氧槍噴頭內(nèi)流動特性模擬與槍位控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、氧槍是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中的主要工藝設(shè)備之一，其性能特征直接影響到冶煉效果和吹煉時間，從而影響到鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量。氧槍對吹煉的影響作用是通過氧氣射流流股與熔池的相互作用來實現(xiàn)的，而這種作用主要取決于射流到達熔池表面時的速度大小及其分布，因此氧槍噴頭的各項工藝參數(shù)的尋優(yōu)與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計非常重要。轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵工藝是吹煉過程，但是在冶煉過程中轉(zhuǎn)爐內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)是非常復(fù)雜的，吹煉過程很難用一個準(zhǔn)確的模型來表述，因此對轉(zhuǎn)爐吹煉過程的控制一直難以用傳統(tǒng)的

2、控制方法來解決。在同一個時期產(chǎn)生的PLC自動化控制系統(tǒng)也伴隨著時間的推移，理論和技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。至今，世界各國己經(jīng)在很多領(lǐng)域研制出了大量的實用控制系統(tǒng)，但我國的許多大型鋼廠目前還是使用國外的PLC控制程序。 本文首先闡述了氧槍的結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生超音速射流的拉瓦爾噴頭的工作原理，分析了氧氣射流特性及氧氣射流與熔池相互作用的關(guān)系，利用Fluent軟件，結(jié)合射流基本理論對單孔拉瓦爾噴頭內(nèi)部流動特性進行數(shù)值模擬，以此獲得

3、壓力、溫度、速度、馬赫數(shù)分布圖，對氧槍噴頭的設(shè)計和改進具有重要意義。 本文重點分析了轉(zhuǎn)爐煉鋼中氧槍控制的工藝原理，根據(jù)氧槍的負載特性，闡述其速度調(diào)節(jié)控制原理，以前的氧槍控制系統(tǒng)大多采用繼電器邏輯控制，槍位控制不準(zhǔn)確，直接影響吹煉效果和產(chǎn)品的質(zhì)量。為了提高氧槍定位精度、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，本次設(shè)計在吸取了國內(nèi)外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，特別采用了矢量變頻器的控制方法進行速度控制。氧槍控制包括速度控制和定位控制兩種，而定位控制是核心，在氧槍

4、的關(guān)鍵槍位控制上采用二級定位控制：即編碼器和主令控制器控制，以先到信號為主，增加了定位的準(zhǔn)確性和控制可靠性。通過比較選用了德國的西門子SIMATIC S7系列的可編程控制器來完成氧槍的速度控制和定位控制，用S7-300為控制系統(tǒng)進行了初級編程。用模擬軟件PLCSIM對程序進行調(diào)試、運行。針對煉鋼現(xiàn)場工作環(huán)境非常惡劣的現(xiàn)狀，本系統(tǒng)選用工業(yè)計算機來下達指令、監(jiān)視運行狀態(tài)等任務(wù)。并對國內(nèi)外的組太軟件進行比較，最后選用WinCC軟件來實現(xiàn)對工業(yè)