轉(zhuǎn)爐靜態(tài)煉鋼

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼靜態(tài)計(jì)算模型技術(shù)說明書日期： 2016年5月日期：2016年3月24日15文件號(hào)：SG.WG-TS-001版 本：V0.1 目 錄附件一 技術(shù)方案說明21.1概述21.2煉鋼廠配置21.3基本設(shè)計(jì)參數(shù)21.3.1BOF爐主要參數(shù)21.3.2煉鋼原料31.3.3產(chǎn)品大綱3附件二 技術(shù)規(guī)格書42.1概述42.2功能概述42.2.1模型程序42.2.2系統(tǒng)輔助程序72.2.3運(yùn)行過程設(shè)計(jì)92.3靜態(tài)計(jì)算模型軟件系統(tǒng)硬件和軟件112.4通接口通訊及其它-可選112.4.1與其它L2系統(tǒng)的通訊接口112.4.2與檢化驗(yàn)系統(tǒng)的通訊接口112.4.3與L3系統(tǒng)的通訊接口122.4.4歷史查詢及報(bào)表1

2、22.5部分功能示例13附件三 系統(tǒng)功能范圍及費(fèi)用估算15 附件一 技術(shù)方案說明1.1 概述開展轉(zhuǎn)爐副槍及自動(dòng)煉鋼技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，掌握了行業(yè)內(nèi)先進(jìn)、成熟、可靠的轉(zhuǎn)爐副槍及自動(dòng)煉鋼系統(tǒng)的專有成套技術(shù)，在新建和已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐車間的副槍系統(tǒng)和轉(zhuǎn)爐工藝控制方面已有豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)?；诟睒尩淖詣?dòng)化煉鋼數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，包含靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)控制模型、自學(xué)習(xí)模型，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐吹煉過程全程自動(dòng)化控制。動(dòng)態(tài)調(diào)整使用冷卻劑模式進(jìn)行溫度調(diào)整，終點(diǎn)測(cè)量可以選擇使用多種測(cè)量探頭，冶煉結(jié)束系統(tǒng)自動(dòng)完成靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)系數(shù)、副槍數(shù)據(jù)處理系數(shù)自學(xué)習(xí)，具有非常高的自適應(yīng)性。系統(tǒng)面向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐主要冶煉工藝，可適用于轉(zhuǎn)爐常規(guī)冶煉、雙渣及少渣冶

3、煉、兩步法脫磷、脫碳轉(zhuǎn)爐冶煉工藝。 本技術(shù)說明對(duì)靜態(tài)計(jì)算模型功能進(jìn)行了描述，同時(shí)補(bǔ)充介紹了部分可選或可拓展的功能內(nèi)容，僅供了解使用。1.2 煉鋼廠配置轉(zhuǎn)爐公稱容量： 80t平均出鋼量： 80t車間轉(zhuǎn)爐座數(shù)： 1座1.3 基本設(shè)計(jì)參數(shù)1.3.1 BOF爐主要參數(shù)序號(hào)名稱單位數(shù)值注釋1新砌襯轉(zhuǎn)爐爐口直徑mm2新轉(zhuǎn)爐爐口標(biāo)高m3新砌襯轉(zhuǎn)爐熔池液位m4磨損后最低熔池液位m5主槍槍頭孔注：以上設(shè)備參數(shù)在初步設(shè)計(jì)階段由買方提供。1.3.2 煉鋼原料買方需提供的各種原材料條件如下（供參考）：1.3.2.1 高爐鐵水成分及溫度C(%)Si(%)Mn(%)P(%)S(%)帶渣量（%）溫度()1.3.2.2 脫硫

4、處理后的硫含量 鐵水硫含量%溫度處理后硫含量比例%1.3.2.3 廢鋼成分和尺寸廢鋼將按照實(shí)際情況進(jìn)行分類管理、使用。1.3.2.4 活性石灰的成分成分CaOMgOSiO2PS塊度（mm）過燒和欠燒率：10%活性度： ml/4N-HCl粒度：1050mm水分：1%1.3.2.5 輕燒白云石成分MgOCaOSiO2燒減水份粒度(mm)1.3.3 產(chǎn)品大綱附件二 技術(shù)規(guī)格書22.1 概述轉(zhuǎn)爐靜態(tài)計(jì)算模型軟件以靜態(tài)模型為核心，靜態(tài)模型包含冶煉目標(biāo)、主原料、熔劑、氧量及冷卻劑等計(jì)算模型，采用基于冶煉反應(yīng)及平衡理論，并結(jié)合數(shù)值計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)冶煉工藝參數(shù)計(jì)算機(jī)計(jì)算、指導(dǎo)，可能提高、改善轉(zhuǎn)爐冶煉過程控制穩(wěn)定

