120吨顶底复吹转炉自动化控制系统分析

吴丽平

【摘要】120吨顶底复吹转炉自动化控制系统通过对其基础自动化和过程自动化工艺数据进行计算和分析，对自动炼钢发送各项指令。各项技术的实行，现已基本无须人工进行干扰，据相关应用调查分析，此项系统的稳定性较高，设备能较好地满足顶底复吹工艺当中的各类复杂控制的需求，获得了大量好评。

【关键词】自动化控制系统;120吨顶底复吹转炉;邯钢;炼钢厂

邯钢炼钢厂冶炼时运用120吨项层复吹技术，吹氧时间控制在15分钟之内，冶炼周期比较短。在这种时间比较短的情况这下，不仅要根据其所炼的钢种对于含氮量的要求，决定在吹炼的各个时期之内其底气体的流量程度，把握好氩和氮的转换时机，而且还要对吹氧的流量及压力进行控制，这些都需有高水平的现代自动化控制技术来进行保证。邯钢炼钢厂的120号顶层复吹转炉，其自动系统包含计算机、电气控制及仪表控制三个系统，这个自动化的系统又可分成第一级的基础自动化的系统和第二层的过程自动化的系统。此项系统运用，大大提高了转炉自动化的程度，从而对工人体力劳动做到有效减少，同时，还可降低成本及能耗，全面提高质量与产量，为实现标准现代化的操作，提供了生产调度及管理水平等相关的条件。本文将从过程自动化系统和基础自动化的各级系统两方面对120吨顶底层复吹转炉自动化控制系统加以分析，以便不断完善当前使用方法，提高设备使用效率，为我国当前建设提供可靠的基础保障[1]。

1.120吨顶底复吹转炉自动化控制系统工艺概况

当前，我厂120t转炉其主要的技术参数包含这几个方面：公称容量现可达120吨，平均的出钢量是125吨；底吹气体的种类包含氩气与氮气两种。平均的冶炼周期控制在35至40分钟之内，其中吹氧的时间为15分钟；每个转炉年产量可达130万吨，最大出钢量为135吨左右。其工艺流程可参照图1。

图1 120吨顶底复吹转炉自动化控制系统工艺流程

120吨顶层复吹转炉的项吹系统的主要设备氧枪，它具有两项基本功能，即溅渣护炉时用作为氮气通路及顶吹氧气通路。为了确保冶炼工程的整体顺利进行，整套系统配备了两套氧枪，一备一用，这两套氧其控制设备与检测设备完全相同。

顶吹氧气控制包含氧气支总管氧气流的控制及氧气管路上的切断阀的控制两个方面，当转炉设备在自动模式之下，其氧气的切断阀控制，主要是根据其它工艺条件的连锁控制，简而言之，就是在氧枪工作位及一次风机实现高速运转的情况之下，氧枪下到其开闭氧点之时，其切断阀自动，开始进行吹氧；氧枪上到其开闭的氧点之时，其切断阀就自动关闭。值得注意的是，在整个转炉的生产过程当中，不仅要求依据吹炼的具体情形，进行吹氧汽流的控制，而且还要求吹氧的压力保持稳定状态。

120吨顶底复吹转炉自动化控制系统采用的是LD-KGC 弱搅拌复吹的技术，将氩气及氮气作为其底吹搅拌的气体，其供气强度的范围在0.005～0.15m3/min.t之间。底吹气体经由120吨转炉的一侧分送至8块透气的砖上。吹炼的时候，依据钢水含氮量的多少来决定气体切换时机及底吹模式。最后，在非吹炼期间，要通以较小流量氮气以防止气砖出现堵塞的现象。通个每段支路上的调节阀来控制底吹的流量，氩气与氮气的切换则是由安装在氩气和氮气总管之上的切断阀来实现的。

