迁钢210吨转炉自动化炼钢控制系统研究与设计

论文摘要

转炉炼钢过程自动化控制,目的是为了将转炉冶炼这一高效率的炼钢方法潜力发挥到极致,减轻操作者的劳动强度、降低生产成本,减少冶炼过程中的人为干预,大幅度提高钢水质量,从而为生产高附加值产品打下坚实基础。目前计算机科学、电子技术、通讯总线技术、控制理论、人工智能技术等在冶金行业的广泛应用,让数据采集精度和实时性普遍提高,使得把转炉炼钢的操作任务全部交由自动化控制系统独立完成成为现实。本文以河北首钢迁安钢铁有限责任公司210T转炉自动化炼钢控制系统为背景,在查阅了大量国内外相关文献的基础上,综述了自动化炼钢控制系统的发展历程,对自动化炼钢的动态静态控制进行了深入研究,主要完成了一下几方面内容：(1)研究设计210T转炉自动化炼钢控制系统,完成了上位工控机,下位机PLC和光纤以太网维架构的控制系统设计,在分析研究炼钢自动化系统详细功能的前提下进行了自动化炼钢系统总体设计,确定了系统开发使用的软硬件工具,完成了基础控制级和过程控制级的设计。(2)针对副枪及烟气分析系统在冶炼过程中的应用将相关数据进行计算机提取分析处理、将采用数据指导冶炼生产提高冶炼水平及精度。深入研究副枪及烟气分析系统,针对副枪及烟气系统的硬件设备及自动化控制的主要逻辑、吹炼模式、参与成份的控制方面进行设计。(3)结合迁钢炼钢生产工艺建立吹炼静态控制模型、动态控制模型,分析研究了生产中涉及到自动化炼钢的相关内容和各种可能遇到的问题。确定了自动化炼钢模型原始数据及工艺制度,建立了模型关键的造渣制度、物料平衡、热平衡制度。建立了转炉终点控制数学模型,将转炉终点控制模型分为前期的静态控制建模、后期的终点温度动态控制模型,分别建立了相应的模型,完成了模型的实现和系统性能测试。迁钢的副枪和烟气分析自动炼钢控制系统,目前己独立转化为首钢自有知识产权的国产化项目,在节约大量资金的同时它的成功应用标志着迁钢炼钢水平有了质的飞跃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 转炉自动化炼钢控制系统设计要点
• 1.3 计算机控制系统及数据库选择
• 1.4 自动化控制技术发展历史及其在转炉控制模型中的应用
• 1.5 本文的组织形式
• 第2章 转炉自动化炼钢基本原理
• 2.1 转炉自动化炼钢系统基本工作原理
• 2.2 转炉自动化炼钢静态模型和动态模型控制原理
• 2.3 转炉自动化炼钢氧枪控制系统
• 2.3.1 氧枪循环水系统
• 2.3.2 转炉氧枪氧、氮系统
• 2.3.3 氧枪换枪横移系统
• 2.3.4 氧枪位置控制系统
• 2.3.5 氧枪安全连锁系统
• 2.3.6 转炉氧枪系统的控制方式
• 2.4 本章小结
• 第3章 转炉自动化炼钢控制系统总体设计
• 3.1 转炉自动化控制系统组成
• 3.2 基础级控制系统
• 3.2.1 控制范围
• 3.2.2 控制功能
• 3.3 过程控制系统
• 3.3.1 控制范围
• 3.3.2 控制功能
• 3.4 数据采集系统总体设计
• 3.5 系统硬件总体设计
• 3.6 系统HMI软件设计
• 3.6.1 Intouch10.0介绍
• 3.6.2 HMI功能简介
• 3.7 系统安全及网络安全设计
• 3.8 本章小结
• 第4章 转炉烟气分析与副枪自动化控制系统
• 4.1 烟气分析和副枪的控制原理
• 4.1.1 烟气分析原理
• 4.1.2 副枪控制原理与结构
• 4.1.3 对终点碳、温度、磷、硫及碳氧积浓度的控制分析
• 4.1.4 对原料消耗和设备维护的控制
• 4.1.5 烟气、副枪自动化炼钢系统吹炼模式设计
• 4.2 副枪自动控制装置、逻辑控制及操作
• 4.2.1 弹仓控制装置
• 4.2.2 副枪升降装置
• 4.2.3 副枪旋转装置
• 4.2.4 副枪数据分析系统
• 4.2.5 转炉副枪基础自动化的控制主要逻辑
• 4.2.6 转炉副枪操作控制
• 4.3 设计完善副枪、烟气自动化炼钢模型
• 4.4 本章小结
• 第5章 转炉自动化炼钢静态、动态模型的建立及性能测试
• 5.1 自动化炼钢模型原始数据及工艺制度的确定
• 5.1.1 造渣制度的确定
• 5.1.2 物料平衡的确定
• 5.1.3 热平衡的确定
• 5.2 转炉终点控制数学模型
• 5.2.1 静态控制模型
• 5.2.2 动态控制模型
• 5.3 静态、动态模型系统性能测试
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