CN115074491A - 一种rh炉环流气自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种RH炉环流气自动控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：RH信息采集模块进行采集；步骤2：RH状态判断模块进行判断；步骤3：环流气控制模块进行控制。该技术方案可以在RH的任何状态下，即生产状态的各个阶段到非生产的两个阶段，环流气均可实时自动改变环流气种类和调节环流气流量。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种RH炉环流气自动控制方法，属于转炉炼钢控制技术领域。
背景技术
RH是由吸入和排出钢水的浸渍管和真空槽以及真空排气***所组成。处理钢水时，先将两个浸渍管***到钢包的钢水中，使钢水和真空槽内形成密闭***。然后，启动真空排气***，使真空槽内形成真空。槽内和槽外形成压差，钢液就从浸渍管上升到与压差相平衡的高度(即所谓的提升高度)。与此同时，从上升管吹入驱动气体(Ar或N2)，该气体由于受热膨胀和压力降低，引起等温膨胀，气泡体积成倍增加，从而驱动钢液上升，使其象喷泉一样向真空槽喷出。随着气泡的破裂，钢水成为细小的液滴，使脱气表面积大大增加(20～30倍)，加速了脱气过程。气体自钢液内析出，被抽走，而脱气后的钢水因自重从另一侧的浸渍管流回到钢包内。这样，钢水不断地从钢包进入真空室，然后又从真空室返回到钢包内，形成连续不断地环流，直到真空室内的真空状态被破坏，回到1个大气压为止。连续不断进入真空室的钢水在真空状态下被不断地脱气处理，同时可进行吹氧、脱碳、升温、合金化等作业。
单位时间内通过真空室的钢液称为循环流量Q。它的大小主要决定于浸渍管的直径和驱动气体的流量。
Q＝3.8*10-3*Du 0.3Dw 1.1FAr 0.31hAr 0.5
式中Du一上升管内直径，cm
Dw—下降管内直径，cm
FAr—驱动气体氩气流量，10-3Nm3/min
hAr—环流气管至液面高度，cm
循环因素u即循环次数，是处理过程中通过真空室的总钢液量与处理容量Q之比。可用下式表示
u＝w·t/Q
式中w—循环流量，t/min
t—脱气时间，min
Q—钢包钢水量，t
当RH真空槽选定投产后其浸渍管的直径固定，在生产实践中，为保证生产安全，钢水***深度固定即环流气管至液面高度固定，而不同的工艺要求需要相应的循环流量，这时循环流量的控制主要通过驱动气体的流量调节而改变。可以说环流气流量的调节和种类的切换控制贯穿整个RH生产过程，是RH炉生产控制的的关键环节，同时也是一个非稳态环节。在RH生产过程中，环流气有以下几个关键的工艺状态参数和工艺控制点需要严格控制和及时调整。为了防止环流气管被钢水或钢渣堵塞，气体的压力控制在0.6MPa～0.8MPa，非处理状态下使用成本较低的低流量氮气作为环流气，烘烤状态下需要较大流量的环流气防止化落的冷钢堵塞环流管；处理状态下环流气切换为不参与钢水反应的惰性气体氩气，真空主阀打开前钢水未循环状态下使用较低流量；真空主阀打开后钢水开始循环，脱气前期为防止碳氧反应剧烈造成冷钢喷溅需要设置低环流量；吹氧、合金加入、脱碳后期等各个工艺控制点为达到工艺生产需求都需要设置相对应的较高环流量。
以上列举的关键时间点和工艺要求等，目前国内外几乎均采用RH操作人员通过操作画面，根据RH状态人工输入工艺参数和调节环流气种类。个别进行了二级电脑制作模型控制的研究，如重型机械2005(03)RH钢水环流控制技术，其中所述环流模式控制方法是在L2计算机模型中对于不同处理钢种和在不同处理阶段设置环流气体种类和设定环流气体流量，通过L2下发至L1，共实现了四个阶段的流量控制，待机阶段、处理1阶段、处理2阶段和出钢阶段。但其不能实现RH所有状态，如待机时烘烤化冷钢状态、处理未脱气状态、脱碳的前中后期以及吹氧等状态。且其需要保持一二级通讯持续正常和较高响应速度，当传输故障时将无法执行二级模型。
检索专利文件发现，CN201010022762-一种RH真空环流控制方法及装置，该控制方法是实现解决环流总管设定流量值如何平均分配到各支管的问题，当某个环流支管发生故障时，又可以自动地将此环流支管的流量分配给其它环流支管。其仅仅是对环流气流量支管分配的一种方法，不能实现环流气根据RH生产状态实时自动控制，达到智能化作业的目的。
由于在RH处理钢水过程中，操作人员需要计算出站温度、合金加入量、吹氧量，还要协调生产节奏等，工作处理的信息量很大，过程需要监控的画面也很多，而上述的工艺参数和时间节点都是以秒为单位来计算精确的，所以难免造成关键工艺参数在其时间节点调整不及时和不准确的现象发生。RH操作人员如果不能及时根据时间节点调整关键工艺参数，会影响钢水脱气效果，造成质量异常、环流管堵塞和真空槽产生冷钢，对RH的生产控制就不能精确把握。如何让环流气根据工艺需求和RH状态实时自动调整控制，把RH操作人员从繁杂而重复的人工调整中解放出来，使其更加注重于对生产过程的监控和其它数据的处理，对实现智能化精炼操作、确保安全稳定生产、全面掌握生产流程和减轻操作强度有重要的意义。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种RH炉环流气自动控制方法，该技术方案可以在RH的任何状态下，即生产状态的各个阶段到非生产的两个阶段，环流气均可实时自动改变环流气种类和调节环流气流量。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种RH炉环流气自动控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：RH信息采集模块进行采集；
