均勻布料的控制方法在120 t轉爐中的應用

陳永生

（山鋼股份萊蕪分公司，山東 萊蕪271104）

1　前言

山鋼股份萊蕪分公司型鋼煉鋼廠1#120 t轉爐控制系統實現轉爐本體、散裝料、鐵合金、余熱鍋爐、干法除塵、二次除塵、精煉爐、脫硫、爐底吹氬、循環水、煤氣加壓等系統的常規控制和模型控制，也可單獨對每套系統進行控制。在煉鋼轉爐冶煉過程中，當需要加料時，操作人員按照料種配方，將所需物料通過料倉下的振動給料器卸入稱量斗內，稱量斗根據配方進行準確稱量，稱量后的物料經過稱量斗卸入皮帶傳輸，匯入轉爐匯總斗，而后經過叉車送入指定的料斗中，經旋轉溜槽一次性卸入鋼包中。采用這種轉爐下料方式，一次性加入大量的物料，物料分布均勻性較差，尤其是當一次性加入大量的燒結礦時，容易引起鋼水的溫度驟變，不利于控制目標鋼水溫度，降低了鋼水質量合格率。針對目前布料存在的問題，開發了一種通過振動給料篩分批次均勻布料的控制方式。

2　均勻布料控制系統的構成

2.1　生產工藝存在的問題

目前，轉爐使用的加料方式是一次性加入較多重量的料，操作簡單，無法保證物料分布的均勻性，溫度變化較大，特別是礦石大量下料時會很容易引起鋼水溫度的驟然下降，影響鋼水質量，而且在下料的過程中容易引起噴濺現象，控制難度較大，不利于終點目標出鋼溫度控制。

2.2　均勻布料控制原理

轉爐均勻布料控制方法克服了目前在轉爐下料過程中，尤其是一次性加入大量燒結礦時，引起的鋼水溫度驟然下降及容易噴濺的問題，保證了物料分布的均勻性，避免了噴濺，有利于控制目標鋼水溫度。儀表技術方案為：下料過程采用振動給料篩，分批次加入輔料。第一批料下料時間為2 min 20 s（可根據工況設定）；第二批料的下料方式為定量定時，在不同料重的情況下，均勻布料共有8檔下料頻率，下料過程中自動調節加減檔。保證下料平穩，溫度上升穩定。

2.3　均勻布料系統配置

1）硬件部分構成。現場安裝稱重儀表、傳感器等，稱重信號傳送PLC，PLC采集料倉稱料重量；安裝振動給料篩，PLC發送啟動運行信號、頻率給定信號給振動給料篩，控制振動給料篩的啟停及振動幅度。均勻布料配置結構如圖1所示。

圖1　均勻布料配置結構

2）軟件部分構成。軟件采用西門子Step7模塊化編程，主要包括稱重信號的數據采集、邏輯判斷、輸入輸出控制。畫面采用Wincc 7.0編輯操作員操作畫面。系統以西門子工業以太網環網作為主干控制網，實現散裝料加料系統與轉爐本體的通訊。

3　均勻布料控制的實現

3.1　均勻布料檔位自動調節控制

在自動模式多次下料的過程中，均勻布料共有8檔下料頻率，下料過程中自動調節加減檔。保證下料平穩，溫度上升穩定。具體控制方式是計算出該批次下料比例、下料實際時間、下料時間比例。在該批次下料實際時間比例＞0.1的前提下，若該批次實際下料比例＜0.1，則下料檔位自動加1檔；若該批次實際下料比例＞0.1，則下料檔位自動減1檔；對該批次下料實際時間比例每增加0.1進行比較，共比較15次，保證下料時間在相應的范圍內，控制下料重量精確率。均勻布料功能流程見圖2。

圖2　均勻布料功能流程

3.2　均勻布料控制方式

均勻布料控制方式分為手動和計算機模式。1）手動模式：手動稱料即手動開啟振動給料機，稱料完畢，手動開啟下料振動給料篩下料，在下料過程中可以設定下料頻率，調節下料速率。2）計算機模式：加料散裝料二級模型下單后，在上一爐放鋼過程中，散裝料控制系統接收操作人員設定的礦石重量，自動進行稱料。在轉爐冶煉期間，計算機模式下，根據氧步、料倉代碼，該礦石倉需要下料時，自動啟動振動給料篩振料，分批次加入輔料。

吹煉5 min前，第1批料下料時間為2 min 20 s（可設定）；吹煉4 min后，第2批料的下料方式采用定量定時的方法，在不同的料重的情況下，按照料重比例和下料時間比例多次下料。礦石重量＜2 500 kg，下料時間4 min；礦石重量2 500～3 000 kg，下料時間為4 min 30 s；礦石重量3 000～4 000 kg，下料時間為5 min；礦石重量4 000～5 000 kg，下料時間為5 min 30 s；礦石重量＞7 000 kg，下料時間為6 min 30 s。均勻布料控制原理如圖3所示。

圖3　均勻布料控制原理

下料累計計算包括本爐料重累計，本班料重累計和本月料重累計，不同倉下同種輔料的總重累計。精確計算轉爐輔料消耗，實現精益管理［6］。

4　技術特點和應用效果

均勻布料控制實施以后，避免了因為一次性大量下料引起的噴濺，避免了損失熱量，保證了煉鋼熱平衡，減少了因噴濺氧槍的提升次數，保證了煉鋼冶煉過程的連續性，有利于終點目標溫度的實現，提升了鋼水合格率，提高了生產操作管理水平和成本核算的精確性，提高了鋼水脫磷率，脫磷率由98.03%提高到99.00%。均勻布料自動化控制方式勻料效果好，可以調節下料頻率檔位，對轉爐各種輔料加料的適應性好，而且不易發生夾料或堵料等現象，在轉爐散裝料加料方面有參考價值。