煉鋼廠50噸轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)煉鋼控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

趙志宇

摘 要：文章重點(diǎn)的分析了萊鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)煉鋼控制系統(tǒng)，認(rèn)真的講述了轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)煉鋼所具有的獨(dú)特性要素，而且對(duì)重要的工藝開展了全面的敘述。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)過程級(jí)；爐氣分析；動(dòng)態(tài)模型；靜態(tài)模型

1 概述

最近幾年中，電腦掌控冶金活動(dòng)已經(jīng)獲取了非常顯著的成就，現(xiàn)在我國(guó)的許多單位都在一定程度上引進(jìn)了電腦控制體系。為了提升綜合產(chǎn)量，提升品質(zhì)，擴(kuò)大種類，減少費(fèi)用和使用的資源的數(shù)量，確保生產(chǎn)活動(dòng)穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)爐中融入電腦技術(shù)，必然成為時(shí)代發(fā)展的必然要素。在生產(chǎn)活動(dòng)中使用動(dòng)態(tài)煉鋼活動(dòng)之后，能夠大大的提升品質(zhì)以及總數(shù)，合理的優(yōu)化活動(dòng)步驟，對(duì)于提升綜合效益來講，意義非常的重大。所以，在行業(yè)中引入50噸轉(zhuǎn)爐進(jìn)行動(dòng)態(tài)煉鋼控制是時(shí)代發(fā)展到必然性。

2 體系簡(jiǎn)介

萊鋼4#轉(zhuǎn)爐，為無副槍頂吹型式，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為50萬噸，早在十年之前的時(shí)候就應(yīng)該開始運(yùn)行，通過擴(kuò)容活動(dòng)，現(xiàn)在它具有非常高的生產(chǎn)力，而且與大方坯連鑄機(jī)構(gòu)成了產(chǎn)能匹配的短流程生產(chǎn)線。

該轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)煉鋼控制系統(tǒng)于2004年01月開始實(shí)施，它的運(yùn)作非常的安穩(wěn)，可以合乎動(dòng)態(tài)煉鋼對(duì)信息的規(guī)定。此體系關(guān)鍵進(jìn)行已實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)管控活動(dòng)。

3 世界以及我國(guó)的具體狀態(tài)分析

要想切實(shí)的提升生產(chǎn)總數(shù)，具有優(yōu)秀的品質(zhì)，同時(shí)還能夠擴(kuò)充類型，減少費(fèi)用和資源的使用量，確保工藝合乎規(guī)定，就應(yīng)該適時(shí)的引入電腦控制工藝，它較之于別的工藝意義更加的關(guān)鍵，所以在鋼鐵領(lǐng)域中，轉(zhuǎn)爐是首先使用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)組。現(xiàn)在，在世界上的很多國(guó)家都使用電腦控制體系，我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)的中后期逐步的進(jìn)行該項(xiàng)探索活動(dòng)，而且也獲取了非常顯著地成就。現(xiàn)在，我國(guó)的幾大鋼廠都已經(jīng)在各個(gè)層次上開展了該項(xiàng)活動(dòng)。開展生產(chǎn)步驟的電腦管控意義非常的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)爐煉鋼為緊湊型生產(chǎn)，所以，引進(jìn)優(yōu)秀的電腦控制體系是確保品質(zhì)以及生產(chǎn)總數(shù)得以提升的關(guān)鍵要素，所以，我們選擇了靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。

4 關(guān)鍵特征要素

4.1 基礎(chǔ)級(jí)到計(jì)算機(jī)級(jí)數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)：50噸轉(zhuǎn)爐數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂瞥绦蛲ㄟ^使用西門子公司專用的編程軟件STEP7，并采用LAD、CSF、STL三種靈活的方式編制而成。整套控制程序采用模塊化/結(jié)構(gòu)化編程方法：整個(gè)程序又可以分成很多的單一要素，所有的要素的程序以及信息都處于各程序塊中，并由主程序OB1在每次掃描周期中依次調(diào)用來實(shí)現(xiàn)各自的控制功能；除此之外，在所有的步驟中，進(jìn)行細(xì)致的論述。此類編程措施使得一些查閱和功效的發(fā)展等活動(dòng)變得非常的簡(jiǎn)便，很好的提升了活動(dòng)的靈便性以及功效性等特征。