步骤2：RH状态判断模块进行判断；
步骤3：环流气控制模块进行控制。
作为本发明的一种改进，步骤1：RH信息采集模块进行采集具体如下：
1.1采集RH液压升降***的限位信息；
1.2采集RH钢包车***的钢包到达信息；
1.3采集RH真空***的真空处理开始和停止信息、脱气时间信息；
1.4采集RH顶枪***的枪位、强制脱碳开始和停止、铝加热开始和停止、大气烘烤开始信息；
1.5采集合金***真空槽合金翻板限位信息；
1.6采集环流气气体种类及流量信息。
作为本发明的一种改进，步骤2：RH状态判断模块进行判断，具体如下：
2.1RH液压升降装置在下限位，且顶枪在待机位、无大气烘烤开始信息，判断为真空槽在非处理且未烘烤状态；
2.2RH液压升降装置在下限位，且顶枪***有大气烘烤开始信息，判断为真空槽在非处理且烘烤状态；
2.3钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位，且脱气***在真空处理停止，判断为钢水等待状态；
2.4钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位，且脱气***在真空处理开始，判断真空槽在脱气开始状态；
2.5钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且循环次数u达到2次，判断真空槽在浅脱气状态；
2.6钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且循环次数u达到3次，判断真空槽在深脱气状态；
2.7钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且RH顶枪***有强制脱碳开始或铝加热开始信息，判断真空槽在吹氧状态；
2.8钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且合金***有真空槽合金翻板打开信息，判断真空槽在合金加入状态。
RH状态判断模块通过采集的信息可以精准判断出RH真空槽处于何种状态，省略了人工实时监控RH状态的高负荷工作，避免了因人工疏忽造成的RH状态改变而未观察到，
进而造成环流气流量和种类未及时作出调整。
作为本发明的一种改进，步骤3：环流气控制模块进行控制，具体如下：
3.1真空槽各状态下环流气种类和流量；
3.1.1当真空槽在非脱气状态且未烘烤状态，环流气种类为氮气，流量L1；
3.1.2当真空槽在非脱气状态且烘烤状态，环流气种类为氮气，流量L2；
3.1.3当真空槽在钢水等待状态，环流气种类为氩气，流量L3；
3.1.4当真空槽在脱气开始状态，环流气种类为氩气，流量L4；
3.1.5当真空槽在浅脱气状态，环流气种类为氩气，流量L5；
3.1.6当真空槽在深脱气状态，环流气种类为氩气，流量L6；
3.1.7当真空槽在吹氧状态，环流气种类为氩气，流量L7；
3.1.8当真空槽在合金加入状态，环流气种类为氩气，流量L8；
3.2真空槽各种状态控制关系；
3.2.1非处理模式下真空槽状态控制关系；
当真空槽处于非处理模式下，检测到真空槽在2.1状态时按3.1.1模式控制，当检测到在2.2状态时执行3.1.2模式；
3.2.2处理模式下真空槽状态控制关系；
3.2.2.1当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.3状态时按3.1.3模式控制；
3.2.2.2当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.4状态时按3.1.4模式控制；
3.2.2.3当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.5状态时按3.1.5模式控制；
3.2.2.4当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.6状态时按3.1.6模式控制；
3.2.2.5当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.7状态与其它状态同时时，按3.1.7模式控制；
3.2.2.6当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.8状态与其它状态同时时，按3.1.8模式控制；
3.2.2.7工艺要求真空槽在吹氧的同时不得进行合金加入，2.7状态和2.8状态不可同时出现；
3.3当准确采集并判断出RH当前状态后，控制模块进行RH状态与环流气种类及流量转换处理，根据状态和工艺需求发出相应环流气种类和流量的指令给环流气切断阀和调节阀，环流气切断阀和调节阀自动对环流气种类和流量执行控制。
