均勻布料的控制方法在120 t轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用

陳永生

（山鋼股份萊蕪分公司，山東 萊蕪271104）

1　前言

山鋼股份萊蕪分公司型鋼煉鋼廠1#120 t轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐本體、散裝料、鐵合金、余熱鍋爐、干法除塵、二次除塵、精煉爐、脫硫、爐底吹氬、循環(huán)水、煤氣加壓等系統(tǒng)的常規(guī)控制和模型控制，也可單獨對每套系統(tǒng)進(jìn)行控制。在煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，當(dāng)需要加料時，操作人員按照料種配方，將所需物料通過料倉下的振動給料器卸入稱量斗內(nèi)，稱量斗根據(jù)配方進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，稱量后的物料經(jīng)過稱量斗卸入皮帶傳輸，匯入轉(zhuǎn)爐匯總斗，而后經(jīng)過叉車送入指定的料斗中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)溜槽一次性卸入鋼包中。采用這種轉(zhuǎn)爐下料方式，一次性加入大量的物料，物料分布均勻性較差，尤其是當(dāng)一次性加入大量的燒結(jié)礦時，容易引起鋼水的溫度驟變，不利于控制目標(biāo)鋼水溫度，降低了鋼水質(zhì)量合格率。針對目前布料存在的問題，開發(fā)了一種通過振動給料篩分批次均勻布料的控制方式。

2　均勻布料控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1　生產(chǎn)工藝存在的問題

目前，轉(zhuǎn)爐使用的加料方式是一次性加入較多重量的料，操作簡單，無法保證物料分布的均勻性，溫度變化較大，特別是礦石大量下料時會很容易引起鋼水溫度的驟然下降，影響鋼水質(zhì)量，而且在下料的過程中容易引起噴濺現(xiàn)象，控制難度較大，不利于終點目標(biāo)出鋼溫度控制。

2.2　均勻布料控制原理

轉(zhuǎn)爐均勻布料控制方法克服了目前在轉(zhuǎn)爐下料過程中，尤其是一次性加入大量燒結(jié)礦時，引起的鋼水溫度驟然下降及容易噴濺的問題，保證了物料分布的均勻性，避免了噴濺，有利于控制目標(biāo)鋼水溫度。儀表技術(shù)方案為：下料過程采用振動給料篩，分批次加入輔料。第一批料下料時間為2 min 20 s（可根據(jù)工況設(shè)定）；第二批料的下料方式為定量定時，在不同料重的情況下，均勻布料共有8檔下料頻率，下料過程中自動調(diào)節(jié)加減檔。保證下料平穩(wěn)，溫度上升穩(wěn)定。

2.3　均勻布料系統(tǒng)配置

1）硬件部分構(gòu)成。現(xiàn)場安裝稱重儀表、傳感器等，稱重信號傳送PLC，PLC采集料倉稱料重量；安裝振動給料篩，PLC發(fā)送啟動運行信號、頻率給定信號給振動給料篩，控制振動給料篩的啟停及振動幅度。均勻布料配置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　均勻布料配置結(jié)構(gòu)

2）軟件部分構(gòu)成。軟件采用西門子Step7模塊化編程，主要包括稱重信號的數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、輸入輸出控制。畫面采用Wincc 7.0編輯操作員操作畫面。系統(tǒng)以西門子工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)作為主干控制網(wǎng)，實現(xiàn)散裝料加料系統(tǒng)與轉(zhuǎn)爐本體的通訊。

3　均勻布料控制的實現(xiàn)

3.1　均勻布料檔位自動調(diào)節(jié)控制

在自動模式多次下料的過程中，均勻布料共有8檔下料頻率，下料過程中自動調(diào)節(jié)加減檔。保證下料平穩(wěn)，溫度上升穩(wěn)定。具體控制方式是計算出該批次下料比例、下料實際時間、下料時間比例。在該批次下料實際時間比例＞0.1的前提下，若該批次實際下料比例＜0.1，則下料檔位自動加1檔；若該批次實際下料比例＞0.1，則下料檔位自動減1檔；對該批次下料實際時間比例每增加0.1進(jìn)行比較，共比較15次，保證下料時間在相應(yīng)的范圍內(nèi)，控制下料重量精確率。均勻布料功能流程見圖2。

圖2　均勻布料功能流程

3.2　均勻布料控制方式

均勻布料控制方式分為手動和計算機(jī)模式。1）手動模式：手動稱料即手動開啟振動給料機(jī)，稱料完畢，手動開啟下料振動給料篩下料，在下料過程中可以設(shè)定下料頻率，調(diào)節(jié)下料速率。2）計算機(jī)模式：加料散裝料二級模型下單后，在上一爐放鋼過程中，散裝料控制系統(tǒng)接收操作人員設(shè)定的礦石重量，自動進(jìn)行稱料。在轉(zhuǎn)爐冶煉期間，計算機(jī)模式下，根據(jù)氧步、料倉代碼，該礦石倉需要下料時，自動啟動振動給料篩振料，分批次加入輔料。

吹煉5 min前，第1批料下料時間為2 min 20 s（可設(shè)定）；吹煉4 min后，第2批料的下料方式采用定量定時的方法，在不同的料重的情況下，按照料重比例和下料時間比例多次下料。礦石重量＜2 500 kg，下料時間4 min；礦石重量2 500～3 000 kg，下料時間為4 min 30 s；礦石重量3 000～4 000 kg，下料時間為5 min；礦石重量4 000～5 000 kg，下料時間為5 min 30 s；礦石重量＞7 000 kg，下料時間為6 min 30 s。均勻布料控制原理如圖3所示。

圖3　均勻布料控制原理

下料累計計算包括本爐料重累計，本班料重累計和本月料重累計，不同倉下同種輔料的總重累計。精確計算轉(zhuǎn)爐輔料消耗，實現(xiàn)精益管理［6］。

4　技術(shù)特點和應(yīng)用效果

均勻布料控制實施以后，避免了因為一次性大量下料引起的噴濺，避免了損失熱量，保證了煉鋼熱平衡，減少了因噴濺氧槍的提升次數(shù)，保證了煉鋼冶煉過程的連續(xù)性，有利于終點目標(biāo)溫度的實現(xiàn)，提升了鋼水合格率，提高了生產(chǎn)操作管理水平和成本核算的精確性，提高了鋼水脫磷率，脫磷率由98.03%提高到99.00%。均勻布料自動化控制方式勻料效果好，可以調(diào)節(jié)下料頻率檔位，對轉(zhuǎn)爐各種輔料加料的適應(yīng)性好，而且不易發(fā)生夾料或堵料等現(xiàn)象，在轉(zhuǎn)爐散裝料加料方面有參考價值。