一种基于“EAF-LF-VD-CC”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法

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一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法
技术领域
1.本发明涉及电弧炉炼钢领域，尤其涉及“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法。

背景技术：

2.以电弧炉炼钢为核心的短流程炼钢，因具有投资成本低、建设速度快、能量消耗低、产品结构多样化的特点，在近些年来获得长足发展。电弧炉炼钢工艺流程主要为“电弧炉(eaf)
ꢀ‑
精炼炉(lf)-真空精炼炉(vd)-连铸(cc)”。电弧炉作为电弧炉炼钢工艺流程的主要设备，通过电弧所带来的能量，熔化废钢，使之变成钢水，并加入氧化剂，还原剂、造渣材料等物质，控制钢水的成分以及温度。
3.如图1所示，精炼炉是具备加热以及精炼功能的主要设备，它是用来对初炼炉(电弧炉) 所熔钢水进行精炼，加入合金等物质，调整钢水的成分以及温度并使之均匀化，冶炼出符合钢种成分要求的钢水，起到工艺缓冲的作用，为后续的连铸、连轧流程奠定基础。
4.如图2所示，vd炉的作用是去除钢水中的气体，如氢气、氧气、氮气等，过程中喷吹氩气，使之充分搅拌，均匀脱气，通过这种技术处理可以提高钢的产品质量,对增加经济效益起着重要作用。
5.如图3所示，连铸作为将钢水浇注为钢坯的方法之一，因其简化了钢坯的生产工艺、提高了金属收得率与钢坯的质量，同时降低了炼钢工人的劳动强度，受到广泛应用，其主要过程为：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中，使铸件成形并迅速凝固结晶，最后通过拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，后续再经冷却等步骤，将钢坯切割成一定长度的板坯。通过连铸技术可以大幅提高金属收得率和铸坯质量，具有节约能源等显著优势。
6.经过以上过程，即可冶炼出符合钢种成分要求的特殊钢种，但由于流程较为繁琐，炼钢厂对炼钢流程进度难以精确把控，不能起到过程监控的功能，导致无法对资源进行及时调配，生产力水平较低，影响后续对炼钢工艺进行指导，同时，由于某些钢厂因硬件设备的缺乏，在炼钢过程中各个工位冶炼的炉号并不十分明确，导致在炼钢过程中一些比较重要的生产数据无法与炉号进行一一匹配，也就无法通过这些生产数据进行冶炼过程分析，成为之后对电弧炉生产流程进行工艺指导的最大的限制因素。因此解决电弧炉炼钢流程中冶炼状态及炉号识别问题显得尤为迫切。
7.目前常用的对炼钢流程中冶炼状态识别大部分以人工经验判断为主，通过观察钢水的颜状态，钢包浇注重量变化大致判断冶炼过程以及浇注过程，无法细分到每一步骤。这些以人工经验判断为主的方法在简单的电弧炉炼钢流程中起到了一定程度的作用，但是也存在不足之处，即无法对复杂的冶炼过程进行精准的判断，存在生产效率低等一系列问题。不符合当今钢铁行业倡导“智能化”的重要主题。

技术实现要素：

8.本发明提供了一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法，用于解决现有的人工经验判断炼钢流程中冶炼状态效率低，准确率低的技术问题。
9.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
10.一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法，包括以下步骤：
11.从电弧炉炼钢系统中采集到的多种运行数据中，筛选能识别电弧炉炼钢系统冶炼工位冶炼状态的关键运行数据；其中，所述冶炼工位包括：lf炉和/或vd炉和/或连铸机；当冶炼工位为lf炉时，关键运行数据包括氩气档位数据；当冶炼工位为vd炉时，关键运行数据包括：氩气档位、真空度档位以及空气破空阀档位；当冶炼工位为连铸机时，关键运行数据包括：连铸机的第一浇注位置处与第二浇注位置处的重量；
12.采集冶炼工位对应的实时关键运行数据，并根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态。
13.优选的，当冶炼工位为lf炉时，根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态，具体为：
14.判断lf炉的氩气档位是否大于0，若lf炉的氩气档位大于0，则判断lf炉的冶炼状态为“冶炼中”；若lf炉的氩气档位等于0，则判断lf炉的冶炼状态为“未冶炼”。
15.优选的，当冶炼工位为vd炉时，根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态，具体为：
16.判断vd炉的氩气档位是否大于0，若vd炉的氩气档位大于0，则判断vd炉的冶炼状态为“冶炼中”；若vd炉的氩气档位等于0，则判断vd炉的冶炼状态为“未冶炼”；
17.当判断vd炉的冶炼状态为“冶炼中”时，则进入vd炉内真空状态判断：
18.判断vd炉前一周期真空度数值是否大于当前周期真空度值，且前一周期真空度数值以及当前周期真空度值是否均大于等于预设的真空阈值：
19.当vd炉前一周期真空度数值大于当前周期真空度值，前一周期真空度数值以及当前周期真空度值均大于等于预设的真空阈值，则判断vd炉内真空状态为“正在抽真空脱气”；
20.当vd炉前一周期真空度数值大于当前周期真空度值，且前一周期真空度数值以及当前周期真空度值均小于预设的真空阈值；则判断vd炉内真空状态为“正在高真空脱气”，
