吳麗平

【摘要】120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過對其基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，對自動(dòng)煉鋼發(fā)送各項(xiàng)指令。各項(xiàng)技術(shù)的實(shí)行，現(xiàn)已基本無須人工進(jìn)行干擾，據(jù)相關(guān)應(yīng)用調(diào)查分析，此項(xiàng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高，設(shè)備能較好地滿足頂?shù)讖?fù)吹工藝當(dāng)中的各類復(fù)雜控制的需求，獲得了大量好評(píng)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化控制系統(tǒng);120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐;邯鋼;煉鋼廠

邯鋼煉鋼廠冶煉時(shí)運(yùn)用120噸項(xiàng)層復(fù)吹技術(shù)，吹氧時(shí)間控制在15分鐘之內(nèi)，冶煉周期比較短。在這種時(shí)間比較短的情況這下，不僅要根據(jù)其所煉的鋼種對于含氮量的要求，決定在吹煉的各個(gè)時(shí)期之內(nèi)其底氣體的流量程度，把握好氬和氮的轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)，而且還要對吹氧的流量及壓力進(jìn)行控制，這些都需有高水平的現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)來進(jìn)行保證。邯鋼煉鋼廠的120號(hào)頂層復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，其自動(dòng)系統(tǒng)包含計(jì)算機(jī)、電氣控制及儀表控制三個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)自動(dòng)化的系統(tǒng)又可分成第一級(jí)的基礎(chǔ)自動(dòng)化的系統(tǒng)和第二層的過程自動(dòng)化的系統(tǒng)。此項(xiàng)系統(tǒng)運(yùn)用，大大提高了轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化的程度，從而對工人體力勞動(dòng)做到有效減少，同時(shí)，還可降低成本及能耗，全面提高質(zhì)量與產(chǎn)量，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化的操作，提供了生產(chǎn)調(diào)度及管理水平等相關(guān)的條件。本文將從過程自動(dòng)化系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化的各級(jí)系統(tǒng)兩方面對120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)加以分析，以便不斷完善當(dāng)前使用方法，提高設(shè)備使用效率，為我國當(dāng)前建設(shè)提供可靠的基礎(chǔ)保障[1]。

1.120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)工藝概況

當(dāng)前，我廠120t轉(zhuǎn)爐其主要的技術(shù)參數(shù)包含這幾個(gè)方面：公稱容量現(xiàn)可達(dá)120噸，平均的出鋼量是125噸；底吹氣體的種類包含氬氣與氮?dú)鈨煞N。平均的冶煉周期控制在35至40分鐘之內(nèi)，其中吹氧的時(shí)間為15分鐘；每個(gè)轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)量可達(dá)130萬噸，最大出鋼量為135噸左右。其工藝流程可參照圖1。

圖1 120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)工藝流程

120噸頂層復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的項(xiàng)吹系統(tǒng)的主要設(shè)備氧槍，它具有兩項(xiàng)基本功能，即濺渣護(hù)爐時(shí)用作為氮?dú)馔芳绊敶笛鯕馔?。為了確保冶煉工程的整體順利進(jìn)行，整套系統(tǒng)配備了兩套氧槍，一備一用，這兩套氧其控制設(shè)備與檢測設(shè)備完全相同。

頂吹氧氣控制包含氧氣支總管氧氣流的控制及氧氣管路上的切斷閥的控制兩個(gè)方面，當(dāng)轉(zhuǎn)爐設(shè)備在自動(dòng)模式之下，其氧氣的切斷閥控制，主要是根據(jù)其它工藝條件的連鎖控制，簡而言之，就是在氧槍工作位及一次風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況之下，氧槍下到其開閉氧點(diǎn)之時(shí)，其切斷閥自動(dòng)，開始進(jìn)行吹氧；氧槍上到其開閉的氧點(diǎn)之時(shí)，其切斷閥就自動(dòng)關(guān)閉。值得注意的是，在整個(gè)轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)過程當(dāng)中，不僅要求依據(jù)吹煉的具體情形，進(jìn)行吹氧汽流的控制，而且還要求吹氧的壓力保持穩(wěn)定狀態(tài)。

120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用的是LD-KGC 弱攪拌復(fù)吹的技術(shù)，將氬氣及氮?dú)庾鳛槠涞状禂嚢璧臍怏w，其供氣強(qiáng)度的范圍在0.005～0.15m3/min.t之間。底吹氣體經(jīng)由120噸轉(zhuǎn)爐的一側(cè)分送至8塊透氣的磚上。吹煉的時(shí)候，依據(jù)鋼水含氮量的多少來決定氣體切換時(shí)機(jī)及底吹模式。最后，在非吹煉期間，要通以較小流量氮?dú)庖苑乐箽獯u出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象。通個(gè)每段支路上的調(diào)節(jié)閥來控制底吹的流量，氬氣與氮?dú)獾那袚Q則是由安裝在氬氣和氮?dú)饪偣苤系那袛嚅y來實(shí)現(xiàn)的。

2.120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐過程自動(dòng)化的系統(tǒng)

