转炉副枪测量与成分预报技术_左康林
采用副枪提高转炉控制准确性的措施
电偶和氧气电池产生信号,正确处理之后产生的 信号能给 炼钢工人提供有价值的数据。现代炼钢依靠副枪 测量,调整吹氧量及增加剂量。动态炼钢模式和 准确的副枪数据的应用能够 带来很多的好处。 莱钢于引进了达涅利Corus公司的转炉副枪技术, 经过一年多时间的紧张建设,转炉副枪已经成功 投入使用
,并取得了良好的使用效果。 使用副枪系统的好处: 每炉操作时间每炉减少8分钟 铁水用量每吨减少10kg 废钢用量每吨增加10kg 氧气用量每吨减少1.
0m3(STD) 铝的用量每炉减少24kg 锰铁合金用量每炉减少60kg 节能相当于20°C 耐火材料损蚀减少20% 人类工程学更好的工作条件
自运行以来,项目取得了很大的进展,大大提高了 转炉过程和终点控制水平,结束了倒炉拉碳看碳 的历史,特别是终点碳温命中率大幅提升,一次拉 碳率提高到70%以上,一次
lkj来源： 气 抢 打鸟
补吹率达到99%;钢水过氧化现象明显减少,钢水 纯净度、钢水质量也明显上升,为今后品种开发, 冶炼高附加值产品提供了有效的技术支撑。
副枪技术在转炉生产中的应用
副枪 由以下主要设备 构成 ： 旋转 框架 ， 旋转设备 ，
（） 测量熔池液位 （Ｓ ４ Ｔ Ｏ探头 ） 。 上述项 目中钢水温度 的测 量同普通热 电偶测温 的
原理一样 ， 在此不做说 明。
提升设备， 副枪小车导轨， 副枪小车， 副枪枪体， 探头自 动安装装置， 冷却水和氮气系统，Ｉｃ 系统信号处 ＤＲ 一５
涅利康利斯公司（ａｉｉ ｏ ｓ的副枪技术。 Ｄｎ ｌ ｒ ） ｅ． ｕ Ｃ
济钢第三炼 钢厂其 主要工 艺流程为 ： 高炉铁水一 鱼雷罐一 Ｋ 铁水脱 ｓ １０ｔ Ｒ 一 ２ 顶底 复
吹转炉一 Ｌ 厂 Ｉ＿Ｃ Ｍ Ｆ、）＋ Ｃ ，＿
探头连接过程 ：２ｓ ３
测量过程 ：７８ ３ 复位过程 ：６ｓ ４
２２ 副枪 系统 的主要 构成 ．
３ 副枪测量的原理
副枪在转炉炼 钢过 程中主要进行如下测量 ： （） 测量熔池 中钢水温度： １ （） 吹炼 中测量熔池 中钢水 的碳 含量 （ｓ ２ Ｔ ｃ探头 ） ； （） 吹 炼终 点 测量 熔 池 中 钢水 的氧含 量 和碳 含 量 ３
（Ｓ Ｔ Ｏ探头 ） ；
理器 。 副枪辅助设备包 括有刮渣器 、 密封帽 、 副枪 口、 探 头拆卸装置 。
３ 吹炼中测量熔池 中钢水的碳含量 ． １
副枪 吹炼 中测量熔池 中钢水 的碳含量采用钢液 的 快速结 晶定碳法 ， 其基本原 理是基于铁碳相 图。 钢液一般 为非纯金属 ， Ｆ 元 素外 ， 除 ｅ 还有 ＭｎＳ、 、ｉ
1538纯铁的结晶温度t纯铁中某元素含量增加1时结晶温度的下降值x各元素在钢中的百分含量副枪技术在转炉生产中的应用wwwtjyjcomtjyjtjyjcomwwwtjyjqkcomtjyjzztjyjcom总第134期tianjinmetallurgy根据转炉冶炼的特点在吹炼中tsc进行测量时钢液中除c元素外的其它元素含量较低且变化小表mnsi003007002003痕迹004003001从表1可看出在吹炼中测量时钢液中主要的元素是c变化大影响钢液结晶温度的也是c元素在钢液的结晶温度t和c含量之间有显著的线性关系即通过测定钢液的结晶温度来直接计算钢液中的碳含量表2是通过结晶温度计算的钢液碳含量同取样分析的比较测量结果非常可靠
副枪在转炉炼钢上的应用
副枪在转炉炼钢上的应用发布时间：2022-06-20T00:58:00.368Z 来源：《科学与技术》2022年第4期2月作者：王齐高[导读] 副枪检测属于炼钢生产过程中最为重要的工艺流程，其工艺生产效率能否提升对于整个钢厂的经济效益影响颇大王齐高江阴兴澄特种钢铁有限公司江苏无锡 214400摘要：副枪检测属于炼钢生产过程中最为重要的工艺流程，其工艺生产效率能否提升对于整个钢厂的经济效益影响颇大。