5、性，可以大幅度降低不同操作經(jīng)驗(yàn)帶來的生產(chǎn)波動(dòng)。為更清楚的介紹煉鋼工藝模型系統(tǒng)，本章節(jié)介紹內(nèi)容不限定于煉鋼靜態(tài)計(jì)算模型軟件范圍。2.2 功能概述2.2.1 模型程序靜態(tài)模型包括：溫度模型、主原料計(jì)算模型、熔劑模型、氧量模型、自學(xué)習(xí)模型。它們實(shí)現(xiàn)以下計(jì)算功能：· 工藝目標(biāo)計(jì)算；· 加料計(jì)算(熔劑)；· 吹煉計(jì)算；· 自學(xué)習(xí)反饋計(jì)算。靜態(tài)模型基于熱平衡、氧平衡、鐵平衡和渣平衡建立的。為了建立各種平衡，主要使用了以下參數(shù)：熱平衡· 反應(yīng)熱量· 鐵水熱量· 轉(zhuǎn)爐等待過程中的熱量損失· 用于加熱和熔化副原料需要的熱量·

6、; 用于加熱和熔化廢鋼需要的熱量· 鋼包中的熱量損失，與鋼包狀態(tài)有關(guān)。氧平衡· 吹煉氧氣· 來自副原料的氧· 用于反應(yīng)的氧· 溶解在鋼水中的氧鐵平衡· 來自含鐵原料如鐵水、廢鋼、鐵礦石、球團(tuán)等Fe加入量· 煙道排放中的Fe損失 · 鋼渣中的Fe· 出鋼過程中損失的Fe· 來自鐵合金的Fe渣平衡：· 來自副原料、鐵水渣、前一爐的留渣及耐材內(nèi)襯中的氧化物· 反應(yīng)生成的氧化物系統(tǒng)計(jì)算以各種理論為基礎(chǔ)，采用一定的數(shù)學(xué)算法，完成了冶煉過程各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)計(jì)算，計(jì)算此模型還包括進(jìn)行熱損失計(jì)

7、算的冶金關(guān)系。a) 工藝目標(biāo)計(jì)算此項(xiàng)計(jì)算的目的是計(jì)算在出鋼之前和終吹時(shí)轉(zhuǎn)爐的目標(biāo)溫度和碳含量。輸入：· 鋼水目標(biāo)溫度· 鋼水目標(biāo)成份· 目標(biāo)出鋼量· 特殊出鋼要求輸出：· 吹煉終點(diǎn)目標(biāo)溫度· 吹煉終點(diǎn)目標(biāo)碳含量· 吹煉終點(diǎn)目標(biāo)鋼水重量b) 加料計(jì)算(熔劑)：實(shí)際的加料計(jì)算與煉鋼廠中的操作是一致的。廢鋼添加指令可發(fā)到廢鋼站，進(jìn)行預(yù)裝廢鋼，廢鋼添加的結(jié)果可用于調(diào)整鐵水添加指令，反之亦然。輸入：· 鐵水的成份和溫度；· 預(yù)選定的廢鋼所需量；· 終點(diǎn)目標(biāo)溫度和含碳量；· 終點(diǎn)目標(biāo)鋼水重量；&#

8、183; 吹煉操作參數(shù) 輸出：· 添加廢鋼的重量；· 添加鐵水的重量；· 轉(zhuǎn)爐加料的情況；c) 吹煉計(jì)算：根據(jù)轉(zhuǎn)爐實(shí)際加料數(shù)據(jù)，計(jì)算出吹煉期的用氧量。這是根據(jù)選定的吹煉工藝算出的。輸入：· 兌入鐵水的實(shí)際重量；· 加入廢鋼的實(shí)際重量· 加入生鐵的實(shí)際重量輸出：· 用氧量；· 轉(zhuǎn)爐副原料的重量；· 終點(diǎn)鋼水目標(biāo)重量；d) 模型自學(xué)習(xí)自學(xué)習(xí)模型的目的是對(duì)要用于下一爐的各工藝參數(shù)進(jìn)行更新。這一特點(diǎn)能幫助實(shí)現(xiàn)靜動(dòng)態(tài)模型中的自動(dòng)自學(xué)習(xí)和修正。這些反饋計(jì)算對(duì)用于靜態(tài)模型參數(shù)進(jìn)行更新。根據(jù)預(yù)期的結(jié)果和該爐的實(shí)際結(jié)果為每

