CN113005254A - 一种无人化智能炼钢***及炼钢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人化智能炼钢***及炼钢方法，所述炼钢***包括炼钢过程控制子***、转炉冶炼执行子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***、合金称量一级控制***和红外下渣检测***，所述炼钢过程控制子***对转炉冶炼执行子***、冶炼终点判定子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***和合金称量一级控制***发出指令以及接受返回的数据；所述炼钢过程控制子***还用于执行炼钢物资计量管理、炼钢化验管理以及冶炼终点判定。本发明可实现炼钢无人化，减少炼钢车间人员配置，规范炼钢操作，降低人为误操作对炼钢工序的影响，进而改善炼钢操作人员工作环境，降低工人劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种无人化智能炼钢***及自动化炼钢方法。
背景技术
目前钢铁企业炼钢车间操作均采用地面指挥员、天车司机和炼钢操作人员协调配合的作业模式。这种模式存在作业率低、操作不规范、由人为因素引起的误操作事故频发，人工成本高，现场操作人员工作环境差且危险等弊端。
如今人工智能技术已经高度发达，在保证生产安全和生产顺行的前提下，完全可以实现炼钢工序的无人自动化，可以有效提高生产效率，减少炼钢车间的人员配置，规范炼钢操作，降低人为误操作对炼钢工序的影响，改善炼钢操作人员工作环境和降低工人劳动强度。
因此，有必要提供一种自动炼钢方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种无人化智能炼钢***及自动化炼钢方法，该炼钢方法智能化程度高、降低工人劳动强度，可有效避免洒铁事故的发生。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种无人化智能炼钢***，所述炼钢***包括炼钢过程控制子***、转炉冶炼执行子***、冶炼终点判定子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***、合金称量一级控制***和红外下渣检测***；
所述炼钢过程控制子***对转炉冶炼执行子***、冶炼终点判定子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***和合金称量一级控制***发出指令以及接受返回的数据；
所述炼钢过程控制子***还用于执行炼钢物资计量管理、炼钢化验管理以及冶炼终点判定；
所述转炉冶炼执行子***用于控制转炉冶炼过程中吹炼、烟罩升降、氧枪升降、刮渣、摇炉；
所述出钢子***用于控制转炉冶炼完成后的出钢；
所述倒渣子***用于控制转炉出钢完成后炉内冶炼渣的倾倒；
所述溅渣子***用于控制出钢完成后的溅渣护炉操作；
所述合金计量子***用于所需要添加合金量的计算；
所述合金称量一级控制***根据合金计量子***所计算的合金添加量在出钢过程中加入冶炼钢液中；
所述红外下渣检测***用于转炉钢水与钢渣的识别。
一种基于上述无人化智能炼钢***的炼钢方法，所述炼钢方法包括以下步骤：
S1：炉次开始；
S2：炼钢过程控制子***向转炉冶炼执行子***发出冶炼指令，转炉冶炼执行子***根据所要冶炼的钢种进行吹炼、烟罩升降、氧枪升降、刮渣、摇炉；
S3：冶炼开始后，炼钢过程控制子***向合金计量子***发出合金计算指令，合金计量子***接收到指令后，根据冶炼钢种以及原料装入信息，自动选择合金添加模式，开始自动计算所需添加的合金并发送至合金称量一级控制***；
S4：到达冶炼终点时，根据反馈的数据信息，炼钢过程控制子***对转炉冶炼的终点成分进行取样检测，判定检测结果是否合格，并根据判定结果选择出钢方式；
S5：炼钢过程控制子***判定终点冶炼成分合格，则炼钢过程控制子***发送指令给出钢子***，进行出钢操作；
S6：出钢过程中，炼钢过程控制子***根据所要冶炼的钢种，向合金计量子***发出合金添加指令，将所需要添加的合金加入到钢液中；
S7：红外下渣检测***检测到出钢口下渣，发出指令关闭滑板并抬炉至零位；
S8：炼钢过程控制子***接收到零位信息后，向倒渣子***发出指令，进行倒渣操作；
S9：倒渣完成后，反馈数据信息给炼钢过程控制子***，炼钢过程控制子***根据所反馈的数据信息向溅渣子***发出指令，进行溅渣护炉操作；
S10：炉次结束。
所述步骤S2中，转炉冶炼执行子***根据所要冶炼的钢种进行冶炼具体可包括以下步骤：
转炉冶炼执行子***接收到炼钢过程控制子***所发的指令后，氧枪升降机构控制氧枪降枪开氧打火，开始吹炼；吹炼至1分30秒时，烟罩升降机构降烟罩至下限位；吹炼至12min，将烟罩提升至上限位，直至吹炼结束；吹炼完毕，提枪关氧；氧气关闭4s后，氧枪提枪至刺炉口枪位，开氧气吹扫炉口；炉口吹扫完毕，提枪，至等待位以上时，闭合刮渣器，氧枪提枪至上限位时，停枪，此时刮渣器打开。
所述步骤S4中，炼钢过程控制子***执行成分合格判定，吹氧结束信号后，等待时间3min，合金计量子***和合金称量一级控制***进行合金计算以及称量完毕，分四种情况处理：
