承鋼轉爐提釩模型系統設計與應用

王麗，孫竟先

（河北鋼鐵集團承鋼公司運營改善部，河北 承德 067002）

承鋼轉爐提釩模型系統設計與應用

王麗，孫竟先

（河北鋼鐵集團承鋼公司運營改善部，河北 承德 067002）

轉爐提釩模型系統控制提釩的轉化溫度，通過軟件設計嚴密的算法模型的計算，提供合理的冷料配比和氧耗等數據，減少碳的燒損，降低半鋼殘釩、提高釩渣品位，提高提釩技術水平，同時實現提釩生產的自動過程。

轉爐提釩模型系統；模型計算；提高技術水平

1 背景概況

釩產品的生產過程是承鋼的特色項目，為了實現提釩生產的自動過程，進行提釩系統設計。建立轉爐提釩模型目的：根據冶金原理，系統給出冷料預報和供氧操作提示和終點預報（控制），可以控制原料使用的準確性，及半鋼成分的標準性，可實現氧槍自動控制，縮短周期，穩定指標。

2 總體設計

通過設計前期的需求調研，業務流程梳理，最終確定軟件設計方案。提釩模型系統設計分兩部分：二級模型軟件部分，及通訊程序部分。

根據煉鋼提出的模型要求，確定軟件系統總體結構。由二級模型軟件進行成分采集及相關信息采集，通過后臺編寫的算法進行計算，計算結果通過通訊程序發送到一級，通過一級指導提釩生產，即按二級計算數據對加料、頂吹等生產系統進行控制，實現自動備料加料等工作。按照實現功能對系統進行模塊化設計。

3 系統詳細設計

二級模型軟件的主要功能：采集相應的鐵水、鐵塊等實時信息，通過設計出的算法計算出提釩所需的料量，氧量等數據，將計算數據發送給一級程序實現自動提釩的過程。

二級模型軟件部分設計有多個模塊。生產指導模塊；維護模塊；采集模塊等。

數據庫部分。數據庫中建有冷料、鐵水成分表，鐵塊信息表等；系數判斷表，氧槍，底吹等信息采集表，將算法中使用到的參數或修正值等數據統一管理。將通過算法計算數據存入物料表。庫中設計了計劃數據和實時現場數據存儲的歷史數據表以及一些輔助數據表。

鐵水成分部分。鐵水信息從三級系統上采集，通過數據接口采集到二級庫中，是算法參數。脫硫后的鐵水到和鐵的過程中會有溫度變化，可據實際情況溫度修正調整鐵水溫度，精準計算結果。

半鋼及冷料成分部分。半鋼成分存在本地庫中，操作人員據實際情況選擇模式類別，每類具相應的條件。冷料部分的設計類似于半鋼成分，用戶可以根據生產的具體情況進行類別確認。

鐵水、半鋼、冷料成分都具備后，二級模型軟件通過各參數運行后臺算法，計算出指導生產所需的數據，計算結果通過設計的通訊程序轉發給一級，指導自動備料、加料等。

鐵塊實際加入部分。廢鋼區，按照模型算法計算值調配進行加料，加料后，廢鋼區實際加料量是在物流系統采集的數據，通過廢鋼區的實際料量及實際的鐵水重量運行算法，計算出下一個工序的冷料及氧量等值，計算的數據通過通訊程序轉發給一級，控制現場設備的生產。料值計算分為單一料量計算和混合加料計算，混合料量分幾種，據實際加料情況界面錄入，根據計算模型算法的結果控制現場設備，完成整個提釩自動過程。

氧步控制，設備會按照二級模型軟件發送參數控制氧步指導現場設備的動作。

在冷料成分部分，選中模式，界面確認，冷料成分改變時，界面維護。冷料配比計算，可通過三種冷料的百分比含量及冷料成分進行冷料平均配比，此模式設計有計算權限，激活計算權限，通過平均配比算法，計算配比結果，配比結果自動保存，退出計算權限后進入模式選擇狀態。

半鋼信息部分。半鋼信息以模式的方式在維護子模塊中進行維護，各模式按生產要求進行修改，保存后半鋼信息及模式號將自動顯示在主窗體。

氧步維護功能，可以添加不同的氧步模式，可在界面進行維護，模式確認后將氧步信息發送到一級控制生產。

工藝參數維護，工藝參數維護功能與用戶權限相關，進行授權登錄后工藝人員才可修改參數，退出登錄后，修改權限失效，防止崗位人員任意修改工藝參數。

為了數據庫顯示的準確性和使用的可操作性，設計數據更新后自動刷新。

將工藝所給的數學模型轉化為程序算法，在算法設計上，包括熱平衡、物料平衡算法等，在設計上采用了多變量解耦技術，提高了程序設計的簡潔性與模型的運行速度。

算法設計所使用計算的數據：鐵水耗氧量，鐵塊耗氧量，鐵水煙塵耗氧，釩渣量，氧化釩渣中鐵的耗氧量，其他元素氧化耗氧量，鐵皮球帶入的氧，煙塵量，鐵塊熔點，鐵水熔點，半鋼熔點，鐵水物理熱，元素氧化量，煙塵氧化，渣鐵氧化，半鋼物理熱，釩渣物理熱，煙塵物理熱，爐氣的總體積，爐氣中氮氣重量，爐氣中自由氧重量，爐氣物理熱等。

通訊程序的主要功能。主要完成二級模型軟件向一級傳送計算數據，通過計算數據指導生產?，F場設備根據計算數據執行自動備料、加料等動作。

4 結語

轉爐提釩模型系統使用了網絡通訊技術，數據庫技術，穩定高效的.NET開發工具。系統程序完成后，利用模擬器進行離線模擬實驗，試驗運行穩定后，投入現場進行試運行。在試運行期不斷地對系統完善，磨合。最終系統穩定運行，成功實現了提釩過程的自動化。

10.3969/j.issn.1673-0194.2016.15.097

TP311

A

1673-0194（2016）15-0157-02

2016-05-18