模糊控制在AOD炉冶炼铬铁合金喷溅系统中的应用第32卷第1期2011年02月长春工业大学(自然科学版)JournalofChangchunUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)V01.32No.1Feb.2011模糊控制在AOD炉冶炼铬铁合金喷溅系统中的应用于欢欢,许红岩,张洋,隋添翼(长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春130012)摘要:根据分层多规则库的模糊控制策略,利用不同温差区间分别对氧枪枪位高度,氧气流量,氮气流量以及加入辅料的重量进行控制,使其在正常冶炼范围内,从而实现A0D炉冶炼铬铁合金时抑制喷溅的自动控制.关键词:AOD炉;喷溅;铬铁合金;模糊控制中图分类号:TF345.02文献标志码:A文章编号:1674—1374(2011)01—0001—06FuzzyControlappliedintheferroalloysplashsystemoftheAODfurnaceYUHuan—huan,XUHong—yan,ZHANGYang,SUITian—yi(SchoolofElectrical8LElectronicEngineering,ChangehunUniversityofTechnology,Changchun130012,China)Abstract:BasedonthemuhilayerrulesintheFuzzyControl,theparameterssuchasgunposition,theoxygenflow,thenitrogenflowandweightofsomesubstancesarecheckedinthefixedrangetorealizetheautomaticcontrolofthesplashingintheAODfurnace.Keywords:AOD;splashing;ferroalloy;FuzzyContro1.0引言喷溅是冶金行业经常发生的事故.即在冶炼过程中溶液与渣两相间发生激烈的氧化反应,炉膛内瞬间产生大量CO气体,熔池内产生大沸腾,大量的含有粒状的渣从炉口溢出Ⅲ.炉渣喷溅会威协生产安全,恶化多项技术经济指标.据统计,因喷溅损失的钢铁料占总钢铁料的0.5～5,恶性喷溅时损失的钢铁料占总钢铁料的10以上L引.由于铁合金冶炼过程的温度要比炼钢温度高,更容易发生喷溅_3],所以把模糊控制技术应用到冶炼低碳铬铁合金中是十分必要的,实现智能控制以降低喷溅的发生率.l系统分析1.1AOD炉冶炼铬铁合金发生喷溅的原理AOD炉精炼铬铁合金过程中,铬铁合金熔体收稿日期:2010—11-26基金项目:国家科技支撑计划基金资助项目(2007BAE17B01)作者简介:于欢欢(1987一),女,汉族,吉林长春人,长春工业大学硕士研究生,主要从事生产过程信息获取和检测技术及冶金工艺过程的研发工作,E-mail:yhhkxmyt@163.corn.2长春工业大学(自然科学版)第32卷内及其熔体液面会发生3个化学反应.(:+()一CO十(1)2Cr+3()一Cr2O3(2)3C+Cr2O.—,2Cr+3CO十(3)其中:反应(1)和反应(2)是放热反应;反应(3)是吸热反应.其反应速度受供氧量,熔池碳含量,CO含量,渣中Cr.().含量和温度的共同影响.如果冶炼过程中熔池骤然受到冷却,抑制了正在激烈进行的反应(3),供入的氧气生成了大量Cr().并聚积;当熔池温度再度升高到一定程度,反应(3)重新快速进行,在反应(1)和反应(3)的共同作用下,瞬间产生大量的CO气体,由于CrO.含量较高,渣液张力较小,渣液泡沫化程度较高且渣层较厚,致使CO逸出困难,导致AOD炉喷溅的发生.综上所述,渣中CrO.的含量可以表征喷溅的发生情况.但目前无法实现∑(Cr.O.)含量的在线测量,所以要选出一种能在线监测且能表征喷溅发生的信号.研究表明,如果熔渣中Cr().含量变多,熔渣将会发泡,渣层由于膨胀厚度增加,其表面张力下降,阻碍渣液与钢水的热交换过程,导致炉内下层钢水与渣液上层表面的温差随Cr2().含量的增加而增大;反之,当渣中cr:().含量下降,炉内下层钢水与渣液上层表面的温差随crO.含量的减少而降低.所以,表征喷溅发生的信号可选温差信号,最终利用温差实现抑制A()D炉喷溅的发生.1.2抑制AOD炉喷溅系统的硬件配置该喷溅控制系统的输入量是炉内下层钢水与渣液上层表面的温差,输出量是枪位,氧气,氮气流量,喷溅抑制剂加入量.整个系统采用西门子S7—300PLC进行控制.渣液与铁水温度分别由安装在顶枪和底枪上的红外测温装置按采样周期在线完成,通过顶枪和底枪上的特殊结构在枪管内孔引出红外光信号,非接触测取炉内漂浮在铁水上面的渣液温度和铁水温度,温度测量的同步及温差的计算由PLC中的软件自动实现;枪位升降由变频器控制,根据PIc的输出指令控制氧枪升降系统到指定位置;氧气,氮气的流量分别通过流量调节阀实现脉宽调制式恒流量控制;通过控制电磁振动给料机添加喷溅抑制剂.抑制AOD炉喷溅系统的整体框图如图l所示.二...