21.当判断vd炉前一周期真空度数值小于或等于当前周期真空度值时，判断vd炉空气破空阀档位数值是否大于0，若vd炉空气破空阀档位数值大于0，则判断vd炉内真空状态为“正在破空”。
22.优选的，当冶炼工位为连铸机时，根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态，具体为：
23.设连铸机当前周期的第一浇注位置处的重量用变量ladlenoa表示，连铸机当前周期的第二浇注位置处的重量用变量ladlenob表示；连铸机当前周期的上一周期的第一浇注位置处的重量用变量ladleno
a1
表示，连铸机当前周期的上一周期的第二浇注位置处的重量用变量 ladleno
b1
表示；当前周期的上一周期连铸机冶炼状态用变量cc
cast
表示；
24.s1、设当前周期为任意第t周期，当前周期的上一周期为t-1周期，获取上一周期连铸机冶炼状态cc
cast
、连铸机当前周期的第一浇注位置处的重量ladlenoa以及连铸机的第二
浇注位置处的重量ladlenob，此时，cc
cast
＝cc
cast
(t-1)，ladlenoa＝ladlenoa(t)， ladlenob＝ladlenob(t)，cc
cast
(t-1)表示第t-1周期连铸机冶炼状态，ladlenoa(t)表示连铸机在第t周期的第一浇注位置处的重量；ladlenob(t)表示连铸机在第t周期的第二浇注位置处的重量；
25.s2、判断是否上一周期连铸机冶炼状态cc
cast
、连铸机当前周期的第一浇注位置处的重量ladlenoa以及连铸机的第二浇注位置处的重量ladlenob是否满足：cc
cast
＝“未开始”，且 ladlenoa》第一重量阈值或ladlenob》第一重量阈值；若满足，则将cc
cast
重新赋值为“开浇准备完成”，同时获取当前浇注工位编号；否则，则进入步骤s3；
26.s3、判断是否cc
cast
＝“开浇准备完成”且ladleno
a1-ladlenoa》预设重量差值，若是，则 cc
cast
改变为“正在开浇”，否则，则进入s4；
27.s4、判断是否cc
cast
＝“正在开浇”，若是，则向数据库传送连铸浇注信息，同时，cc
cast
改变为“开浇完成”，否则，则进入s5；
28.s5、判断是否cc
cast
＝“开浇完成”，且ladlenoa《第二重量阈值，若是，则cc
cast
改变为“停浇准备完成”；否则，则进入s6；
29.s6、判断是否cc
cast
＝“停浇准备完成”，且ladleno
a1-ladlenoa《预设重量差值，若是，则让num的值自增1，否则，则进入s8；
30.s7、当num的值自增1后，则继续判断是否num的值大于或等于预设阈值，若是，则 cc
cast
改变为“正在停浇”，否则，则进入s8；
31.s8、判断是否cc
cast
＝“正在停浇”，若是，则向数据库传送连铸浇注信息，同时，将cc
cast
改变为“未开始”，否则，经过以上多重判断，说明cc冶炼状态cc
cast
未发生改变，仍为上一周期cc冶炼状态；
32.cc浇注状态判断完毕。
33.一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的炉号识别方法，包括以下步骤：
34.采用上述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法识别lf炉和/或vd 炉和/或连铸机多个连续周期的冶炼状态；
35.并根据lf炉和/或vd炉和/或连铸机多个连续周期的冶炼状态识别lf炉和/或vd炉和/ 或连铸机的炉号，并存储对应炉号及对应的运行状态数据和/或工艺数据。
36.优选的，所述lf炉包括第一lf炉和第二lf炉，根据lf炉多个连续周期的冶炼状态识别lf炉的炉号，包括：
37.判断第一lf炉的冶炼状态是否从上个周期的关闭状态变换至当前周期的开启状态，判断第二lf炉的冶炼状态是否从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”；若判断存在任意一个lf炉的冶炼状态从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，则获取该lf炉编号heatno
lf
，同时获取数据库中电弧炉冶炼完毕且大于lf冶炼炉号的最小炉号 no
lf
，将该lf炉编号heatno
lf
赋值为no
lf
，即将lf炉当前周期的炉号赋值为no
lf
；
38.若不存在任意一个lf炉的冶炼状态从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，第一lf炉和第二lf炉当前周期的炉号沿用上个周期的炉号。
39.优选的，根据vd炉多个连续周期的冶炼状态识别vd炉的炉号，包括以下步骤：
40.判断vd炉的冶炼状态是否从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，若判断vd炉的冶炼状态从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，则获取数据库中
大于上一周期冶炼完毕后的vd炉炉号，且计划工艺路线通过该vd炉的最小炉号no
vd
，则当前周期的vd炉的炉号为no
vd
；
41.若vd炉的冶炼状态并未从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，则vd 炉当前周期的炉号沿用上个周期的炉号。
42.优选的，根据连铸机多个连续周期的冶炼状态识别连铸机的炉号，包括：
43.判断所述连铸机的冶炼状态是否从上个周期的“开浇准备完成”变为当前周期的“正在开浇”：
