转炉吹氧自动控制在转炉炼钢中的研究和应用
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ｌ氧 气 总 管 压 力 ；一 气调 节 阀 前 手 阀 ；－ 气 压 力调 节 阀 ； 一 ２氧 ３氧
４氧 气 压 力 调 节 阀后 压 力 ；一 气 流 量 调 节 阀 ；一 气 流 量 调 一 ５氧 ６氧
２ 转 炉 吹 氧 自动 控 制 系统 具 体 实 施 方 式
以 Ａ氧 枪 在 工 作 位 为 例 说 明 ， 冶 炼 过 程 中 ， 在 当 Ａ氧枪支 路 切 断 阀 ｌ 开 时 计 时 器 开 始 计 时 ， ０打
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 １ ， 打 开状 态 ， ３是 氧气 调 节 阀旁 通 手
阀１ ２是关 闭 状态 。 当 Ａ氧枪 降 到开 氧点 以下后 ， Ｂ
Байду номын сангаас
氧 枪支 路切 断 阀 ｌ 持 关 闭状 态 ， ４维 打开 Ａ 氧枪 支 路 切断 阀 １ ， 过调节 氧气 压 力 调节 阀 ３的开 度 和 ０通 氧 气流量 调节 阀 ５的开 度使供 氧气 流量 符合转 炉炼
钢 的工 艺要求 。
１ ２ 符 号说 明 ．
制方 式不但 能 够提 高钢水 质量 而且 可 以缩短 冶炼 时 间 ， 而提 高生 产 效 率 。 随着 银 山 型钢 炼 钢 厂 转 炉 进
二级 系统 的引 入 ， 炉炼 钢 自动化 程度 的提 高 ， 来 转 越 越需 要一种 适应 性 强 、 定 性 高 、 应 时 间 短 、 态 稳 响 稳
制 器的特 点 ， 计 了一种 复合模 糊控 制 器 ， 用 于 莱钢 １０ ｔ 炉吹 氧控 制 ， 高 了控 制 精度 。 设 应 ２ 转 提
特 别是 采 用干 法除 尘工 艺时 ， 能够 防止 因为 开吹 时氧 气 压 力不 稳 定造 成 的 点 火失 败 和静 电除
尘 器 “ 爆 ” 泄 。
根据 计 时器 的计 时 间 和 由 副枪 Ｐ Ｃ通 讯 得 到 副 枪 Ｌ
节 阀后 手 阀 ；一 气 流 量 调 节 阀 后 压 力 ；－ 气 流 量 ；－ 氧 ７氧 ８氧 ９Ａ 枪 支路 手 阀 ；０Ａ 氧 枪 支 路 切 断 阀 ； １Ａ 氧 枪 支路 氧 气 压 １． ｌ一
力 ： ． 气调 节 阀 旁 通 手 阀 ；３Ｂ氧 枪 支 路 手 阀 ；４Ｂ 氧 枪 １ 氧 ２ １． １一 支路 切 断 阀 ； 一 枪 支路 氧 气 压 力 １ Ｂ氧 ５
误差 小 的转炉 吹氧 自动控 制 的方法 。
符 号说 明 ： 写 字母 为常 量 ， 写 字母 为 变 量 。 大 小 ｋ 为压力 调节 阀 开度 ， 为 流量 调 节 阀 开度 ， 为 ｋ Ｐ
１ 转 炉 吹 氧 自动 控 制 系统 概 述
１ １ 控制对 象 ． 银 山型钢炼 钢厂 １０ ｔ 炉 吹氧 管 路 设 备 如 图 ２ 转
间段 ， 每个 阶段根据 氧气 总管压力 １ 同分 为 ＜０８ 不 ．
莱钢 科技
２１ ０ １年 ８月
转 炉 吹 氧 自动 控 制 在 转 炉 炼 钢 中 的研 究 和 应 用
王 永 刚 ，董 跃 华 ， 炳 正 颜 （自动 化部 ）
摘
要 ： 对 氧 气总 管压 力 波动 大 ，Ｉ 针 ＰＤ调 节存 在 超调 的 不足 ， 合模 糊 控 制 器和传 统 ＰＤ控 综 Ｉ
第 ４期 （ 总第 １４期 ） ５
的开度 ｋ 调 节 氧 气 流 量 调节 阀后 压 力 ７ 来 。使 之 符 合 图 ３ 示 的压力变 化 曲线 。 所 对 于氧气压 力调节 阀 ３进行 分阶段 调节 。转炉 炼 钢开 吹阶段建立 的静态 吹氧模 型控制 程序 。把 开