环流气控制模块根据RH状态判断模块判断出的RH状态立即进行环流气的种类和流量控制，响应速度和精准程度远超于操作人员，实现智能化控制的同时也避免操作人员控制时的各种错误和疏忽。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案提供了一种基于环流气自动控制的RH真空脱气工艺，该技术方案成功实现了RH炉依据RH现场状态及工艺参数进行的自动精确判断和自动调整，解决了以前需要人员一直观察RH状态进行判断和控制的难题，成功的消除了目前在钢厂精炼逐步推行无人值守现场、精炼集控、智能制造工作推进过程中，RH一键式真空冶炼中环流气流量不能及时准确判断和及时调整的重大难题。使得RH操作操作人员从繁杂而重复的人工观察、判断和控制中解放出来，使其更加注重于对生产过程的全面监控，对确保生产安全、全面掌握生产流程和减轻操作强度提供了保证。梅钢炼钢厂三号RH实验阶段，使用该工艺技术方案以后，成功的实现了RH环流自动控制，RH真空槽热弯管冷钢减少，***正常投用率为大于99％，现场的自动化水平得到大幅度提高。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例做详细的说明。
实施例1：一种RH炉环流气自动控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：RH信息采集模块进行采集；
步骤2：RH状态判断模块进行判断；
步骤3：环流气控制模块进行控制。
步骤1：RH信息采集模块进行采集具体如下：
1.1采集RH液压升降***的限位信息；
1.2采集RH钢包车***的钢包到达信息；
1.3采集RH真空***的真空处理开始和停止信息、脱气时间信息；
1.4采集RH顶枪***的枪位、强制脱碳开始和停止、铝加热开始和停止、大气烘烤开始信息；
1.5采集合金***真空槽合金翻板限位信息；
1.6采集环流气气体种类及流量信息。
步骤2：RH状态判断模块进行判断，具体如下：
2.1RH液压升降装置在下限位，且顶枪在待机位、无大气烘烤开始信息，判断为真空槽在非处理且未烘烤状态；
2.2RH液压升降装置在下限位，且顶枪***有大气烘烤开始信息，判断为真空槽在非处理且烘烤状态；
2.3钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位，且脱气***在真空处理停止，判断为钢水等待状态；
2.4钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位，且脱气***在真空处理开始，判断真空槽在脱气开始状态；
2.5钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且循环次数u达到2次，判断真空槽在浅脱气状态；
2.6钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且循环次数u达到3次，判断真空槽在深脱气状态；
2.7钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且RH顶枪***有强制脱碳开始或铝加热开始信息，判断真空槽在吹氧状态；
2.8钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且合金***有真空槽合金翻板打开信息，判断真空槽在合金加入状态。
步骤3：环流气控制模块进行控制，具体如下：
3.1真空槽各状态下环流气种类和流量；
3.1.1当真空槽在非脱气状态且未烘烤状态，环流气种类为氮气，流量L1；
3.1.2当真空槽在非脱气状态且烘烤状态，环流气种类为氮气，流量L2；
3.1.3当真空槽在钢水等待状态，环流气种类为氩气，流量L3；
3.1.4当真空槽在脱气开始状态，环流气种类为氩气，流量L4；
3.1.5当真空槽在浅脱气状态，环流气种类为氩气，流量L5；
3.1.6当真空槽在深脱气状态，环流气种类为氩气，流量L6；
3.1.7当真空槽在吹氧状态，环流气种类为氩气，流量L7；
3.1.8当真空槽在合金加入状态，环流气种类为氩气，流量L8；
3.2真空槽各种状态控制关系；
3.2.1非处理模式下真空槽状态控制关系；
当真空槽处于非处理模式下，检测到真空槽在2.1状态时按3.1.1模式控制，当检测到在2.2状态时执行3.1.2模式；
3.2.2处理模式下真空槽状态控制关系；
3.2.2.1当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.3状态时按3.1.3模式控制；
3.2.2.2当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.4状态时按3.1.4模式控制；
3.2.2.3当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.5状态时按3.1.5模式控制；
3.2.2.4当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.6状态时按3.1.6模式控制；
3.2.2.5当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.7状态与其它状态同时时，按3.1.7模式控制；
3.2.2.6当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.8状态与其它状态同时时，按3.1.8模式控制；
3.2.2.7工艺要求真空槽在吹氧的同时不得进行合金加入，2.7状态和2.8状态不可同时出现；
3.3当准确采集并判断出RH当前状态后，控制模块进行RH状态与环流气种类及流量转换处理，根据状态和工艺需求发出相应环流气种类和流量的指令给环流气切断阀和调节阀，环流气切断阀和调节阀自动对环流气种类和流量执行控制。