1)若3min之内，炼钢过程控制子***取样测定冶炼成分的检测结果返回，且判定合格，则炼钢过程控制子***向出钢子***发出直接出钢的指令；
2)若3min之内，炼钢过程控制子***取样测定冶炼成分的检测结果返回，但判定不合格，转手动出钢；
3)若等待3min，炼钢过程控制子***取样测定冶炼成分的检测结果未返回，则人工判定合格，出钢；
4)若出钢开始后，炼钢过程控制子***取样测定冶炼成分的检测结果返回，由操作人员判定成分不合格，转手动出钢。
所述步骤S5中，出钢子***操作出钢具体可包括以下步骤：
出钢判定合格，启泵；-15°关滑板；摇炉至-85°时开滑板；放完钢后-60°开滑板；-15°炉子停顿5s；零位自动关泵。
所述步骤S8中，倒渣子***执行倒渣操作具体可包括以下步骤：
出钢结束，抬炉至零位且等待4s以上，开始执行自动摇炉倒渣程序；
自动摇炉倒渣程序：倒渣时摇至100°以上时停炉，后续摇炉角度每次1°，每次摇炉间隔时间3s；倒渣完毕后抬炉至零位。
所述步骤S9中，溅渣子***执行溅渣操作具体可包括以下步骤：
转炉摇至零位后，等待4s以上后，开始执行溅渣；溅渣完毕后提枪关氮。
本发明的炉次结束后，将氧枪提至等待位以上时，人工点炉次结束信号，开始准备下一炉钢液的冶炼。
本发明的S1-S10中每个步骤均须设置有紧急转手动处理，可强行终止各子***的程序执行。
无人化智能炼钢***是以现有转炉炼钢过程控制子***、转炉冶炼执行子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***和合金称量一级控制***为基础，通过上述子***之间的数据实时采集与传输，对以上***进行统一整合，实现转炉炼钢生产全流程无人化智能控制与管理。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种无人化智能炼钢***及自动化炼钢方法，实现炼钢无人化智能控制，减少炼钢车间人员配置，规范炼钢操作，降低人为误操作对炼钢工序的影响，有效避免洒铁事故的发生，进而改善炼钢操作人员工作环境，降低工人劳动强度。
附图说明
图1为本发明无人化智能炼钢方法的流程图。
具体实施方式
下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种无人化智能炼钢***，所述炼钢***包括炼钢过程控制子***、转炉冶炼执行子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***、合金称量一级控制***和红外下渣检测***；
所述炼钢过程控制子***对转炉冶炼执行子***、冶炼终点判定子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***和合金称量一级控制***发出指令以及接受返回的数据；
所述炼钢过程控制子***还用于执行炼钢物资计量管理、炼钢化验管理以及冶炼终点判定；
所述转炉冶炼执行子***用于控制转炉冶炼过程中吹炼、烟罩升降、氧枪升降、刮渣、摇炉；
所述出钢子***用于控制转炉冶炼完成后的出钢；
所述倒渣子***用于控制转炉出钢完成后炉内冶炼渣的倾倒；
所述溅渣子***用于控制出钢完成后的溅渣护炉操作；
所述合金计量子***用于所需要添加合金量的计算；
所述合金称量一级控制***根据合金计量子***所计算的合金添加量在出钢过程中加入冶炼钢液中；
所述红外下渣检测***用于转炉钢水与钢渣的识别，是一套基于热图像原理的出钢钢渣识别检测控制***，利用钢水钢渣在特定远红外波段范围内的热辐射率的差异，自动识别钢水与钢渣，并在出钢钢渣含量大于设定值时发出声光报警，具体可以是VD2000红外转炉/电炉下渣检测***。
转炉冶炼执行子***可以包括转炉倾动自动控制、钢包车运行定位、钢包内液面监测等。
对转炉生产***的各个子***和功能模块进行统一运行管控，以对转炉炼钢生产的全部工艺流程与设备进行综合控制与管理，实现无人化智能炼钢。
无人化智能炼钢***的硬件平台：
PC Server服务器，PC客户机，工业以太网，PLC控制***设备。
软件平台：
Windows Server 2016中文标准版、Microsoft SQL Server 2016中文标准版、KEPServerEX、Microsoft Visual studio 2017。
实施例2
如图1所示，一种基于实施例1所述***的自动化炼钢方法包括以下步骤：
一、炉次开始：
转炉加料完成后，炼钢过程控制子***根据采集铁水成分信息选择该炉冶炼模式。
二、无人化智能吹炼(基于现有的转炉冶炼执行子***实现)：
1、模式选定后，炼钢过程控制子***向转炉冶炼执行子***发出冶炼指令，氧枪升降机构控制氧枪降枪开氧打火，开始吹炼；
2、吹炼1min30s，烟罩升降机构降烟罩至下限位；
3、吹炼至12min，烟罩升降机构将烟罩提升至上限位，直至吹炼结束。
4、冶炼过程中，合金计量子***运行合金自动计算程序、合金称量一级控制***运行称量程序。
5、吹炼过程，散装料加料模式为计算机模式。
三、自动计算、称量合金；
1、合金基础信息管理
管理维护合金种类、成分、吸收率等合金基础信息。
2、合金加入量自动计算与确认
