一种转炉出钢角度优化方法
阅读说明：本技术 一种转炉出钢角度优化方法 (Converter tapping angle optimization method ) 是由 杨洪 徐光庆 饶刚 常发 邹世文 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种转炉出钢角度优化方法,包括以下步骤：步骤一、采集至少三个出钢口更换周期内的所有炉次的出钢数据,即将每一炉次出钢时,在出钢时长范围内每隔预设的时间间隔设置一个数据读取点作为出钢时间点,采集每一炉次出钢时,所有出钢时间点对应的转炉倾动角度；步骤二、生成摇炉曲线,即将每一出钢时间点采集的所有转炉倾动角度取平均值作为该出钢时间点合理转炉倾动角度,从而得到摇炉曲线；步骤三、每一炉次出钢时,根据摇炉曲线对转炉倾动角度进行修正,并对出钢时的转炉倾动角度进行实时控制。本发明不但成本较低,而且不需要人工实时修正,因而极大的减小了操作工的劳动强度,提高了生产质量。(The invention relates to a converter tapping angle optimization method, which comprises the following steps: step one, collecting tapping data of all heats in at least three tapping hole replacement periods, namely setting a data reading point as a tapping time point every preset time interval in a tapping duration range when tapping for each heat, and collecting converter tilting angles corresponding to all tapping time points when tapping for each heat; step two, generating a rocking furnace curve, namely taking an average value of all converter tilting angles collected at each tapping time point as a reasonable converter tilting angle at the tapping time point, thereby obtaining the rocking furnace curve; and step three, correcting the tilting angle of the converter according to the furnace swinging curve when tapping for each furnace, and controlling the tilting angle of the converter in real time when tapping. The invention has lower cost and does not need manual real-time correction, thereby greatly reducing the labor intensity of operators and improving the production quality.)
技术领域
本发明涉及一种转炉出钢角度优化方法，属于转炉作业技术领域。
背景技术
目前的转炉出钢作业，基本上都采用人工控制，就是操作工手动摇炉控制转炉的倾动角度，始终保持出钢口的钢水流入钢包，在出钢过程中，操作工一边操作转炉倾动，一边操作钢包车，一边观察钢流，在这种情况下，容易出现炉口下渣、出钢卷渣等质量情况，有时还会把钢水出到钢包车外，烧坏设备。