44.若所述连铸机的冶炼状态是否从上个周期的“开浇准备完成”变为当前周期的“正在开浇”，则获取数据库中所有大于上一周期“浇次完毕后”的连铸机浇次炉号，依次进行判断：
45.对于任意炉次计划工艺路线，判断该炉次计划工艺路线是否通过所述连铸机，若通过所述连铸机，则获取到数据库中大于上一周期“浇次完毕后”的连铸机炉号，且计划工艺路线通过cc炉的最小炉号no
cc
，将所述连铸机当前周期的冶炼炉号赋值为no
cc
；若此炉次计划工艺路线不通过所述连铸机，则说明此炉号是在模铸工位处进行浇注，则将此炉号传递给模铸，供模铸使用，之后再判断下一个炉次计划工艺路线是否通过所述连铸机；
46.以此类推，直至到no
cc
为止；
47.若所述连铸机的冶炼状态并非从上个周期的“开浇准备完成”变为当前周期的“正在开浇”，所述连铸机当前周期的炉号沿用上个周期的炉号。
48.本发明具有以下有益效果：
49.1、本发明通过对炼钢厂中关于氩气档位、钢包重量等plc装置进行数据采集，通过逻辑判断等方式，从而实现对电弧炉炼钢过程中冶炼状态及炉号的识别，起到过程监控的功能，提高钢厂生产效率。
50.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
51.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
52.图1为现有技术中的精炼炉的结构简图；
53.图2为现有技术中的vd炉的结构简图；
54.图3为现有技术中的连铸浇注过程；
55.图4为现有技术中的炼钢工艺流程图；
56.图5为现有技术中的eaf-lf-cc过程图；
57.图6为现有技术中的eaf-lf-vd-cc过程图；
58.图7为现有技术中的eaf-lf-vd-mc过程图；
59.图8为本发明中的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法的流程图。
具体实施方式
60.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
61.实施例一：
62.本实施中公开了一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法，包括以下步骤：
63.从电弧炉炼钢系统中采集到的多种运行数据中，筛选能识别电弧炉炼钢系统冶炼工位冶炼状态的关键运行数据；其中，所述冶炼工位包括：lf炉和/或vd炉和/或连铸机；当冶炼工位为lf炉时，关键运行数据包括氩气档位数据；当冶炼工位为vd炉时，关键运行数据包括：氩气档位、真空度档位以及空气破空阀档位；当冶炼工位为连铸机时，关键运行数据包括：连铸机的第一浇注位置处与第二浇注位置处的重量；
64.采集冶炼工位对应的实时关键运行数据，并根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态。
65.此外，在本实施例中，还公开了一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的炉号识别方法，包括以下步骤：
66.采用上述一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法识别lf炉和/或vd 炉和/或连铸机多个连续周期的冶炼状态；
67.并根据lf炉和/或vd炉和/或连铸机多个连续周期的冶炼状态识别lf炉和/或vd炉和/ 或连铸机的炉号，并存储对应炉号及对应的运行状态数据和/或工艺数据。
68.本发明通过对炼钢厂中关于氩气档位、钢包重量等plc装置进行数据采集，通过逻辑判断等方式，从而实现对电弧炉炼钢过程中冶炼状态及炉号的识别，起到过程监控的功能，提高钢厂生产效率。
69.实施例二：
70.实施例二是实施例一的优选实施例，其与实施例一的不同之处，对一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法的具体步骤进行了介绍：
71.本发明针对电弧炉炼钢流程中冶炼状态及炉号识别依靠人工经验所存在的一系列问题，设计了一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法，针对炼钢厂中存在两台lf炉、一台vd炉以及一台连铸机的情况，如图4至图7所示，其炼钢的主要工艺流程为以下三种：eaf-lf-cc、eaf-lf-vd-cc、eaf-lf-vd-mc，生产流程如下图所示。本专利通过对炼钢厂中关于氩气档位、钢包重量等plc装置进行数据采集，通过逻辑判断等方式，从而实现对电弧炉炼钢过程中冶炼状态及炉号的识别，起到过程监控的功能，提高钢厂生产效率。
72.本发明中的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法，以plc 设备传输的炼钢过程数据为基础，利用数学逻辑判断的方法，对“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程冶炼状态及炉号进行分析，从而达到过程监控的效果。
73.在lf炉以及vd炉中，吹氩气搅拌可以有效促进钢-渣之间的物质转换，不仅可以去除非金属夹杂物，还可以加速钢液脱氧、脱碳反应，有利于钢液温度均匀，精确调整复杂的化学成分。对于冶炼优质钢，钢包吹氩是必不可少的。正是由于精炼过程中吹氩气的必要性，因此，在精炼过程开始时，就需要工作人员采用自动流量调节阀进行调节氩气流量的操
作，即向钢液中通入氩气。而此时的plc装置也可以通过opc软件将实时的氩气流量档位显示出来。直至精炼冶炼结束后，才会停止吹氩，即在精炼过程中，实施全程吹氩的操作。因此，可以根据炼钢厂lf炉以及vd炉的氩气流量档位信号，分别判断lf炉，vd炉的“冶炼中”与“未冶炼”状态，同时根据lf炉与vd炉的两种冶炼状态切换，达到识别冶炼炉号的功能。