2.120吨顶底层复吹转炉过程自动化的系统

过程控制计算机系统，它全程对转炉生产进行控制与管理，且协调连铸和转炉生产同基础自动化的协调相连接，以此实现对生产指令的执行与下达的反馈，即是依据连铸对象数据流出情况，安排相关人机接口。确保操作者可管理与监视其所控制的生产过程，并实现相关必要数据的输入及输出， 达到过程自动化控制。120吨顶底层复吹转炉过程自动化的系统包含转炉调质、铁水管理、炼钢控制、合金料控制、废钢管理、化验数据处理、工艺参数维护、快速统计分析、开发站子、连铸通讯(预留)10个子系统[2]。

过程控制计算机其系统采用的是Client/Server的结构体系 ，它由网络、开发级计算机、客户机、服务器四大部分组成。同时，它的软件则采用的是WINOWS-NT此类操作系统，实行的是TCP/IP的网络结构。

过程控制计算机其系统就服务器来说，采用的是COMPAQ PL 3000 Win-dows NT SERVER型的服务器。它的功能主要就是负责打印报表、数据库、生产调质、生产控制、转炉等相关工作。且它的服务配配备先进大型的关系数据库—SQL6.5，确保服务器可满足整个系统当中的资料备份发、查询及数据存储功能。同时，它还拥有极高的伸缩性能，易于帮助在控制的过程中对更高一级的信息实现管理。

客户机：在120吨顶底层复吹转炉过程自动化系统中，其监控功能是通过与网上PC相连接来实现的，主要是供相关管理科室、转炉、供转炉的调度室进行使用。

开发级计算机：本厂选用的是高档PC机，系统运行之前，其主要的功能就是对于模型的开发，且承担相关应用软件的调试及编制工作。投入运营之后，开发计算机离线，适用于开发新增模型、调试及修改应用程序以及相关的维护系统等功效。

网络：120吨顶底层复吹转炉过程自动化的系统运用的是总线ENTERNET和星型网络结构以及国际上通用的协议模式TCP/IP，网络传输的速率为10MB。它的工作原理即是ENTERNET网经由GATEWAY同CONTROL NET（基础自动化）的总线相连接，主要的职责就在于负责控制指令与数据采集等相关数据传送。

3.120吨顶底层复吹转炉基础自动化的系统

基础自动化系统的控制运用的是美国A-B公司的PLC-5系列的控制器，它的功能包括完成任务生产的汽化冷却、付原料下料、煤气回收与烟气净化、底吹及氧枪系统等。

每座转炉是由2台PLC构成的。而每台PLC则是由四台扩展机架及主机架组成，扩展机架同主机架二者之间则由适配器模板，用REMOTO I/O型电缆连接。每个转炉之间配置四套不同的操作站，它们分别用来氧枪及付原料系统、汽化冷却及系统底吹系统的操作与监视。

基础自动化的系统所有的操作站都是由网络适配器1784-KTCX及IPC组成的，它的人机界面都为RSVIEW。操作站及PLC都是由DH+网或CONTROLNET进行连接的。

4.120吨顶底层复吹转炉基础自动化系统监控画面设定

120吨顶底层复吹转炉基础自动化系统以工艺流程图为其主要画面，它包括设备运行的参数、运行方式、各设备控制及运行的状态。它的每幅画面都有报警条，对出现的各类故障信息进行准确报告，并将相关结果直接打印到纸张上面。此系统已在24小时形成固定报警文件，它主要包括报警画面、工艺流程监控等方面。

120吨顶底层复吹转炉基础自动化系统自投入我厂使用以来，其系统的稳定性极高，界面相当友好，功能相对较完善，操作也极为简便且安全性较高。与传统技术相比，此项设备能较好地满足顶底复吹工艺当中的各类复杂控制的需求，获得了大量好评，并为我国社会主义现代化建设做出了重要贡献。[科]

【参考文献】

［１］王喆,何俊正,李瑞波.炼钢转炉自动化控制系统研究[J].冶金动力,2009(04).

［２］张兆柱,于德荣,石胜利.莱钢120t转炉“一键式”炼钢技术改造[J].重型机械,2010(01).