转炉炼钢自动化控制技术探讨

工业技术　Ｉ■　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　８ｎｄ　Ｔｅｃｈｘｍｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　基于ＰＬＣ控制技术的转炉炼钢　刘永跃　（唐山首信自动化信息技术有限公司河北唐山０５３０００）　［摘要］介绍了ＰＬＣ自动化系统在转炉炼钢上的应用，针对生产实际给出了该技术的具体应用情况。　［关键词］转炉炼钢自动化　中图分类号：ＴＰ２７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０ｌ４）０７—００５４—０ｌ　１．概述　转炉是炼钢生产的主要设备，其生产过程中的诸多工艺参数和设备运行参　数，例如氧气压力，溅渣护炉的氮气压力，氧枪冷却水的压力及流量，氧枪冷却　水的进水和回水温度，溅渣护炉的氮气压力等等是生产正常进行的重要参考依　据，而氧枪和转炉倾动驱动的电动机温升及运行电流等等运行参数正常与否，　直接关系着设备能否安全运行。几十年来，随着自动化技术、计算机科学、控制　论等的发展及其对冶金工业的不断渗透，使得人们把转炉炼钢的操作任务，部　分或全部地交给ＰＬＣ和计算机去完成的想法正在变成现实。　２．工业自动控制的一般步骤　要实现对一个工业过程的自动控制，—般要经过数据采集、计算机轨迹计　算包括专家系统推理以及发出控制指令对控制仪表进行反馈控制等三个步骤，　见图１。　三个步骤都具备时，即可实现动态控制，否则只能作为静态控制。而静态控　制中，如果缺少第一步，则需人工从计算机终端将有关数据或控制参数输入计　算机，而后进行开环控制，这种方式称为控制台输入方式。如果没有第三步，则　称为具有数据采集功能的离线控制方式。如果只有第二步，则称为计算机离线　控制方式或离线咨询、预报方式。一个工业对象的过程控制逻辑框图如图２所　示。　３．系统组成与功能　唐山中厚板公司转炉车间由２台１２０Ｔ转炉、２台ＬＦ炉、２台连铸机组成．　３．１系统硬件组成　２座转炉配置相同．每座转炉采用６台研华ＩＰｃ一６ＩＯ工控机，５套德国　ＳｉｅｍｅｎｓＳ７－４ＯＯＰＬＣ处理现场信号换算．转炉氧枪枪位测量：采用日本ＯＭＲＯＮ　旋转编码器，以Ａ相脉冲输出计算出放氧枪时的直线位移从而算出氧枪枪位位　置，同样以Ｂ相脉冲输出计算出收氧枪时的枪位变化，通过接近开关校正．转炉　的倾角测量采用日本ＯＭＲＯＮ旋转编码器进行现场检测，将编码器的脉冲信号　实时换算成混铁炉的倾角。　３．２系统软件组成　包括ＰＬＣ监控软件ＷＩＮＣＣ６．０和组态软件ＳＩＭＥＮＳＳＴＥＰ７Ｖ５．４两份应用　软件预装主控室工控机，实现ＰＬＣ运行程序的编程、监控、调试和工艺流程组态　及异常情况报警。ＰＬｃ运行程序属于特殊的控制软件，存储于ＰＬＣ专用的存储　卡和ＣＰＵ模块的存储器内，存储卡储存的运行程序作为ＣＰＵ模块ＲＡＭ存储器　的在线热备。　３．３系统功能　１）采集到的参数进行模拟流程显示．　２）关键参数具有历史记录，记录时间为１年，并且有曲线图可方便用户查看　Ｉ　蛙据采｜｜　Ｉ　过程鞔避计算　或Ａ１．Ｅｓ推理　Ｉ　厦馈式控制　图１控制步骤示意镯　５４　ｌ科技博览　图．２工业控恻结梅俺圈　１年内任意时刻的数值．　３）系统故障具有自诊断功能．　４）实现炼钢的计算机智能控制．自动测量废钢重量及判别加入炉龄；自动　测量钢水重量及判别钢水去向；对数据进行综合分析，指导炉前操作，达到智能　控制的目的．自动分析、计算各种渣料的加人量及加入时间、氧枪枪位及氧气流　量压力操作．　