根据冶炼钢种的工艺标准与生产要求自动计算所需添加的合金量，确认无误后开始按工艺流程执行合金自动添加操作。
3、合金自动称量
合金添加量确认后，按照各座转炉开吹开始信号的时间顺序进行排序以获得合金小车的使用权。
取得合金小车使用权后，按照各种合金的加入量进行自动称量，并通过皮带运输到位，准备添加。
4、合金自动添加
在出钢过程中，根据工艺要求将所加合金自动加入到钢水包中。
四、自动吹扫炉口、自动刮渣：
1、吹炼完毕(吹氧结束信号)，提枪关氧；
2、氧气关闭4s后，氧枪提枪至刺炉口枪位(7.5-8.5m，可维护)，开氧气吹扫炉口。
3、炉口吹扫完毕(氧气关闭4s后，氧压归零)，提枪，至等待位以上(等待位信号灯亮)时，闭合刮渣器，氧枪提枪至上限位时，停枪，此时刮渣器打开。
五、自动成分判定：
在转炉冶炼终点，根据TSC和TSO的钢水温度与碳含量测量值、化验管理的钢水成分，对照出钢标准进行自动判定能否出钢。
输入数据：TSC和TSO的钢水温度与碳含量测量值、钢水碳磷成分含量化验值。
输出数据：是否允许出钢。
自动判定允许出钢，同时合金已准备好、钢包车就位等出钢条件完备，自动开始出钢。
自动判定不能出钢时，或者结束吹炼3分钟后测量数据与化验数据未到时，转为人工判定是否允许出钢。
合金未准备好，或者人工判定不允许出钢，转手动出钢。
六、自动出钢(包括自动脱氧合金化程序)：具体可参考已公开专利CN107099637A，转炉自动出钢控制方法及***。
1、自动判定允许出钢，自动摇炉，启动滑板液压泵；
2、摇炉至-15°关滑板；
3、摇到设定出钢倾角开滑板，开始出钢；
4、炉口下渣预警，停止摇炉，继续出钢，至预警信号消失重新开始摇炉；
5、出钢口下渣，出钢结束，关滑板，抬炉；
6、抬炉至-60，开滑板，放余钢；
7、抬炉至-15°，停顿5秒，现场生产人员检查出钢口；
8、抬炉至零位，自动关滑板液压泵。
还包括如下子控制***：
1、钢包车跟踪定位运行；
2、钢包自动吹氩；
3、炉口渣况跟踪；
4、出钢口下渣跟踪监测自动挡渣；
5、出钢口滑板控制
6、转炉倾动自动控制；
7、液面监测。
自动脱氧合金化操作：
利用转炉编码器控制以及合金溜槽电限位技术，实现放钢过程的自动脱氧合金化。在放钢至1/3摇炉角度在90-91度时，合金溜槽自动摆动并对准钢流后自动配加合金，当合金下料时伴随合金自动振动30秒后自动关闭扇形阀，实现脱氧合金化，避免了因人为因素合金化时溜槽对不准钢流而造成合金结坨，对下道工序产生一定的影响，大大节约了下道工序的生产实践，提高了高水成分的均匀性、稳定性。
七、自动倒渣：
出钢结束，抬炉至零位且等待4s以上，开始执行摇炉倒渣程序。
1、倒渣时摇至100°(≥100°，停炉角度可维护)以上时停炉，后续摇炉角度每次1°，每次摇炉间隔时间3s，倒渣摇炉度数及各度数停留时间如表1所示。
2、倒渣完毕(要求倒渣角度大于105°，角度可维护，停留5s)后抬炉至零位。
表1倒渣摇炉度数及各度数停留时间表
| 摇炉度数/° | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 |
| 各角度停留时间/s | 5 | 4 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 4 |
八、自动溅渣：
以氧枪编码器控制枪位为主要措施，开发自动溅渣护炉模型，使用效果良好，对于统一溅渣操作标准，提升炉体维护效果，起到了重要的作用。具体信息可参考已公开专利CN105821175A，一种控制转炉炉型的溅渣护炉方法。
(1)转炉出钢结束后，摇炉至炉体零位，通过氧枪编码器程序控制操作氧枪当枪位降至距炉底4～6m基准枪位时，自动打开氮气切断阀，开始吹扫氮气溅渣，在吹扫过程中，继续降低枪位至距炉底0.7～2.5m，并以0.7～2.5m区间为溅渣护炉的终点固体枪位；其中，根据炉底厚度及炉型变化情况，控制溅渣护炉过程中的准确枪位；
炉衬中耳轴、熔池、炉底和出钢孔出现侵蚀时，采用“高-低-低”枪位溅渣；或者，炉衬各重点部位渣层厚度适中(测厚仪测量厚度500～700mm之间)，采用“高-低”相间枪位溅渣；或者，炉衬各部位渣层过厚(测厚仪测量厚度大于700mm)，采用全程“低”枪位溅渣；
(2)根据炉口飞出的片状或颗粒状炉渣情况来判断溅渣效果，控制好溅渣时间，溅渣结束后提枪倒掉炉渣；其中判断溅渣效果标准为：溅渣过程中从炉口飞出的炉渣渣片直径大于等于30mm并且渣片之间分离明显时，溅渣效果正常；溅渣过程中从炉口飞出的炉渣渣片直径小于30mm，甚至未出现明显的渣片时，溅渣效果不佳；当飞出的炉渣渣片经过大于30mm的阶段后逐渐减少，直至不再飞出炉口时，溅渣可结束。
“高-低-低”枪位模式溅渣为以500mm为基本间距，以30～60秒为基本时间间距，从基准枪位顺次降低枪位高度进行降枪操作，所需降低的总距离为3m。总溅渣时间设定在4-5分钟。
“高-低”相间枪位溅渣为以1500～3000mm为基本间距，以15～30秒为基本时间间距，从基准枪位顺次降低枪位高度进行吹溅，所需降低的总距离为3m。总溅渣时间设定在3～4分钟。
“低”枪位溅渣为将氧枪枪位降至距炉底0.7m开氮气吹溅直至关气提枪，过程枪位不变，总溅渣时间设定在3分钟以内。