74.vd炉具有真空脱气，吹氩搅拌等多种功能，可以精炼轴承钢、合金结构钢、弹簧钢、优质碳素钢等。由于它具有极强的真空脱气能力，因此可保证钢种的氢、氧、氮含量达到最低水平，并精确调整钢水成分，有效提高钢的纯洁度。因此，vd炉的工作状态不仅有“冶炼中”与“未冶炼”两种工作状态，与此同时，还可以将正在冶炼过程中的vd炉内的真空状态进行细分。vd炉的冶炼过程为：将盛有钢液的钢包吊入vd炉真空罐内，通入氩气，之后，将真空罐的罐盖下降，之后便可以进行vd炉冶炼过程，进行真空处理，吹氩搅拌等操作。在过程中，vd炉内真空状态分为三个阶段：vd炉正在抽真空、vd炉正在67pa以下保持、 vd炉正在破空。本文通过vd真空度、vd空气破空阀、vd氩气档位等plc点位数据监控 vd炉内的真空状态。
75.将钢包放置于回转台之上，当浇注开始时，钢包内的钢液流入至中包，随之钢包重量减小，即钢包上plc装置的数值逐渐降低，因此，本文根据钢包上关于钢包重量的plc点位数据变化情况，判断连铸浇注过程。
76.在本发明中，一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法有周期性，约为10秒，即10s判断一次冶炼状态及冶炼炉号，且在这一周期进行判断时，上一周期各工位处冶炼状态及冶炼炉号均可获得。在各工位处冶炼状态有以下几种：
77.1)lf炉有且仅有“冶炼中”、“未冶炼”两种冶炼状态；
78.2)vd炉有且仅有“冶炼中”、“未冶炼”两种冶炼状态；
79.3)cc有且只有“开浇准备完成”、“正在开浇”、“开浇完成”、“停浇准备完成”、“正在停浇”、“未开始”六种浇注状态；
80.具体的，如图8所示，本发明中的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法包括：
[0081]“eaf-lf-vd-cc”冶炼过程状态识别过程
[0082]
1.进行lf冶炼状态判断
[0083]
①
实时扫描1#lf与2#lf的吹氩气档位信号并记录其数值；
[0084]
②
判断1#lf氩气档位是否大于0，若大于0，则1#lf氩气档位处于开启状态，说明1#lf 处于冶炼中；若等于0，则1#lf氩气档位处于关闭状态，说明1#lf处于未冶炼；
[0085]
③
判断2#lf氩气档位是否大于0，若大于0，则2#lf氩气档位处于开启状态，说明2#lf 处于冶炼中；若等于0，则2#lf氩气档位处于关闭状态，说明2#lf处于未冶炼；
[0086]
④
lf炉冶炼状态判断完毕。
[0087]
2.进行vd冶炼状态判断
[0088]
①
实时扫描vd的吹氩气档位信号并记录其数值；
[0089]
②
判断vd氩气档位是否大于0，若大于0，则vd氩气档位处于开启状态，说明vd处于冶炼中；若等于0，则vd氩气档位处于关闭状态，说明vd处于未冶炼；
[0090]
③
若vd处于冶炼中，则进入vd炉内真空状态判断；
[0091]
④
实时扫描vd真空度档位信号并记录其数值；
[0092]
⑤
判断是否前一周期真空度数值大于这一周期真空度数值，且真空度的数值均大
于等于0.5，若是，则判断vd炉内真空状态为“正在抽真空脱气”，若否，则进入
⑥
；
[0093]
⑥
判断是否前一周期真空度数值大于这一周期真空度数值，且真空度的数值均小于等于0.5，若是，则判断vd炉内真空状态为“正在高真空脱气”，若否，则进入
⑦
；
[0094]
⑦
扫描vd的空气破空阀信号并记录其数值；
[0095]
⑧
判断是否vd炉空气破空阀档位数值大于0，若大于0，则vd炉空气破空阀处于开启状态，vd炉内真空状态为“正在破空”；
[0096]
⑨
vd冶炼状态判断完毕
[0097]
3.进行cc冶炼状态判断
[0098]
①
获取上一周期cc冶炼状态cc
cast
并保存；
[0099]
②
扫描连铸浇注工位处浇注位置“a”与浇注位置“b”重量信号并记录其数值；
[0100]
③
判断是否cc
cast
＝“未开始”(即浇注状态为“未开始”)且ladlenoa》60吨或ladlenob》60 吨，若是，则cc
cast
改变为“开浇准备完成”，同时获取当前浇注工位编号，否则，则进入
[0101]
④
，此时需要注意一点，在周期性的判断冶炼状态及冶炼炉号结束后，将此时的ladlenoa与 ladlenob分别赋值给新的变量ladleno
a1
与ladleno
b1
(即ladleno
a1
＝ladlenoa，ladleno
b1
＝ladlenob)，供下一周期的判断使用；
[0102]
获取工位编号的目的是为了获得浇注位置的编号，如果获得了浇注位置的编号，若此时浇注位置是b，那么进行下一次进行逻辑判断时(10s为周期进行一次判断)，就不用再判断浇注位置a的重量变化，因为a位置没有进行浇注，重量也不会改变，因此plc装置只会关注浇注位置b的重量变化，这样做减少了逻辑判断的时间。
[0103]
④
判断是否cc
cast
＝“开浇准备完成”(即浇注状态为“开浇准备完成”，其中“开浇准备完成”的意思是钢包已放置就位，随时准备开浇)且ladleno
a1-ladlenoa》0.1吨(每100千克)，若是，则cc
cast
改变为“正在开浇”，否则，则进入
⑤
；
[0104]
其中，对连铸冶炼状态的判断用到了两个条件，即上一周期的连铸机冶炼状态以及上一周期浇注位置a的重量与当前周期浇注位置a的重量两者之间的差值进行判断，如果上一周期连铸冶炼状态为“开浇准备完成”(即钢包已放置就位，随时准备开浇)且上一周期浇注位置a点重量与当前周期浇注位置a点重量的差值大于0.1吨(100千克)，比如，第t个周期a点的重量为40吨，也就是ladlea1＝40吨，而t+1个周期a点的重量为39.8吨，也就是ladlea＝39.8，一个周期内，a点浇注位置重量减少了0.2吨(200kg)则可以排除重量变化不是因为外界因素导致，如风、称重装置不稳定等，而是因为正式开始了连铸浇注工作，钢液从钢包中流出，导致重量变化如此明显。此时，将连铸冶炼状态由开浇准备完成变为正在开浇。
