某钢铁公司150吨转炉自动化控制系统的设计

2×150t转炉工程炼钢自动化系统一级部分设计成套编程调试招标书目录附件1.工程概述附件2.招标内容、系统设备功能及技术性能附件3.卖方供货范围附件4.买、卖方设计范围附件5.卖方向买方提交的技术文件、图纸和资料附件6.买方向卖方提交的技术文件、图纸和资料附件7.工程考核和保证条件附件8.工程工期计划附件9.设备检验标准及规范附件10.双方人员培训及派遣附件11.设备清单附件12.卖方负责的工程管理附件13.买方提供的附图、附表附件1 工程概述1.概述**钢150t 转炉炼钢连铸工程内容包括：8 套铁水罐倾翻装置，2座转炉，2 座吹氩站，2 座铁水脱硫站、2 座LF 钢包精炼炉，1座RH 真空精炼装置，2台12机12流小方坯连铸机，1台8机8流大方坯连铸机，年产合格钢水340 万吨。

主要转炉设计主要工艺参数如下：一．原始参数1.转炉座数2座2.转炉公称容量150 t/炉3.转炉出钢量平均165 t/炉最大180 t/炉4.铁水装入量+废钢25%，（其中90%生铁块，10%废钢）最大180 t/炉5.铁水含碳量 4 %6.钢水含碳量0.08 %7.最大降碳速度0.5 %/min8.平均冶炼周期38 min/炉9.纯吹氧时间15 min /炉10.供氧强度 3.85 m3/min·t（标况）11.炉气温度1500 ℃12.原始炉气量120960 m3/h（标况）（工艺提供）13.炉气含尘浓度~120 g/m3（标况）14.炉气烟罩口燃烧系数10%15.冷却烟道出口温度≤1000 ℃16.煤气回收时间8-10min17.炉气成分二．烟气量及有关参数1.空气燃烧系数10%后的烟气量为143000 m3/h（标况）2.烟气成份三．氧枪具体参数外径325mm 五孔M =2 流量46200m3/h 操作氧压0.85Mpa四．炉料成份1.铁水2 生铁3 废钢4 石灰5轻烧白云石6萤石五．炉料的装入制度分阶段定量装入六．介质参数七、供电情况高压电压等级10KV±10% ，50HZ低压电压等级380±10%， 50HZ八、气候资料1、大气温度:1)年平均温度 7.6℃2)最热月的平均温度 25.5℃3)最冷月的平均温度 -12.5℃4)极端最高温度 39.4℃5)极端最底温度 -26℃2、大气压力:1)夏季平均大气压力 92.36kPa2)冬季平均大气压力 93.96kPa3、相对湿度:1)年平均相对湿度 59.5%2)最冷月相对湿度 46%3)最热月相对湿度 73%4、室外计算干球温度:1)冬季通风 -10℃2)冬季空调 -18℃3)冬季采暖 -15℃4)夏季通风 27℃5)夏季空调 31.6℃5、室外风速:年平均风速 3.6m/s7、地震烈度: 7.0度2.项目规模和主要内容2.1项目规模2.1.1炼钢区域：●转炉公称容量150t，出钢量180t/炉；●转炉采用顶底复合吹炼工艺，底吹气体采用氮气和氩气并自动切换；●转炉吹炼过程采用副枪设备进行动态自动过程控制；●转炉吹炼过程采用干法除尘自动过程控制●转炉倾动采用交流变频调速，倾动机构采用四点啮合全悬挂式；●转炉氧枪采用双小车、双卷扬，自动换枪；●氧枪升降传动采用交流变频调速；●氧枪事故提升采用气动马达；●转炉出钢采用挡渣棒挡渣方式；●转炉炉前、炉后门及周围挡板采用无水冷型防护结构；●溅渣护炉技术应用；●熔剂\合金添自动添加系统●钢包吹氩2.1.2辅助区域：●折罐间铁水添加系统●废钢添加系统●地下料仓加系统●炉渣跨的冲渣水设备●全厂介质计量2.2主要内容:2.2.1炼钢：●转炉顶/底复吹及溅渣护炉系统●转炉倾动及氧枪控制系统●转炉熔剂加料控制系统●转炉铁合金加料及钢包吹氩控制系统●转炉吹炼系统HMI监控画面系统●转炉Ar站系统HMI监控画面系统●铁水添加系统HMI监控画面系统●废钢添加系统HMI监控画面系统●转炉L1级网络通讯●转炉自动化炼钢系统L1级与副枪、干法除尘、二次除尘系统接口●转炉自动化炼钢系统L1级与L2级通讯程序2.2.2辅助：●折罐间铁水添加系统●废钢添加系统●地下料仓加系统●炉渣跨的冲渣水设备●全厂介质计量附件2 招标内容、系统设备功能及技术性能1 工程内容1.1设计依据本设计以****工程技术股份有限公司提供的设计委托书为依据进行1.2设计范围本设计包括转炉、公辅部分的PLC、工控机、软件编程、PLC柜、远程I/O柜、中间继电器柜的制作、传动柜、L1级网络及与二级机的通讯接口设计。

