[发明专利]一种解决转炉自动化炼钢氧枪工作氧压不稳定的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种解决转炉自动化炼钢氧枪工作氧压不稳定的方法，特别是采用模拟量控制的方式解决转炉自动化炼钢吹炼工作氧压不稳定的问题，属冶金自动化，属于转炉炼钢自动化控制技术领域。

背景技术：

转炉炼钢的目的是对兑入转炉的铁水和废钢等原料，通过氧枪连续吹氧的方式，不断降低原料中的碳含量和提升温度的过程。在转炉出钢前的冶炼终点，能否直接出钢的判断依据，是钢水碳含量和温度能否满足目标要求；因此，能准确判断冶炼过程和终点钢水碳含量是转炉炼钢的关键，冶炼终点命中率高的控制技术能减少补吹和倒炉取样的次数，可有效地缩短冶炼时间，提高转炉产量，降低生产成本，是转炉炼钢的关键技术。例如：某厂转炉氧枪供氧管道受场地空间限制，孔板流量计的布置不能满足计量的准确性，总管氧压的波动造成流量计量发生大的偏差，而且很不稳定，供氧压力受氧气管网压力波动影响，总管氧压波动较大，波动范围在1.3-2.5Mpa，每天均不同程度大范围波动，给转炉自动化炼钢的顺利进行造成极大影响。

现有的转炉自动化炼钢模型，大都采用达涅利自动化炼钢模型，是按氧气流量及累计氧气消耗量及初始输入物料参数、终点目标参数按照模型来进行自动计算，按计算结果对整个吹炼过程中加料量、吹氧量、加料时机、氧枪枪位变化时机、副枪动作时机、吹炼终点确定等过程进行自动控制，实现自动化炼钢的目标；所以氧流量的计量稳定及准确性是所有工作的基础。不同转炉，不同总管氧压情况下，要达到相同的工作氧压，需要的氧气流量值均不相同，而当设定同一流量值时，氧枪工作氧压会发生大的波动，造成吹炼无法进行。因此，背景技术的转炉自动化炼钢模型难以适应这样的供氧条件，自动学习的结果常常偏离真实值，转炉自动化炼钢模型很难指导生产操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决转炉自动化炼钢氧枪工作氧压不稳定的方法，采用模拟计算量替代实际测量值参与自动化炼钢模型控制，与自动化炼钢系统实现无缝对接，改善自动化炼钢效果，提高自动化炼钢率；在供氧不稳情况下转炉自动化炼钢率可实现100%，终点命中率可通过软件原有的自学习功能不断得到提高，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种解决转炉自动化炼钢氧枪工作氧压不稳定的方法，通过建立转炉炼钢工作氧压与供氧流量关系的数学模型，根据实际工作氧压计算供氧流量，并用该计算供氧流量替代仪表测量流量值，参与自动化炼钢模型控制，实现自动化炼钢过程的准确控制和稳定操作。

包括以下几个步骤：

①计算供氧流量模型的确定

基于在供氧管路固定、氧枪参数已确定的情况下，氧枪的流量与喷头参数及出口氧压相关的原理，按照流体力学及气体方程可推导出通过氧枪喷孔的气体流量公式如下：

F₀：氧气流量，m3/min

P_工作：工作氧压，Mpa

T_环：氧气环境温度，℃

C_d:氧枪喷孔流量系数，通常取0.96-0.99

N：氧枪喷孔个数

A_喉：氧枪喷孔喉口面积，mm2

通过上述公式计算结果，确定计算供氧流量与工作氧压的关系；

验证：通过物料平衡计算，与上述计算供氧流量的模拟计算值相比，验证后基本符合实际，因此，用此计算供氧流量替代流量计测量值，参与自动化冶炼过程控制，能够准确反应实际氧气消耗与入炉料条件及终点目标之间的关系；

②模型实现

采用氧枪工作氧压及氧气工作环境温度按理想气体方程及喷头设计流量压力特性计算供氧流量，用计算供氧流量替代孔板流量计流量，参与转炉吹炼过程的流量控制，并把计算供氧流量应用到已有的转炉自动化炼钢模型上，同时保留孔板流量计流量做为参考，不参与控制。

把计算供氧流量应用到已有的转炉自动化炼钢模型上，通过修改已有转炉自动化炼钢模型的程序实现。

依据氧压与氧流量的关系，经过嵌入程序进行计算，实时产生工作氧压与供氧流量的对应值，并将计算供氧流量显示的操作界面上，与副枪自动化炼钢氧流量控制模型无缝对接，为自动化炼钢顺利进行提供了保障。