炉衬中耳轴、熔池、炉底和出钢孔的侵蚀情况在停炉等待及出钢过程中，由操作人员对炉体进行检查确定阴影区域并使用激光测厚仪进行精确测量，获得实际炉衬厚度。按120t转炉冶炼每一炉钢水产生的炉渣重量为8～10t计算，稠化剂加入量以渣量的10％～30％进行计算，转炉吨位增加时，使用相同比例根据产生的渣量进行计算；采用“高-低”相间枪位溅渣时，根据炉渣粘稠情况选择性加入稠化剂，判断标准为：炉渣化验全铁含量大于18％时按炉渣重量的20％～30％计算稠化剂加入量，炉渣化验全铁含量在14％～18％之间时按炉渣重量的10％～20％量加入稠化剂即可，炉渣化验全铁含量小于等于14％，不加稠化剂；采用全程“低”枪位溅渣时，不加入稠化剂。
九、炉次结束：氧枪提至等待位以上时，人工点炉次结束信号；
冶炼方法中每一步均须有紧急转手动处理，自动强行终止方法的后续进行。
自动计算、称量合金中自动加合金程序流程如下：
一、加合金步骤节点(以4#炉为例)
1、合金小车自动走行选择炉座
吹炼开始后(自动开氧开始信号)，合金小车自动走行至4#炉。若此时合金小车在其他炉座，则按照各炉座吹氧开始时的时间节点进行排序，最先开始吹炼的炉次合金下料完毕后(特征为合金皮带停止转动)，合金小车移动至下一炉座。接收到自动开氧信号，即开始运行合金自动计算程序，合金小车到达指定炉座后，开始运行合金自动称量程序。
2、合金自动计算程序
硅、锰成分计算：
合金小车移动至4#炉后(4#炉合金小车限位信号到)，开始执行合金自动称量程序。根据使用合金种类不同，将合金计算程序分成若干模式，各模式合金自动计算方法说明如下：
模式A：中锰
1、根据锰目标值计算Z中锰，并返回称量：
Z中锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
2、计算中锰增碳量，并返回数值至合金称量一级控制***，由合金称量一级控制***自动启动称量程序：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100。
模式B：高锰+硅铁
1、根据硅目标值计算Z硅铁，并返回称量：
计算Z硅铁＝T硅*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
2、根据锰目标值计算Z高锰，并返回称量：
Z高锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H高锰Mn/W高锰Mn；
3、计算高锰增碳量，并返回数值至合金称量一级控制***，由合金称量一级控制***自动启动称量程序：
高锰增碳量＝Z高锰*H高锰Mn*W高锰C/M钢水/1000/100。
模式C：中锰+硅铁
1、根据硅目标值计算Z硅铁，并返回称量：
Z硅铁＝T硅*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
2、根据锰目标值计算Z中锰，并返回称量：
Z中锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
3、计算中锰增碳量，并返回数值至合金称量一级控制***，由合金称量一级控制***自动启动称量程序：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100。
模式D：金属锰+硅铁
1、根据硅目标值计算Z硅铁，并返回称量：
Z硅铁＝T硅*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
2、根据锰目标值计算Z金属锰，并返回称量：
Z金属锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H金属锰Mn/W金属锰Mn；
3、计算金属锰增碳量，并返回数值至合金称量一级控制***，由合金称量一级控制***自动启动称量程序：
金属锰增碳量＝Z金属锰*H金属锰Mn*W金属锰C/M钢水/1000/100。
模式E：硅锰+高锰
1、按照目标硅成分(简称按硅计算合金)，计算Z硅锰，并返回称量：
Z硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H硅锰Si/W硅锰Si；
2、计算出Z硅锰增锰：
硅锰增锰＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3、根据硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z高锰，并返回称量：
Z高锰＝(T锰目标-0.07-硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H高锰Mn/W高锰Mn；
4、计算硅锰增碳量：
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
5、根据高锰增碳量：
高锰增碳量＝Z高锰*H高锰Mn*W高锰C/M钢水/1000/100；
6、计算合金增碳量，并将数值返回表中：
合金增碳量＝硅锰增碳量+高锰增碳量。
模式F：硅锰+中锰
1、按照目标硅的成分(简称按硅计算合金)，计算Z硅锰，并返回称量：
Z硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H硅锰Si/W硅锰Si；