在本文中就分析了副枪在转炉炼钢过程中的工艺应用，希望对副枪系统的自动化发展趋势进行分析，建立其在转炉炼钢过程中的模糊控制工艺体系。
关键词：副枪系统；转炉炼钢；系统自动化；发展趋势；模糊控制；动态监控在当前自动化炼钢生产企业中，其生产过程为响应节能减排号召专门采用了到了副枪检测技术，结合模糊控制理论展开自动化炼钢过程。
在这一过程中，主要基于多媒体功能体系与专家化系统来满足副枪升降速度以及测试深度更新要求，最终满足准确测量生产要求。
一、副枪系统自动化技术的发展趋势分析就目前看来，国内副枪自动化测试系统在研究应用过程中都是存在诸多问题的。
而伴随计算机信息化技术、电子自动化控制技术以及炼钢自动化技术的全面投入生产应用，国内炼钢副枪系统的自动化建设机制也逐渐形成，并得以迅速发展。
在本文看来，目前我国副枪系统自动化技术的发展趋势明朗，下文主要结合两点来谈[1]：首先，是传感器逐渐朝数字化、智能化以及虚拟化方向发展，这主要是因为副枪系统自动化技术体系建设逐渐成熟，它在驱动生产企业经济效益方面表现出色，其传感器也能满足生产需求。
就传感器的鲁棒性、快速性、准确性以及可重复性进行全面分析过程中，需要了解到过程控制数据内容的可靠反馈过程，确保建立点对点数字化分析机制，同时满足智能传感器控制设备网络连接过程，建立传感器与副枪设备的相互关联机制。
而在过程控制数据过程中，也需要建立点对点的数字化反馈机制，保证智能传感器合理控制设备网络连接，保证变量数据通信分析到位，分析单向与单一变量，确保数字驱动器应用到位，有效接收数字信号与控制阀信号，形成传感器生产体系[2]。
转炉炼钢副枪系统的模糊控制
转炉炼钢副枪系统的模糊控制摘要：转炉自动化炼钢系统中的副枪系统是非常重要的，其效益关系到整个钢厂的效益。
本文主要分析了副枪系统的工作原理，采用模糊控制方案，根据在现场调速和运行中收集到的数据和经验，设定模糊规则。
基于S7-300可编程控制器完成程序编写。
在鞍钢炼钢总厂的实际应用中，副枪系统在升降速度和测试深度的控制上都具有较好的响应能力及准确性。
关键词：自动化炼钢；副枪；模糊控制副枪系统是在转炉吹炼过程中测量钢水温度、碳含量、氧含量及液面高度并取样分析的设备。
在现代化炼钢技术中，采用动态控制模型和精确的副枪控制数据，可以降低钢厂资源消耗，提高生产效率，减短冶炼周期。
1.副枪功能冶炼时，副枪系统可以自动选择并安装探头。
其进入转炉到指定高度，测量钢水温度、钢水凝固温度、吹炼后的熔池液位等数据。
在接近吹炼终点时，副枪进入转炉进行过程检测，并将检测结果传输到上位机以计算吹氧量和冷却剂的添加量。
同时，检测样本回收分析，判断终点的钢水成分。
吹炼结束后，副枪可再次检测取样确定终点温度、碳含量、氧含量。
副枪系统可自行取下探头，降至操作平台，以便维护。
2.副枪系统的自动化发展趋势2.1.传感器的智能化、数字化和虚拟化。
2.2.多变量数据通信。
2.3.先进的控制方法和控制软件（模型预测控制，智能控制，优化控制等）。
2.4.过程和管理的自动化[1]。
3.现有副枪系统存在的问题目前，副枪系统存在氧气流量调整慢，且不稳定；副枪动作慢（包括枪体旋转速度、测量速度、测量周期）等缺点，制约了炼钢效率的发挥，影响钢材的品质和质量[2]。
4.副枪模糊控制副枪系统是一个复杂的循环检测系统，过程长，干扰因素多，滞后大，过程参数检测困难。
属于多耦合、时变的非线性控制模型，很适合采用模糊控制，可以很好地解决副枪系统现存的问题。
4.5.控制效果对比对比单PID算法和模糊PID算法在实际应用中的效果图（图3），可见模糊PID算法控制中设定值变化时，输出很快就可以回到设定值上，而且超调量极小，极少出现振荡现象，控制效果很好，远优于单PID算法。