５）为管理提供考核数据和各种报表　６）实现计算机联网，在厂部可在线查看、修改各机运行参数．　７）对生产过程非正常状况能按厂家要求进行报警及记录。　３．４系统特点　１）用基于ＰＬＣ自动化控制的机理分析方法建立炼钢过程数学模型，采用最　优控制算法实现智能控制．　２）采用大型数据库与桌面型数据库相互备份方式，确保数据正确、可靠．　３）采用无线发射、接收系统进行行车定位，使计算机能自动确定原材料和　产品的来源和去向．　４）采用现场总线网和以太网两层网络，实时数据库与关系型数据库的信息　共享，为实现全厂计算机集成制造系统打下基础．　３．５　ＰＬＯ技术在炼钢自动化的应用　开关量连锁控制是系统传动控制的实现基础。将分布于设备本俸各处的诸　多检测开关器件信号采集到开关量输入模块，通过编程，由开关量输出模块输　出，控制相关的继电器或变频器控制端子，实现设备传动。工艺和电控参数等模　拟量由Ａ／Ｄ模块采集，经过ＣＰＵ计算判断，输出相应报警显示和控制信号。　１）开关量的逻辑连锁控制功能　为保证氧枪升降及转炉前后倾动设备的安全运行，只有在转台旋人冶炼位　后，即转炉处于零位时，方可允许氧枪下降操作，为防止误操作，氧枪降得过低，　碰伤炉体损坏氧枪，设置下限开关。为检修及更换氧枪方便，氧枪行程下限、转　炉零位开关、转台旋入开关都增设了专用解锁开关，以便检修时按需操作。氧枪　的提升，由上限和超高限位，两限位限制其提升行程。同样出于为方便检修工作　的考虑，配有解锁手动开关。此外氧枪的升降控制在ＰＬＣ运行程序上相互闻有　互锁。因为氧枪升降为交流接触器控制，正常冶炼时，其动作转换频繁。考虑到　ＰＬＣ＃ｂ部执行器件的动作延时，为弥补氧枪升降操作台手动自复位转换开关的　零位停顿时间不足，将导致升降接触器同时吸合，造成电气短路事故。特通过检　测两接触器的返回复位信号，经过延时，再行升降动作转换。为保障冶炼工作安　全进行，防止损坏设备，氧枪设备对其他设备的传动控制系统还有一些连锁信　号。　２）系统参数实时检测及其控制功能实现　（１）工艺参数的控制要求　首先，氧枪下降，氧气切断阀门正常打开，转炉炼钢得以正常进行。否则，氧　枪下降后，氧气切断阀门不能正常开启或开启后突然关断，将造成枪头回火或　粘钢，导致氧枪使用寿命降低甚至损坏。因此氧气切断阀门的正常开启还关系　着氧枪设备的安全问题　氧枪的氧气控制阀为压缩空气操作介质，检测压缩空　气压力和氧气压力是否正常，就成为能否正常通氧冶炼的关键。　（２）工艺参数的实时检测及其控制功能的实现　操作氮气压力　氧气压力、氧枪进水压力，氧枪冷却水流量４个工艺参数，采　用相应压力和流量传感器检测，输出４～２＆ｎＡ电流信号采集进入模拟量输入模　块，将工艺要求的４路参数的上限和下限数值预置到程序中，调用比较指令等完　成工况参数的判断，并输出相关的控制和报警信号。　４．结束语　通过对ＳＩＭＥＮＳ公司的４００ＰＬＣ在炼钢自动化的应用开发，尤其是实时检　测生产工艺和电控系统两大参数群，判断处理决策控制，结合开关量逻辑控制　功能和运行程序的在线热备技术，丰富的报警显示及提醒功能，使得炼钢自动　化系统具备故障自检、智能控制和一定的故障应对能力。经实践运行，不仅实现　转炉设备的零故障运行，而且设备的使用寿命大幅提高，经济效益十分显著。　参考文献　［１】王雅贞等・氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备・北京：冶金工业出版社，２００１　［２】谢书明，柴天佑．转炉炼钢自动化现状与发展　．冶金自动化，１９９８（１）：　１－５．