2、计算出Z硅锰增锰：
硅锰增锰＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3、根据硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z中锰，并返回称量：
Z中锰＝(T锰目标-0.07-硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
4、计算硅锰增碳量：
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
5、计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
6、计算合金增碳量，并将数值返回表中：
合金增碳量＝硅锰增碳量+中锰增碳量。
模式G：硅锰+硅铁
1、按照目标锰的成分(简称按锰计算合金)，计算Z硅锰，并返回称量：
Z硅锰＝T锰*100*M钢水*1000/H硅锰Mn/W硅锰Mn；
2、计算出Z硅锰增硅：
硅锰增硅＝Z硅锰*H硅锰Si*W硅锰Si/M钢水/1000/100；
3、对比硅锰增硅与T硅目标，计算Z硅铁，并返回称量：
Z硅铁＝(T硅目标-硅锰增硅)*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
4、计算硅锰增碳量：
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
5、计算合金增碳量：
合金增碳量＝硅锰增碳量。
模式H：低磷低碳硅锰+高锰
1、按照目标硅成分(简称按硅计算合金)，计算Z低磷低碳硅锰，并返回称量：
Z低磷低碳硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H低磷低碳硅锰Si/W低磷低碳硅锰Si；
2、计算出Z低磷低碳硅锰增锰：
低磷低碳硅锰增锰＝Z低磷低碳硅锰*H低磷低碳硅锰Mn*W低磷低碳硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3、根据低磷低碳硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z高锰，并返回称量：
Z高锰＝(T锰目标-0.07-低磷低碳硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H高锰Mn/W高锰Mn；
4、计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
5、计算合金增碳量，并将数值返回表中：
合金增碳量＝中锰增碳量。
模式I：低磷低碳硅锰+中锰
1、按照目标硅的成分(简称按硅计算合金)，计算Z低磷低碳硅锰，并返回称量：
Z低磷低碳硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H低磷低碳硅锰Si/W低磷低碳硅锰Si；
2、计算出Z低磷低碳硅锰增锰：
低磷低碳硅锰增锰＝Z低磷低碳硅锰*H低磷低碳硅锰Mn*W低磷低碳硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3、根据硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z中锰，并返回称量：
Z中锰＝(T锰目标-0.07-低磷低碳硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
4、计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
5、计算合金增碳量，并将数值返回至合金称量一级控制***，由合金称量一级控制***自动启动称量程序：
合金增碳量＝中锰增碳量。
模式J：低磷低碳硅锰+硅铁
1、按照目标锰的成分(简称按锰计算合金)，计算Z低磷低碳硅锰，并返回称量：
Z硅锰＝T锰*100*M钢水*1000/H硅锰Mn/W硅锰Mn；
2、计算出Z低磷低碳硅锰增硅：
低磷低碳硅锰增硅＝Z低磷低碳硅锰*H低磷低碳硅锰Si*W低磷低碳硅锰Si/M钢水/1000/100；
3、对比低磷低碳硅锰增硅与T硅目标，计算Z硅铁，并返回称量：
Z硅铁＝(T硅目标-低磷低碳硅锰增硅)*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；模式K：硅锰
1、按照目标硅的成分(简称按硅计算合金)，计算Z硅锰，并返回称量：
Z硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H硅锰Si/W硅锰Si；
2、计算硅锰增碳量
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
3、计算合金增碳量，并将数值返回表中：
合金增碳量＝硅锰增碳量。
铬铁合金计算
如果目标钢种中含有Cr，则根据目标钢种T铬目标的要求进行计算，计算程序根据要求使用合金不同，计算方法如下：
模式L：低碳铬铁
1、要求用低碳铬铁配铬，则计算出Z低铬，并返回称量：
Z低铬＝T铬*100*M钢水*1000/H低铬Cr/W低铬Cr；