申请人检索发现，公开号为CN106498111A的中国专利公开了一种基于转炉二级控制系统的自动出钢控制方法，该方法主要通过下渣红外监测系统、钢包车称量装置等来计算炉内剩余的钢水，然后调整转炉倾动角度。但是该方法对于下渣检测、钢包车称重的精度和稳定性均有较高要求，硬件投入大。公开号为CN107099637A的中国专利公开了一种转炉自动出钢控制方法，该方法预设一条出钢曲线，虽然成本投入不大，但是该方法没有考虑到出钢口的变化会影响出钢时间，偏差较大，需要人工实时修正，实际上降低了自动化程度。
因此，采用一种新的方法，通过大量的数据采集和优化计算，得出最佳的摇炉曲线，并将该摇炉曲线应用于自动出钢过程，显得十分必要。
发明内容
本发明要解决技术问题是：提供一种成本较低的转炉出钢角度优化方法，该方法不需要人工实时修正因而减小了操作工的劳动强度。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种转炉出钢角度优化方法，包括以下步骤：
步骤一、采集至少三个出钢口更换周期内的所有炉次的出钢数据
将每一炉次出钢时，在出钢时长范围内每隔预设的时间间隔设置一个数据读取点作为出钢时间点，假如共设有k+1个出钢时间点，分别记为t0，t1，…，tk；采集每一炉次出钢时，所有出钢时间点对应的转炉倾动角度，分别记为Ae0，Ae1，…，Aek；
步骤二、生成摇炉曲线
假设共采集i个炉次，则每一个出钢时间点tj采集的转炉倾动角度共有i个，将这i个转炉倾动角度按大小进行排序，依次记为Aej1，Aej2，…,Aeji，j∈[0,k]；
对每一个出钢时间点tj对应的转炉倾动角度，分别去掉最大的10个数据和最小的10个数据，然后取剩余数据的平均值作为该出钢时间点tj的合理转炉倾动角度，即
将所有出钢时间点与对应的合理转炉倾动角度作为摇炉曲线；
步骤三、根据摇炉曲线控制出钢时的转炉倾动角度
每一炉次出钢时，从出钢时间点t3开始，根据摇炉曲线对合理转炉倾动角度进行修正，具体方法如下：
计算每一出钢时间点tx的出钢时间变化量Δt：
每一出钢时间点tx的出钢时间修正量Δtmin：
修正后的出钢时间点t1x＝t1(x-1)+Δt+Δtmin；
式中，N为两次换出钢口之间的平均炉数；
n为换出钢口后的出钢炉次序数，即第n炉，当n大于N时，取n＝N；
tmax为转炉的最长出钢时间；
tmin为转炉的最短出钢时间；
t1(x-1)为出钢时间点tx的前一个修正后的出钢时间点，x≥3；
根据修正后的出钢时间点t1x和对应的合理转炉倾动角度，对出钢时的转炉倾动角度进行实时控制。
本发明通过将转炉出钢时间和角度数据采集以后，计算出正常出钢的摇炉曲线，即得到出钢过程中时间和转炉倾动角度之间的对应关系，在此基础上，针对出钢口在出钢过程中不断腐蚀变大，出钢越来越快的情况，进行精确的优化计算，最后计算出当前炉次出钢的摇炉曲线，即对正常出钢的摇炉曲线进行修正，修正后的摇炉曲线通过自动化系统实现对转炉角度的自动控制。本发明方法几乎不需要硬件投入，实现起来也比较容易，成本较低，而且所有控制过程均自动完成，不需要人工实时修正，因此效率也较高。
附图说明
图1是本发明实施例中转炉倾动角度与出钢时间点的对应关系示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的转炉出钢角度优化方法，转炉出钢角度优化方法，包括以下步骤：
步骤一、采集至少三个出钢口更换周期内的所有炉次的出钢数据
将每一炉次出钢时，在出钢时长范围内每隔预设的时间间隔设置一个数据读取点作为出钢时间点，假如共设有k+1个出钢时间点，分别记为t0，t1，…，tk；采集每一炉次出钢时，所有出钢时间点对应的转炉倾动角度，分别记为Ae0，Ae1，…，Aek。
本实施例中，两次更换出钢口之间为一个出钢口更换周期。出钢时长定义为，从转炉角度经过-50度时为起点，到检测到下渣时刻抬炉时的角度为终点，所经历的时间为当前炉的出钢时长。
采集出钢数据时，若相应炉次被判为不合格的话，则剔除该炉次对应的数据，即删除该炉次中的出钢时间点以及对应的转炉倾动角度。另外，对于出钢时间点对应的转炉倾动角度超出预设阈值时，删除该转炉倾动角度数据，预设阈值为经验值。
本实施例中，k取25，即每一炉次出钢时共采集26组数据，其中5个炉次的数据如图1中曲线s1、s2、s3、s4、s5所示。表1为其中一组数据的出钢时间点与转炉倾动角度对应关系表。
表1