副枪测量控制系统在260t转炉的应用
【 Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ Ｓ ｕ ｂ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ， ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
鞍 山钢铁 集 团公 司 三炼 钢 易 地改 造 一期 工程 建有 两座 ２ ６ ０ ｔ 转炉 ， 于２ ０ ０ ５年 １ ０ 月正式投产 ， 每 座转炉均 配有 由Ｔ ｈ ｙ ｓ ｓ ｅ ｎ Ｋ ｒ ｕ ｐ ｐ Ｋ Ｕ Ｔ Ｉ ＇ Ｎ Ｅ Ｒ公 司提 降 传 动 装置 由 电动 机 、 卷筒 装 置 、 滑 轮组 、 钢 丝 绳 等组 成 。导 轨 旋转 机构 由旋转 支别 采 用 热 电阻 和 电 磁 流 量计 ， 枪 位 高度 检 测 采用 编 码器 和 开关 量 来 实现 。枪 高
以太网通信模块 、 数字量输入／ 输 出模块和模拟量 输入腧 出模块等 。副枪系统 中的各控制单元通过 主机架上的 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ Ｄ Ｐ网 连接 起 来 ， 实 现 各 控 制单 元 与 Ｐ Ｌ Ｃ之 间 的数 据 交换 与控 制 。控 制 单 元 有Ｅ Ｔ ２ ０ ０ 远程 Ｉ ／ Ｏ、 编码器 、 副枪升降变频 器 、 副枪 旋转 变频器 、 探 头传输变频 器 、 阀站 电磁 阀控 制 Ｄ Ｃ Ｓ 、 废气分析 Ｐ Ｌ Ｃ 站等 。其 中副枪 Ｐ Ｌ Ｃ 控制站在 主控室 内， Ｅ Ｔ ２ ０ ０ 分别位于 ２ ７ ｍ平 台和 ４ ７ ｍ平 台 ， 用 于 测 量 副枪 枪 高 的 编码 器 安 装 在 ５ ２ ｍ平 台 ， 副 枪升降 、 旋转及探头传输变频装置均安装在主控 制 室 内 。副枪 系统 硬 件组 态 及 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ Ｄ Ｐ总线 各单 元 节点设 置 见 图 ２ 和表 ｌ 。
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】 Ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｍ ａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ
基于副枪测量的直接出钢技术研究与应用
基于副枪测量的直接出钢技术研究与应用
张响;张朝发;徐伟;张宝景
【期刊名称】《冶金能源》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】在介绍副枪系统组成的基础上,以炼钢静态模型为手段,结合大量转炉生产数据分析,研究了副枪测量参数与钢水成分和温度的关系,得出了直接出钢的边界条件。
TSC磷含量随TSC温度的增加呈线性增加,合适的TSC温度为1 600~1 620℃。
随着TSC碳含量的增加,TSC磷含量增加,合适的TSC碳含量为
0.30%~0.40%。
随终点氧含量的增加,终点磷含量降低,终点氧含量的最佳控制范围为(400~500)×10^(-6)。
生产实践表明,基于副枪测量的直接出钢技术可以缩短冶炼周期1.2 min,平均终点氧含量达到443×10^(-6),可以满足转炉冶炼要求,为提高转炉冶炼效率、降低工序能耗提供了可靠途径。
【总页数】4页(P19-21)
【作者】张响;张朝发;徐伟;张宝景
