转炉静态炼钢

1、转炉炼钢静态计算模型技术说明书日期： 2016年5月日期：2016年3月24日15文件号：SG.WG-TS-001版 本：V0.1 目 录附件一 技术方案说明21.1概述21.2炼钢厂配置21.3基本设计参数21.3.1BOF炉主要参数21.3.2炼钢原料31.3.3产品大纲3附件二 技术规格书42.1概述42.2功能概述42.2.1模型程序42.2.2系统辅助程序72.2.3运行过程设计92.3静态计算模型软件系统硬件和软件112.4通接口通讯及其它-可选112.4.1与其它L2系统的通讯接口112.4.2与检化验系统的通讯接口112.4.3与L3系统的通讯接口122.4.4历史查询及报表1

2、22.5部分功能示例13附件三 系统功能范围及费用估算15 附件一 技术方案说明1.1 概述开展转炉副枪及自动炼钢技术的开发和应用，掌握了行业内先进、成熟、可靠的转炉副枪及自动炼钢系统的专有成套技术，在新建和已投产转炉车间的副枪系统和转炉工艺控制方面已有丰富的经验和知识。基于副枪的自动化炼钢数学模型系统，包含静态模型、动态控制模型、自学习模型，实现了转炉吹炼过程全程自动化控制。动态调整使用冷却剂模式进行温度调整，终点测量可以选择使用多种测量探头，冶炼结束系统自动完成静态参数、动态系数、副枪数据处理系数自学习，具有非常高的自适应性。系统面向国内转炉主要冶炼工艺，可适用于转炉常规冶炼、双渣及少渣冶

3、炼、两步法脱磷、脱碳转炉冶炼工艺。 本技术说明对静态计算模型功能进行了描述，同时补充介绍了部分可选或可拓展的功能内容，仅供了解使用。1.2 炼钢厂配置转炉公称容量： 80t平均出钢量： 80t车间转炉座数： 1座1.3 基本设计参数1.3.1 BOF炉主要参数序号名称单位数值注释1新砌衬转炉炉口直径mm2新转炉炉口标高m3新砌衬转炉熔池液位m4磨损后最低熔池液位m5主枪枪头孔注：以上设备参数在初步设计阶段由买方提供。1.3.2 炼钢原料买方需提供的各种原材料条件如下（供参考）：1.3.2.1 高炉铁水成分及温度C(%)Si(%)Mn(%)P(%)S(%)带渣量（%）温度()1.3.2.2 脱硫

4、处理后的硫含量 铁水硫含量%温度处理后硫含量比例%1.3.2.3 废钢成分和尺寸废钢将按照实际情况进行分类管理、使用。1.3.2.4 活性石灰的成分成分CaOMgOSiO2PS块度（mm）过烧和欠烧率：10%活性度： ml/4N-HCl粒度：1050mm水分：1%1.3.2.5 轻烧白云石成分MgOCaOSiO2烧减水份粒度(mm)1.3.3 产品大纲附件二 技术规格书22.1 概述转炉静态计算模型软件以静态模型为核心，静态模型包含冶炼目标、主原料、熔剂、氧量及冷却剂等计算模型，采用基于冶炼反应及平衡理论，并结合数值计算方法，实现冶炼工艺参数计算机计算、指导，可能提高、改善转炉冶炼过程控制稳定

5、性，可以大幅度降低不同操作经验带来的生产波动。为更清楚的介绍炼钢工艺模型系统，本章节介绍内容不限定于炼钢静态计算模型软件范围。2.2 功能概述2.2.1 模型程序静态模型包括：温度模型、主原料计算模型、熔剂模型、氧量模型、自学习模型。它们实现以下计算功能：· 工艺目标计算；· 加料计算(熔剂)；· 吹炼计算；· 自学习反馈计算。静态模型基于热平衡、氧平衡、铁平衡和渣平衡建立的。为了建立各种平衡，主要使用了以下参数：热平衡· 反应热量· 铁水热量· 转炉等待过程中的热量损失· 用于加热和熔化副原料需要的热量·

6、; 用于加热和熔化废钢需要的热量· 钢包中的热量损失，与钢包状态有关。氧平衡· 吹炼氧气· 来自副原料的氧· 用于反应的氧· 溶解在钢水中的氧铁平衡· 来自含铁原料如铁水、废钢、铁矿石、球团等Fe加入量· 烟道排放中的Fe损失 · 钢渣中的Fe· 出钢过程中损失的Fe· 来自铁合金的Fe渣平衡：· 来自副原料、铁水渣、前一炉的留渣及耐材内衬中的氧化物· 反应生成的氧化物系统计算以各种理论为基础，采用一定的数学算法，完成了冶炼过程各个环节的参数计算，计算此模型还包括进行热损失计

