一种冶炼合金成分控制系统及控制方法与流程

技术特征：
1.一种冶炼合金成分控制系统，其特征在于，所述控制系统包括合金加入量计算系统、各工序通讯模块、合金成分预测模块、合金物料下发模块，以及合金成本在线评价模块；其中合金加入量计算系统主要包括数据处理模块和合金计算模块，数据处理模块的功能是对相关参数和冶炼路径、吹止成分要求，脱氧机制等输入数据进行相应的逻辑处理和判断；合金计算模块是实现包括炼钢各工序的合金加入量自动计算；各工序通讯模块主要是利用基于tcp的socket通讯接口实现数据的发送和接收，主要功能是获取各l2系统中已接收的计划、标准、检化验成分，以及转炉、吹氩、lf和rh各工序之间合金加入实绩值和计算值的数据通讯，并将合金计算结果发送给各l2系统；合金成分预测模块主要是利用物料平衡原理预测合金成分，根据当前工序合金计算值，并接收实绩的检化验成分信息，实时预测下一工序的合金成分是否满足钢水质量要求，从而修正参数进行滚动式的反馈计算合金加入量，确认合金加入量在各工序间分配是否合理；合金物料下发系统主要是利用opc技术，实现模型数据下发l1基础自动化系统，l1系统根据接收到的合金加入数据用于现场合金称量加入操作。2.一种冶炼合金控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：步骤一：控制系统各通讯模块获取l2过程控制系统中最新的出钢计划、制造标准以及作业标准，各工序的实绩终点试样信息等相关数据，主要包括获取冶炼路径、计划号、出钢记号、成品成分上下限等；具体过程如下：1、各工序l2系统监听程序监听系统事件；2、炉次开始后，发送“炉次开始”事件信息；3、监听程序接收到该事件后获取钢种、标准等信息,与新生成炉次的炉次绑定；4、调用合金加入量计算系统，启动合金计算；步骤二：当各工位炉次进站时启动合金加入量计算系统，根据各工序路径不同，调整不同合金成分需要，计算各工位需要加入的相应合金种类和重量，并实时预测下工序成分，判断是否能满足钢水质量要求，若不满足则修正参数，进行滚动式的反馈计算；步骤三：完成计算后，则调用通讯模块，通讯模块将计算的各类合金重量发送至各工序l2系统，再由l2系统下发至各工序l1系统，控制现场合金加入；具体过程如下：1、各工序l2系统监听程序监听系统事件；2、合金计算完成后，发送“计算完成”事件信息；3、监听程序接收到该事件后通过opc技术下发至l1基础自动化；4、l1系统根据接收到的合金加入数据用于现场合金称量加入操作；步骤四：现场各工位合金投入作业完成后，通讯模块接收现场实际加入的各合金种类和重量，调用合金成本在线评价模块，比对模型计算值和实际加入量，计算各工序合金成本评分，用以评价现场合金成本控制；具体过程如下：1、各工序l2系统监听程序监听系统事件；2、各工序相应炉次结束后，发送“合金实绩发送”事件，包括该工序相应炉次合金计算值和实际合金加入量信息；3、调用合金成本在线评价模块；4、计算各工序合金成本评分，并显示在系统画面，用于评价现场各合金成本控制；步骤五：现场各工序终点成分试样信息到样时，通讯模块接收各工序实绩的合金成分信息，调用合金成本在线评价模块，比对模型预测合金成分和实际试样成分，计算各合金成分评分，用以评价现场操作水平；
具体过程如下：1、各工序l2系统监听程序监听系统事件；2、各工序终点成分试样信息到样，发送“终点试样到样”事件，包括钢水各种成分信息；3、再次合金成本在线评价模块，比对模型预测合金成分和实际试样成分；4、计算各合金成分评分，并显示在系统画面，用于评价操作人员的现场操作。3.根据权利要求2所述的冶炼合金成分控制系统，其特征在于，所述步骤二具体内容如下：(1)根据当前工位进站炉次获取出钢记号对应钢种的标准目标成分，各工序的实绩终点试样信息等相关数据，计划工艺路径信息，上工序的终点成分，钢水重、以及收得率、合金单价等所需数据；(2)锰合金加入量线性规划计算：极小化的线性函数：锰合金成本最小：j1*x1 j2*x2 j3*x3；约束条件:x1*mn1*s1 x2*mn2*s2 x3*mn3*s3＝(mnaim-mn
last
)*wgt；x1*c1*s1 x2*c2*s2 x3*c3*s3＜＝(cup-c
last
)*wgt；x1*p1*s1 x2*p2*s2 x3*p3*s3＜＝(pup-p
last
)*wgt；非负变量：x1-x2-x3＞＝0；其中：j1、j2、j3：高锰、中锰、金属锰单价；x1、x2、x3：高锰、中锰、金属锰加入量；mn1、mn2、mn3：高锰、中锰、金属锰含mn量；c1、c2、c3：高锰、中锰、金属锰含c量；p1、p2、p3：高锰、中锰、金属锰含p量；s1、s2、s3：高锰、中锰、金属锰收得率；mnaim：成品目标锰(不同冶炼路径需要对目标含量进行修正)；mn