[0105]
与ladlea的含义如下：
[0106]
若逻辑执行周期为10s一次，在第20s之后，执行完毕一次逻辑操作，ladlea为40吨，此时为了下一周期还可以用到此数据，将ladlea保存在ladlea1中，即将40吨这个数值，赋值给ladlea1，ladlea1＝40吨，再经过10s一次的周期，也就是第30s时，再执行一次逻辑操作，ladlea显示为39.8吨，那么这10s(一个周期时间间隔)之间，重量的变化情况就是ladlea1-ladlea＝40-39.8＝0.2吨(200kg)
[0107]
⑤
判断是否cc
cast
＝“正在开浇”(即浇注状态为“正在开浇”)，若是，则向数据库传
送连铸浇注信息并使用sql server数据库进行保存，同时，cc
cast
改变为“开浇完成”，否则，则进入
⑥
；
[0108]
当判断出此时连铸冶炼状态为正在开浇状态，说明此时已经开始了新一炉次的浇注工作，为了保存新一炉次连铸开浇的炉号、时间等信息，将炉号、系统当前的时间等数据赋值给数据库中的炉号、开浇时间等列，这样达到了保存数据的功能。当每一个周期逻辑判断之后，数据库都会保存最新的连铸冶炼状态信息，当下一个周期逻辑判断开始，根据需要调取上一周期的连铸冶炼状态进行逻辑判断。
[0109]
⑥
判断是否cc
cast
＝“开浇完成”(即浇注状态为“开浇完成”)且ladlenoa《40吨，若是，则cc
cast
改变为“停浇准备完成”，否则，则进入
⑦
；
[0110]
⑦
判断是否cc
cast
＝“停浇准备完成”(即浇注状态为“停浇准备完成”)且 ladleno
a1-ladlenoa《0.1吨，若是，则让num的值自增1，否则，则进入
⑨
；
[0111]“停浇准备完成”状态，即快要浇注完毕，但仍然处于浇注的状态，而这个逻辑，就是真正的判断是否浇注完毕的逻辑，首先同样有两个判断条件，首先是上一周期的连铸冶炼状态为“停浇准备完成”，其次，上一周期浇注位置a的重量减去这一周期浇注位置a的重量小于一个预设的重量差值，在这里举一个例子，比如上一周期的浇注位置a的重量为30吨，即ladleno
a1
＝30t，而这一周期的浇注位置a的重量为29.95吨，预设的重量差值为0.1吨，而ladleno
a1-ladlenoa＝0.05吨《0.1吨，因为如果此时处于浇注状态的话，由于流量十分大，不可能一个周期的重量差值小于0.1吨，此时只有一个解释，说明此时已经停止浇注，即处于停浇状态，所以才导致a点浇注位置重量变化十分小，但是，仅仅靠一次的重量变化差值不足以证实停浇的结果，有可能是因为称重仪器等外部原因，因此，设置一个num的变量，假设为三次，每当重量差值小于0.1吨时，让num自动加1，直到它连续三次，周期之间重量差值均小于0.1吨时，我们才有把握判断，此时已经停浇。
[0112]
⑧
当num的值自增1后，则继续判断是否num的值大于等于3，即有三次及三次以上每一周期的重量变化均小于0.1吨，若是，则cc
cast
改变为“正在停浇”，否则，则进入
⑨
；
[0113]
⑨
判断是否cc
cast
＝“正在停浇”(即浇注状态为“正在停浇”)，若是，则向数据库传送连铸浇注信息，同时，将cc
cast
改变为“未开始”，否则，经过以上多重判断，说明cc冶炼状态cc
cast
未发生改变，仍为上一周期cc冶炼状态；
[0114]“正在停浇”的连铸冶炼状态和“正在开浇”的连铸冶炼状态作用是一致的，都是类似于一个触发器的作用，当判断连铸冶炼状态为“正在停浇”，系统传输停浇时间给数据库，进行保存，同时，立刻把连铸冶炼状态为未开始，即初始状态，随时准备下一炉次的开浇工作。
[0115]
⑩
cc浇注状态判断完毕，同时，lf-vd-cc冶炼状态均判断完毕。
[0116]“eaf-lf-vd-cc”冶炼过程炉号识别过程
[0117]
1.进行lf冶炼炉号判断
[0118]
①
获取上一周期1#lf与2#冶炼炉号；
[0119]
②
实时扫描1#lf与2#lf的吹氩气档位信号并记录其数值，判断是否其中一个lf炉氩气档位由＝0变为》0(即开始吹氩气，lf炉冶炼开始)，若是，则获取该lf炉编号，heatno
lf (heatno
lf
＝1#或者2#)，同时获取数据库中电弧炉冶炼完毕且大于lf冶炼炉号的最小炉号 no
lf
，此时heatno
lf
冶炼炉号为no
lf
，否则，则进入
③
；
[0120]
③
若没有其中一个lf炉氩气档位由＝0变为》0(即开始吹氩气，lf炉冶炼开始)时，则说明，1#lf与2#lf冶炼炉号未发生改变，仍为上一周期的冶炼炉号；
[0121]
④
lf冶炼炉号判断完毕。
[0122]
2.进行vd冶炼炉号判断
[0123]
①
获取上一周期vd冶炼炉号；
[0124]
②
实时vd吹氩气档位信号并记录其数值，判断是否vd氩气档位由＝0变为》0(即开始吹氩气，vd炉冶炼开始)，若是，则获取数据库中大于上一周期冶炼完毕后的vd炉炉号，且计划工艺路线通过vd炉的最小炉号no
vd
，此时vd炉冶炼炉号为no
vd
，否则，则进入
③
；
③
若vd氩气档位没有由＝0变为》0(即开始吹氩气，lf炉冶炼开始)时，则说明，vd炉冶炼炉号未发生改变，仍为上一周期的冶炼炉号；
[0125]
④
vd冶炼炉号判断完毕。
[0126]
3.进行cc浇注炉号判断
[0127]
①
获取上一周期cc浇注炉号；
[0128]
②
判断是否cc
cast
由开浇准备完成变为正在开浇，若是，则获取数据库中所有大于上一周期浇次完毕后的cc浇次炉号，依次进行判断，是否该炉次计划工艺路线通过cc，若通过cc，则已经获取到数据库中大于上一周期浇次完毕后的cc炉号，且计划工艺路线通过cc炉的最小炉号no