【作者单位】唐山钢铁集团有限责任公司长材事业部;河北省高品质钢连铸技术创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】TF7
【相关文献】
1.转炉的自动吹炼过程及利用副枪系统直接出钢
2.基于副枪技术的管线钢直出钢工艺探讨
3.九江萍钢60t转炉投弹式副枪应用生产实践
4.一种基于DCS的副枪测量方法
5.基于副枪不等样出钢工艺实践
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作者简介:左康林(1973-),男,梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,工程师,硕士,从事钢铁冶金工作。
转炉副枪测量与成分预报技术左康林1,邹俊苏1,孙晓辉1,吴建中2,Marrten Spanjers 2(1.梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,江苏南京210039;2.上海贺利氏电测骑士有限公司,上海201900)摘 要:梅钢炼钢厂采用贺利氏副枪新技术和自主开发成分预报模型相结合的办法,对转炉冶炼过程进行控制。
结果表明,过程碳、终点碳含量的预测精度提高,误差分别降低到0.023%和0.006%,同时也使转炉模型预测终点磷含量精度的准确性提高到96.47%。
关键词:副枪;测温;取样;碳;磷中图分类号:TF 345.01 文献标识码:A 文章编号:100221043(2009)022*******Sub 2lance measuration and Composition Prediction in BOF SteelmakingZUO Kang 2lin 1,ZOU J un 2su 1,SUN Xiao 2hui 1,WU Jian 2zhong 2,Marrten Spanjers 2(1.Steel 2making Plant ,Shanghai Meishan Iron &Steel CO.,Lt d.,Nangjing 210039,China ;2.Shanghai Heraeus Elect ro 2nite CO.Lt d.,Shanghai 201900,China )Abstract :In Meishan Steel 2making Plant t he newly developed Heraeus sub 2lance tech 2nology is used in connection wit h t he self developed compositions prediction model to control t he overall p rocess of t he converter refining.Result s show t hat t he prediction accuracy of t he p rocessing carbon content and end 2point carbon content has been im 2p roved and t heir p rediction deviation rates lowered down to 0.023%and 0.006%re 2spectively.K ey w ords :sub 2lance ;temperat ure measuring ;sample taking ;carbon ;p hosp horus 在转炉冶炼过程中,炉渣[1,2]的控制是非常重要的,及时了解炉渣的温度、氧含量及炉渣厚度是冶金工作者所希望的。
但由于条件所限,传统方法无法及时地获得这些数据,一般只能通过倒炉取极少部分试样进行分析。
随着对转炉生产能力和钢水质量要求的提高,需要转炉冶炼操作更加精确和高效。