last
、c
last
、p
last
：上工序终点锰、终点碳、终点磷；cup、pup：成品碳上限、磷上限；wgt：钢水重量。(3)增碳剂计算：w
c
＝(c
min-c
fin-w
hm
*mn1*s1/wgt-w
mm
*mn2*s2/wgt-w
mn
*mn3*s3/wgt)*wgt/h
c
w
c
：增碳剂加入量；c
min
：成品目标碳下限；c
fin
：转炉终点碳；w
hm
、w
mm
：高锰、中锰计算加入量；mn1、mn2：高锰、中锰含mn量；h
c
：增碳剂含碳量(95％)；(4)硅铁计算：w
si
＝(si
aim-si
last
)*wgt/si
cont
/si
yield
(5)铝锰钙计算：半脱氧钢种：w＝147 0.811*o
tap
0.042*o
half
全脱氧钢种：不含硅钢种:w＝476 0.484*o
tap-2.03*o
all
含硅钢种：w＝176 0.484*o
tap-2.03*o
all
其中脱氧制度识别条件：碳上限(％)氮上限(％)不脱氧<＝p
c
半脱氧>p
c
<＝p
n
全脱氧>p
c
其中：w：铝锰钙计算加入量；o
tap
：出钢氧含量；o
half
：半脱氧o含量；o
all
：全脱氧o含量；p
c
：脱氧制度碳上限判定参数；p
n
：脱氧制度氮上限判定参数；(6)贵重合金计算：根据贵重合金(cu、nb、ti、cr、mo、v等)目标成分计算加入量:w
a
＝(a
aim-a
last
)*wgt/a
cont
/a
yield
wa:某贵重合金加入量；aaim：贵重合金元素成品目标值；alast：贵重合金元素上工序终点成分；wgt：钢水重量；acont：贵重合金品味；ayield：贵重合金收得率；w
cu
＝(cu
aim-cu
last
)*wgt/cu
cont
/cu
yield
w
nb
＝(nb
aim-nb
ulast
)*wgt/nb
cont
/nb
uyield
w
ti
＝(ti
aim-ti
ulast
)*wgt/ti
cont
/ti
yield
(7)根据所有合金计算值，对后续吹氩站、精炼各个工位碳、硅、锰、氧等钢水成分进行预测，判断是否满足钢水质量要求；对氩站碳、硅、锰、氧元素，以及对lf硅、锰成分预测,预测计算公式以碳为例：c
pre
＝c
fin
∑c
wi-c
bt
其中：c
pre
：预测碳含量；c
fin
：上工序终点碳；∑c
wi
：i种含碳合金增碳量之和；c
wi
＝w1
c
*p1
c
*c1
yield
/wgt/1000 w2
c
*p2
c
*c2
yield
/wgt/1000 ... wi
c
*pi
c
*ci
yield
/wgt/1000
其中：wi
c
：含碳合金加入量；pi
c
：含碳合金中碳含量；ci
yield
：含碳合金收得率；wgt：钢水重量；预测碳：c
pre
＝c
fin
w1
c
*p1
c
*c1
yield
/wgt/1000 w2
c
*p2
c
*c2
yield
/wgt/1000 ... wi
c
*pi
c
*ci
yield
/wgt/1000同理预测氩站及精炼其他元素成分，判断是否满足满足钢水质量要求；(8)若不满足质量要求，会在画面显示，提示不满足条件的元素成分，则调整参数，实时地进行滚动式的反馈计算；若满足质量要求，完成合金计算数据保存和下发，用于现场的合金加入控制。(9)接收到实绩合金消耗和试样信息时，成金成本在线评估模块会根据实绩合金使用计算成本，分别对成本和成分进行在线评估，用来评价现场操作。

技术总结
本发明涉及一种冶炼合金成分控制系统，所述控制系统包括合金加入量计算系统、各工序通讯模块、合金成分预测模块、合金物料下发模块，以及合金成本在线评价模块；其中合金加入量计算系统主要包括数据处理模块和合金计算模块，数据处理模块的功能是对相关参数和冶炼路径、吹止成分要求，脱氧机制等输入数据进行相应的逻辑处理和判断；合金计算模块是实现包括炼钢各工序的合金加入量自动计算；该技术方案整个系统设计简单合理，基于全工序，打通转炉、氩站、精炼和RH合金模型，共同使用线性规划算法对锰合金加入量进行运筹规划，对其他各类合金使用均进行了充分考虑，结合冶炼路径、将成本、成分作为约束条件实现合金加入量最优。成分作为约束条件实现合金加入量最优。


技术研发人员：管萍 朱坤 陈绍林 詹起梅 高建军
受保护的技术使用者：上海梅山钢铁股份有限公司
技术研发日：2020.06.16
技术公布日：2021/12/16