雙渣模式下品種鋼冶煉控制程序優(yōu)化

張 帥

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司，河北 宣化 075100）

近年來隨著公司普轉(zhuǎn)優(yōu)和兩化融合的深入推進(jìn)，對(duì)煉鋼生產(chǎn)質(zhì)量和冶煉節(jié)奏提出新的要求，如何通過優(yōu)化和應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化和信息化控制技術(shù)為煉鋼生產(chǎn)服務(wù)顯得極為重要。在前期普鋼自動(dòng)煉鋼運(yùn)行基本平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)現(xiàn)場熱試和完善模型自動(dòng)煉鋼系統(tǒng)，優(yōu)化氮?dú)迩袚Q，實(shí)現(xiàn)雙渣模式下品種鋼的冶煉，實(shí)現(xiàn)一次和二次自動(dòng)提槍，減少氧耗，提高鋼水收得率。依托煉鋼二級(jí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐人工煉鋼技術(shù)到轉(zhuǎn)爐全自動(dòng)的模型煉鋼轉(zhuǎn)變。通過不斷的優(yōu)化完善轉(zhuǎn)爐數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，解決生產(chǎn)中遇到的難題。

1 應(yīng)用背景

為了保障雙渣模式品種鋼自動(dòng)煉鋼冶煉的實(shí)現(xiàn)，我們對(duì)自動(dòng)控制模式進(jìn)行控制程序、操作畫面進(jìn)行優(yōu)化，并攻關(guān)降低設(shè)備故障率。針對(duì)品種鋼冶煉的雙渣自動(dòng)控制模式優(yōu)化，氧步控制沖突問題解決，包括二次下槍，雙渣底吹。優(yōu)化控制畫面的顯示，使針對(duì)品種鋼冶煉的雙渣自動(dòng)控制模式的畫面顯示更加清晰，明確。降低轉(zhuǎn)爐冶煉各系統(tǒng)的故障率，滿足自動(dòng)控制模式，保障自動(dòng)煉鋼模式有較高的使用率。

2 總體思路

宣鋼150T轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括：L1級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制和L2級(jí)過程自動(dòng)化控制和與L3級(jí)（生產(chǎn)管理）的硬件通訊和軟件接口。該系統(tǒng)集合了數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量跟蹤、歷史數(shù)據(jù)查詢和爐次生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析等模塊，建立了實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫、轉(zhuǎn)爐靜態(tài)、動(dòng)態(tài)煉鋼和雙渣煉鋼模型。為了保障雙渣模式品種鋼自動(dòng)煉鋼冶煉的實(shí)現(xiàn)，對(duì)自動(dòng)控制模式進(jìn)行控制程序、操作畫面進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)品種鋼冶煉的雙渣自動(dòng)控制模式優(yōu)化，氧步控制沖突問題解決，包括二次下槍，雙渣底吹。優(yōu)化控制畫面的顯示，使針對(duì)品種鋼冶煉的雙渣自動(dòng)控制模式的畫面顯示更加清晰，明確。降低轉(zhuǎn)爐冶煉各系統(tǒng)的故障率，滿足自動(dòng)控制模式要求，保障自動(dòng)煉鋼模式有較高的使用率。

3 實(shí)施方案

（1）針對(duì)品種鋼冶煉的雙渣模式下功能開發(fā)和應(yīng)用。轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本任務(wù)是鐵水預(yù)處理和冶煉，轉(zhuǎn)爐冶煉主要步驟是：1氧化、2造渣、3升溫、4脫氧和合金化。在梳理了煉鋼各個(gè)工藝設(shè)備及控制方式的基礎(chǔ)上，我們自主開發(fā)煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)。煉鋼過程自動(dòng)控制技術(shù)是將煉鋼過程中各個(gè)設(shè)備以及介質(zhì)按照設(shè)定的模式統(tǒng)一自動(dòng)的控制。

（2）針對(duì)雙渣模式品種鋼冶煉的轉(zhuǎn)爐控制程序優(yōu)化。所謂雙渣，就是在吹煉前期進(jìn)行倒?fàn)t操作，將轉(zhuǎn)爐內(nèi)含磷、硫成分的渣子倒出，避免鋼水硫、磷成分由于反渣造成不合格。在雙渣操作時(shí)，底吹較正常吹煉時(shí)不同。根據(jù)工藝要求我們對(duì)雙渣時(shí)各氣管底吹流量進(jìn)行調(diào)整，雙渣操作后，二次下槍吹煉時(shí)底吹重新按照氧步進(jìn)行控制。

