基于PLC控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼關(guān)鍵設(shè)備性能提升優(yōu)化實(shí)踐

唐龍

摘要：本文闡述了在現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐自動(dòng)煉鋼的前提下，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐關(guān)鍵設(shè)備性能優(yōu)化和改造，進(jìn)行了自動(dòng)煉鋼技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐。主要介紹了大型轉(zhuǎn)爐關(guān)鍵設(shè)備改造應(yīng)用背景、改造總體思路、及改造后的實(shí)施效果，保證了煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵設(shè)備;自動(dòng)煉鋼;合金加料;故障識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）02-0005-02

0 引言

隨著智能化時(shí)代的到來(lái)，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)智能化的改造，不僅擴(kuò)充了系統(tǒng)功能，更完善了自動(dòng)煉鋼的功能，同時(shí)也是自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)[1]。我們運(yùn)用智能化的思維，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，達(dá)到對(duì)煉鋼操作過(guò)程進(jìn)行識(shí)別。依靠數(shù)據(jù)充分利用數(shù)字技術(shù)，逐步完善智能煉鋼，將生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)化，圖形化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程可控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可顯示、歷史記錄可查詢(xún)，促進(jìn)煉鋼智能化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升。

1 應(yīng)用背景

現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼品種很多，鋼水的成份和工藝有很大的不同，從提高產(chǎn)品質(zhì)量出發(fā)，我們對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼控制系統(tǒng)進(jìn)行了智能化的優(yōu)化[2]。在轉(zhuǎn)爐冶煉開(kāi)始，將鋼種輸入監(jiān)視畫(huà)面中，控制系統(tǒng)識(shí)別出與本鋼種匹配的轉(zhuǎn)爐底吹模型，識(shí)別出需要的鐵合金物料種類(lèi)，根據(jù)不同的冶煉鋼種自動(dòng)更新鐵合金物料的屬性，并以不同的顏色提示，聯(lián)鎖其合金物料不能操作。冶煉過(guò)程中，對(duì)所加合金物料的次數(shù)和重量進(jìn)行預(yù)警提示，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加料。從對(duì)關(guān)鍵設(shè)備安全及環(huán)保護(hù)出發(fā)，完善控制系統(tǒng)CPU故障報(bào)警功能，優(yōu)化兌鐵自動(dòng)開(kāi)氮封，增加氧槍橫移及提升安全技術(shù)功能。從而杜絕重大安全事故發(fā)生，保障關(guān)鍵設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，保障人身安全。

2 總體思路

依托宣鋼煉鋼現(xiàn)有自動(dòng)化系統(tǒng)，在充分提高數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性的條件下，對(duì)煉鋼生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別、加工、預(yù)警，并對(duì)轉(zhuǎn)爐底吹控制、氧槍橫移安全提升、兌鐵自動(dòng)開(kāi)氮封技術(shù)進(jìn)行控制優(yōu)化，改進(jìn)加料設(shè)備及控制系統(tǒng)，使得自動(dòng)化系統(tǒng)更好的服務(wù)于煉鋼生產(chǎn)，從而提高煉鋼產(chǎn)品的質(zhì)量和效益，降低設(shè)備故障率，保障關(guān)鍵設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3 實(shí)施方案

3.1 標(biāo)準(zhǔn)底吹控制模型技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)底吹控制模型技術(shù)是總結(jié)轉(zhuǎn)爐冶煉經(jīng)驗(yàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐底吹進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化的控制技術(shù)。克服傳統(tǒng)控制系統(tǒng)控制差異性大、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)四種轉(zhuǎn)爐底吹氮?dú)迩袚Q模型。（1）全程底吹氮?dú)饽Ｐ图崔D(zhuǎn)爐吹煉全程及吹煉間歇全程底吹氮?dú)狻＃?）全程底吹氬氣模型即開(kāi)吹至出鋼結(jié)束全程吹氬，接收到濺渣護(hù)爐信號(hào)自動(dòng)切換回氮?dú)狻＃?）12分鐘氮?dú)迩袚Q模型即開(kāi)吹前12分鐘為氮?dú)猓?2分鐘后自動(dòng)切換成氬氣至出鋼結(jié)束，接收到濺渣護(hù)爐信號(hào)自動(dòng)切換回氮?dú)狻＃?）10分鐘氮?dú)迩袚Q模型即開(kāi)吹前10分鐘為氮?dú)猓?0分鐘后自動(dòng)切換成氬氣至出鋼結(jié)束，接收到濺渣護(hù)爐信號(hào)自動(dòng)切換回氮?dú)狻?biāo)準(zhǔn)底吹控制模型具有完善的報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備故障時(shí)底吹控制的實(shí)際氣體種類(lèi)與當(dāng)前底吹操作控制模型預(yù)設(shè)的氣體種類(lèi)不一致時(shí)，在主操界面彈出對(duì)話(huà)框，提醒操作工及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)。

標(biāo)準(zhǔn)底吹控制模型操作畫(huà)面如圖1所示。在轉(zhuǎn)爐冶煉前，將鋼種輸入操作畫(huà)面中，控制系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別出本鋼種，匹配相應(yīng)的轉(zhuǎn)爐底吹模型。

