氧槍噴頭內(nèi)流動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)的，而這種作用主要取決于射流到達(dá)熔池表面時(shí)的速度大小及其分布，因此氧槍噴頭的各項(xiàng)工藝參數(shù)的尋優(yōu)與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)時(shí)期產(chǎn)生的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)也伴隨著時(shí)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(shí)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(dòng)特性進(jìn)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(jì)和改進(jìn)具有重要意義。 本文重點(diǎn)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(fù)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(jì)在吸取了國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，特別采用了矢量變頻器的控制方法進(jìn)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(jìn)行了初級編程。用模擬軟件PLCSIM對程序進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)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(jì)算機(jī)來下達(dá)指令、監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)等任務(wù)。并對國內(nèi)外的組太軟件進(jìn)行比較，最后選用WinCC軟件來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)