梅钢目前有两座公称容量为150t 转炉,入炉铁水成分(质量分数)C 为4.0%～4.5%、Si 为0.3%～0.7%、Mn 为0.3%、P 约0.19%,主要产品以低碳钢为主。
梅钢利用自主开发的成分预测技术和贺利氏公司开发的在线检测炉渣技术相结合,对转炉末期炉内状态进行测量,达到有效地调控转炉终点的效果。
1 系统组成在转炉副枪系统上并联一台带有专用程序的MUL TI 2L AB III 仪表,将副枪枪位信号通过BCD码接入副枪仪表,同时将仪表同二级计算机(L EV EL 2)相连接,以获取冶炼试样的分析成分,测量数据也将输出到L EV EL 2系统中各种炼钢模型上,进行数据处理与反馈。
系统组成结构见图1。
图1 系统组成结构图2 副枪测量与预测传统副枪[3]在测量过程中,使用两种探头[4],・95・2009年 4月第25卷第2期炼 钢Steelmaking Ap r.2009Vol.25 No.2 一种为TSC 型探头,用于吹炼过程中测量转炉过程的温度、碳含量,根据TSC 测量结果进行转炉冶炼动态模型计算。
另一种为TSO 型探头,用于终点测量钢水的温度、氧含量、碳含量、液面高度等。
贺利氏最新技术在这些测量值的基础上,通过改进,提高过程定碳、终点定碳、液面高度的精度及成功率,增加了渣层厚度的测量和测定钢水的磷含量的功能。
2.1 提高过程定碳的精度过程定碳是根据钢液凝固温度来计算的,钢液凝固温度不仅与碳有关,而且同钢的其它化学成分(Si 、P 、Mn 、S 等)有关,传统的定碳技术并未充分考虑其它化学成分的影响,而实际上这些元素会造成凝固温度偏差0.5～2.5℃,造成钢水中碳质量分数的偏差0.006%～0.04%。
MUL TI 2L AB III 副枪系统增加了对钢水中其它成分的分析,通过取样分析的化学成分反馈到仪表,进行数据处理和优化,从而提高其精度。
经过测算,修正前的平均偏差为0.04%左右,修正后的偏差为0.023%,提高动态模型的运算精度,达到减少过吹、减少氧气耗量和吹炼时间等效果。
从图2所示可以看到动态测量的精度得到了提高。
图2 优化前后的过程定碳与化验碳2.2 提高终点碳的精度终点碳[5]通常是根据固定的碳氧积来计算,实际上碳氧积随冶炼条件变化而变化的,特别是顶底复吹转炉,底吹气体搅拌状况对碳氧积影响很大,许多测量结果的偏差就因为碳氧积的变化而产生。
MUL TI 2LAB III 副枪系统采用反馈的碳分析值,实时优化碳氧平衡,新公式的碳氧积为自适应的公式,提高定碳精度,平均定碳与化学分析碳的偏差从原来的0.010%降低到0.006%。
从图3可以看出其准确性明显提高。
2.3 提高液面测量的成功率及精度由于钢水和炉渣的氧含量的显著变化,可以图3 优化前后的终点定碳与化验碳很清晰地判断钢渣界面,也就是钢液面。
新技术又增加另外一条曲线,该曲线也能判断界面,这样有两条曲线共同判定钢液面,提高了测量精度,同时成功率也由原先的74%左右,提高到97.68%。
2.4 炉渣参数测量MUL TI 2L AB III 副枪系统对功能进行了扩展,TSO 探头测量了钢水的温度、氧含量、液面后,探头继续提升,在经过渣层时,通过特殊处理,测量炉渣的温度和氧含量,当到达空气与炉渣界面时,信号的突然消失,提供了一个开关量来判断炉渣的厚度,通过液面高度和炉渣高度,能计算出炉渣的厚度。
炉渣的温度及氧含量的测定,对冶金工作者及时判断冶炼状况,提供了依据。
2.5 副枪定磷技术除了碳之外,钢水中磷含量也是转炉冶炼操作过程中要及时了解的信息,作为出钢的依据。
新技术开发了渣氧测定的软件包(专利技术),当副枪TSO 探头提升时,能测定渣中氧和温度。
