AOD精炼炉控制系统的改进与应用
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优越 一 AO 精 炼工 艺过程 中控制 系统 的PD运算 过程。通过对 生产 实践数据进行 统计和 汇总,证 明改进后 的系统是 I  ̄ D I 成 功 的 ,控 制 系统 得 到 了优 化 。
关键 词 :A D;智能控制 ;PD算法 O I
中图分类号 :T 22 ; G 7+2 文献标识码 :A 文章编号 :10— 97 ( 1)0— 93 0 G 3 . T 2 13 3 . 0 14 7 2 1 9 00— 3 0
输 出百 分 比的控制 ,再 通过计 算获 得实 际应该 吹入 的 气体 比率 。
的数据库 和数 据记录功 能 ,冶金数 据记 录及存 档 困难 , 冶金 过程 记录靠 操作 者手 工实 现 ,不利 于数据 的整 理
存档 以及 冶金过 程 的优化 。如 果冶 金工程 师操 作不 熟 练 ,很 容易 导致 冶金过 程不 顺利 ,造成 耐火 材料 ,气
( 自 半 动控制) 09 。20 年开始对A D O 控制系统进行改造
和 升级 ,致力 于铸 造A D智能 控制 系统 以及 冶金 工艺 O
软件 的开发 。
1 半 自动A 精炼控 制系统 OD
在20年 以前 ,沈 阳铸造研究所提供 的A D 09 O 控制
F g iC mp n n s fh OD f igs s m i. o o e t o teA ri n t en ye
it l e tc n r I y t m .I d a t g s a d te PI a i me i ft e c n r l y t m u ig AO D n el n o t se i g o s t a v n a e n h D r h s t t o h o to se d r c s n r f ig p o e s we e a ay e .Th t t t n u m a ia in o h r c ia r d ci a a e i n r c s r n lz d n e sa i i a d s m sc r t ft e p a t lp o u t z o c on d t c rie h t h p o e onr l y t m s s c e s ul p i ie . e t idt a e i r v dc t se wa u c s f l o t z d f t m os y m
实 现信 号 的采 集 、转换 、逻辑 控制 、过 程控 制 ,以及
一
些必要 的数据存储 及与上位机传输 数据 。 P C的逻 辑控 制功 能用 于 根据 炉体 所 处不 同的 翻 L
算法 引入 到 整个 A D系 统 中 ,通 过PD间接控 制气 体 O I 阀门的开 度从 而控制 气体 的 比例 ,核 心技术 是 自动反 馈氧气 号 隋气流量 的比例 ,具体 的算法框 图见 图2 。
图2 PD运算结构图 I
Fi . t c u eo P1 a i me i g 2 S r t r f D rt u h t c
在该 类 型控制 系统 中 ,人机交 互通 过操 作 面板 实
G I 参与计算的 比例 ;P s L AN _ E 比例系数 ;LS L E  ̄分 系数 ;
压力等参 数的监控功 能 。 主控 制部 分硬 件 选用 先 进 的西 门子 P C,其运 算 L
I r v m e t n p ia in o n r l s e o mp o e n dAp l t fCo to a c o Sy t m f
AOD f ig Fu n c Re i n r a e n
HE Yo g l n , I a — ig, n — a g L i W n qn ZHANG n — h n , I Xi—e g, Pe g c e g LU n f n PENG i h o L— a , c K ANG a — ig DONG e — o Xio m n . W nb
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现 。关 键 的气 体 吹人量 计算 ,氧气 、惰 性气 体 比例 的
切 换及 正确 的炉 体 翻转 角度 均是 人工 控制 ,冶 金过程
