[发明专利]一种转炉出钢轨迹优化控制方法

说明书

一种转炉出钢轨迹优化控制方法，属于炼钢智能化控制领域。步骤为：根据经验数据拟合出钢角度控制的分段函数,计算炉体运行角速度ω，ω＝f′(t)，计算传动装置的速度设定值V_ω并预设死区阀值V_d，计算转炉出钢口中心线与炉体中心线的夹角β计算各时间段内钢水流出的初速度V_0i；计算钢水流出的水平方向初速度V_i；计算钢流从出钢口下落至钢包口的时间T；计算钢包中心线与炉体旋转中心水平映射点的距离ΔS；计算钢包应到达的位置。优点在于，帮助计算机合理规划转炉和钢包车的运行，达到安全可靠自动出钢的目标。

技术领域

本发明属于炼钢智能化控制领域。具体地说是一种转炉出钢轨迹优化控制方法。

背景技术

转炉炼钢是钢铁厂承上启下的重要工序环节，原来转炉出钢全靠人工操作，出钢过程由工人到炉后台进行倾动和钢包车的操作，一般一手操作钢包车，一手操作倾动，还得有人在炉后进行钢包加合金操作，需要两到三名工人配合完成。现场工人劳动强度高、劳动环境差，在忍受高温高烟尘环境的同时，还要兼顾出钢速度和出钢安全，现场工人很难做到出钢过程的标准化、规范化，也不利于生产组织和动态调度的实现，随着近年来绿色化智能化的趋势，随着新的现场无人化的控制思想的产生，现在依靠可视化监测技术和自适应过程模型相结合的智能化控制系统开发，出钢过程就可以由系统自动进行，实现出钢时间和出钢过程的标准化和规范化，同时改善工人的劳动强度，提高安全性。

而转炉和钢包车的动作路径匹配是实现转炉全自动出钢的关键技术，在出钢过程中，转炉倾动角度在一个大范围内变化，出钢口的绝对位置随着倾动角度也在连续变换，同时炉内钢水液面也在持续减少中，这就带来了钢流轨迹的变化，为了钢流能准确的注入钢包中，钢包车也需要随动，实时改变自己的位置，以适应钢流轨迹的变化。所以开发智能化出钢，必须研究如何优化转炉和钢包之间的运行路径匹配，是转炉和钢包之间完美的配合起来，完成出钢操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉出钢轨迹优化控制方法，帮助计算机合理规划转炉和钢包车的运行，达到安全可靠自动出钢的目标。

转炉是炼钢生产初炼钢水的容器，有筒球形、锥球型、截锥形几种，一般中型转炉以锥球型居多，大型转炉一般为筒球形，炉体结构由炉帽、炉身、炉底组成，出钢口位于炉帽侧壁上，整个转炉的炉体和倾动装置全部依靠耳轴及轴承来支撑，并且炉体的旋转也是依靠耳轴轴承旋转来完成的，如图1所示。

铁水到达后通过天车将铁水兑入转炉中，进行吹炼，当吹炼结束钢水成分温度达到目标后，转炉向炉后倾转，到达一定角度后，钢水从出钢口流出，由钢包车上的钢水包盛装，在炼钢生产过程中，转炉本体以耳轴为中心，可做360°旋转，钢包车跟随动作。根据实际工艺状况，可分步骤完成：

步骤1：根据经验数据拟合出钢角度控制的分段函数,函数得到出钢任意时间段内的转炉角度θ；根据历史数据拟合出时间的分段函数：

θ＝f₁(t)(θ≤θ₁) (1-1)，

θ＝f₂(t)(θ₁＜θ≤θ₂) (1-2)，

θ＝f₃(t)(θ₂＜θ≤θ₃) (1-3)，

θ＝f₄(t)(θ₃＜θ≤θ₄) (1-4)；

步骤2：根据步骤1得到的分段函数，计算炉体运行角速度ω，ω＝f′(t)；

步骤3：根据步骤2得到的角速度ω计算传动装置的速度设定值V_ω并预设死区阀值V_d，其中V_ω为转炉倾动速度设定，V_d为给定的死区阀值；