cc
，此时cc冶炼炉号为no
cc
，若此炉次计划工艺路线不通过cc，则说明此炉号是在模铸工位处进行浇注，则将此炉号传递给模铸，供模铸使用，之后再判断下一个炉次计划工艺路线是否通过cc，以此类推，直至到no
cc
为止，若cc
cast
没有由开浇准备完成变为正在开浇的状态，则进入
③
；
[0129]
③
若cc
cast
没有由开浇准备完成变为正在开浇的状态，则说明cc浇次炉号未发生改变，仍为上一周期的浇次炉号；
[0130]
④
cc浇次炉号判断完毕，同时，lf-vd-cc冶炼炉号全部判断完毕。
[0131]
实施例三：
[0132]
为方便理解此一种基于“eaf-lf-vd-cc”冶炼状态和炉号识别的方法，特举一具体案例进行分析：
[0133]
1)假设上一周期各工位冶炼状态及冶炼炉号如下所示：1#lf处于未冶炼状态(即1#lf 氩气档位信号等于0)且1#lf(已结束)炉号为d22201216；2#lf处于冶炼中状态(即2#lf 氩气档位信号大于0，假设为3)且2#lf(冶炼中)炉号为d22201217；vd处于冶炼中状态(即 vd氩气档位信号大于0，假设为2)且vd(冶炼中)炉号为d22201214，同时vd炉真空度信号为30，破空阀信号为1；cc处于开浇准备完成状态，且cc浇注炉号为d22201215，同时浇注位置a重量信号为62.0吨，浇注位置b重量信号为0.5吨。
[0134]
2)在判断的周期内，各工位处plc信号如下所示：1#lf氩气档位信号为1；2#lf氩气档位信号为4；vd氩气档位信号为2，vd真空度信号为35，破空阀信号为1；cc浇注位置 a重量信号为61.5吨，浇注位置b重量信号为0.5吨。根据1)与2)所示的假设条件，即可进行冶炼状态的判断与炉号的识别。
[0135]
3)首先进行lf冶炼状态判断：扫描1#lf与2#lf氩气档位信号，发现1#lf氩气档位信号为1，2#lf氩气档位信号为4，1#lf氩气档位大于0，则1#lf冶炼状态为冶炼中，同理，可判断2#lf冶炼状态同样为冶炼中，此时，两台lf设备冶炼状态已经判断完毕。
[0136]
4)其次进行vd冶炼状态判断：扫描vd氩气档位信号，发现vd氩气档位信号为2， vd氩气档位信号大于0，则vd冶炼状态为冶炼中，同时，进行vd炉内真空状态判断，扫描vd真空度信号，此时vd真空度信号为35，而前一周期真空度信号为30，很显然，“前一周期真空度大于这一周期真空度”这个条件是不成立的，也就无法判断vd炉内真空状态为“正在抽真空脱气”与“正在高真空脱气”，之后，扫描vd空气破空阀信号，此时破空阀信号显示为1，即大于0，说明此时vd炉内真空状态为“正在破空”(即解除真空状态)，vd冶炼状态判断完毕。
[0137]
5)最后进行cc浇注状态判断：首先获取上一周期cc冶炼状态，上一周期cc冶炼状态为开浇准备完成，之后扫描连铸浇注工位处浇注位置a与浇注位置b重量信号，此时cc 浇注位置a重量信号为61.5吨，浇注位置b重量信号为0.5吨，而上一周期浇注位置a重量信号为62.0吨，浇注位置b重量信号为0.5吨，根据以上条件，即可进行判断，第二层判断逻辑为判断是否上一周期cc冶炼状态为开浇准备完成，很明显是成立的，此时进入第二个判断，即是否前一周期的浇注位置a(b)重量信号与这一周期的浇注位置a(b)重量信号之间的差值大于0.1吨，由计算可知，浇注位置a两个周期之间的重量差值0.5吨，而浇注位置b两个周期之间的重量差值0吨，符合判断条件，此时cc冶炼状态将不再是“开浇准备完成状态”，而是更新为“正在开浇”状态。而根据以上的判断，可以知道此时的浇注工位位置为a，cc浇注状态判断完毕。
[0138]
6)根据步骤1)～步骤5)可以完成lf、vd以及cc的冶炼状态判断，
[0139]
7)接下来进行lf、vd以及cc的冶炼炉号判断，首先进行lf冶炼炉号判断，获取上一周期lf冶炼炉号，即1#lf炉号为d22201216，2#lf炉号为d22201217，之后扫描1#lf 与2#lf氩气档位信号，判断是否存在lf炉氩气档位由等于0变为大于0(即由未冶炼变为冶炼中)，经过判断1#lf氩气档位由0变为1，变为了冶炼中状态，符号判断条件，则需要更换的冶炼炉号的精炼炉编号为1#，而在上一周期中，lf冶炼的最大炉号为d22201217，假设此时经过电弧炉的冶炼工序完成的炉号为d22201218与d22201219，此时我们选择大于d22201217的最小炉号，即d22201218，寻到此炉号之后，便可以知道1#lf的冶炼炉号，也为d22201218，经过此判断过程lf炉冶炼炉号判断完毕。同理，2#lf因不符合氩气档位由等于0变为大于0的判断条件，则说明2#lf工位处的冶炼状态没有改变，并没有放置新的钢包，所以冶炼炉号没有改变，仍为d22201217。
[0140]
8)其次，进行vd冶炼炉号判断：首先获取上一周期vd冶炼炉号，即d22201214，之后扫描vd氩气档位信号，判断是否vd炉氩气档位由等于0变为大于0(即由未冶炼变为冶炼中)，vd氩气档位信号没有改变，均为2，所以，不符合判断条件，则说明vd工位处的冶炼状态没有改变，并没有放置新的钢包，所以冶炼炉号没有改变，仍为d22201214。
[0141]
最后，进行cc浇注炉号判断：首先获取上一周期cc浇注炉号，即d22201215，此时进入判断，是否cc浇注状态由上一周期的“开浇准备完成”变为“正在开浇状态”，很显然，根据步骤5)这个判断是成立的，因此需要获取数据库中所有大于上一周期浇次完毕后的cc浇次炉号，即大于d22201215的炉号，之后，将以上所有大于d22201215的炉号以此进行判断，直到出计划工艺路线通过cc的最小炉号，假设d22201216炉次恰好通过cc，则此时cc 所浇注的炉号正是d22201216，倘若，d22201216不通过cc，则说明此炉次浇注方式为模铸，此时将该炉号传递给模铸工位，供模铸工位使用，进而判断下一个炉号，即d22201217，直至到大于d22201215且计划工艺路线通过cc的最小炉号为止。