吹阶段分 为开 氧 ０～１ 、０—２ 、０—３ 、０～ ０８ １ ０ｓ ２ ０ ｓ３ ５ 、０～ ０ｓ６ ７ 、０— ０８９ ０Ｓ５ ６ 、０— ０ｓ７ ９ 、０～１０ｓ 时 ２ ／个
节 阀后压 力设 定值 （ 根据 工艺需 要 人 工设 定 ） Ｆｏ ，ｓ 为
流 量设定 值 （ 由二 级计 算 到 得 到并 通讯 到转 炉 顶 吹 Ｐ Ｃ， 不 同阶段 或各 个 阶段 的不 同 时 间段 可 以变 Ｌ 在
化， 但针 对某个 特定 的 时刻为 常量 ， 固看作 常量 ） 。
阶段 。在 不 同 阶 段 对 吹 氧 流 量 采 用 不 同的 控 制 方 式， 设定 不 同的条件 ， 到吹 氧流量 控制稳 定快 速 的 达 效果 。具 体过 程见 图 ２ 。
技术与仪器专业。助理工程师 ， 事 自动化控制工作 。 从
４ ９
王永 刚 ． ： 炉吹氧 自动控 制在转炉 炼钢 中的研 究和应用 等 转
关键词 ： 炉炼钢 自动控 制 转
Ｐ Ｄ 模 型 Ｉ
０ 前 言
转炉 炼钢 的基本 手段 是通 过 氧枪 向炉 内吹氧 使 铁水 产生 化学 反应 ， 吹 氧 气 流 量 和压 力 的变 化 直 顶 接影 响钢 水化 学反 应 剧 烈 程度 ， 因此 优 良的吹 氧 控
说明 ， 在转炉 正 常生产 的情况 下 ， 氧气调 节 阀前手 阀
１所 示 。
压 力调节 阀后 压 力 数 值 ， 为 供 氧 流 量 顺 时 数 值 ； ｆ Ｋ 为 ｓ 段 结 束 ｓ １阶 ２开 始 时 压 力 调 节 阀 的 开 度 ，
Ｋ 为 Ｓ 段 结 束 ｓ ２阶 ３开 始 时 压 力 调 节 阀 的 开 度 ， Ｋ 为Ｓ ２阶段压 力调 节 阀的最 大开 度 ， Ｐ为压 力调
测量 信号把 转 炉吹 氧过程 依次 分为 ｓ ｌ开吹 阶段 、２ ｓ
主 吹阶段 、３副枪 测 量 阶段 、 ４二 次 吹炼 阶段 四个 Ｓ ｓ
图 ｌ 转炉吹氧控制管路设备结构
Ａ、 Ｂ氧枪 互为备 用枪 ， Ａ氧枪 在工 作 位 为例 以
作者 简 介 ： 永 刚 （ ９ ２一） 男 ，０ ２年 毕 业 于 内蒙 古 科 技 大 学 测 控 王 １８ ， ２０
４氧 气 压 力 调 节 阀后 压 力 ；一 气 流 量 调 节 阀 ；一 气 流 量 调 一 ５氧 ６氧
２ 转 炉 吹 氧 自动 控 制 系统 具 体 实 施 方 式
以 Ａ氧 枪 在 工 作 位 为 例 说 明 ， 冶 炼 过 程 中 ， 在 当 Ａ氧枪支 路 切 断 阀 ｌ 开 时 计 时 器 开 始 计 时 ， ０打
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 １ ， 打 开状 态 ， ３是 氧气 调 节 阀旁 通 手
阀１ ２是关 闭 状态 。 当 Ａ氧枪 降 到开 氧点 以下后 ， Ｂ
Байду номын сангаас
氧 枪支 路切 断 阀 ｌ 持 关 闭状 态 ， ４维 打开 Ａ 氧枪 支 路 切断 阀 １ ， 过调节 氧气 压 力 调节 阀 ３的开 度 和 ０通 氧 气流量 调节 阀 ５的开 度使供 氧气 流量 符合转 炉炼
钢 的工 艺要求 。
１ ２ 符 号说 明 ．
制方 式不但 能 够提 高钢水 质量 而且 可 以缩短 冶炼 时 间 ， 而提 高生 产 效 率 。 随着 银 山 型钢 炼 钢 厂 转 炉 进
二级 系统 的引 入 ， 炉炼 钢 自动化 程度 的提 高 ， 来 转 越 越需 要一种 适应 性 强 、 定 性 高 、 应 时 间 短 、 态 稳 响 稳
制 器的特 点 ， 计 了一种 复合模 糊控 制 器 ， 用 于 莱钢 １０ ｔ 炉吹 氧控 制 ， 高 了控 制 精度 。 设 应 ２ 转 提
特 别是 采 用干 法除 尘工 艺时 ， 能够 防止 因为 开吹 时氧 气 压 力不 稳 定造 成 的 点 火失 败 和静 电除
尘 器 “ 爆 ” 泄 。