4.2 爐氣分析系統(tǒng)通過對(duì)轉(zhuǎn)爐爐氣進(jìn)行分析，獲取對(duì)活動(dòng)步驟的分析。

4.3 數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)，它有非常多的功效特征，比如信息收錄，傳遞以及自行的預(yù)警等等的一些要素，正是因?yàn)橛羞@些優(yōu)勢(shì)特征，所以可以確保活動(dòng)能夠得到精準(zhǔn)的記載等。

5 重要工藝

5.1 對(duì)于氧槍的精確性分析

一般來講，在活動(dòng)過程中，針對(duì)氧槍開展的定位活動(dòng)是否合理，會(huì)對(duì)很多要素產(chǎn)生影響，比如碳的多少等，而且，對(duì)于生產(chǎn)安穩(wěn)以及設(shè)備的使用年限等都有著非常深入的意義。所以，把氧槍的定位當(dāng)成是非常關(guān)鍵的要素來處理，硬件上采用德國(guó)TURCK增量型編碼器和西門子FM450高速計(jì)數(shù)模板配合，主要負(fù)責(zé)方位信息的收集。對(duì)于定位信息的分析，一般是按照點(diǎn)線融合的措施來開展的，對(duì)于極限位、待吹位、開氧/閉氧位、變速位等需精確定位的關(guān)鍵點(diǎn)，采用10次往返計(jì)數(shù)值加權(quán)平均的方法，以抵消提升加速和下降加速引起的卷揚(yáng)鋼繩彈性形變所造成的定位誤差。對(duì)于縱軸線上的槍位顯示數(shù)據(jù)，則采用自動(dòng)定量補(bǔ)償和人工校準(zhǔn)相結(jié)合的方法予以處理：也就是說在設(shè)備上升和落下的時(shí)候， 在編碼器讀數(shù)的基礎(chǔ)上，分別加或減一個(gè)補(bǔ)償量，這個(gè)補(bǔ)償量是對(duì)氧槍1000次往返讀數(shù)與實(shí)測(cè)槍位誤差的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果，用這一數(shù)據(jù)補(bǔ)償，在氧槍的工作行程上，可以達(dá)到+/-2CM的定位精度，可以有效地合乎槍位的精確性規(guī)定。除此之外，為了提升體系的穩(wěn)定性，通過MMI設(shè)置了槍位校準(zhǔn)按鈕，如果失誤比較大的話，可將其下降至校準(zhǔn)區(qū)域，按下校槍按鈕進(jìn)行軟手動(dòng)校槍，這時(shí)候定位體系就能夠自行具有精確性。

槍位計(jì)算公式如下：

L升=（W+M-N升）×（3.1416×D）÷S

L降=（W+M+N降）×（3.1416×D）÷S

其中：L升：提升過程實(shí)際槍位；L降：下降過程實(shí)際槍位；W：計(jì)數(shù)模板當(dāng)前計(jì)數(shù)值；N升：提升過程補(bǔ)償量；N降：下降過程補(bǔ)償量；M：校準(zhǔn)點(diǎn)初始計(jì)數(shù)讀數(shù)；S：編碼器每周脈沖數(shù)；D：提升裝置卷揚(yáng)輥直徑

5.2 爐氣分析系統(tǒng)

煉鋼廠四號(hào)轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)煉鋼爐氣分析系統(tǒng)分為三個(gè)部分，即EMG模塊、SPS模塊和圖表站。第一個(gè)要素是應(yīng)用到DOS下，關(guān)鍵是開展信息的探索活動(dòng)。第二個(gè)要素是建立在UNIX下，關(guān)鍵是用語獲取控制閥的相關(guān)信息。最后一個(gè)是用來獲取氣體量的多少的。

轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)煉鋼系統(tǒng)爐氣分析采用俄羅斯EMG-20-1型飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，它屬于時(shí)間質(zhì)樸儀，專為記錄煉鋼轉(zhuǎn)爐或其它冶煉過程所排放氣體的質(zhì)譜圖并同時(shí)分析其中多個(gè)成分含量而設(shè)計(jì)。

它是在零四年初的時(shí)候，引入本廠的。其位于超凈化區(qū)域中，采用真空泵將爐氣吸入質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。

5.3 靜態(tài)控制模型

它的關(guān)鍵活動(dòng)是結(jié)合物料的性質(zhì)等尋求最為合理的比例，而且結(jié)合已有的原料明確最佳的冶煉措施。它是電腦終點(diǎn)管控的關(guān)鍵所在，它的精確性會(huì)對(duì)碳水以及氣溫等的性能有非常大的影響。結(jié)合建立模型措施的差異，靜態(tài)控制模型有理論型、統(tǒng)計(jì)型和經(jīng)驗(yàn)型。煉鋼廠50噸轉(zhuǎn)爐，采用經(jīng)驗(yàn)型，構(gòu)成爐氣分析終點(diǎn)控制靜態(tài)模型。它的存在有一個(gè)非常關(guān)鍵的前提，即爐氣分析信息，進(jìn)而確保進(jìn)行終點(diǎn)的管控活動(dòng)。

5.4 動(dòng)態(tài)控制模型

它是對(duì)上一種的精確性的補(bǔ)充。根據(jù)物料平衡、能量平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)等理論，以及爐氣分析結(jié)果建立脫C速度計(jì)算模型、溫度變化計(jì)算模型、其他元素變化計(jì)算模型等，采用增量校驗(yàn)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)分析結(jié)果延誤的矯正和系統(tǒng)誤差的消除，進(jìn)而提誰給你命中性特征。

動(dòng)態(tài)控制模型主要由爐氣定碳模塊、溫度預(yù)報(bào)模塊、噴濺預(yù)報(bào)模塊、冷卻劑控制模塊構(gòu)成。其中對(duì)于模型有關(guān)的自動(dòng)學(xué)習(xí)以及適應(yīng)特征的獲取是切實(shí)提升其精確性以及運(yùn)行性的重要要素。結(jié)合方式的差異，其對(duì)失誤現(xiàn)象的分析措施又可以如下的兩種。

數(shù)值處理方法：T.Hara[1]將每個(gè)預(yù)測(cè)模型都表示為

y=F（x）+△a

式中，學(xué)習(xí)項(xiàng)△a在每爐噴吹結(jié)束后及時(shí)學(xué)習(xí)實(shí)際數(shù)據(jù)，并預(yù)測(cè)下一爐y-F（x）值。

人工智能方法：

它演示了專門人員的思想以及決定活動(dòng)，能夠引入人類經(jīng)驗(yàn)并提高模型彈性，進(jìn)而可以有效地應(yīng)對(duì)以往模式中的不利現(xiàn)象。

6 結(jié)束語

通過分析，該體系投入運(yùn)作大約一年的具體功效，我們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)體系的設(shè)計(jì)非常的優(yōu)秀，而且控制活動(dòng)很高超，功效非常全面，運(yùn)作也很穩(wěn)定，能夠有效的開展好舍不得過程級(jí)的管控工作，保證了活動(dòng)能夠順利的開展，有著非常優(yōu)秀的的經(jīng)濟(jì)性特征。這個(gè)體系有非常優(yōu)秀的自擴(kuò)特征以及別的一些優(yōu)勢(shì)，在本領(lǐng)域和別的一些有關(guān)的領(lǐng)域中非常的值得推廣使用。當(dāng)開展運(yùn)作之后，還是有許多的不利現(xiàn)象存在。比如，體系中的一些裝置的控制功效和通訊水平還應(yīng)該結(jié)合具體情況開展全面的維護(hù)。必須結(jié)合具體情況，認(rèn)真地進(jìn)行修整，切實(shí)的將設(shè)備的性能完善，盡量確保合乎生產(chǎn)規(guī)定，才可以確保體系運(yùn)作合理優(yōu)秀，進(jìn)而確保其可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的價(jià)值和意義，更好的為群眾服務(wù) 。