9、一爐確定修正系數(shù)，在下一爐中采用處理更新后的數(shù)據(jù)。輸入值：· 每個(gè)工藝階段的實(shí)際結(jié)果輸出值：· 更新的模型參數(shù)； · 實(shí)際爐次數(shù)據(jù)參數(shù)； 2.2.2 系統(tǒng)輔助程序是一組具有特定功能程序的統(tǒng)稱，完成靜態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境構(gòu)建和進(jìn)程協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)非控程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：· 冶煉計(jì)劃· 工藝參數(shù)· 轉(zhuǎn)爐吹煉模式· 鐵水和廢鋼稱重和跟蹤· 與其它系統(tǒng)（2級(jí)及3級(jí)）的通訊· 轉(zhuǎn)爐日志及報(bào)表· 人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)靜態(tài)計(jì)算指導(dǎo)功能，可能需要這些輔助程序中的幾個(gè)配合工藝模型來實(shí)現(xiàn)。a) 冶煉計(jì)劃可通過人工輸入或來自L3生產(chǎn)計(jì)

10、劃的數(shù)據(jù)傳輸來獲取。生產(chǎn)計(jì)劃信息需要包括冶煉鋼種、工藝路線、目標(biāo)重量及溫度等。b) 工藝冶煉數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)并管理與下列有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)信息：· 鋼種· 轉(zhuǎn)爐添加料的成分· 廢鋼種類這些數(shù)據(jù)用于靜態(tài)模型。c) 轉(zhuǎn)爐吹煉模式-可選輸入、存儲(chǔ)并管理轉(zhuǎn)爐吹煉模式：· 轉(zhuǎn)爐加料模式畫面· 吹氧模式畫面· 轉(zhuǎn)爐底吹模式冶金專家可以增加、刪除和修改轉(zhuǎn)爐吹煉模式。d) 鐵水和廢鋼稱重及跟蹤-可選鐵水：轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)可以從其它系統(tǒng)中讀取鋼包管理數(shù)據(jù)，或者建立自身的鋼包管理數(shù)據(jù)庫，收有關(guān)鐵水實(shí)際重量和溫度的信息。另外，化驗(yàn)室的分析結(jié)果也將被傳送給模型。這些數(shù)據(jù)將

11、用于該模型的計(jì)算或打印報(bào)表。廢鋼：煉鋼模型過程計(jì)算機(jī)將收到每種廢鋼實(shí)際重量包括廢鋼類型等。e) 與其他PLC系統(tǒng)的接口-可選一般來說，具備跟蹤及控制功能的煉鋼自動(dòng)化系統(tǒng)需要建立同轉(zhuǎn)爐本體系統(tǒng)、氧槍控制系統(tǒng)、底吹控制系統(tǒng)、副原料控制系統(tǒng)、合金料控制系統(tǒng)的通訊及控制功能，它們都應(yīng)該具有相應(yīng)的自動(dòng)控制設(shè)備及程序，與各個(gè)控制設(shè)備或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐不倒?fàn)t冶煉、吹煉過程自動(dòng)化控制。f) 與其它系統(tǒng)的通訊-可選根據(jù)實(shí)際情況及系統(tǒng)需求，煉鋼模型計(jì)算機(jī)可以檢化驗(yàn)室、鐵水脫硫站、連鑄機(jī)、鋼包、LF爐、RH爐的L2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及L3級(jí)（MES）計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。g) 爐次日志及報(bào)表-可選記錄的有關(guān)

12、爐次的信息將保存在系統(tǒng)中，并且可以打印成相應(yīng)的報(bào)表：如爐報(bào)、班報(bào)、日?qǐng)?bào)和月報(bào)。存儲(chǔ)容量為至少6個(gè)月。h) 人-機(jī)接口在完成上述各種功能時(shí)，模型將為轉(zhuǎn)爐車間的各個(gè)操作員（即轉(zhuǎn)爐控制室、鐵水站控制室、廢鋼料場(chǎng)、生產(chǎn)調(diào)度和工藝控制工程師等）設(shè)置計(jì)算機(jī)終端。對(duì)于本項(xiàng)目，僅包括轉(zhuǎn)爐控制室操作人員的人-機(jī)接口；其功能將在以下方面提供保障：· 授權(quán)控制：即限制各操作員只使用經(jīng)過授權(quán)的設(shè)施并保證只有被授權(quán)的用戶才能修改或更新某些數(shù)據(jù)；· 用戶界面：即采用全面的菜單結(jié)構(gòu)，以便得到清晰和簡(jiǎn)便的操作；· 初始輸入檢查：即直接檢查每個(gè)輸入數(shù)據(jù)，并且在超出合理限定時(shí)給出報(bào)警或限制；2.2.