7、算的冶金关系。a) 工艺目标计算此项计算的目的是计算在出钢之前和终吹时转炉的目标温度和碳含量。输入：· 钢水目标温度· 钢水目标成份· 目标出钢量· 特殊出钢要求输出：· 吹炼终点目标温度· 吹炼终点目标碳含量· 吹炼终点目标钢水重量b) 加料计算(熔剂)：实际的加料计算与炼钢厂中的操作是一致的。废钢添加指令可发到废钢站，进行预装废钢，废钢添加的结果可用于调整铁水添加指令，反之亦然。输入：· 铁水的成份和温度；· 预选定的废钢所需量；· 终点目标温度和含碳量；· 终点目标钢水重量；&#

8、183; 吹炼操作参数 输出：· 添加废钢的重量；· 添加铁水的重量；· 转炉加料的情况；c) 吹炼计算：根据转炉实际加料数据，计算出吹炼期的用氧量。这是根据选定的吹炼工艺算出的。输入：· 兑入铁水的实际重量；· 加入废钢的实际重量· 加入生铁的实际重量输出：· 用氧量；· 转炉副原料的重量；· 终点钢水目标重量；d) 模型自学习自学习模型的目的是对要用于下一炉的各工艺参数进行更新。这一特点能帮助实现静动态模型中的自动自学习和修正。这些反馈计算对用于静态模型参数进行更新。根据预期的结果和该炉的实际结果为每

9、一炉确定修正系数，在下一炉中采用处理更新后的数据。输入值：· 每个工艺阶段的实际结果输出值：· 更新的模型参数； · 实际炉次数据参数； 2.2.2 系统辅助程序是一组具有特定功能程序的统称，完成静态系统运行环境构建和进程协调工作。系统非控程序实现以下功能：· 冶炼计划· 工艺参数· 转炉吹炼模式· 铁水和废钢称重和跟踪· 与其它系统（2级及3级）的通讯· 转炉日志及报表· 人机接口实现静态计算指导功能，可能需要这些辅助程序中的几个配合工艺模型来实现。a) 冶炼计划可通过人工输入或来自L3生产计

10、划的数据传输来获取。生产计划信息需要包括冶炼钢种、工艺路线、目标重量及温度等。b) 工艺冶炼数据输入、存储并管理与下列有关的标准信息：· 钢种· 转炉添加料的成分· 废钢种类这些数据用于静态模型。c) 转炉吹炼模式-可选输入、存储并管理转炉吹炼模式：· 转炉加料模式画面· 吹氧模式画面· 转炉底吹模式冶金专家可以增加、删除和修改转炉吹炼模式。d) 铁水和废钢称重及跟踪-可选铁水：转炉炼钢系统可以从其它系统中读取钢包管理数据，或者建立自身的钢包管理数据库，收有关铁水实际重量和温度的信息。另外，化验室的分析结果也将被传送给模型。这些数据将

11、用于该模型的计算或打印报表。废钢：炼钢模型过程计算机将收到每种废钢实际重量包括废钢类型等。e) 与其他PLC系统的接口-可选一般来说，具备跟踪及控制功能的炼钢自动化系统需要建立同转炉本体系统、氧枪控制系统、底吹控制系统、副原料控制系统、合金料控制系统的通讯及控制功能，它们都应该具有相应的自动控制设备及程序，与各个控制设备或系统实现数据通讯，进而实现转炉不倒炉冶炼、吹炼过程自动化控制。f) 与其它系统的通讯-可选根据实际情况及系统需求，炼钢模型计算机可以检化验室、铁水脱硫站、连铸机、钢包、LF炉、RH炉的L2计算机系统及L3级（MES）计算机之间进行数据交换。g) 炉次日志及报表-可选记录的有关

12、炉次的信息将保存在系统中，并且可以打印成相应的报表：如炉报、班报、日报和月报。存储容量为至少6个月。h) 人-机接口在完成上述各种功能时，模型将为转炉车间的各个操作员（即转炉控制室、铁水站控制室、废钢料场、生产调度和工艺控制工程师等）设置计算机终端。对于本项目，仅包括转炉控制室操作人员的人-机接口；其功能将在以下方面提供保障：· 授权控制：即限制各操作员只使用经过授权的设施并保证只有被授权的用户才能修改或更新某些数据；· 用户界面：即采用全面的菜单结构，以便得到清晰和简便的操作；· 初始输入检查：即直接检查每个输入数据，并且在超出合理限定时给出报警或限制；2.2.