优选的，本实施例中每一炉次出钢时，出钢时间点t0与出钢时间点t1的时间间隔为5秒，出钢时间点t1到出钢时间点t2的时间间隔也为5秒，之后两出钢时间点之间的时间间隔为20秒。
步骤二、生成摇炉曲线
假设共采集i个炉次，则每一个出钢时间点tj采集的转炉倾动角度共有i个，将这i个转炉倾动角度按大小进行排序，依次记为Aej1，Aej2，…,Aeji，j∈[0,k]；
对每一个出钢时间点tj对应的转炉倾动角度，分别去掉最大的10个数据和最小的10个数据，然后取剩余数据的平均值作为该出钢时间点tj的合理转炉倾动角度，即
将所有出钢时间点与对应的合理转炉倾动角度作为摇炉曲线。
采用上述方法后，通过剔除最大数据和最小数据，摇炉曲线能够反映出钢口的变化(即转炉倾动角度在允许范围内)，出钢时间和炉况高度吻合，出钢时间快速而合理，下渣量在合理范围。
以t1、t2出钢时间点为例，根据采集的合格数据，得到t1、t2出钢时间点的合理转炉角度值为-80度和-83.1度，依次计算，直到得出t25出钢时间点的合理转炉角度值为-107.2度。图1中曲线s6即为本实施例计算得到的摇炉曲线。
曲线s6代表出钢过程的平均摇炉曲线，但在实际使用中，由于出钢口会逐渐腐蚀而变大，钢流越来越大，而出钢时间越来越短，为了和出钢口的变化趋势保持一致，需要进行持续修正。随着出钢口出钢速度变快，需要逐步缩短每步之间的时间，即每出一炉钢以后，间隔时间缩短，直到到达平均出钢炉数，之后不再调整该间隔时间，此时，已经接近更换出钢口的阶段。也就是说，实际的出钢时间是根据出钢口情况发生变化的，因此，在出钢过程中，需要进行动态修正。
步骤三、根据摇炉曲线控制出钢时的转炉倾动角度
每一炉次出钢时，从出钢时间点t3开始，根据摇炉曲线对转炉倾动角度进行修正，具体方法如下：
计算每一出钢时间点tx的出钢时间变化量Δt：
计算每一出钢时间点tx的出钢时间修正量Δtmin：
修正后的出钢时间点t1x＝t1(x-1)+Δt+Δtmin；
式中，N为两次换出钢口之间的平均炉数；
n为换出钢口后的出钢炉次序数，即第n炉，当n大于N时，取n＝N；
tmax为转炉的最长出钢时间；
tmin为转炉的最短出钢时间；
t1(x-1)为出钢时间点tx的前一个修正后的出钢时间点，x≥3。
从t0到t2时间段，转炉必须快速转过一个临界角度,该角度表示钢水液面已经超过出钢口位置，进入稳定出钢阶段，为此，优化计算需要从出钢时间点t3开始。
tmax、tmin为转炉的固有特性，可以从相关数据中得到，如可从设计过程或安装过程的档案资料中获取。本实施例中tmax＝470秒，tmin＝400秒。
假定从本次两个换出钢口之间的出次数为100炉，则N＝100.
以更换出钢口后第5炉为例进行计算，具体如下：
首先计算t3出钢时间点：
从而，t3＝t2+16.956+0.217＝10+16.95+2.89＝29.84秒；
同样地，t4＝t3+16.95+2.89＝29.84+16.95+2.89＝49.68秒。
......
t25＝466.32秒。
从t3到t25每个出钢时间点，和曲线S6相比，在第5炉次出钢过程中，均提前了，总时间由原470秒，变为466.32秒，出钢时长缩短了3.68秒，实际摇炉节奏加快了。
优化修正计算后，得到第5炉次修正后的摇炉曲线表，如表2所示。
表2
根据修正后的出钢时间点t1x和对应的合理转炉倾动角度(即修正后的摇炉曲线)，对出钢时的转炉倾动角度进行实时控制。
综上可知，本实施例主要包括两部分内容，一是数据采集，二是数据计算。数据采集首先是采集至少三个出钢口更换周期，形成大量历史数据。一般来说，采集的周期越多，出钢数据越精确。
申请人在实际生产过程中，采用上述方法后，摇炉曲线能够反映出钢口的变化，出钢时间和炉况高度吻合，出钢时间快速而合理，下渣量在合理范围。而且，现场数据在当前的管理系统中都是现成的，只需要进行合理的整合，就可以充分利用，发挥出数据的效益。这些曲线的计算，不需要人工干预，系统自动根据历史数据进行计算。随着数据量采集越来越多，精度越来越高。用于现场后，标准化程度高，人工干预比例不到5％，极大的减小了操作工的劳动强度。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。