依 靠操 作者 冶金 经验 完成 ,因此 产 品质量 由操作 者 的 冶金水 平决 定 。设 备接 线 相对较 多 ,设 备 前期制 造 费
用高 ,工作 强度 大 ,后 期 的系统 维护 不便 。没 有完 善
据 流量 设定值 与 实 际过程 流量 的 比较 输 出对调 节 阀的
控 制信 号 。控制 调节 阀 门的开启 度来 实现 流量 的 自动
控制 。
se
_
N ̄ ii定值 ;P _ 实际过程值 ;D  ̄ B 控制死 区的范围 ; vI N E W
L MT] 值 ;L _ I Ⅵ L  ̄ . MN Iu 上限值 ;L _ E 输出%比 } MN P R
P C 系统提供 了一个 闭合 的控 制 回路 ,可 以采 L 为 集 计 算 三 种 气 体 流 量 的 累计 值 ,通 过 PD运 算 进 行 1 P= V RT 的合 成运算 ,显示AO 进行精 炼过程 中的流量 、 D 压力 、温度数据 ,实 现 自动检测与控制 。 按照 以上PD I算法进行 编程就可 以分 别实现气 体 的
设 备 由炉体 及 驱动 部分 、阀架部 分 、控制 系统 ,气 源 ( 氧氩氮)及气体管路 以及 除尘系统等构成 ,见图 1 。
停 留在 人工操作 台面板控 制阶段 。
沈 阳铸造 研究 所 自2 0 年开始 自行 研究 生 产A D 02 O 精 炼 炉 ,并 成 功 为 国 内多 家 企 业 配 套 了A D精 炼 炉 O
Se . 0 1 p 2 1
・
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F OUNDRY
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的气 体 比率通 过操 作 台一 系列预 置 了气 体 比例 和流量
的按 钮来 获得 。P C 整个AO L是 D控 制系统 的核心 ,它
系统动态特 性变化 ,PD参数就可 以重新整定 ,以达 到 I 控制要求 ,然后根 据这些参数 设计一个合适 的PD控制 I 器 ,最后再将 此控制器应用 到原 系统 的控 制 中。将PD I
( h n a gR s ac si t f o n r, h n a g1 0 2 , io ig C ia S e y n e e rhI tueo u dy S e y n 0 2 La nn , hn ) n t F 1
Ab ta t Th rf iIc n r l d AO D r f ig s se wa m po e o t e c m p t rc n r l d src: e at i a o tol ic e e i n y t m s j r v d t h o n ue . o tol e
的 流 量 及 压 力 。 控 制 系 统 是 A D精 炼 系 统 的 核 心 , O
( crui t n 的缩写 ,是在一个单 独的炉体 内 ,通 Deab r a o ) zi
过 炉体侧 底 向的风枪 ,向炉体 内熔 融 的钢 液 中吹人氩 、 氧的混合气体 ,进行脱碳精炼 的工艺 。最初 由美 国发 明 并 持有 专利 ,A 工 艺通 过提 高钢 液纯 净度 来改 善终 OD 产 品使 用 性 能 ,是 目前 生产 不锈 钢 、低合 金钢 、双相
系统主要 由操作 台、P C L 控制柜 、马达驱动控制柜 以 及 工控 机组 成 。操作 者按 照 工艺进 行 分步 操作 ,不 同
收稿 日期 :2 1- 4 2 收到初稿 ,2 1- 5 2 / 1 订稿。 0 10—0 0 10 — 3 J  ̄ 修 作者简介 :何永亮 (9 2 ) 男 , t8 一 , 学士 , 助理工程师 ,从事A D O 设备制造及冶金工艺软件研发 。Ema :hh 3 7 7 5 @13 0 . i ee 2 8 1 2 6 . m l c
经验 ,完 全在计 算机 指导 下完 成精 炼过程 。为 用户 提 供各种 需要 的人 机交 互界 面 ,根据 精炼工 艺 自动实 现 阀架开关 阀门的逻辑控 制和气体 流量调节 的过程控 制 。 自动 实现 炉体 翻转 至相应 工艺 角度 , 自动实 现填加 料 计算 ,成分 及 温度 动 态预 测 等 。 同时具 有 气 体 流量 、
Se .2 1 p 0 1 Vo .0 NO9 16 . ・9 3 ・ 0