[0142]
因为进行判断的时间周期是10s，也就是经过10s，plc装置的数据，如钢水温度，冷却水流量，冷却水温差等数据会全部重新刷新，而每一炉次的冶炼时间比较长，如精炼炉冶炼时间约为40min，也就是2400s，plc装置采集数据周期为10s一次，那么在全部的冶炼周期， plc一共采集了240次数据，这些都是反应了同一炉号的数据，但却是同一炉号不同时间的数据，比如2022-05-1518：00：00的1#精炼炉所有plc装置数据是一行，那么下一行则是 1#精炼炉在2022-05-1518：00：10的信息。
[0143]
综上，本发明实现电弧炉炼钢全流程中炉号确定过程，将生产数据准确匹配至相应的炉号，便于分析冶炼成本，改善冶炼方案。此方法尤其适用于炼钢厂自动化条件并不完备，缺乏精炼过程与连铸过程炉号无法自动采集的情况。实现对电弧炉炼钢过程中对于精炼炉、vd 炉以及连铸过程的实时监控功能，可以使工作人员轻松判断各工位的冶炼状态，对资源的调配，提高生产效率具有十分重大的意义。
[0144]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法，其特征在于，包括以下步骤：从电弧炉炼钢系统中采集到的多种运行数据中，筛选能识别电弧炉炼钢系统冶炼工位冶炼状态的关键运行数据；其中，所述冶炼工位包括：lf炉和/或vd炉和/或连铸机；当冶炼工位为lf炉时，关键运行数据包括氩气档位数据；当冶炼工位为vd炉时，关键运行数据包括：氩气档位、真空度档位以及空气破空阀档位；当冶炼工位为连铸机时，关键运行数据包括：连铸机的第一浇注位置处与第二浇注位置处的重量；采集冶炼工位对应的实时关键运行数据，并根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态。2.根据权利要求1所述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法，其特征在于，当冶炼工位为lf炉时，根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态，具体为：判断lf炉的氩气档位是否大于0，若lf炉的氩气档位大于0，则判断lf炉的冶炼状态为“冶炼中”；若lf炉的氩气档位等于0，则判断lf炉的冶炼状态为“未冶炼”。3.根据权利要求1所述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法，其特征在于，当冶炼工位为vd炉时，根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态，具体为：判断vd炉的氩气档位是否大于0，若vd炉的氩气档位大于0，则判断vd炉的冶炼状态为“冶炼中”；若vd炉的氩气档位等于0，则判断vd炉的冶炼状态为“未冶炼”；当判断vd炉的冶炼状态为“冶炼中”时，则进入vd炉内真空状态判断：判断vd炉前一周期真空度数值是否大于当前周期真空度值，且前一周期真空度数值以及当前周期真空度值是否均大于等于预设的真空阈值：当vd炉前一周期真空度数值大于当前周期真空度值，前一周期真空度数值以及当前周期真空度值均大于等于预设的真空阈值，则判断vd炉内真空状态为“正在抽真空脱气”；当vd炉前一周期真空度数值大于当前周期真空度值，且前一周期真空度数值以及当前周期真空度值均小于预设的真空阈值；则判断vd炉内真空状态为“正在高真空脱气”，当判断vd炉前一周期真空度数值小于或等于当前周期真空度值时，判断vd炉空气破空阀档位数值是否大于0，若vd炉空气破空阀档位数值大于0，则判断vd炉内真空状态为“正在破空”。4.根据权利要求1所述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法，其特征在于，当冶炼工位为连铸机时，根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态，具体为：设连铸机当前周期的第一浇注位置处的重量用变量ladleno
a
表示，连铸机当前周期的第二浇注位置处的重量用变量ladleno
b
表示；连铸机当前周期的上一周期的第一浇注位置处的重量用变量ladleno
a1
表示，连铸机当前周期的上一周期的第二浇注位置处的重量用变量ladleno
b1
表示；当前周期的上一周期连铸机冶炼状态用变量cc
cast
表示；s1、设当前周期为任意第t周期，当前周期的上一周期为t-1周期，获取上一周期连铸机冶炼状态cc
cast
、连铸机当前周期的第一浇注位置处的重量ladleno
a
以及连铸机的第二浇注位置处的重量ladleno
b
，此时，cc
cast
＝cc
cast
(t-1)，ladleno
a
＝ladleno
a
(t)，ladleno
b
＝
ladleno
b
(t)，cc
cast
(t-1)表示第t-1周期连铸机冶炼状态，ladleno
a
(t)表示连铸机在第t周期的第一浇注位置处的重量；ladleno
b
(t)表示连铸机在第t周期的第二浇注位置处的重量；s2、判断是否上一周期连铸机冶炼状态cc
cast
、连铸机当前周期的第一浇注位置处的重量ladleno
a
以及连铸机的第二浇注位置处的重量ladleno
b
是否满足：cc
cast
＝“未开始”，且ladleno
a
>第一重量阈值或ladleno
b
>第一重量阈值；若满足，则将cc
cast