13、3 運(yùn)行過程設(shè)計(jì)· 系統(tǒng)參數(shù)建立1) 建立系統(tǒng)鋼種庫參數(shù)2) 建立生產(chǎn)使用原料庫參數(shù)3) 基于鋼種的操作要點(diǎn)參數(shù)· 生產(chǎn)計(jì)劃1) L3級(jí)發(fā)送生產(chǎn)計(jì)劃到模型系統(tǒng)。2) 針對(duì)不具備L3工廠，可以通過客戶端界面手動(dòng)建立生產(chǎn)計(jì)劃。3) 當(dāng)爐次計(jì)劃執(zhí)行完成后，給L3級(jí)發(fā)送標(biāo)志，同時(shí)刪除本地庫相關(guān)爐次生產(chǎn)計(jì)劃信息。4) L2級(jí)成功接收生產(chǎn)計(jì)劃后，轉(zhuǎn)爐操作人員可執(zhí)行后續(xù)操作。· 靜態(tài)計(jì)算1) 模型計(jì)算所有目標(biāo)值均來自生產(chǎn)計(jì)劃和系統(tǒng)參數(shù)庫，操作人員根據(jù)實(shí)際的工藝情況可以進(jìn)行目標(biāo)值修改。2) 出鋼溫度的默認(rèn)值是按照鋼種標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值來確定的，操作人員可根據(jù)實(shí)際的工藝狀況和需要，直接輸

14、入鋼水的目標(biāo)溫度數(shù)據(jù)即可（目標(biāo)溫度模型）。3) 自動(dòng)接收或由操作人員錄入鐵水、廢鋼原料數(shù)據(jù)信息。4) 在沒有實(shí)際數(shù)據(jù)的前提下，操作人員根據(jù)鋼種的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行整個(gè)爐次生產(chǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算。包括鋼水出鋼溫度，主原料，副原料，吹氧量，冷卻劑。5) 靜態(tài)計(jì)算模型根據(jù)實(shí)際的鐵水成分和溫度以及廢鋼的重量計(jì)算如下數(shù)據(jù)：副原料、氧量、冷卻劑6) 轉(zhuǎn)爐操作人員根據(jù)實(shí)際需要，可以對(duì)副原料，吹氧量和冷卻劑量進(jìn)行修改，作為操作員的設(shè)定值。7) 在修改副原料加入量后，操作員可以對(duì)耗氧量和冷卻劑重新進(jìn)行計(jì)算。8) 基于半鋼或雙渣冶煉工藝，靜態(tài)計(jì)算模型采用類似的原理及方法，需要明確的是轉(zhuǎn)爐中間倒渣量需要檢測(cè)或估計(jì)。（以下內(nèi)容與

15、在線控制功能相關(guān)較強(qiáng)，這里不展開描述）· 發(fā)送設(shè)定值 · 爐次開始操作· 吹煉結(jié)束· 出鋼· 爐次結(jié)束ü 爐次結(jié)束時(shí)，啟動(dòng)反饋計(jì)算模型，自動(dòng)在后臺(tái)運(yùn)行，用來對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行修改。在不具備自動(dòng)采集實(shí)際生產(chǎn)信息的情況下，可以由人工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行靜態(tài)自學(xué)習(xí)的操作。ü 爐次結(jié)束的時(shí)候，產(chǎn)生包含相關(guān)重要數(shù)據(jù)的爐次報(bào)告。對(duì)于完整的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，正常情況下，上述步驟是自動(dòng)執(zhí)行的，但是在緊急的情況下，操作人員也可以輸入必要的信息。HMI提供操作人員手動(dòng)冶煉的步驟操作，已避免L1級(jí)狀態(tài)丟失的影響。2.3 靜態(tài)計(jì)算模型軟件系統(tǒng)硬件和軟件根