13、3 运行过程设计· 系统参数建立1) 建立系统钢种库参数2) 建立生产使用原料库参数3) 基于钢种的操作要点参数· 生产计划1) L3级发送生产计划到模型系统。2) 针对不具备L3工厂，可以通过客户端界面手动建立生产计划。3) 当炉次计划执行完成后，给L3级发送标志，同时删除本地库相关炉次生产计划信息。4) L2级成功接收生产计划后，转炉操作人员可执行后续操作。· 静态计算1) 模型计算所有目标值均来自生产计划和系统参数库，操作人员根据实际的工艺情况可以进行目标值修改。2) 出钢温度的默认值是按照钢种标准的标准值来确定的，操作人员可根据实际的工艺状况和需要，直接输

14、入钢水的目标温度数据即可（目标温度模型）。3) 自动接收或由操作人员录入铁水、废钢原料数据信息。4) 在没有实际数据的前提下，操作人员根据钢种的标准数据，进行整个炉次生产数据的计算。包括钢水出钢温度，主原料，副原料，吹氧量，冷却剂。5) 静态计算模型根据实际的铁水成分和温度以及废钢的重量计算如下数据：副原料、氧量、冷却剂6) 转炉操作人员根据实际需要，可以对副原料，吹氧量和冷却剂量进行修改，作为操作员的设定值。7) 在修改副原料加入量后，操作员可以对耗氧量和冷却剂重新进行计算。8) 基于半钢或双渣冶炼工艺，静态计算模型采用类似的原理及方法，需要明确的是转炉中间倒渣量需要检测或估计。（以下内容与

15、在线控制功能相关较强，这里不展开描述）· 发送设定值 · 炉次开始操作· 吹炼结束· 出钢· 炉次结束ü 炉次结束时，启动反馈计算模型，自动在后台运行，用来对模型的参数进行修改。在不具备自动采集实际生产信息的情况下，可以由人工补录数据，以便进行静态自学习的操作。ü 炉次结束的时候，产生包含相关重要数据的炉次报告。对于完整的自动化控制系统，正常情况下，上述步骤是自动执行的，但是在紧急的情况下，操作人员也可以输入必要的信息。HMI提供操作人员手动冶炼的步骤操作，已避免L1级状态丢失的影响。2.3 静态计算模型软件系统硬件和软件根

16、据用户对静态计算、离线指导的要求，基于转炉控制室操作员站安装、应用软件系统（不单独设立模型计算服务器），转炉操作员工作站为基于Windows 7的SQl Server计算机，布置在主控制室内，个人计算机应具备以下最低特征：配置：参数CPU：Intel 酷睿2四核 2.66G CPURAM存储器：2 Gb硬盘：320Gb机箱：台式外壳：标准可移动的媒体驱动器：DVD-R/W网络接口：1个以太网适配器网络协议：TCP/IP操作系统：Windows 系统应用软件：定制开发监视器：19" TFT应用软件包括：l 静态计算模型操作员客户端软件；l 静态计算模型软件2.4 通接口通讯及其它-可选

17、L2服务器和客户机可以通过以太网交换机相连成一个局域网，通过以太网与L1即PLC控制系统通信。与其它生产区域的L2系统及L3工厂管理系统的数据通信也可以使用以太网。2.4.1 与其它L2系统的通讯接口L2炼钢模型系统可以与铁水站、废钢间、铁水脱硫站等的L2系统进行通讯。L2炼钢模型系统也能够与连铸机、LF炉和RH炉的L2系统进行通讯。2.4.2 与检化验系统的通讯接口L2炼钢模型系统需要化验室的检化验计算机系统进行通讯。铁水的成分结果、冶炼过程及终点取样的钢水成分结果应及时传送到炼钢模型计算机。2.4.3 与L3系统的通讯接口L2炼钢模型系统应能够与L3系统进行通讯。主要的通信信息有：从L3到

18、L2： 要求的钢种代码； 要求的出钢数量； 要求的路线； 所需的计划编制/时间选择；从L2到L3: 接受/拒绝钢种代码+ 拒绝的原因。从L3到L2： 钢种代码的变更。从L2到L3: 终点温度； 终点成分； 计划的结束时间；2.4.4 历史查询及报表记录的有关炉次的信息将保存在系统中，并且可以打印成相应的报表：如炉报、班报、日报和月报。存储容量为至少6个月。2.5 部分功能示例实际废钢加入种类、重量，或者是总重生产钢种、工艺路线、目标出钢量调整生产计划及铁水数据默认值、实际值本炉次冶炼基本信息、渣成分目标、冶炼结束温度目标铁水废钢的实际值熔剂、冷却剂、氧量的计算值留渣数据人工补录补炉料数据人工补录冶炼过程跟踪的曲线展示冶炼过程原料加入批次的跟踪原料参数维护操作历史数据浏览附件三 系统功能范围及费用估算以简单实用、项目投资少为原则，排除了以上描述中可选、拓展功能，对所提供的静态计算模型软件功能进行分解，并