溫度和流量烘烤曲線在承鋼120t轉爐烘烤系統的應用

高英春

（河鋼股份有限公司承德分公司 河北省釩鈦工程技術研究中心，河北 承德 067002）

隨著國內鋼鐵工業的發展，各大鋼鐵行業競爭愈發激烈，而通過采用自動化手段優化產業結構，實現節能，降低成本，成為一大趨勢。本篇文章主要介紹了承鋼120t轉爐烘烤器系統中，針對不同的包種，采用流量烘烤和溫度烘烤相結合的方式，最終在保證低成本的前提下，達到鋼包的最終烘烤效果。承鋼120t轉爐烤包系統采用蓄熱式烤包器，能有效回收煙氣中的余熱，使得助燃空氣和煤氣的熱值迅速提高。下圖1：蓄熱式鋼包烘烤器原理示意圖。

1 蓄熱式鋼包烘烤器控制系統

1.1 鋼包烘烤器控制系統組成

選用西門子S7-300PLC為核心控制器，與儀表、閥門、報警器、操作按鈕等組成烘烤器控制系統。S7-300配置如下。

1.2 控制功能實現

針對承鋼線材事業部鋼包蓄熱烘烤不同材質、不同階段的要求，特別是在在線鋼包、砌筑鋼包和整體澆注鋼包的區別上，決定了鋼包烘烤系統的不同控制方法要求，即有手動烘烤、流量曲線自動烘烤和溫度反饋自動烘烤控制三種控制方式。

1.2.1 手動烘烤控制

在煤氣和空氣流量調節器上分別手動調整煤氣和空氣流量進行烘烤。當烘烤溫度到1000℃時，換向閥置中位保溫，溫度下降到900℃恢復原燃燒狀態。

1.2.2 流量曲線自動烘烤控制

不同的鋼包采用不同的材質，我們將不同材質的鋼包實時溫度和時間的對應關系轉變成實時流量和時間的關系。優化空燃比值，使煤氣達到最優化燃燒。最終通過程序將不同時間周期內設定的空氣和煤氣流量值輸出給空氣和煤氣調節器，由調節器完成空燃比控制。

（1）制作流量曲線數據表。按著事業部技術室給出的五種不同鋼包烘烤升溫曲線，通過反復實驗，確定不同時期煤氣流量、空氣流量，最終得出烘烤曲線數據，存入到PLC數據塊中，最終設定好5條流量曲線。

（2）流量曲線控制。首先將控制柜面板上模式選擇開關選為流量曲線控制模式，根據不同的包種選擇開關上選擇對應曲線，當崗位工人按下烘烤開始按鈕后，西門子PLC就會按著預先選定烘烤曲線自動調用對應煤氣流量和空氣流量設定值輸出給煤氣調節器和空氣調節器，實現不同類型鋼包的流量曲線自動烘烤。當烘烤溫度和烘烤時間達到目標值后，自動轉入保溫程序。當選擇第五條快速烘烤的流量曲線時，蓋上包蓋，按下烘烤開始按鈕后，延時5min測取包蓋溫度，計算插入點溫度，并從該溫度點開始流量曲線自動烘烤。

1.2.3 溫度反饋自動烘烤控制

煤氣在鋼包內的燃燒流動比較穩定，溫度分布較均勻，尤其是在包蓋上的監測點溫度穩定且與實際的鋼包烘烤溫度存在穩定偏差，將滿足各種工況要求的曲線輸入到PLC中，就可以直接依據鋼包的監測點溫度實際值和目標值進行溫度反饋控制，并進行PID運算，將不同時期溫度設定值和實際值控制在穩定的偏差范圍內，實現鋼包溫度的持續升溫。

（1）制作溫度反饋曲線數據表。按著事業部技術室給出的五種不同鋼包烘烤升溫曲線，通過調整不同時間的調節閥開度，經過反復試驗得出符合要求的烘烤數據并輸入到PLC數據塊中，PLC即設定好了溫度反饋曲線。

（2）溫度反饋曲線控制。將控制柜面板上模式選擇開關置為溫度反饋曲線控制模式，根據烘烤要求在曲線選擇開關上選擇對應曲線，當按下烘烤開始按鈕后，PLC按選定烘烤曲線號自動調出對應烘烤曲線的煤氣流量和空氣流量作為設定值輸出給煤氣調節器和空氣調節器，由PLC內置的PID溫度反饋調整，并將調節結果通過調節器完成空燃比控制，實現鋼包的自動溫度反饋曲線烘烤。當烘烤溫度達到目標值后，自動轉入保溫程序。

1.2.4 其它系統控制功能

（1）定時換向控制功能。我們采用S7300PLC的模擬量輸出模板的兩個點，每隔15s輸出一個模擬信號控制烘烤器的快速換向裝置，實現換向功能。當烘烤溫度達到目標值后，進入保溫程序，中位閥得電，延時45s切換閥失電。自動狀態溫度下降20℃切換閥得電，中位閥失電。手動狀態溫度下降到900℃切換閥得電，中位閥失電。

（2）點火系統控制功能。當煤氣壓力正常，鼓風壓力正常，儀表用氣壓力正常，煤氣切斷閥關，PLC發出信號，點火準備好燈亮，崗位操作人員需兩人，一人操作，一人監護。這時，當操作人員按下點火煤氣按鈕（自復位按鈕），PLC點火程序開始運行，點火煤氣閥打開。大約5秒鐘后，才能按下點火開始按鈕，（因為點火煤氣在管道中輸送需要時間），此時需要用肉眼觀察烘烤器上兩個燒嘴附近的常明火是否已經點亮。確定點火正常后，操作人員才能進行下一步操作，進一步通過選擇開關選擇什么樣的烘烤方式。

（3）保溫狀態控制。在手動烘烤控制模式下，當烘烤溫度到1000℃時，中位閥得電，延時30s后切斷閥失電，切斷閥關閉，這時進入鋼包保溫狀態，現場操作箱上保溫指示燈亮起。當高溫計檢測到鋼包的溫度下降到900℃時，PLC輸出主管路煤氣切斷閥得電，切斷閥打開，進入到烘烤升溫，即：原來的烘烤狀態。

若當前選擇的是溫度曲線控制模式，當進入保溫狀態時，此時中位閥也得電，伴隨著主管路煤氣切斷閥也關閉，同時S7300PLC程序中給定數據和反饋數據停止PID運算，延時30s后換向閥也失電，現場操作箱上保溫指示燈亮起。當溫度目標溫度下降50℃換向閥會再次得電，中位閥失電，恢復原空/燃配比燃燒狀態，即溫度曲線烘烤模式。

2 結論

采用溫度烘烤曲線可以有效提高包溫，降低能源消耗，加快烘烤時間。當溫度曲線出現問題，如高溫計檢測故障時，可以采用流量烘烤曲線代替，彌補了溫度曲線烘烤和手動烘烤的不足，節約了能源，提高了效率。