炼钢过程中氧枪通过炉口进入炉体，在冶炼结束后氧枪撤出进行出钢，在出钢过程中摇炉到一定角度，钢水从出钢口排出，如附图2所示，为了提高出钢的洁净度，需要在出钢过程中避免炉渣随钢水流出。

图3为本申请实施例提供的一种转炉自动出钢控制方法的流程示意图，如图3所示，该方法主要包括一下步骤：

s100：如果接收到出钢信号，控制载有钢包的钢包车开动至初始接钢位置，控制转炉摇炉至初始出钢位置，所述转炉内钢水冲出出钢口的水堵塞，控制所述转炉在所述初始出钢位置停留相应的出钢时间，由所述钢包承接所述钢水。

本申请中，在接收到出钢信号的时候，启动自动出钢，控制载有钢包的钢包车开动至初始接钢位置，控制转炉摇炉至初始出钢位置，即转炉倾斜一定的角度，钢水在自身的重力作用下冲出出钢口的水堵塞，流至钢包车上的刚包内，转炉在其初始出钢位置停留一定的时间，如10-15s，将转炉内的钢水排出一定量，尽量做到炉渣不随钢水排出而钢水能够最大量的排出。

转炉摇炉是通过控制编码器进行转炉倾动角度的调整。根据转炉的参数以及炉内钢水液面高度，设定初始出钢位置，根据出钢位置设定钢包的初始接钢位置，保证钢水准确的注入钢包内。

s200：按预设的每次摇炉角度t控制所述转炉从所述初始出钢位置摇炉至出钢结束位置，并在每次摇炉结束后停留相应的出钢时间。

在初始出钢位置停留一定的出钢时间后，进行转炉的摇炉即控制转炉继续倾斜，钢水继续流出。本申请中，预设每次摇炉的角度t(启动转炉每次旋转运行的角度)，按预设的每次摇炉角度t控制转炉初始出钢位置摇炉至出钢结束位置，并在每次摇炉结束后控制转炉停留相应的出钢时间。其中，出钢结束位置为转炉内钢水出尽而不带出炉渣的位置，出钢结束位置的设置也是根据转炉参数以及炉渣量。为方便初始出钢位置和出钢结束位置的选择，本申请中采用角度进行说明，如当炉体的炉口正朝上时候，选定转炉角度为零度，炉口朝向操作室时转炉角度为正值，炉口背离操作室时转炉角度为负值，在本申请实施例中出钢口远离操作室，在出钢过程中转炉角度通常为负值。在具体实施过程中每次摇炉角度t可选1-5°，在每一次摇炉结束后可根据需要停留10-30s。如果一次性摇炉角度过大，那么钢水和炉渣就会从炉体上方的炉口直接流出，造成钢水的损失，并且1640℃左右的钢水会烧毁炉下设施，造成安全事故。根据转炉炼钢的实际情况选择合适的每次摇炉角度t以及相应的停留时间。

s300：控制所述钢包车移动，保证所述钢包在整个摇炉过程中承接钢水。

在摇炉出钢过程中，钢包车随出钢位置的变动进行移动，钢包车可以选择持续移动也可以选择间歇性移动，但必须保证钢包在整个摇炉过程中承接钢水。具体实施过程中，可设置第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置，根据所述转炉的出钢角度，将所述钢包车从所述初始接钢位置依次移动至第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置。本申请中不局限于第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置三个接钢位置，可根据需要进行接钢位置以及接钢位置数量的选定。根据钢包的尺寸型号相邻的初始接钢位置、第一接钢位置、第二接钢位置和第三接钢位置之间的距离均可选为0.5m，即钢包车间歇性移动的每次移动距离为0.5m。

s400：当所述转炉摇炉至所述出钢结束位置，控制所述转炉停留相应出钢时间后，反向摇炉直至所述转炉回位。

当转炉摇炉至出钢结束位置，控制转炉停留一段时间完成出钢后，反向摇炉直至转炉回位，可进行下一次转炉炼钢。

在反向摇炉的过程中，控制所述转炉反向摇炉至第一预设角度，控制所述钢包车回行至所述初始接钢位置，控制挡渣板打开，将所述出钢口的残留钢水放至所述钢包内，可保证洁净的钢水全部排出。

进一步，在反向摇炉过程中，控制所述转炉反向摇炉至第二预设角度，使用水堵塞封堵所述出钢口。为下一轮的转炉炼钢做准备。

下面结合具体实施方式，进行本申请提供的转炉自动出钢控制方法具体描述。

出钢过程中的摇炉角度、停留时间以及钢包车位置参见表一：

表一：

表一展示了转炉每次摇炉角度为2°以及转炉摇炉位置以及停留的时间。

结合表一进行自动出钢过程详细描述，本实施方式中，初始接钢位置为-82°，出钢结束位置为-102°，从初始接钢位到出钢结束位置分10次进行摇炉。在控制出钢前，将钢包车移动至初始接钢位置，在本实施例中钢包车的初始接钢位置为距离钢包室墙壁35m位置处。结合附图1，开始出钢的瞬间钢水落入钢包的右侧边缘。