氧气转炉炼钢的应用模式在我国为主要的炼钢生产模式，一般包括氧气顶吹、氧气底吹、氧气侧吹和顶底复合吹模式。

炼钢转炉采用顶底复合的转炉冶炼模式，该方法装备简单，成本低,作业率高,一般自动化、智能化和数字化程度较高，国内先进钢厂都应用了模型自动化炼钢系统,取得了较好的效果。

转炉炼钢除尘自动控制系统必须满足国家环保政策的要求。

炼钢自动化过程控制系统基于炼钢冶金物理化学反应原理，以适应并控制炼钢生产的物料平衡、热平衡关系等炼钢生产经济技术指标为目标，完成从废钢、铁水、铁合金、熔剂、辅料等原料进厂到折罐或者混铁炉出铁、脱硫处理、转炉冶炼、转炉加料、转炉出钢、钢水精炼、连续铸造等冶金生产过程的自动控制。

一般炼钢生产自动化系统必须满足质量守恒定律和炉气一熔渣一金属冶金物理化学反应原理。

1 转炉炼钢自动化控制系统的应用1.1 转炉炼钢自动化仪表检测控制应用转炉炼钢自动化仪表检测控制的设计应该具有科学性、经济性和先进性，以及安全性和质量的可靠性和成本的最低性，保证自动化仪表检测控制的综合性能。

150 t转炉的转炉检测控制检测设备一般包括：1）压力检测仪表设备系统，主要检测转炉本体冷却用水的压力、炉帽冷却水压力、耳轴冷却水压力等。

转炉炼钢的安全性是冶金行业广泛关注的问题，而炼钢生产过程中的压力发生异常变化得不到有效控制是发生炼钢生产安全事故的重要原因，因此有必要采取自动化技术手段进行炼钢过程压力检测控制，将炼钢过程的压力控制在10~200 MPa之内。

2）流量仪表检测设备系统，一般使用电磁流量计，主要检测转炉本体的冷却水流量、转炉本体炉帽冷却水流量和转炉本体耳轴冷却水流量。

3）温度仪表检测设备系统，主要检测转炉本体、炉帽和耳轴冷却水温度，以防止冷却水温度异常产生事故。

转炉炼钢的时候一般温度在1 600℃以上，温度检测仪表一般采用表面接触的测量方式，大多数使用电热传导式和热效应耦合式的温度检测仪表，例如热电偶和热电阻。

转炉炼钢自动化控制系统优化设计安鹏（承德钢铁集团有限公司，河北承德067000）摘要：为提高转炉炼钢过程中对温度控制效果，提出转炉炼钢自动化控制系统优化设计。

首先在硬件方面对鼓风装置、气动系统接线装置和传感器等设备的选择进行优化，并在此基础上，软件部分采用PID算法对控制参数进行计算，以此实现对整个控制系统的优化设计。

并进行试验测试，实验结果表明，所提设计在转炉温度控制过程中，温度变化范围稳定在40°以内，且实际温度值与系统设置温度值的差异范围在20°以内，具有较好的控制效果，对于转炉炼钢自动控制系统的研究具有一定参考价值。

关键词：转炉炼钢；自动化；控制系统；优化设计中图分类号：TV736文献标识码：A引言随着现代化技术的不断发展，其技术也开始逐渐被应用于越来越多的行业，其中就包括现阶段需求较高的钢铁制造业[1]。

对于行业来说，转炉是轧钢生产线上最重要设备之一，而转炉自动化控制技术，则是提高炼制钢材成品质量的重要因素，并与生产效率直接相关，有效稳定的转炉控制是提高炼钢企业产品竞争力的重要保证，同时，为了提高炼钢转炉的生产效率，提高对于转炉温度控制的精度，首先必须对现有控制技术进行研究学习，并且将其合理融入到对于转炉的控制系统应用当中[2]。

对于转炉炼钢炉的控制系统的研究也已逐渐得到广大学者的关注，并做出相关研究，但目前对于转炉炼钢自动控制系统的性能，其仍有待加强[3]。

基于此，本文提出转炉炼钢自动化控制系统优化设计，通过对系统软硬件进行设计，提高其控制性能，并通过实验验证其控制效果，以期为之后的炼钢炉自动化控制研究提供有价值的参考。

1硬件优化设计在传统的控制系统中，由于不同的操作水平、操作习惯的差别，往往会造成在相同的控制策略下，钢坯加热效果不理想的情况[4]。

这除了操作直接带来的影响，也包括由于硬件设施性能问题引起的问题，因此，本文首先对转炉炼钢自动化控制系统的硬件进行优化。