2、计算Z低铬增碳：
低铬增碳量＝Z低铬*H铬C*W低铬C/M钢水/1000/100；
模式M：中碳铬铁
1、要求用中碳铬铁配铬，则计算Z中铬，并返回称量：
Z中铬＝T铬*100*M钢水*1000/H中铬Cr/W中铬Cr；
2、计算Z中铬增碳：
中铬增碳量＝Z中铬*H铬C*W中铬C/M钢水/1000/100；
模式N：高碳铬铁
1、要求用高碳铬铁配铬，则计算Z高铬，并返回称量：
Z高铬＝T铬*100*M钢水*1000/H高铬Cr/W高铬Cr；
2、计算Z高铬增碳：
高铬增碳量＝Z高铬*H铬C*W高铬C/M钢水/1000/100；
贵重合金计算
根据目标钢种中贵重合金成分要求，进行贵重合金计算，计算方法如下：
模式O：铌铁
Z铌铁＝T铌*100*M钢水*1000/H铌铁Nb/W铌铁Nb；
模式P：钒铁
Z钒铁＝T钒*100*M钢水*1000/H钒铁V/W钒铁V；
模式Q：钒氮
Z钒氮＝T钒*100*M钢水*1000/H钒铁V/W钒铁V；
模式R：钼铁
Z钼铁＝T钼*100*M钢水*1000/H钼铁Mo/W钼铁Mo；
模式S：铜粒
Z铜铁＝T铜*100*M钢水*1000/H铜粒Cu/W铜粒Cu；
模式T：镍板
Z镍板＝T镍*100*M钢水*1000/H镍板Ni/W镍板Ni。
上述计算公式中关于符号标记的说明：
1、H+合金名称+元素符号：代表该合金中该元素的回收率，％；
示例：H高锰Mn＝90，表示高锰中Mn的元素回收率90％
2、W+合金名称+元素符号：代表该合金中含有该元素的质量百分数，％；
示例：W硅锰Mn＝65.85，表示硅锰中Mn的质量含量65.85％。
W硅锰C＝1.61，表示硅锰中C的质量含量1.61％。
3、M钢水：代表出钢量，计算公式为：
M钢水＝(采集铁水重量+采集废钢重量)*90％，t；
铁水、废钢重量均为副枪二级中采集数据，直接调用。
4、T+元素名称+min：代表目标钢种中该元素要求的判定下限，质量百分数％；
示例：T锰min＝1.20，表示目标钢种中要求Mn的判定下限值是1.20％，数值从钢种维护程序中调用。
5、T+元素名称+目标：代表目标钢种中该元素要求的目标值，质量百分数％；
示例：T锰目标＝1.30，表示目标钢种中要求Mn的目标是1.30％，数值从钢种维护程序中调用。
6、Z+合金名称：表示该合金配加计算值，kg。
示例：Z硅锰＝2000，则代表该炉次计算硅锰配加2000kg。
与相关技术相比较，本发明提供的无人化智能自动炼钢方法具有如下有益效果：
本发明可实现炼钢无人化，减少炼钢车间人员配置，规范炼钢操作，降低人为误操作对炼钢工序的影响，进而改善炼钢操作人员工作环境，降低工人劳动强度。
本发明对转炉各单元进行***分析，依照转炉一键式过程冶炼—智能终点判定—智能出钢—智能倒渣---智能溅渣流程主线，建立了一种现场操作无人化的智能炼钢***，操作人员仅需在用户终端(比如计算机)进行各步骤的操作即可，实现转炉全流程的无人化作业。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种无人化智能炼钢***，其特征在于，所述炼钢***包括炼钢过程控制子***、转炉冶炼执行子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***、合金称量一级控制***和红外下渣检测***；
所述炼钢过程控制子***对转炉冶炼执行子***、冶炼终点判定子***、出钢子***、倒渣子***、溅渣子***、合金计量子***和合金称量一级控制***发出指令以及接受返回的数据；
所述炼钢过程控制子***还用于执行炼钢物资计量管理、炼钢化验管理以及冶炼终点判定；
所述转炉冶炼执行子***用于控制转炉冶炼过程中吹炼、烟罩升降、氧枪升降、刮渣、摇炉；
所述出钢子***用于控制转炉冶炼完成后的出钢；
所述倒渣子***用于控制转炉出钢完成后炉内冶炼渣的倾倒；
所述溅渣子***用于控制出钢完成后的溅渣护炉操作；
所述合金计量子***用于所需要添加合金量的计算；
所述合金称量一级控制***根据合金计量子***所计算的合金添加量在出钢过程中加入冶炼钢液中；
所述红外下渣检测***用于转炉钢水与钢渣的识别。
2.一种无人化智能炼钢方法，基于权利要求1所述无人化智能炼钢***实现，所述方法包括以下步骤：
S1：炉次开始；
S2：炼钢过程控制子***向转炉冶炼执行子***发出冶炼指令，转炉冶炼执行子***根据所要冶炼的钢种进行吹炼、烟罩升降、氧枪升降、刮渣、摇炉；
S3：冶炼开始后，炼钢过程控制子***向合金计量子***发出合金计算指令，合金计量子***接收到指令后，根据冶炼钢种以及原料装入信息，自动选择合金添加模式，开始自动计算所需添加的合金并发送至合金称量一级控制***；
S4：到达冶炼终点时，根据反馈的数据信息，炼钢过程控制子***对转炉冶炼的终点成分进行取样检测，判定检测结果是否合格，并根据判定结果选择出钢方式；
S5：炼钢过程控制子***判定终点冶炼成分合格，则炼钢过程控制子***发送指令给出钢子***，进行出钢操作；
S6：出钢过程中，炼钢过程控制子***根据所要冶炼的钢种，向合金计量子***发出合金添加指令，将所需要添加的合金加入到钢液中；
S7：红外下渣检测***检测到出钢口下渣，发出指令关闭滑板并抬炉至零位；