控制出钢过程：接收到出钢信号，控制钢包车至距离钢包室墙壁35m位置处停止，控制转炉摇炉至-82°，炉内钢水冲开出钢口中的水堵塞，钢水流入钢包车上的钢包中，且钢水落入钢包的右侧边缘，保持此转炉角度停留12s进行出钢；控制转炉摇炉至-84°，保持此转炉角度停留32s进行出钢；控制转炉摇炉至-86°，保持此转炉角度停留22s进行出钢；控制转炉摇炉至-88°，此时转炉到达-88°的瞬间流出的钢水落入钢包左侧边缘，保持此转炉角度停留32s进行出钢，在进行下次摇炉前将钢包车从距离钢包室墙壁35m的初始接钢位置移动至距离钢包室墙壁35.5m的第一接钢位置；控制转炉摇炉至-90°，保持此转炉角度停留32s进行出钢；控制转炉摇炉至-92°，保持此转炉角度停留31s进行出钢，在进行下次摇炉前将钢包车从距离钢包室墙壁35.5m的第一接钢位置移动至距离钢包室墙壁36m的第二接钢位置；控制转炉摇炉至-94°，保持此转炉角度停留32s进行出钢；控制转炉摇炉至-96°，保持此转炉角度停留32s进行出钢，在进行下次摇炉前将钢包车从距离钢包室墙壁36m的第二接钢位置移动至距离钢包室墙壁36.5m的第三接钢位置；控制转炉摇炉至-98°，保持此转炉角度停留32s进行出钢；控制转炉摇炉至-100°，保持此转炉角度停留32s进行出钢；控制转炉摇炉至-102°，保持此转炉角度停留12s进行出钢，在停留时间结束时控制挡渣板关闭，反向摇炉至转炉回位。

上述中，在相应的摇炉角度停留相应的时间，在停留时间结束的时候启动下一次摇炉，停留时间保证炉内钢水充分排出以及防止炉渣混出。停留时间不宜过长也不宜过短，过长则易使炉渣从出钢口随钢水排出，过短则可能导致钢水与炉渣从炉口流出，造成事故。为有效控制钢包车的移动，本申请具体实施方式中，转炉摇炉至-88°，控制钢包车从初始接钢位置移动至第一接钢位置；转炉摇炉至-92°，控制钢包车从第一接钢位置移动至第二接钢位置；转炉摇炉至-96°，控制钢包车从第二接钢位置移动至第三接钢位置。

在反向摇炉的过程中，控制转炉方向摇炉至第一预设角度-60°，控制钢包车回行至距离钢包室墙壁35m的初始接钢位置，控制挡渣板打开，出钢口的残留钢水放至钢包内，通常3-5s的时间即可完成放出残留钢水。继续反向摇炉至第二预设角度-20°，使用水堵塞封堵出钢口。

在出钢过程控制转炉摇炉倾动，钢水在自身的重力以及转炉的倾动作用下从出钢口流出，且在摇炉倾动一定的角度的时候停留相应的时间，保证钢水充分流出，在停留时间结束时及时进行再次摇炉倾动，避免在钢水液面下降至炉渣层接近出钢口时炉渣随钢水流出。本申请具体实施方式中，不局限于上述转炉角度、停留时间以及钢包车的移动方式，根据实际情况可进行转炉角度、停留时间以及钢包车的移动方式的调整。

本申请提供的转炉自动出钢控制方法在出钢过程中能够准确的分离钢水和炉渣，既保证了出钢过程中钢水充分流出，又能防止炉渣随钢水混出，有效避免钢水污染，避免出现人为手动摇炉造成的出钢质量不稳定。实现远程控制出钢，降低工作人员的工作强度，提升作业的安全度。

与本申请实施例提供的转炉自动出钢控制方法相对应，本申请还提供了转炉自动出钢控制系统。参见图4，为本申请提供的转炉自动出钢控制系统的结构示意图，所述系统包括：

出钢信号接收模块1，用于接收出钢信号，如果接收到出钢信号，控制载有钢包的钢包车开动至初始接钢位置，控制转炉摇炉至初始出钢位置，所述转炉内钢水冲出出钢口的水堵塞，控制所述转炉在所述初始出钢位置停留相应的出钢时间，由所述钢包承接所述钢水。

出钢摇炉控制模块2，用于按预设的每次摇炉角度t控制所述转炉从所述初始出钢位置摇炉至出钢结束位置，并在每次摇炉结束后停留相应的出钢时间。

出钢钢包车控制模块3，用于控制所述钢包车移动，保证所述钢包在整个摇炉过程中承接钢水。

转炉回位模块4，当所述转炉摇炉至所述出钢结束位置，控制所述转炉停留相应出钢时间后，控制挡渣滑板关闭所述出钢口，反向摇炉直至所述转炉回位。

附图5为本申请实施例提供的另一种结构示意图，参见附图5，本申请实施例提供的转炉自动出钢控制系统还包括：

残留钢水出钢模块41，用于在反向摇炉过程中，控制所述转炉反向摇炉至第一预设角度，控制所述钢包车回行至所述初始接钢位置，控制挡渣板打开，将所述出钢口的残留钢水放至所述钢包内。

水堵塞封堵模块42，用于在在反向摇炉过程中，控制所述转炉反向摇炉至第二预设角度，使用水堵塞封堵所述出钢口。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。