王利山

【摘要】本文主要根據(jù)高爐煉鐵上料的工藝流程，設計了一套上料自動控制系統(tǒng)。首先對高爐煉鐵工藝進行了簡答介紹，其次對高爐上料進行了闡述，之后對上料自動控制系統(tǒng)的設計主要進行論述，最后得出結(jié)論采用高爐上料自動控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作的繼電器控制，提高了上料控制的安全性和可靠性。

【關鍵詞】高爐上料；自動控制；PLC

1、引言

高爐煉鐵在鋼鐵冶金行業(yè)中，是最重要的組成部分。高爐煉鐵是一個連續(xù)的過程，其通過氧化還原反應，將鐵礦石還原生成生鐵。各種原料包括鐵礦石、焦炭和助熔劑按成分比例，由爐頂加料裝置批次被送至高爐內(nèi)，爐喉面要維持在一定的高度。鐵礦石和焦炭在爐中變化成為交替的層狀結(jié)構(gòu)，在下降的過程中，礦石逐漸變成鐵水和熔渣，聚集在爐中，并定期從釋放口放出。高爐供料系統(tǒng)是煉鐵生產(chǎn)的重要組成部分，供料系統(tǒng)通過料車分開，分為配料系統(tǒng)和上料系統(tǒng)前后兩部分，本文主要闡述上料系統(tǒng)的硬件和軟件的設計。

2、高爐上料系統(tǒng)自動控制概述

高爐上料系統(tǒng)由槽下配料部分和爐頂布料部分兩部分組成。槽下配料是實現(xiàn)原料稱量工作和稱量誤差補償工作的系統(tǒng)設備，當爐頂料灌具備裝料，同時礦槽具備排料時，原料由料車輸送至爐頂，經(jīng)過受料斗閘門、上密封閥送至對應料灌內(nèi)。料管內(nèi)發(fā)出料滿信號同時具備布料條件時，原料通過料流調(diào)節(jié)閥、下密封閥，依照設置好的布料溜槽傾動角旋和轉(zhuǎn)角度進入爐中。

3、高爐上料系統(tǒng)的軟件設計

在高爐上料自動控制系統(tǒng)中，通過PLC編程，可以完成對高爐上料系統(tǒng)的槽下配料和爐頂布料的控制。設定所需鐵礦石、焦炭、溶劑的重量，振動給料篩啟動進行篩料，實際重量與設定值相等時，振動給料停止。高爐上料控制系統(tǒng)的軟件部分采取結(jié)構(gòu)化編程方法，將不同功能的程序分別寄存于不同的塊中，主程序塊OB1在使用時可以調(diào)用不同功能的程序。

3.1槽下設備運轉(zhuǎn)控制

（1）燒結(jié)、焦炭、球團、焦丁稱量斗的稱量控制：發(fā)出排料信號時，礦石稱量斗閘門開啟排料。稱量值是控制值得5%時，稱量斗閘門關閉，料空信號發(fā)出。稱量斗閘門關閉并稱空后，振動篩啟動運行。稱量值達到經(jīng)補正的控制值時，振動篩停止，進行滿稱量。當達到110%的經(jīng)補正控制值時，報警信號發(fā)出。啟動振動篩T秒后，一直未發(fā)出斗滿信號，則認為發(fā)生上卡料情況，上卡料報警。打開閘門打開T秒后，未出現(xiàn)空信號，則認為發(fā)生下卡料情況，下卡料報警。

（2）槽下稱量斗的放料順序：依照料單內(nèi)選擇的倉號放料，若上一個稱量斗開啟閘門，空信號發(fā)出，則發(fā)出下一個斗排料命令。

3.2主卷上料小車的連鎖控制

主卷上料小車依據(jù)與槽下、爐頂程序的銜接完成對料車的上、下運行的自動控制，同時可以進行手動操作，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的松繩、過卷等故障緊急響應，確保料車能夠安全可靠的運行。主卷揚機的自動操作和主卷揚機和其它設備的聯(lián)鎖關系：

（1）主卷揚機采取變頻調(diào)速控制，自動操作控制時，PLC發(fā)出啟動命令信號，當料車裝燒結(jié)礦或者燒結(jié)礦同其它雜礦混裝時，由對應的料坑礦石漏斗閘門關上后，由此關閉信號發(fā)出。當料車裝焦炭時，由對應的焦炭稱量漏斗閘門關閉信號發(fā)出。

（2）當向上運行的料車抵達檢查點時，檢查受料漏斗是否料空，以及料罐上密封閥和上料閥是否關閉。若受料斗未出現(xiàn)了空信號，即受料斗有料，或上密封閥和上料閥沒有關閉，則主卷揚機自動停止于檢查點附近，到受料斗發(fā)出料空信號后，同時需要上密封閥和上料閥曾開啟過，并且目前處于關閉狀態(tài)，則重新慢速開啟主卷揚機。

（3）料車進行程序空走行或非程序空走行時，料車到達爐頂極限位置，主卷揚機停止后并延時5秒，主卷揚機自動開啟運行，料車向下運行。

（4）主卷揚機有以下聯(lián)鎖，裝料程序一直處于停止狀態(tài)時，主卷揚機不可以開啟（除手動操作）。若相應焦炭稱量漏斗或料坑礦石漏斗閘門開啟以后沒有關閉好，主卷揚機不可以開啟。在工作程序圖上，當料車向上運行到達檢查點時，對應的上密封閥、上料閥應該開啟而沒有開啟，或者開啟后沒有完全關閉，即相應受料漏斗料未空，料車應停止于檢查點附近。

（5）主卷揚機和其它系統(tǒng)的關系。主卷揚機停止運行后，空料車處在料坑下的裝料位置時，啟動裝料程序控制系統(tǒng)；料車處在料坑下部裝料位置，主卷揚機停止后，相應焦炭稱量漏斗或料坑礦石漏斗的閘門方可開啟。主卷揚機加速啟動運行，依照程序相應的焦炭篩或礦石稱量漏斗閘門等方可開啟。進行料罐料空檢查的同時或稍后進行低速檢查。

3.3爐頂布料設備的運轉(zhuǎn)控制

依照生產(chǎn)工藝需求，高爐爐頂布料主要是控制布料溜槽傾動角和旋轉(zhuǎn)角，如圖是布料程序流程圖。

4、結(jié)論

高爐工序過程要求較高，上料配料需要精準。根據(jù)高爐上料工藝流程，各設備之間需要有嚴謹?shù)穆?lián)鎖控制，若上料緩慢，非常影響生產(chǎn)節(jié)奏，若上料錯誤，將影響后續(xù)的高爐生產(chǎn)，甚至會導致休風和停產(chǎn)等生產(chǎn)事故，因此使用人工操作運行費時費力。采用高爐上料自動控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作的繼電器控制，提高了上料控制的安全性和可靠性。目前，高爐上料自動控制已普遍運用于鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)之中。

參考文獻

[1]馬竹梧編著.煉鐵生產(chǎn)自動化技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社，2005

[2]胡運杰.簡述高爐上料系統(tǒng)自動化控制[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2011（02）