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煉鋼廠５０噸轉(zhuǎn)爐動態(tài)煉鋼控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用
（作者未知） 2010/5/26
煉鋼廠５０噸轉(zhuǎn)爐動態(tài)煉鋼控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用
摘 要：本文著重講述了萊鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐動態(tài)煉鋼控制系統(tǒng)，詳細(xì)的介紹了轉(zhuǎn)爐動態(tài)煉鋼的特點(diǎn)、特征，并對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了描述。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)過程級；爐氣分析；動態(tài)模型； 靜態(tài)模型。
1、引言
近年來，計(jì)算機(jī)過程級控制冶金行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，目前在國內(nèi)的多家鋼廠都在不同規(guī)模上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。為了提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大品種，降低成本和消耗，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，在轉(zhuǎn)爐上使用計(jì)算機(jī)過程控制已經(jīng)成為必要。生產(chǎn)上采用動態(tài)煉鋼以后，可以大幅度提高產(chǎn)量、質(zhì)量，有效的優(yōu)化全生產(chǎn)線生產(chǎn)過程，對于迅速提高經(jīng)濟(jì)效益起到立桿見影的效果。因此，煉鋼廠50噸轉(zhuǎn)爐進(jìn)行動態(tài)煉鋼控制勢在必行。
2、系統(tǒng)概述
萊鋼4#轉(zhuǎn)爐，為無副槍頂吹型式，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為50萬噸，于2002年11月建成并投入使用，經(jīng)過擴(kuò)容改造，目前具備了80萬噸的生產(chǎn)能力，它與大方坯連鑄機(jī)構(gòu)成了產(chǎn)能匹配的短流程生產(chǎn)線。
該轉(zhuǎn)爐動態(tài)煉鋼控制系統(tǒng)于2004年01月開始實(shí)施，運(yùn)行穩(wěn)定正常，能夠完成動態(tài)煉鋼對數(shù)據(jù)的需求。本系統(tǒng)主要完成實(shí)現(xiàn)了的生產(chǎn)管理，包括生產(chǎn)作業(yè)狀況顯示和傳送等；并對吹煉開始、吹煉結(jié)束等狀態(tài)進(jìn)行跟蹤；能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并進(jìn)行存儲、記錄；實(shí)現(xiàn)了對主料和輔料的計(jì)算及管理；實(shí)現(xiàn)了對廢鋼、生鐵的配比及稱量的管理；能夠打印各種報(bào)表和記錄；能夠?qū)D(zhuǎn)爐的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行管理；實(shí)現(xiàn)了與連鑄機(jī)、化驗(yàn)室等計(jì)算機(jī)通訊。
3、國內(nèi)外現(xiàn)狀對比分析
為了提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大品種，降低成本和消耗，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，使用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)比其他的流程更為必要，故在鋼鐵工業(yè)，轉(zhuǎn)爐是首先使用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)組。目前在國外轉(zhuǎn)爐普遍采用了計(jì)算機(jī)控制，國內(nèi)從20世紀(jì)70年代開始對轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，取得了可喜的成果。目前，國內(nèi)的幾家鋼廠的轉(zhuǎn)爐在不同的規(guī)模上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。進(jìn)行生產(chǎn)過程的計(jì)算機(jī)控制十分必要。轉(zhuǎn)爐煉鋼為緊湊型生產(chǎn)，因此引入高性能計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是提高產(chǎn)量和質(zhì)量的必要條件，為此我們選用了靜態(tài)模型和動態(tài)模型。
4、主要的特點(diǎn)、特征
(1)基礎(chǔ)級到計(jì)算機(jī)級數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)：50噸轉(zhuǎn)爐數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂瞥绦蛲ㄟ^使用西門子公司專用的編程軟件STEP7，并采用LAD、CSF、STL三種靈活的方式編制而成。整套控制程序采用模塊化/結(jié)構(gòu)化編程方法：控制程序分為若干控制部分，每一部分的控制程序及數(shù)據(jù)分別編制在不同的FC、FB以及DB程序塊中，并由主程序OB1在每次掃描周期中依次調(diào)用來實(shí)現(xiàn)各自的控制功能；此外，在每一個(gè)程序塊中，加以詳細(xì)的注釋以進(jìn)行說明。這種編程方法使得程序的查閱、功能的擴(kuò)充及修改變得更加容易，大大增強(qiáng)了程序的靈活性、可讀性、實(shí)用性和維護(hù)性。
（2）爐氣分析系統(tǒng)通過對轉(zhuǎn)爐爐氣（如CO、CO2、N2、O2Ar等）進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對冶煉進(jìn)程的檢測。
（3）數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)錄入、顯示、傳送、自診斷/報(bào)警、歷史趨勢記錄等功能，為動態(tài)煉鋼提供了正確無誤的數(shù)據(jù)和對原始數(shù)據(jù)的記錄功能。
5、關(guān)鍵技術(shù)
(1)氧槍精確定位控制：
在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中，基礎(chǔ)控制級的氧槍定位的精確性直接影響吹煉終點(diǎn)的鋼水溫度和碳含量，同時(shí)，對生產(chǎn)安全和爐齡、槍齡也有很大的影響。因此，我們將氧槍定位作為一個(gè)重點(diǎn)技術(shù)問題解決，硬件上采用德國TURCK增量型編碼器和西門子FM450高速計(jì)數(shù)模板配合，完成氧槍位置信號的采集。定位數(shù)據(jù)的處理采用點(diǎn)線結(jié)合的方法，對于極限位、待吹位、開氧/閉氧位、變速位等需精確定位的關(guān)鍵點(diǎn)，采用10次往返計(jì)數(shù)值加權(quán)平均的方法，以抵消提升加速和下降加速引起的卷揚(yáng)鋼繩彈性形變所造成的定位誤差。對于縱軸線上的槍位顯示數(shù)據(jù)，則采用自動定量補(bǔ)償和人工校準(zhǔn)相結(jié)合的方法予以處理：即當(dāng)氧槍提升和下降的過程中，在編碼器讀數(shù)的基礎(chǔ)上，分別加或減一個(gè)補(bǔ)償量，這個(gè)補(bǔ)償量是對氧槍1000次往返讀數(shù)與實(shí)測槍位誤差的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果，用這一數(shù)據(jù)補(bǔ)償，在氧槍的工作行程上，可以達(dá)到+/-2CM的定位精度，完全能夠滿足槍位指示的精度要求。另外，為提高系統(tǒng)的可靠性，通過MMI設(shè)置了槍位校準(zhǔn)按鈕，當(dāng)控制誤差較大時(shí)，可以把氧槍下降到校準(zhǔn)點(diǎn)，按下校槍按鈕進(jìn)行軟手動校槍，此時(shí)定位系統(tǒng)自動初始化，恢復(fù)設(shè)定精度。
槍位計(jì)算公式如下：
L升=（W+M-N升）×（3.1416×D）÷S
L降=（W+M+N降）×（3.1416×D）÷S
其中：
L升：提升過程實(shí)際槍位 （未完，下一頁）
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