A 精 炼炉控 制系统 的改进 与应 用 OD
何永亮,李万青,张鹏程 ,刘新峰 ,彭立超 ,康小明,董文博
( 沈阳铸造研 究所 ,辽宁沈阳 10 2 ) 10 2
摘 要 :经认真分析 、 研究和总结,将AS ̄ IO 精炼系统改进为计算机控制 A D - AD O 精炼智能控制系统,并分析其
体 和金 属原 材料 及人 员费 用等 的浪 费 ,甚 至 出现整 炉
钢 液报废 。
23 A . OD智能控 制 系统上位 机组 态界 面的 选择 组 态界面 应该包 括操 作按钮 ,按 下相 应按 钮就 可
以进入 相应界 面 ,进行 相应 的控制 与显示 ,整 个精 炼
2 OD A 智能控制系统
率 自动调 节 。整 个 冶金过 程 中不需 要人 为计算 及冶 金
自动计 算 出需要 加入 的合金 量 以及生成 的气 体 喷吹 曲 线 ,并在整个 吹炼过程 中 自动调 节气体 比率 。 操作 者 可在 阀架 显示 界 面进行 实时监 控 气体 的 流
量 、压 力 、温度 、炉体 转动 的角度 ,各类 报 警 、调节
转 角度 ,自动实 现 阀架 一 系列通 断 阀的开 、关 。AO D
控 制 系统涉及 的过程控 制是 最关键 的 ,即气 体 流量控
制 ,是 将 由阀架采 集来 的 流量信 号经 过温度 、压 力补
偿 后 ,送人MO R 33 ( O E 5 一种 过程 控制 仪表积分 微分调节 )运算 ,根
21 A 智 能控 制 系统 的特 点 . OD
A 智 能控制 系统实 质是 由计 算机 控制 ,采用 理 OD
过程 完 全通 过操 作 组态 界 面实 现 。如 智 能配 料计 算 ,
只需将 相应 入炉 成分 以及 目标成 分输入 表格 ,系统 会
论最佳 A D精炼 工艺 ,实 现 氧气 和惰性 气体 的喷 吹 比 O
钢 、镍基 合 金等 高质量 合金 钢 的优选 工 艺 。AO D全套
AO I艺 的进步 主要 体现在设 备 控制 水平 的提 高 ,其 D ̄ I 发 展经历 了4 阶段 :①手工调 节 阶段 ;②人 工操作 台 个
面板控 制 阶段 ;③半 自动控制 阶段 ;④ 计算 机智 能 控 制 阶段 。 美 国Pa a 公 司 自17 年开 始从 事 智 能 动力 模 型 rx i r 91 的研究 ,1 9 年 Paar 司研发 小 组按 照 生产 工 艺研 9 4 rx i 公 发AO 炉智 能 系统 ,Itlgn e nn ytm ( S , D nel et f i S s i Ri g e ) 并 在炼 钢 车 间投 入 生产 【 1 ] 内多 数AO 。国 D制造 厂 家 尚
Ke r s AOD:n el e t o to y t m : D a i m e i ywo d : it l n nr I se i g c s PI r h t t c
AO 是 氩 D
( ro )、 氧 A gn
( xgn O y e )、 脱 碳
A 气 体冶金 的关键 是控 制 精炼 过程 中各 种气 体 OD
关键 词 :A D;智能控制 ;PD算法 O I
中图分类号 :T 22 ; G 7+2 文献标识码 :A 文章编号 :10— 97 ( 1)0— 93 0 G 3 . T 2 13 3 . 0 14 7 2 1 9 00— 3 0
输 出百 分 比的控制 ,再 通过计 算获 得实 际应该 吹入 的 气体 比率 。
的数据库 和数 据记录功 能 ,冶金数 据记 录及存 档 困难 , 冶金 过程 记录靠 操作 者手 工实 现 ,不利 于数据 的整 理
存档 以及 冶金过 程 的优化 。如 果冶 金工程 师操 作不 熟 练 ,很 容易 导致 冶金过 程不 顺利 ,造成 耐火 材料 ,气
( 自 半 动控制) 09 。20 年开始对A D O 控制系统进行改造
和 升级 ,致力 于铸 造A D智能 控制 系统 以及 冶金 工艺 O
软件 的开发 。
1 半 自动A 精炼控 制系统 OD
在20年 以前 ,沈 阳铸造研究所提供 的A D 09 O 控制
F g iC mp n n s fh OD f igs s m i. o o e t o teA ri n t en ye
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实 现信 号 的采 集 、转换 、逻辑 控制 、过 程控 制 ,以及