具体实施例：实验阶段，梅钢炼钢厂3#RH通过模块控制，根据RH真空炉工艺生产状态实现自动调节环流气，无需人工干预。根据梅钢炼钢厂3#RH实际工况及生产工艺技术要求，模块制定环流气流量：L1＝900l/min，L2＝1600l/min，L3＝2000l/min，L4＝2400l/min，L5＝2600l/min，L6＝2800l/min，L7＝2400l/min，L8＝2800l/min。
具体实施例1：当RH不生产，真空槽处理非处理状态时，环流气自动控制实绩：
具体实施例2：RH生产超低碳钢进行自然脱碳过程环流气自动控制实绩：
具体实施例3：RH生产超低碳钢进行强制脱碳过程环流气自动控制实绩：
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (4)
1.一种RH炉环流气自动控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：RH信息采集模块进行采集；
步骤2：RH状态判断模块进行判断；
步骤3：环流气控制模块进行控制。
2.根据权利要求1所述的RH炉环流气自动控制方法，其特征在于，步骤1：RH信息采集模块进行采集具体如下：
1.1采集RH液压升降***的限位信息；
1.2采集RH钢包车***的钢包到达信息；
1.3采集RH真空***的真空处理开始和停止信息、脱气时间信息；
1.4采集RH顶枪***的枪位、强制脱碳开始和停止、铝加热开始和停止、大气烘烤开始信息；
1.5采集合金***真空槽合金翻板限位信息；
1.6采集环流气气体种类及流量信息。
3.根据权利要求1所述的RH炉环流气自动控制方法，其特征在于，步骤2：RH状态判断模块进行判断，具体如下：
2.1RH液压升降装置在下限位，且顶枪在待机位、无大气烘烤开始信息，判断为真空槽在非处理且未烘烤状态；
2.2RH液压升降装置在下限位，且顶枪***有大气烘烤开始信息，判断为真空槽在非处理且烘烤状态；
2.3钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位，且脱气***在真空处理停止，判断为钢水等待状态；
2.4钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位，且脱气***在真空处理开始，判断真空槽在脱气开始状态；
2.5钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且循环次数u达到2次，判断真空槽在浅脱气状态；
2.6钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且循环次数u达到3次，判断真空槽在深脱气状态；
2.7钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且RH顶枪***有强制脱碳开始或铝加热开始信息，判断真空槽在吹氧状态；
2.8钢包车***钢包到达、RH液压升降装置不在下限位、脱气***在真空处理开始，且合金***有真空槽合金翻板打开信息，判断真空槽在合金加入状态。
4.根据权利要求1所述的RH炉环流气自动控制方法，其特征在于，步骤3：环流气控制模块进行控制，具体如下：
3.1真空槽各状态下环流气种类和流量；
3.1.1当真空槽在非脱气状态且未烘烤状态，环流气种类为氮气，流量L1；
3.1.2当真空槽在非脱气状态且烘烤状态，环流气种类为氮气，流量L2；
3.1.3当真空槽在钢水等待状态，环流气种类为氩气，流量L3；
3.1.4当真空槽在脱气开始状态，环流气种类为氩气，流量L4；
3.1.5当真空槽在浅脱气状态，环流气种类为氩气，流量L5；
3.1.6当真空槽在深脱气状态，环流气种类为氩气，流量L6；
3.1.7当真空槽在吹氧状态，环流气种类为氩气，流量L7；
3.1.8当真空槽在合金加入状态，环流气种类为氩气，流量L8；
3.2真空槽各种状态控制关系；
3.2.1非处理模式下真空槽状态控制关系；
当真空槽处于非处理模式下，检测到真空槽在2.1状态时按3.1.1模式控制，当检测到在2.2状态时执行3.1.2模式；
3.2.2处理模式下真空槽状态控制关系；
3.2.2.1当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.3状态时按3.1.3模式控制；
3.2.2.2当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.4状态时按3.1.4模式控制；
3.2.2.3当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.5状态时按3.1.5模式控制；
3.2.2.4当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.6状态时按3.1.6模式控制；
3.2.2.5当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.7状态与其它状态同时时，按3.1.7模式控制；
3.2.2.6当真空槽在处理模式下，检测到真空槽在2.8状态与其它状态同时时，按3.1.8模式控制；
3.2.2.7工艺要求真空槽在吹氧的同时不得进行合金加入，2.7状态和2.8状态不可同时出现；
3.3当准确采集并判断出RH当前状态后，控制模块进行RH状态与环流气种类及流量转换处理，根据状态和工艺需求发出相应环流气种类和流量的指令给环流气切断阀和调节阀，环流气切断阀和调节阀自动对环流气种类和流量执行控制。
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