承钢转炉提钒模型系统设计与应用

2016-12-31王丽孙竟先

中国管理信息化 2016年15期

关键词：铁水自动算法

王丽，孙竟先

（河北钢铁集团承钢公司运营改善部，河北承德 067002）

承钢转炉提钒模型系统设计与应用

王丽，孙竟先

（河北钢铁集团承钢公司运营改善部，河北承德 067002）

转炉提钒模型系统控制提钒的转化温度，通过软件设计严密的算法模型的计算，提供合理的冷料配比和氧耗等数据，减少碳的烧损，降低半钢残钒、提高钒渣品位，提高提钒技术水平，同时实现提钒生产的自动过程。

转炉提钒模型系统；模型计算；提高技术水平

1 背景概况

钒产品的生产过程是承钢的特色项目，为了实现提钒生产的自动过程，进行提钒系统设计。建立转炉提钒模型目的：根据冶金原理，系统给出冷料预报和供氧操作提示和终点预报（控制），可以控制原料使用的准确性，及半钢成分的标准性，可实现氧枪自动控制，缩短周期，稳定指标。

2 总体设计

通过设计前期的需求调研，业务流程梳理，最终确定软件设计方案。提钒模型系统设计分两部分：二级模型软件部分，及通讯程序部分。

根据炼钢提出的模型要求，确定软件系统总体结构。由二级模型软件进行成分采集及相关信息采集，通过后台编写的算法进行计算，计算结果通过通讯程序发送到一级，通过一级指导提钒生产，即按二级计算数据对加料、顶吹等生产系统进行控制，实现自动备料加料等工作。按照实现功能对系统进行模块化设计。

3 系统详细设计

二级模型软件的主要功能：采集相应的铁水、铁块等实时信息，通过设计出的算法计算出提钒所需的料量，氧量等数据，将计算数据发送给一级程序实现自动提钒的过程。

二级模型软件部分设计有多个模块。生产指导模块；维护模块；采集模块等。

数据库部分。数据库中建有冷料、铁水成分表，铁块信息表等；系数判断表，氧枪，底吹等信息采集表，将算法中使用到的参数或修正值等数据统一管理。将通过算法计算数据存入物料表。库中设计了计划数据和实时现场数据存储的历史数据表以及一些辅助数据表。

铁水成分部分。铁水信息从三级系统上采集，通过数据接口采集到二级库中，是算法参数。脱硫后的铁水到和铁的过程中会有温度变化，可据实际情况温度修正调整铁水温度，精准计算结果。

半钢及冷料成分部分。半钢成分存在本地库中，操作人员据实际情况选择模式类别，每类具相应的条件。冷料部分的设计类似于半钢成分，用户可以根据生产的具体情况进行类别确认。

铁水、半钢、冷料成分都具备后，二级模型软件通过各参数运行后台算法，计算出指导生产所需的数据，计算结果通过设计的通讯程序转发给一级，指导自动备料、加料等。

铁块实际加入部分。废钢区，按照模型算法计算值调配进行加料，加料后，废钢区实际加料量是在物流系统采集的数据，通过废钢区的实际料量及实际的铁水重量运行算法，计算出下一个工序的冷料及氧量等值，计算的数据通过通讯程序转发给一级，控制现场设备的生产。料值计算分为单一料量计算和混合加料计算，混合料量分几种，据实际加料情况界面录入，根据计算模型算法的结果控制现场设备，完成整个提钒自动过程。

氧步控制，设备会按照二级模型软件发送参数控制氧步指导现场设备的动作。

在冷料成分部分，选中模式，界面确认，冷料成分改变时，界面维护。冷料配比计算，可通过三种冷料的百分比含量及冷料成分进行冷料平均配比，此模式设计有计算权限，激活计算权限，通过平均配比算法，计算配比结果，配比结果自动保存，退出计算权限后进入模式选择状态。

半钢信息部分。半钢信息以模式的方式在维护子模块中进行维护，各模式按生产要求进行修改，保存后半钢信息及模式号将自动显示在主窗体。

氧步维护功能，可以添加不同的氧步模式，可在界面进行维护，模式确认后将氧步信息发送到一级控制生产。

工艺参数维护，工艺参数维护功能与用户权限相关，进行授权登录后工艺人员才可修改参数，退出登录后，修改权限失效，防止岗位人员任意修改工艺参数。

为了数据库显示的准确性和使用的可操作性，设计数据更新后自动刷新。

将工艺所给的数学模型转化为程序算法，在算法设计上，包括热平衡、物料平衡算法等，在设计上采用了多变量解耦技术，提高了程序设计的简洁性与模型的运行速度。

算法设计所使用计算的数据：铁水耗氧量，铁块耗氧量，铁水烟尘耗氧，钒渣量，氧化钒渣中铁的耗氧量，其他元素氧化耗氧量，铁皮球带入的氧，烟尘量，铁块熔点，铁水熔点，半钢熔点，铁水物理热，元素氧化量，烟尘氧化，渣铁氧化，半钢物理热，钒渣物理热，烟尘物理热，炉气的总体积，炉气中氮气重量，炉气中自由氧重量，炉气物理热等。

通讯程序的主要功能。主要完成二级模型软件向一级传送计算数据，通过计算数据指导生产。现场设备根据计算数据执行自动备料、加料等动作。