通过将钢水和渣中的温度、氧含量、原始铁水成份、副枪测得的渣量等输入计算机,通过特殊处理可计算钢水的磷含量,如下式:P =f (T steel ,T slag ,O steel ,O slag ,渣量,铁水成分)(1)式中,T steel ,T slag 为副枪测得钢水温度和渣层温度,℃;O steel ,O slag 为副枪测得的钢水和渣中的氧质量分数,%。
3 磷含量预测精度的提高由于传统转炉终点磷含量预测精度不能满足生产要求,一般钢厂只能依靠分析试样获取磷成分信息,存在磷含量信息获取的滞后性,影响转炉冶炼周期,或者需要增加石灰等脱磷物料的消耗以保证转炉终点磷含量满足钢种要求。
同时仪表・06・ 炼 钢第25卷的数据不便于技术人员及时分析,仪表的参数也不宜于随时调整。
如图4所示,梅钢通过转炉模型与贺利氏MUL TI 2L ABIII 副枪系统相结合,提高了转炉模型终点磷的预测精度。
副枪仪表定磷与化验分析磷差的均值为0.006526%,模型预测磷与化验分析磷差的均值为0.00038%。
以化验分析磷为标准,±0.005%的范围内,梅钢转炉模型预测磷准确性达到96.47%,其中大于标准上限的比例仅占1.51%,由于磷含量的预测精度提高,转炉冶炼吨钢的石灰消耗由78kg 减少到68kg ,转炉钢铁料消耗也显著降低。
图4 MUL TI 2L ABIII 仪表终点定磷、模型预测磷与化验磷的比较4 结 论(1)转炉副枪系统并联一台贺利氏带有专用程序的MUL TI 2L AB III 仪表,将取样分析的化学成分反馈到仪表,进行回归分析和优化,提高了过程定碳和终点定碳的精度。
(2)MUL TI 2L ABIII 仪表对副枪功能进行了扩展,可以测量炉渣的温度、氧含量和炉渣的厚度,同时提高液面测量的成功率及精度。
(3)MUL TI 2LAB III 仪表通过L EV EL 2可获得铁水的原始成分,加上副枪的测量的数据,通过这些输入可计算钢水的磷含量。
(4)梅钢通过转炉模型与贺利氏MUL TI 2L ABIII 仪表的结合,提高了转炉终点磷的预测精度,以化验分析磷为标准,±0.005%的范围内,梅钢转炉模型预测磷准确性达到96.47%,其中大于标准上限的比例仅占1.51%。
[参考文献][1] M.Spanjers ,冯士超,梁慧智.采用副枪在线控制转炉炉渣[J ].鞍钢技术,2006(6):50252.[2] 张 靓.济钢副枪系统及其计算机操作[J ].鞍钢技术,2007(6):41244.[3] 彭曼辉.转炉炼钢副枪技术发展概述[J ].首钢科技,1989(6):16225.[4] Baert s C ,王艳荣.副枪测量探头的设计[J ].国外钢铁,1997(5):24227.[5] 王茂华.惠志刚.施雄梁.转炉终点控制技术及应用[J ].山东冶金,2005,27(5):427.(修回日期:2008205210)(上接第47页)4 结 论(1)将连续化程度概念应用到薄板坯连铸连轧流程,结合在钢厂的实测数据,计算出Z 钢厂、T 钢厂、M 钢厂薄板坯连铸连轧流程连续化程度分别为0.59、0.70、0.66。
(2)通过计算Z 钢厂、T 钢厂、M 钢厂薄板坯连铸连轧流程连续化程度实际可达值可知,Z 钢厂提升潜力最大。
(3)影响薄板坯连铸连轧流程连续化程度的因素有:流程上下工序时间节奏的匹配程度,即连铸机的浇铸周期(大包浇铸时间)与炼钢炉的冶炼周期的匹配程度;车间布置方式和由此带来的流程中钢水的运输时间;铸坯在加热炉内的运输、缓冲时间;流程的可靠性。
[参考文献][1] 殷瑞钰.加强自主研发争创世界一流[C]//薄板坯连铸连扎技术交流会与开发协会第五次技术交流会论文集,2007:1216.[2] 殷瑞钰.冶金流程工程学[M ].北京:冶金工业出版社,2004.[3] 张 浩.生产管理学[M ].北京:冶金工业出版社,1992.(修回日期:2008205210)・16・第2期左康林,等:转炉副枪测量与成分预报技术 。