16、據(jù)用戶對(duì)靜態(tài)計(jì)算、離線指導(dǎo)的要求，基于轉(zhuǎn)爐控制室操作員站安裝、應(yīng)用軟件系統(tǒng)（不單獨(dú)設(shè)立模型計(jì)算服務(wù)器），轉(zhuǎn)爐操作員工作站為基于Windows 7的SQl Server計(jì)算機(jī)，布置在主控制室內(nèi)，個(gè)人計(jì)算機(jī)應(yīng)具備以下最低特征：配置：參數(shù)CPU：Intel 酷睿2四核 2.66G CPURAM存儲(chǔ)器：2 Gb硬盤：320Gb機(jī)箱：臺(tái)式外殼：標(biāo)準(zhǔn)可移動(dòng)的媒體驅(qū)動(dòng)器：DVD-R/W網(wǎng)絡(luò)接口：1個(gè)以太網(wǎng)適配器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：TCP/IP操作系統(tǒng)：Windows 系統(tǒng)應(yīng)用軟件：定制開發(fā)監(jiān)視器：19" TFT應(yīng)用軟件包括：l 靜態(tài)計(jì)算模型操作員客戶端軟件；l 靜態(tài)計(jì)算模型軟件2.4 通接口通訊及其它-可選

17、L2服務(wù)器和客戶機(jī)可以通過以太網(wǎng)交換機(jī)相連成一個(gè)局域網(wǎng)，通過以太網(wǎng)與L1即PLC控制系統(tǒng)通信。與其它生產(chǎn)區(qū)域的L2系統(tǒng)及L3工廠管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信也可以使用以太網(wǎng)。2.4.1 與其它L2系統(tǒng)的通訊接口L2煉鋼模型系統(tǒng)可以與鐵水站、廢鋼間、鐵水脫硫站等的L2系統(tǒng)進(jìn)行通訊。L2煉鋼模型系統(tǒng)也能夠與連鑄機(jī)、LF爐和RH爐的L2系統(tǒng)進(jìn)行通訊。2.4.2 與檢化驗(yàn)系統(tǒng)的通訊接口L2煉鋼模型系統(tǒng)需要化驗(yàn)室的檢化驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊。鐵水的成分結(jié)果、冶煉過程及終點(diǎn)取樣的鋼水成分結(jié)果應(yīng)及時(shí)傳送到煉鋼模型計(jì)算機(jī)。2.4.3 與L3系統(tǒng)的通訊接口L2煉鋼模型系統(tǒng)應(yīng)能夠與L3系統(tǒng)進(jìn)行通訊。主要的通信信息有：從L3到

18、L2： 要求的鋼種代碼； 要求的出鋼數(shù)量； 要求的路線； 所需的計(jì)劃編制/時(shí)間選擇；從L2到L3: 接受/拒絕鋼種代碼+ 拒絕的原因。從L3到L2： 鋼種代碼的變更。從L2到L3: 終點(diǎn)溫度； 終點(diǎn)成分； 計(jì)劃的結(jié)束時(shí)間；2.4.4 歷史查詢及報(bào)表記錄的有關(guān)爐次的信息將保存在系統(tǒng)中，并且可以打印成相應(yīng)的報(bào)表：如爐報(bào)、班報(bào)、日?qǐng)?bào)和月報(bào)。存儲(chǔ)容量為至少6個(gè)月。2.5 部分功能示例實(shí)際廢鋼加入種類、重量，或者是總重生產(chǎn)鋼種、工藝路線、目標(biāo)出鋼量調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃及鐵水?dāng)?shù)據(jù)默認(rèn)值、實(shí)際值本爐次冶煉基本信息、渣成分目標(biāo)、冶煉結(jié)束溫度目標(biāo)鐵水廢鋼的實(shí)際值熔劑、冷卻劑、氧量的計(jì)算值留渣數(shù)據(jù)人工補(bǔ)錄補(bǔ)爐料數(shù)據(jù)人工補(bǔ)錄冶煉過程跟蹤的曲線展示冶煉過程原料加入批次的跟蹤原料參數(shù)維護(hù)操作歷史數(shù)據(jù)瀏覽附件三 系統(tǒng)功能范圍及費(fèi)用估算以簡(jiǎn)單實(shí)用、項(xiàng)目投資少為原則，排除了以上描述中可選、拓展功能，對(duì)所提供的靜態(tài)計(jì)算模型軟件功能進(jìn)行分解，并