根据 计 时器 的计 时 间 和 由 副枪 Ｐ Ｃ通 讯 得 到 副 枪 Ｌ
节 阀后 手 阀 ；一 气 流 量 调 节 阀 后 压 力 ；－ 气 流 量 ；－ 氧 ７氧 ８氧 ９Ａ 枪 支路 手 阀 ；０Ａ 氧 枪 支 路 切 断 阀 ； １Ａ 氧 枪 支路 氧 气 压 １． ｌ一
力 ： ． 气调 节 阀 旁 通 手 阀 ；３Ｂ氧 枪 支 路 手 阀 ；４Ｂ 氧 枪 １ 氧 ２ １． １一 支路 切 断 阀 ； 一 枪 支路 氧 气 压 力 １ Ｂ氧 ５
误差 小 的转炉 吹氧 自动控 制 的方法 。
符 号说 明 ： 写 字母 为常 量 ， 写 字母 为 变 量 。 大 小 ｋ 为压力 调节 阀 开度 ， 为 流量 调 节 阀 开度 ， 为 ｋ Ｐ
１ 转 炉 吹 氧 自动 控 制 系统 概 述
１ １ 控制对 象 ． 银 山型钢炼 钢厂 １０ ｔ 炉 吹氧 管 路 设 备 如 图 ２ 转
间段 ， 每个 阶段根据 氧气 总管压力 １ 同分 为 ＜０８ 不 ．
莱钢 科技
２１ ０ １年 ８月
转 炉 吹 氧 自动 控 制 在 转 炉 炼 钢 中 的研 究 和 应 用
王 永 刚 ，董 跃 华 ， 炳 正 颜 （自动 化部 ）
摘
要 ： 对 氧 气总 管压 力 波动 大 ，Ｉ 针 ＰＤ调 节存 在 超调 的 不足 ， 合模 糊 控 制 器和传 统 ＰＤ控 综 Ｉ
第 ４期 （ 总第 １４期 ） ５
的开度 ｋ 调 节 氧 气 流 量 调节 阀后 压 力 ７ 来 。使 之 符 合 图 ３ 示 的压力变 化 曲线 。 所 对 于氧气压 力调节 阀 ３进行 分阶段 调节 。转炉 炼 钢开 吹阶段建立 的静态 吹氧模 型控制 程序 。把 开
吹阶段分 为开 氧 ０～１ 、０—２ 、０—３ 、０～ ０８ １ ０ｓ ２ ０ ｓ３ ５ 、０～ ０ｓ６ ７ 、０— ０８９ ０Ｓ５ ６ 、０— ０ｓ７ ９ 、０～１０ｓ 时 ２ ／个
节 阀后压 力设 定值 （ 根据 工艺需 要 人 工设 定 ） Ｆｏ ，ｓ 为
流 量设定 值 （ 由二 级计 算 到 得 到并 通讯 到转 炉 顶 吹 Ｐ Ｃ， 不 同阶段 或各 个 阶段 的不 同 时 间段 可 以变 Ｌ 在
化， 但针 对某个 特定 的 时刻为 常量 ， 固看作 常量 ） 。
阶段 。在 不 同 阶 段 对 吹 氧 流 量 采 用 不 同的 控 制 方 式， 设定 不 同的条件 ， 到吹 氧流量 控制稳 定快 速 的 达 效果 。具 体过 程见 图 ２ 。
技术与仪器专业。助理工程师 ， 事 自动化控制工作 。 从
４ ９
王永 刚 ． ： 炉吹氧 自动控 制在转炉 炼钢 中的研 究和应用 等 转
关键词 ： 炉炼钢 自动控 制 转
Ｐ Ｄ 模 型 Ｉ
０ 前 言
转炉 炼钢 的基本 手段 是通 过 氧枪 向炉 内吹氧 使 铁水 产生 化学 反应 ， 吹 氧 气 流 量 和压 力 的变 化 直 顶 接影 响钢 水化 学反 应 剧 烈 程度 ， 因此 优 良的吹 氧 控
说明 ， 在转炉 正 常生产 的情况 下 ， 氧气调 节 阀前手 阀
１所 示 。
压 力调节 阀后 压 力 数 值 ， 为 供 氧 流 量 顺 时 数 值 ； ｆ Ｋ 为 ｓ 段 结 束 ｓ １阶 ２开 始 时 压 力 调 节 阀 的 开 度 ，
Ｋ 为 Ｓ 段 结 束 ｓ ２阶 ３开 始 时 压 力 调 节 阀 的 开 度 ， Ｋ 为Ｓ ２阶段压 力调 节 阀的最 大开 度 ， Ｐ为压 力调
测量 信号把 转 炉吹 氧过程 依次 分为 ｓ ｌ开吹 阶段 、２ ｓ
主 吹阶段 、３副枪 测 量 阶段 、 ４二 次 吹炼 阶段 四个 Ｓ ｓ
图 ｌ 转炉吹氧控制管路设备结构
Ａ、 Ｂ氧枪 互为备 用枪 ， Ａ氧枪 在工 作 位 为例 以
作者 简 介 ： 永 刚 （ ９ ２一） 男 ，０ ２年 毕 业 于 内蒙 古 科 技 大 学 测 控 王 １８ ， ２０