S8：炼钢过程控制子***接收到零位信息后，向倒渣子***发出指令，进行倒渣操作；
S9：倒渣完成后，反馈数据信息给炼钢过程控制子***，炼钢过程控制子***根据所反馈的数据信息向溅渣子***发出指令，进行溅渣护炉操作；
S10：炉次结束。
3.根据权利要求2所述的无人化智能炼钢方法，其特征在于，所述合金计量子***中采用以下合金添加模式进行合金添加量的计算：
模式A：中锰：
1)根据锰目标值计算Z中锰：
Z中锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
2)计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
模式B：高锰+硅铁：
1)根据硅目标值计算Z硅铁：
计算Z硅铁＝T硅*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
2)根据锰目标值计算Z高锰：
Z高锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H高锰Mn/W高锰Mn；
3)计算高锰增碳量，并返回数值至合金称量一级控制***，由合金称量一级控制***自动启动称量程序：
高锰增碳量＝Z高锰*H高锰Mn*W高锰C/M钢水/1000/100；
模式C：中锰+硅铁：
1)根据硅目标值计算Z硅铁：
Z硅铁＝T硅*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
2)根据锰目标值计算Z中锰：
Z中锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
3)计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
模式D：金属锰+硅铁：
1)根据硅目标值计算Z硅铁：
Z硅铁＝T硅*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
2)根据锰目标值计算Z金属锰：
Z金属锰＝(T锰-0.07)*100*M钢水*1000/H金属锰Mn/W金属锰Mn；
3)计算金属锰增碳量：
金属锰增碳量＝Z金属锰*H金属锰Mn*W金属锰C/M钢水/1000/100；
模式E：硅锰+高锰：
1)按照目标硅成分，计算Z硅锰：
Z硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H硅锰Si/W硅锰Si；
2)计算出Z硅锰增锰：
硅锰增锰＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3)根据硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z高锰：
Z高锰＝(T锰目标-0.07-硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H高锰Mn/W高锰Mn；
4)计算硅锰增碳量：
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
5)根据高锰增碳量：
高锰增碳量＝Z高锰*H高锰Mn*W高锰C/M钢水/1000/100；
6)计算合金增碳量：
合金增碳量＝硅锰增碳量+高锰增碳量；
模式F：硅锰+中锰：
1)按照目标硅的成分，计算Z硅锰：
Z硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H硅锰Si/W硅锰Si；
2)计算出Z硅锰增锰：
硅锰增锰＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3)根据硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z中锰：
Z中锰＝(T锰目标-0.07-硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
4)计算硅锰增碳量：
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
5)计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
6)计算合金增碳量：
合金增碳量＝硅锰增碳量+中锰增碳量；
模式G：硅锰+硅铁：
1)按照目标锰的成分，计算Z硅锰：
Z硅锰＝T锰*100*M钢水*1000/H硅锰Mn/W硅锰Mn；
2)计算出Z硅锰增硅：
硅锰增硅＝Z硅锰*H硅锰Si*W硅锰Si/M钢水/1000/100；
3)对比硅锰增硅与T硅目标，计算Z硅铁：
Z硅铁＝(T硅目标-硅锰增硅)*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
4)计算硅锰增碳量：
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
5)计算合金增碳量：
合金增碳量＝硅锰增碳量；
模式H：低磷低碳硅锰+高锰：
1)按照目标硅成分，计算Z低磷低碳硅锰：
Z低磷低碳硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H低磷低碳硅锰Si/W低磷低碳硅锰Si；