一
些必要 的数据存储 及与上位机传输 数据 。 P C的逻 辑控 制功 能用 于 根据 炉体 所 处不 同的 翻 L
算法 引入 到 整个 A D系 统 中 ,通 过PD间接控 制气 体 O I 阀门的开 度从 而控制 气体 的 比例 ,核 心技术 是 自动反 馈氧气 号 隋气流量 的比例 ,具体 的算法框 图见 图2 。
图2 PD运算结构图 I
Fi . t c u eo P1 a i me i g 2 S r t r f D rt u h t c
在该 类 型控制 系统 中 ,人机交 互通 过操 作 面板 实
G I 参与计算的 比例 ;P s L AN _ E 比例系数 ;LS L E  ̄分 系数 ;
压力等参 数的监控功 能 。 主控 制部 分硬 件 选用 先 进 的西 门子 P C,其运 算 L
I r v m e t n p ia in o n r l s e o mp o e n dAp l t fCo to a c o Sy t m f
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现 。关 键 的气 体 吹人量 计算 ,氧气 、惰 性气 体 比例 的
切 换及 正确 的炉 体 翻转 角度 均是 人工 控制 ,冶 金过程
依 靠操 作者 冶金 经验 完成 ,因此 产 品质量 由操作 者 的 冶金水 平决 定 。设 备接 线 相对较 多 ,设 备 前期制 造 费
用高 ,工作 强度 大 ,后 期 的系统 维护 不便 。没 有完 善
据 流量 设定值 与 实 际过程 流量 的 比较 输 出对调 节 阀的
控 制信 号 。控制 调节 阀 门的开启 度来 实现 流量 的 自动
控制 。
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N ̄ ii定值 ;P _ 实际过程值 ;D  ̄ B 控制死 区的范围 ; vI N E W
L MT] 值 ;L _ I Ⅵ L  ̄ . MN Iu 上限值 ;L _ E 输出%比 } MN P R
P C 系统提供 了一个 闭合 的控 制 回路 ,可 以采 L 为 集 计 算 三 种 气 体 流 量 的 累计 值 ,通 过 PD运 算 进 行 1 P= V RT 的合 成运算 ,显示AO 进行精 炼过程 中的流量 、 D 压力 、温度数据 ,实 现 自动检测与控制 。 按照 以上PD I算法进行 编程就可 以分 别实现气 体 的
设 备 由炉体 及 驱动 部分 、阀架部 分 、控制 系统 ,气 源 ( 氧氩氮)及气体管路 以及 除尘系统等构成 ,见图 1 。
停 留在 人工操作 台面板控 制阶段 。
沈 阳铸造 研究 所 自2 0 年开始 自行 研究 生 产A D 02 O 精 炼 炉 ,并 成 功 为 国 内多 家 企 业 配 套 了A D精 炼 炉 O
Se . 0 1 p 2 1
・
9 4・ 0
F OUNDRY
V .O NO. OI 6 9
的气 体 比率通 过操 作 台一 系列预 置 了气 体 比例 和流量
的按 钮来 获得 。P C 整个AO L是 D控 制系统 的核心 ,它
系统动态特 性变化 ,PD参数就可 以重新整定 ,以达 到 I 控制要求 ,然后根 据这些参数 设计一个合适 的PD控制 I 器 ,最后再将 此控制器应用 到原 系统 的控 制 中。将PD I
( h n a gR s ac si t f o n r, h n a g1 0 2 , io ig C ia S e y n e e rhI tueo u dy S e y n 0 2 La nn , hn ) n t F 1
Ab ta t Th rf iIc n r l d AO D r f ig s se wa m po e o t e c m p t rc n r l d src: e at i a o tol ic e e i n y t m s j r v d t h o n ue . o tol e
的 流 量 及 压 力 。 控 制 系 统 是 A D精 炼 系 统 的 核 心 , O
( crui t n 的缩写 ,是在一个单 独的炉体 内 ,通 Deab r a o ) zi