转炉智能化炼钢技术应用问题探讨

摘要：本文主要阐述在智能化炼钢技术开发过程遇到的瓶颈问题，通过调试和试验，优化管理，从硬件和软件方面采取有效措施，解决了各工序存在的问题，最终实现了智能化炼钢技术，对后续各钢铁企业加快智能化炼钢技术应用步伐起到指导作用。

关键词：智能化炼钢 动态控制 一键炼钢 动态冶炼模型 技术应用

背景：氧气顶吹转炉炼钢目前已成为世界上主要的炼钢方法。其冶炼特点是炉内反应速度快，冶炼周期短，影响因素多而反应复杂，人工操作控制不稳定。国外从60年代开始就采用了计算机控制，到70年代已从静态控制发展为动态控制，吹炼终点的命中率目前已达到90%以上。在国内，除宝钢、首钢等少数转炉采用计算机动态控制外，大多数钢企转炉的控制水平还比较低。陕西龙门钢铁有限责任公司为提高企业自动化、智能化控制水平，2019年初开始筹备智能化炼钢技术开发，作为重要研究课题与镭目公司合作开发此技术，为后续实现转炉一键炼钢技术奠定基础。

1.现状：目前龙钢公司转炉冶炼过程均为人工利用经验判断进行操作，操作稳定性受外界因素影响较大，加之废钢料型种类多达10种，控制过程波动性大，冶炼周期不稳定，关键经济技术指标提升空间受限，同时龙钢炼钢自动化程度较先进钢厂已经有一定差距，靠人工经验炼钢已经处于瓶颈期。智能化炼钢技术的研究，可以实现生产、成本、技术上的新突破，利用先进的检测手段，收集大数据背后的隐形效益，降低生产制造成本，提高转炉作业效率，可为今后开展洁净、环保、低耗的生产制造工艺奠定基础，提升企业智能化水平，提高企业知名度。

2.技术路线：通过大数据的收集和分析，结合现场操作建立不同原料条件下的静态冶炼模型，在实际生产过程继续进行模型优化、固化，利用声呐化渣、烟气分析、高清火焰图像分析系统实时反映炉内渣料熔化、温度控制、碳含量控制、渣厚情况、烟气浓度，实现氧枪智能控制和加料智能控制的智能化自动操作和动态调整，终点预测熔池钢水成分、温度情况，根据设定终点目标智能控制冶炼全过程，终点碳、温度精确命中，同时智能化炼钢系统具有“自学习”引导功能。

精炼炉利用PLC自动控制系统的研究

本文以RH精炼炉课题为背景，研究基于PLC的RH精炼炉综合自动化控制系统。深切分析精炼炉的工艺，在此基础上深切分析RH精炼炉综合自动化控制系统的需求，设计并实现基于PLC的RH精炼炉综合自动化控制系统，包括架构设计、基础自动化子系统、进程控制运算机子系统和真空槽环流气体PID控制等功能模块的设计与实现，通过测试和实际运行来验证系统的可行性和有效性。

1 引言

21世纪钢铁企业迅猛进展，企业竞争压力随之增大，低端的产品已不具有市场竞争力，这就要求咱们开发出具有竞争力的高端产品。德国是世界上最先采用RH精炼技术的国家，早在50年代末期此项技术就已出现,其中RH为那时德国采用RH精炼技术的两个生产厂家的第一个字母的缩写。至今,全世界已有100余台RH精炼炉。RH精炼技术在美国、日本、西欧取得普遍推行,炼钢生产线对生产的本钱控制和生产节拍要求愈来愈高，轧钢生产线对钢水的质量要求不断提高，对钢水的温度控制和碳含量也提出了新的要求。