過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它全程對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)進(jìn)行控制與管理，且協(xié)調(diào)連鑄和轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)同基礎(chǔ)自動(dòng)化的協(xié)調(diào)相連接，以此實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)指令的執(zhí)行與下達(dá)的反饋，即是依據(jù)連鑄對象數(shù)據(jù)流出情況，安排相關(guān)人機(jī)接口。確保操作者可管理與監(jiān)視其所控制的生產(chǎn)過程，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)必要數(shù)據(jù)的輸入及輸出， 達(dá)到過程自動(dòng)化控制。120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐過程自動(dòng)化的系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)爐調(diào)質(zhì)、鐵水管理、煉鋼控制、合金料控制、廢鋼管理、化驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、工藝參數(shù)維護(hù)、快速統(tǒng)計(jì)分析、開發(fā)站子、連鑄通訊(預(yù)留)10個(gè)子系統(tǒng)[2]。

過程控制計(jì)算機(jī)其系統(tǒng)采用的是Client/Server的結(jié)構(gòu)體系 ，它由網(wǎng)絡(luò)、開發(fā)級(jí)計(jì)算機(jī)、客戶機(jī)、服務(wù)器四大部分組成。同時(shí)，它的軟件則采用的是WINOWS-NT此類操作系統(tǒng)，實(shí)行的是TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

過程控制計(jì)算機(jī)其系統(tǒng)就服務(wù)器來說，采用的是COMPAQ PL 3000 Win-dows NT SERVER型的服務(wù)器。它的功能主要就是負(fù)責(zé)打印報(bào)表、數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)調(diào)質(zhì)、生產(chǎn)控制、轉(zhuǎn)爐等相關(guān)工作。且它的服務(wù)配配備先進(jìn)大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫—SQL6.5，確保服務(wù)器可滿足整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的資料備份發(fā)、查詢及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。同時(shí)，它還擁有極高的伸縮性能，易于幫助在控制的過程中對更高一級(jí)的信息實(shí)現(xiàn)管理。

客戶機(jī)：在120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐過程自動(dòng)化系統(tǒng)中，其監(jiān)控功能是通過與網(wǎng)上PC相連接來實(shí)現(xiàn)的，主要是供相關(guān)管理科室、轉(zhuǎn)爐、供轉(zhuǎn)爐的調(diào)度室進(jìn)行使用。

開發(fā)級(jí)計(jì)算機(jī)：本廠選用的是高檔PC機(jī)，系統(tǒng)運(yùn)行之前，其主要的功能就是對于模型的開發(fā)，且承擔(dān)相關(guān)應(yīng)用軟件的調(diào)試及編制工作。投入運(yùn)營之后，開發(fā)計(jì)算機(jī)離線，適用于開發(fā)新增模型、調(diào)試及修改應(yīng)用程序以及相關(guān)的維護(hù)系統(tǒng)等功效。

網(wǎng)絡(luò)：120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐過程自動(dòng)化的系統(tǒng)運(yùn)用的是總線ENTERNET和星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及國際上通用的協(xié)議模式TCP/IP，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俾蕿?0MB。它的工作原理即是ENTERNET網(wǎng)經(jīng)由GATEWAY同CONTROL NET（基礎(chǔ)自動(dòng)化）的總線相連接，主要的職責(zé)就在于負(fù)責(zé)控制指令與數(shù)據(jù)采集等相關(guān)數(shù)據(jù)傳送。

3.120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動(dòng)化的系統(tǒng)

基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的控制運(yùn)用的是美國A-B公司的PLC-5系列的控制器，它的功能包括完成任務(wù)生產(chǎn)的汽化冷卻、付原料下料、煤氣回收與煙氣凈化、底吹及氧槍系統(tǒng)等。

每座轉(zhuǎn)爐是由2臺(tái)PLC構(gòu)成的。而每臺(tái)PLC則是由四臺(tái)擴(kuò)展機(jī)架及主機(jī)架組成，擴(kuò)展機(jī)架同主機(jī)架二者之間則由適配器模板，用REMOTO I/O型電纜連接。每個(gè)轉(zhuǎn)爐之間配置四套不同的操作站，它們分別用來氧槍及付原料系統(tǒng)、汽化冷卻及系統(tǒng)底吹系統(tǒng)的操作與監(jiān)視。

基礎(chǔ)自動(dòng)化的系統(tǒng)所有的操作站都是由網(wǎng)絡(luò)適配器1784-KTCX及IPC組成的，它的人機(jī)界面都為RSVIEW。操作站及PLC都是由DH+網(wǎng)或CONTROLNET進(jìn)行連接的。

4.120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控畫面設(shè)定

120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)以工藝流程圖為其主要畫面，它包括設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)、運(yùn)行方式、各設(shè)備控制及運(yùn)行的狀態(tài)。它的每幅畫面都有報(bào)警條，對出現(xiàn)的各類故障信息進(jìn)行準(zhǔn)確報(bào)告，并將相關(guān)結(jié)果直接打印到紙張上面。此系統(tǒng)已在24小時(shí)形成固定報(bào)警文件，它主要包括報(bào)警畫面、工藝流程監(jiān)控等方面。

120噸頂?shù)讓訌?fù)吹轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)自投入我廠使用以來，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性極高，界面相當(dāng)友好，功能相對較完善，操作也極為簡便且安全性較高。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，此項(xiàng)設(shè)備能較好地滿足頂?shù)讖?fù)吹工藝當(dāng)中的各類復(fù)雜控制的需求，獲得了大量好評(píng)，并為我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。[科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］王喆,何俊正,李瑞波.煉鋼轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)研究[J].冶金動(dòng)力,2009(04).

［２］張兆柱,于德榮,石勝利.萊鋼120t轉(zhuǎn)爐“一鍵式”煉鋼技術(shù)改造[J].重型機(jī)械,2010(01).