过 炉体侧 底 向的风枪 ,向炉体 内熔 融 的钢 液 中吹人氩 、 氧的混合气体 ,进行脱碳精炼 的工艺 。最初 由美 国发 明 并 持有 专利 ,A 工 艺通 过提 高钢 液纯 净度 来改 善终 OD 产 品使 用 性 能 ,是 目前 生产 不锈 钢 、低合 金钢 、双相
系统主要 由操作 台、P C L 控制柜 、马达驱动控制柜 以 及 工控 机组 成 。操作 者按 照 工艺进 行 分步 操作 ,不 同
收稿 日期 :2 1- 4 2 收到初稿 ,2 1- 5 2 / 1 订稿。 0 10—0 0 10 — 3 J  ̄ 修 作者简介 :何永亮 (9 2 ) 男 , t8 一 , 学士 , 助理工程师 ,从事A D O 设备制造及冶金工艺软件研发 。Ema :hh 3 7 7 5 @13 0 . i ee 2 8 1 2 6 . m l c
经验 ,完 全在计 算机 指导 下完 成精 炼过程 。为 用户 提 供各种 需要 的人 机交 互界 面 ,根据 精炼工 艺 自动实 现 阀架开关 阀门的逻辑控 制和气体 流量调节 的过程控 制 。 自动 实现 炉体 翻转 至相应 工艺 角度 , 自动实 现填加 料 计算 ,成分 及 温度 动 态预 测 等 。 同时具 有 气 体 流量 、
Se .2 1 p 0 1 Vo .0 NO9 16 . ・9 3 ・ 0
A 精 炼炉控 制系统 的改进 与应 用 OD
何永亮,李万青,张鹏程 ,刘新峰 ,彭立超 ,康小明,董文博
( 沈阳铸造研 究所 ,辽宁沈阳 10 2 ) 10 2
摘 要 :经认真分析 、 研究和总结,将AS ̄ IO 精炼系统改进为计算机控制 A D - AD O 精炼智能控制系统,并分析其
体 和金 属原 材料 及人 员费 用等 的浪 费 ,甚 至 出现整 炉
钢 液报废 。
23 A . OD智能控 制 系统上位 机组 态界 面的 选择 组 态界面 应该包 括操 作按钮 ,按 下相 应按 钮就 可
以进入 相应界 面 ,进行 相应 的控制 与显示 ,整 个精 炼
2 OD A 智能控制系统
率 自动调 节 。整 个 冶金过 程 中不需 要人 为计算 及冶 金
自动计 算 出需要 加入 的合金 量 以及生成 的气 体 喷吹 曲 线 ,并在整个 吹炼过程 中 自动调 节气体 比率 。 操作 者 可在 阀架 显示 界 面进行 实时监 控 气体 的 流
量 、压 力 、温度 、炉体 转动 的角度 ,各类 报 警 、调节
转 角度 ,自动实 现 阀架 一 系列通 断 阀的开 、关 。AO D
控 制 系统涉及 的过程控 制是 最关键 的 ,即气 体 流量控
制 ,是 将 由阀架采 集来 的 流量信 号经 过温度 、压 力补
偿 后 ,送人MO R 33 ( O E 5 一种 过程 控制 仪表积分 微分调节 )运算 ,根
21 A 智 能控 制 系统 的特 点 . OD
A 智 能控制 系统实 质是 由计 算机 控制 ,采用 理 OD
过程 完 全通 过操 作 组态 界 面实 现 。如 智 能配 料计 算 ,
只需将 相应 入炉 成分 以及 目标成 分输入 表格 ,系统 会
论最佳 A D精炼 工艺 ,实 现 氧气 和惰性 气体 的喷 吹 比 O
钢 、镍基 合 金等 高质量 合金 钢 的优选 工 艺 。AO D全套
AO I艺 的进步 主要 体现在设 备 控制 水平 的提 高 ,其 D ̄ I 发 展经历 了4 阶段 :①手工调 节 阶段 ;②人 工操作 台 个
面板控 制 阶段 ;③半 自动控制 阶段 ;④ 计算 机智 能 控 制 阶段 。 美 国Pa a 公 司 自17 年开 始从 事 智 能 动力 模 型 rx i r 91 的研究 ,1 9 年 Paar 司研发 小 组按 照 生产 工 艺研 9 4 rx i 公 发AO 炉智 能 系统 ,Itlgn e nn ytm ( S , D nel et f i S s i Ri g e ) 并 在炼 钢 车 间投 入 生产 【 1 ] 内多 数AO 。国 D制造 厂 家 尚
Ke r s AOD:n el e t o to y t m : D a i m e i ywo d : it l n nr I se i g c s PI r h t t c
AO 是 氩 D
( ro )、 氧 A gn
( xgn O y e )、 脱 碳
A 气 体冶金 的关键 是控 制 精炼 过程 中各 种气 体 OD