3.2 鐵合金物料甄別技術(shù)

鐵合金物料甄別技術(shù)是獨(dú)立于鐵合金物料料倉(cāng)的鐵合金物料種類(lèi)和屬性的識(shí)別技術(shù)[3]。鐵合金物料甄別技術(shù)需要建立鐵合金物料庫(kù)。鐵合金物料屬性包括每種鋼種是否需要加入，每種鋼種的加入上限，慢振值，落差值等屬性。結(jié)合鋼種識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐鐵合金操作的多重防錯(cuò)預(yù)警功能。（1）控制系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別出本鋼種，在對(duì)各個(gè)鐵合金料倉(cāng)中的物料進(jìn)行分析后，自動(dòng)判斷該種鐵合金物料是否與鋼種匹配。只有與鋼種相匹配的鐵合金物料才允許加料。在操作畫(huà)面中允許加入的鐵合金物料所在料倉(cāng)提示顯示綠色，否則顯示紅色。（2）在一個(gè)冶煉周期內(nèi)，對(duì)合金加料次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在操作畫(huà)面中，當(dāng)加料次數(shù)大于1次時(shí)，數(shù)字顯示為紅色。（3）在一個(gè)冶煉周期內(nèi)，對(duì)鐵合金加料累計(jì)重量進(jìn)行分析判斷并顯示。在操作畫(huà)面中，對(duì)于本爐鋼允許加入的合金料累計(jì)重量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍上限時(shí)，其背景顯示為紅色。（4）控制系統(tǒng)根據(jù)鐵合金物料屬性及料倉(cāng)料位計(jì)算出當(dāng)前鋼種該鐵合金物料可以冶煉的剩余爐數(shù)。鐵合金物料識(shí)別操作畫(huà)面如圖2所示。

3.3 氧槍橫移及安全提升技術(shù)

氧槍橫移及安全提升技術(shù)是氧槍自動(dòng)橫移換槍防漏水技術(shù)、氧槍橫移確認(rèn)連鎖技術(shù)、氧槍事故提升預(yù)警技術(shù)的集成[4]。一氧槍自動(dòng)橫移換槍防漏水技術(shù)是在氧槍橫移換槍開(kāi)始時(shí)執(zhí)行氧槍水的切換控制。當(dāng)突發(fā)氧槍漏水事件時(shí)，避免故障氧槍水流入轉(zhuǎn)爐中造成事故。二氧槍橫移確認(rèn)連鎖技術(shù)是在操作畫(huà)面中增加氧槍橫移的確認(rèn)連鎖控制開(kāi)關(guān)，防止氧槍橫移的誤操作事故。三氧槍事故提升預(yù)警技術(shù)是事故氧槍提升操作在線(xiàn)顯示提示技術(shù)，避免造成事故提升對(duì)非在線(xiàn)槍提升超出上限事故。

3.4 兌鐵自動(dòng)開(kāi)氮封技術(shù)

轉(zhuǎn)爐氮?dú)庀氖寝D(zhuǎn)爐重要的能源消耗之一，而氮封技術(shù)是轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的重要組成部分之一[5]。兌鐵自動(dòng)開(kāi)氮封技術(shù)是控制系統(tǒng)分析利用天車(chē)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)與轉(zhuǎn)爐兌鐵信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐兌鐵時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)氧槍口、副槍口、加料口氮封，阻止兌鐵煙塵外泄事故。控制系統(tǒng)根據(jù)天車(chē)稱(chēng)重在兌鐵時(shí)的稱(chēng)重變化率趨勢(shì)及轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程和轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)數(shù)據(jù)，匹配好需要加料的轉(zhuǎn)爐自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉氮封閥的技術(shù)。

4 結(jié)論

本次優(yōu)化將自動(dòng)控制系統(tǒng)從單純的指令執(zhí)行，升級(jí)為具有識(shí)別，分析，預(yù)警，管理的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提高了自動(dòng)化控制精度和轉(zhuǎn)爐煉鋼智能化程度。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐底吹實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化控制，提升了煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定性，優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的底吹攪拌，對(duì)提高鋼水質(zhì)量有很強(qiáng)的推動(dòng)作用。同時(shí)減少了底吹氬氣的消耗。轉(zhuǎn)爐煉鋼大型關(guān)鍵設(shè)備控制優(yōu)化降低了轉(zhuǎn)爐設(shè)備的故障率，提高了生產(chǎn)運(yùn)行率，保證了煉鋼連鑄全流程生產(chǎn)的連貫性和穩(wěn)定性，有利于煉鋼連鑄最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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Optimization Practice of? Lifting Key Equipment in Steelmaking

Based on PLC Control

TANG Long

（HBIS Group Xuan Steel Company， Zhangjiakou? Heibei? 075100）

Abstract：This paper describes the technical practice of automatic steel-making by optimizing and reforming the key equipment of converter. This paper introduces the background thought and effect of key equipment transformation of large converter to ensure the stable and safe operation of steelmaking.

Key words：key equipment;automatic steelmaking;alloy feeding;fault identification