（3）針對(duì)雙渣模式品種鋼冶煉的轉(zhuǎn)爐控制界面的二次開發(fā)和優(yōu)化。首先自動(dòng)煉鋼操作，需要煉鋼工在本體操作畫面的氧步畫面和吹煉主畫面、加料畫面等進(jìn)行切換，由于控制模式主要在吹煉主畫面顯示，而自動(dòng)煉鋼氧步數(shù)據(jù)主要在氧步畫面，這樣就給使用者造成不便。雙渣模式自動(dòng)煉鋼在煉鋼前期和末期會(huì)發(fā)出自動(dòng)提槍指令，相比之前正常吹煉增加了二次提槍指令，將這二次提槍指令進(jìn)行報(bào)警優(yōu)化和添加趨勢。

（4）針對(duì)雙渣模式品種鋼冶煉的轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)其他保障措施。通過多措并舉降低轉(zhuǎn)爐冶煉各系統(tǒng)的故障率，滿足自動(dòng)控制模式要求，保障自動(dòng)煉鋼模式有較高的使用率。對(duì)稱重系統(tǒng)進(jìn)行改造和定期效驗(yàn)，大幅提高了稱量準(zhǔn)確性，加料系統(tǒng)的插板閥進(jìn)行攻關(guān)，將插板閥限位由機(jī)械限位改為光電限位。在爐后，增加了稱量斗重量顯示。加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢率，降低自動(dòng)控制系統(tǒng)故障。

（5）增加雙渣模式下自動(dòng)煉鋼模型控制模塊，實(shí)現(xiàn)品種鋼的自動(dòng)煉鋼。針對(duì)150t轉(zhuǎn)爐雙渣模式下自動(dòng)煉鋼生產(chǎn)實(shí)際，在轉(zhuǎn)爐工程師站增加雙渣模式參數(shù)設(shè)置界面。在轉(zhuǎn)爐服務(wù)器后臺(tái)程序，設(shè)置的參數(shù)主要有：雙渣目標(biāo)碳、雙渣氧上限、雙渣氧下線、雙渣石灰、石灰修正、留渣量等。增加雙渣模型計(jì)算和自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，增加雙渣模式控制。在轉(zhuǎn)爐數(shù)據(jù)查詢界面，增加雙渣量等數(shù)據(jù)，用于進(jìn)行雙渣爐次標(biāo)記和模型自學(xué)習(xí)對(duì)雙渣參數(shù)的自修正操作，見圖1。

圖1 雙渣吹煉跟蹤界面

（6）雙渣模式下停吹倒?fàn)t控制方式的開發(fā)和優(yōu)化。雙渣模式下停吹倒?fàn)t控制模式的開發(fā)和優(yōu)化，基于轉(zhuǎn)爐普鋼自動(dòng)煉鋼為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)爐控制包括有氧槍系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、副槍系統(tǒng)、傾動(dòng)系統(tǒng)控制等，所述控制系統(tǒng)具有氧槍PLC控制器、加料PLC控制器和副槍PLC控制器以及副槍DAS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。在品種鋼轉(zhuǎn)爐吹煉過程中增加了停吹倒?fàn)t的中途出渣操作模型控制模式，該模型基于模糊控制理論，根據(jù)雙渣模式的修正和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)冶煉中途出渣通過出渣模型計(jì)算，二級(jí)系統(tǒng)給一級(jí)PLC系統(tǒng)發(fā)送出渣提槍指令，實(shí)現(xiàn)一次自動(dòng)提槍。在出渣完成之后，二次下槍吹煉的過程中，PLC過程控制器可以給氧槍PLC控制器和加料PLC控制器，以及副槍PLC控制器重新下發(fā)控制指令，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)可以根據(jù)新的控制模式完成后續(xù)轉(zhuǎn)爐冶煉操作。

4 實(shí)施效果

150噸轉(zhuǎn)爐雙渣模式下自動(dòng)煉鋼實(shí)施后，在轉(zhuǎn)爐工程師站引入雙渣模式參數(shù)設(shè)置界面，崗位工程師可以隨時(shí)對(duì)雙渣冶煉模型系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)修正和模型學(xué)習(xí)校正，實(shí)現(xiàn)雙渣功能模塊。轉(zhuǎn)爐服務(wù)器后臺(tái)程序，引入增加雙渣模式控制，雙渣一提槍點(diǎn)模型計(jì)算，實(shí)時(shí)顯示，自動(dòng)一次提槍。

5 結(jié) 語

150噸爐區(qū)自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化和應(yīng)用實(shí)施投運(yùn)后，雙渣模式下品種鋼的冶煉實(shí)現(xiàn)吹煉過程一次自動(dòng)提槍和二次自動(dòng)提槍，滿足雙渣模式下品種鋼的模型自動(dòng)冶煉，明顯降低了轉(zhuǎn)爐吹煉氧氣消耗，降低了鋼鐵料消耗，提高了鋼水獲得量，節(jié)約了成本。