重新赋值为“开浇准备完成”，同时获取当前浇注工位编号；否则，则进入步骤s3；s3、判断是否cc
cast
＝“开浇准备完成”且ladleno
a1-ladleno
a
>预设重量差值，若是，则cc
cast
改变为“正在开浇”，否则，则进入s4；s4、判断是否cc
cast
＝“正在开浇”，若是，则向数据库传送连铸浇注信息，同时，cc
cast
改变为“开浇完成”，否则，则进入s5；s5、判断是否cc
cast
＝“开浇完成”，且ladleno
a
<第二重量阈值，若是，则cc
cast
改变为“停浇准备完成”；否则，则进入s6；s6、判断是否cc
cast
＝“停浇准备完成”，且ladleno
a1-ladleno
a
<预设重量差值，若是，则让num的值自增1，否则，则进入s8；s7、当num的值自增1后，则继续判断是否num的值大于或等于预设阈值，若是，则cc
cast
改变为“正在停浇”，否则，则进入s8；s8、判断是否cc
cast
＝“正在停浇”，若是，则向数据库传送连铸浇注信息，同时，将cc
cast
改变为“未开始”，否则，经过以上多重判断，说明cc冶炼状态cc
cast
未发生改变，仍为上一周期cc冶炼状态；cc浇注状态判断完毕。5.一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的炉号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：采用权利要求1-4中任意一项所述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的冶炼状态识别方法识别lf炉和/或vd炉和/或连铸机多个连续周期的冶炼状态；并根据lf炉和/或vd炉和/或连铸机多个连续周期的冶炼状态识别lf炉和/或vd炉和/或连铸机的炉号，并存储对应炉号及对应的运行状态数据和/或工艺数据。6.根据权利要求5所述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的炉号识别方法，其特征在于，所述lf炉包括第一lf炉和第二lf炉，根据lf炉多个连续周期的冶炼状态识别lf炉的炉号，包括：判断第一lf炉的冶炼状态是否从上个周期的关闭状态变换至当前周期的开启状态，判断第二lf炉的冶炼状态是否从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”；若判断存在任意一个lf炉的冶炼状态从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，则获取该lf炉编号heatno
lf
，同时获取数据库中电弧炉冶炼完毕且大于lf冶炼炉号的最小炉号no
lf
，将该lf炉编号heatno
lf
赋值为no
lf
，即将lf炉当前周期的炉号赋值为no
lf
；若不存在任意一个lf炉的冶炼状态从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，第一lf炉和第二lf炉当前周期的炉号沿用上个周期的炉号。7.根据权利要求5所述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的炉号识别方法，其特征在于，根据vd炉多个连续周期的冶炼状态识别vd炉的炉号，包括以下步骤：判断vd炉的冶炼状态是否从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，若判断
vd炉的冶炼状态从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，则获取数据库中大于上一周期冶炼完毕后的vd炉炉号，且计划工艺路线通过该vd炉的最小炉号no
vd
，则当前周期的vd炉的炉号为no
vd
；若vd炉的冶炼状态并未从上个周期的“未冶炼”变换至当前周期的“冶炼中”，则vd炉当前周期的炉号沿用上个周期的炉号。8.根据权利要求5所述的一种基于“eaf-lf-vd-cc”炼钢流程的炉号识别方法，其特征在于，根据连铸机多个连续周期的冶炼状态识别连铸机的炉号，包括：判断所述连铸机的冶炼状态是否从上个周期的“开浇准备完成”变为当前周期的“正在开浇”：若所述连铸机的冶炼状态是否从上个周期的“开浇准备完成”变为当前周期的“正在开浇”，则获取数据库中所有大于上一周期“浇次完毕后”的连铸机浇次炉号，依次进行判断：对于任意炉次计划工艺路线，判断该炉次计划工艺路线是否通过所述连铸机，若通过所述连铸机，则获取到数据库中大于上一周期“浇次完毕后”的连铸机炉号，且计划工艺路线通过cc炉的最小炉号no
cc
，将所述连铸机当前周期的冶炼炉号赋值为no
cc
；若此炉次计划工艺路线不通过所述连铸机，则说明此炉号是在模铸工位处进行浇注，则将此炉号传递给模铸，供模铸使用，之后再判断下一个炉次计划工艺路线是否通过所述连铸机；以此类推，直至到no
cc
为止；若所述连铸机的冶炼状态并非从上个周期的“开浇准备完成”变为当前周期的“正在开浇”，所述连铸机当前周期的炉号沿用上个周期的炉号。

技术总结

本发明公开了一种基于“EAF-LF-VD-CC”炼钢流程的冶炼状态和炉号识别方法，通过从电弧炉炼钢系统中采集到的多种运行数据中，筛选能识别电弧炉炼钢系统冶炼工位冶炼状态的关键运行数据；采集冶炼工位对应的实时关键运行数据，并根据冶炼工位的实时关键运行数据判断冶炼工位的冶炼状态；根据冶炼工位多个连续周期的冶炼状态识别冶炼工位对应的炉号，并存储对应炉号及对应的运行状态数据和/或工艺数据，本发明通过对炼钢厂中关于氩气档位、钢包重量等PLC装置进行关键运行数据采集，通过逻辑判断等方式，从而实现对电弧炉炼钢过程中冶炼状态及炉号的识别，起到过程监控的功能，提高钢厂生产效率。厂生产效率。厂生产效率。