RH（RuhrstahlHeraeus）系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备，普遍用于钢水的脱碳、脱氧、脱气、升温、成份调整及超低碳钢冶炼等方面。传进程控制技术进展到今天,在控制方式上经历了人工控制和自动控制两个进展时期。在自动控制时期，进程控制系统经历了三个进展阶段,它们别离是：分散控制阶段,集中控制阶段和集散控制阶段[13]。RH真空处置自动控制系统从上世纪的六、七十年代的继电逻辑控制系统、电动单元组合仪表系统进展到了目前PLC网络控制系统。RH钢水真空处置采用二级运算机控制系统。基础自动化包括电控和仪控，是电仪合一的PLC控制系统；二级自动化采用奔腾PC机，编制数学模型实现进程控制。随着工业自动化技术的不断进展，企业内部信息网、客户/服务器模式、现场总线技术的出现，对RH真空处置自动化和运算机的结构也产生影响。此刻RH真空处置自动控制系统采用PLC制系统，在现场控制级采用现场总线技术，在基础自动化级和进程控制管理级采用运算机网络技术，在传动系统方面，全数字化的可控硅整流装置和全数字化的交流逆变装置已经完全替代了原来的模拟控制的交/直流供电装置。在现场检测仪表方面,具有现场总线通信能力的智能仪表已经完全替代了原来的模拟检测仪表。

转炉自动化炼钢技术应用分析

摘要：随着炼钢技术的快速发展及各行业对钢铁类产品质量要求的不断提高,传统的主要依靠人工操作及判断的生产方式已经不能完全满足要求。新型的各种冶炼计算模型、智能检测设备、自动化控制技术等应用而生，服务于钢铁制造行业。本文旨在通过简要介绍转炉自动化炼钢控制技术及其应用分析，探讨如何才能更好的应用自动化炼钢控制技术服务于现场的生产。

关键词：转炉；自动化炼钢；技术

引言

转炉炼钢的自动化控制技术旨在提高转炉炼钢控制的水平，降低操作岗位人员的劳动强度，提高转炉冶炼终点命中率，进而提高钢水的质量及生产效率。转炉自动化炼钢控制技术的开发及应用是大势所趋，也是高级别品种开发对转炉冶炼过程控制的基本要求。

1、转炉自动化炼钢控制技术简要介绍

转炉炼钢是以铁水、废钢、造渣材料、铁合金等为主要原料，通过向炉内供氧，靠铁水本身的物理热和铁水组分间发生化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢的过程。

随着炼钢技术的快速发展及各行业对钢铁类产品质量要求的不断提高，传统的单纯依靠人工操作（或简易自动化）和判断的转炉炼钢技术已经难以满足汽车板等高级别品种钢的生产要求，转炉炼钢也需要借助计算机模型计算和自动化控制技术等手段来实现。

自动化炼钢控制技术即在转炉炼钢过程中通过冶炼控制模型的静态及动态计算，借助副枪、音频化渣、烟气分析等检测手段来实现“一键式”冶炼，冶炼过程仅需少量乃至全程无人干预的冶炼控制模式直至终点。通过自动化炼钢技术可以获得稳定的终点控制，从而提高了钢水的质量，有效提升了生产效率。

2、转炉自动化炼钢控制的优势

利用转炉自动化炼钢控制技术，能有效提高转炉终点一次命中率至95%以上；采用副枪技术在冶炼中不提氧枪不停吹的情况下进行过程测量，较传统的人工测量每炉节约时间约3分钟，节约氧气2m3/t；由于减少倒炉次数，可降低钢铁料消耗3Kg/t；在配置音频化渣系统的转炉上，能大幅降低冶炼喷溅率，有效减少由于喷溅可能导致的生产、设备及环保事故。