2)计算出Z低磷低碳硅锰增锰：
低磷低碳硅锰增锰＝Z低磷低碳硅锰*H低磷低碳硅锰Mn*W低磷低碳硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3)根据低磷低碳硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z高锰：
Z高锰＝(T锰目标-0.07-低磷低碳硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H高锰Mn/W高锰Mn；
4)计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
5)计算合金增碳量：
合金增碳量＝中锰增碳量；
模式I：低磷低碳硅锰+中锰：
1)按照目标硅的成分，计算Z低磷低碳硅锰：
Z低磷低碳硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H低磷低碳硅锰Si/W低磷低碳硅锰Si；
2)计算出Z低磷低碳硅锰增锰：
低磷低碳硅锰增锰＝Z低磷低碳硅锰*H低磷低碳硅锰Mn*W低磷低碳硅锰Mn/M钢水/1000/100；
3)根据硅锰增锰与T锰目标差值，来计算Z中锰：
Z中锰＝(T锰目标-0.07-低磷低碳硅锰增锰)*100*M钢水*1000/H中锰Mn/W中锰Mn；
4)计算中锰增碳量：
中锰增碳量＝Z中锰*H中锰Mn*W中锰C/M钢水/1000/100；
5)计算合金增碳量：
合金增碳量＝中锰增碳量；
模式J：低磷低碳硅锰+硅铁：
1)按照目标锰的成分，计算Z低磷低碳硅锰：
Z硅锰＝T锰*100*M钢水*1000/H硅锰Mn/W硅锰Mn；
2)计算出Z低磷低碳硅锰增硅：
低磷低碳硅锰增硅＝Z低磷低碳硅锰*H低磷低碳硅锰Si*W低磷低碳硅锰Si/M钢水/1000/100；
3)对比低磷低碳硅锰增硅与T硅目标，计算Z硅铁：
Z硅铁＝(T硅目标-低磷低碳硅锰增硅)*100*M钢水*1000/H硅铁Si/W硅铁Si；
模式K：硅锰：
1)按照目标硅的成分，计算Z硅锰：
Z硅锰＝T硅*100*M钢水*1000/H硅锰Si/W硅锰Si；
2)计算硅锰增碳量：
硅锰增碳量＝Z硅锰*H硅锰Mn*W硅锰C/M钢水/1000/100；
3)计算合金增碳量：
合金增碳量＝硅锰增碳量；
模式L：低碳铬铁：
1)要求用低碳铬铁配铬，则计算出Z低铬：
Z低铬＝T铬*100*M钢水*1000/H低铬Cr/W低铬Cr；
2)计算Z低铬增碳：
低铬增碳量＝Z低铬*H铬C*W低铬C/M钢水/1000/100；
模式M：中碳铬铁：
1)要求用中碳铬铁配铬，则计算Z中铬：
Z中铬＝T铬*100*M钢水*1000/H中铬Cr/W中铬Cr；
2)计算Z中铬增碳：
中铬增碳量＝Z中铬*H铬C*W中铬C/M钢水/1000/100；
模式N：高碳铬铁：
1)要求用高碳铬铁配铬，则计算Z高铬：
Z高铬＝T铬*100*M钢水*1000/H高铬Cr/W高铬Cr；
2)计算Z高铬增碳：
高铬增碳量＝Z高铬*H铬C*W高铬C/M钢水/1000/100；
模式O：铌铁：
Z铌铁＝T铌*100*M钢水*1000/H铌铁Nb/W铌铁Nb；
模式P：钒铁：
Z钒铁＝T钒*100*M钢水*1000/H钒铁V/W钒铁V；
模式Q：钒氮：
Z钒氮＝T钒*100*M钢水*1000/H钒铁V/W钒铁V；
模式R：钼铁：
Z钼铁＝T钼*100*M钢水*1000/H钼铁Mo/W钼铁Mo；
模式S：铜粒：
Z铜铁＝T铜*100*M钢水*1000/H铜粒Cu/W铜粒Cu；
模式T：镍板：
Z镍板＝T镍*100*M钢水*1000/H镍板Ni/W镍板Ni；
其中，
1)H+合金名称+元素符号：代表该合金中该元素的回收率，％；
2)W+合金名称+元素符号：代表该合金中含有该元素的质量百分数，％；
3)M钢水：代表出钢量，计算公式为：
M钢水＝(采集铁水重量+采集废钢重量)*90％，t；
4)T+元素名称+min：代表目标钢种中该元素要求的判定下限，质量百分数％；
5)T+元素名称+目标：代表目标钢种中该元素要求的目标值，质量百分数％；
6)Z+合金名称：表示该合金配加计算值，kg。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114150099A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-08 | 中冶华天南京工程技术有限公司 | 一种炼钢智慧集控方法 |
| CN115404307A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-11-29 | 福建三宝钢铁有限公司 | 一种电炉冶炼铆螺钢ml20制备方法 |
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-
2021
- 2021-02-23 CN CN202110200880.7A patent/CN113005254A/zh active Pending
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