電爐煉鋼過程計(jì)算機(jī)控制

1、電爐煉鋼過程計(jì)算機(jī)控制李慶俊摘要結(jié)合江陰興澄鋼鐵電爐車間介紹了過程運(yùn)算機(jī)對電爐煉鋼操縱的內(nèi)容和過程，并對此提出改進(jìn)的措施。關(guān)鍵詞電爐煉鋼過程運(yùn)算機(jī)過程操縱ProcesscomputercontrolforEAFsteelmakingLiQingjun(BeijingCentralEngineeringandResearchIncorporationofIronandSteelBeijing100053)AbstractCombiningwiththeEAFplantofJiangyinXingchengIronandSteelCoLtd,thecontrolprocedureandfuncti

2、onsofprocesscomputerforEAFsteelmakingaredescribed.TheopiniontoimprovetheworkrelatedtoprocesscomputercontrolofEAFsteelmakingispresented.KeywordsEAFsteelmaking;processcomputer;processcontrol當(dāng)前我國引進(jìn)了一系列的電爐煉鋼過程操縱運(yùn)算機(jī)設(shè)備，促進(jìn)了電爐煉鋼操縱水平的提高。本文要緊介紹江陰興澄鋼鐵電爐煉鋼過程運(yùn)算機(jī)操縱系統(tǒng)。本系統(tǒng)由北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院和德國0RSI公司聯(lián)合負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場調(diào)試，已于1998年上半年投

3、入使用。1硬件系統(tǒng)構(gòu)成該系統(tǒng)采納1臺(tái)過程運(yùn)算機(jī)站通過ARCXET網(wǎng)與1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)相聯(lián)(見圖1),在1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)中配備了兩臺(tái)功能專門強(qiáng)的可編程多功能操縱器(PMC)。位于電爐電氣室的可編程多功能操縱器配備了3臺(tái)PC機(jī)，要緊用于廢鋼配料操縱和電爐煉鋼過程操縱；位于除塵電氣室的可編程操縱器要緊用于除塵操縱。胎燎系統(tǒng)EAFPMC F要31期功嶷33kVA如I、富操作臺(tái)EAF冷卻水 EAF PMC 妒干加MARCKirr K HUU液陳笈陵 僅衣肩僮ii.ruii,|Whtlllll米、乳嗪收冷蒯PLC孥助富北DIED-愎銅酢更及制反犍EMI電極冷制PLC電一變 償薪祭置 電除塵挖制匕我也要功餐 生

4、網(wǎng)網(wǎng)校蒯陀警民中竹沖子軍力控謝除會(huì)冷卻水1!除塵冷紈加煙沖取修寶遙樂境泥臺(tái)濘制 儀裊系快圖1電爐煉鋼過程操縱系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖2應(yīng)用軟件功能從國外引進(jìn)的電爐煉鋼過程操縱運(yùn)算機(jī)軟件是按工藝要求配置的，山煉鋼預(yù)備和煉鋼操縱過程兩部分組成。過程操縱流程圖如圖2所示。也嫉計(jì)射;灰測0m域附區(qū)強(qiáng)定值SAWS博航收周明計(jì)算一趕科林忠;RisttOrafttF而永信息asI值龍敝1;nB. ,好:阱醫(yī)殘計(jì)算味倒網(wǎng)入滬內(nèi)|宿樂*J蛤化信R動(dòng)過愛通0IHB茴丁與1 朗一蓋麗an 我”人手聯(lián)為一口料人gTL能_l_.執(zhí)行油螺家1 I l t 1方胡農(nóng)信可| 4亙處處絲卜信息:.一Li 升”-:出第前依.-他信史.iu

5、材信用許真后ZX但淡卡亙 |憫；僖品. j圖2電爐煤油鋼過程操縱流程圖2.1煉鋼預(yù)備該部分盡管沒有治理級(jí)，但系統(tǒng)提供了冶煉打算治理軟件，不管何時(shí)，操作員能夠通過人機(jī)接口在冶煉打算中插入一種冶煉方案，即輸入生產(chǎn)順序號(hào)、冶煉號(hào)、所煉鋼種等信息。煉鋼預(yù)備雖不直截了當(dāng)參與操縱，但它直截了當(dāng)阻礙電爐煉鋼的過程操縱。在正式冶煉前，系統(tǒng)能夠用手動(dòng)或自動(dòng)方式通過人機(jī)接口選擇冶煉方案，然后，由靜態(tài)模型進(jìn)行料籃廢鋼最佳裝料運(yùn)算，通知原料系統(tǒng)裝料，將選中的廢鋼裝入料籃，運(yùn)到電爐區(qū)，預(yù)備冶煉。2.2煉鋼過程的操縱電爐煉鋼過程操縱由4個(gè)時(shí)期組成：（1）冶煉設(shè)定時(shí),期；（2）料籃治理和熔融時(shí)期；（3）精煉時(shí)期；（4）出鋼

6、時(shí)期。2.2.1冶煉設(shè)定時(shí)期冶煉設(shè)定時(shí)期能夠看作進(jìn)入新冶煉的開始，系統(tǒng)自動(dòng)地從冶煉打算中選擇一種冶煉方案作為新冶煉方案，記錄生產(chǎn)日期和時(shí)刻，確定一組操縱參數(shù)G臺(tái)煉參數(shù)等）。第1籃料兌入爐內(nèi)前，操作員按照工藝要求，決定是否進(jìn)行如下處理：（1）修改廢鋼配料方案；（2）從冶煉打算中選擇另外的冶煉方案，改變所煉鋼種。然后，要求系統(tǒng)執(zhí)行如上處理工作，執(zhí)行新的冶煉號(hào)。從冶煉過程來看，冶煉號(hào)僅可看作冶煉打算中的順序號(hào)。然而，那個(gè)冶煉號(hào)專門重要，當(dāng)發(fā)出冶煉號(hào)的設(shè)定要求時(shí)，系統(tǒng)就給出了一次新的冶煉方案。2.2.2料籃治理和熔融時(shí)期（1）料籃治理系統(tǒng)通過料籃治理軟件治理料籃堆放場，并把握料籃的實(shí)際狀態(tài)（裝料、空等

7、）、料籃內(nèi)所裝廢鋼種類和成分等信息。操作員通過與料籃堆放場有關(guān)畫面向系統(tǒng)發(fā)出將料籃料裝入爐內(nèi)或廢棄料籃的命令，并通知1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行。（2）熔融時(shí)期當(dāng)?shù)?籃料兌入爐內(nèi)，該爐的冶煉參數(shù)生效，進(jìn)入熔融時(shí)期。1）熔融時(shí)期預(yù)運(yùn)算進(jìn)入熔融時(shí)期后，1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)通知2級(jí)運(yùn)算機(jī)電爐電源已接通，系統(tǒng)的靜態(tài)模型開始熔融時(shí)期的預(yù)運(yùn)算。它按如下信息進(jìn)行運(yùn)算：料籃內(nèi)廢鋼的種類、成分、重量及最后一籃料標(biāo)識(shí)；上一爐剩余鋼水信息或上一籃料熔融后熔池鋼水信息；爐內(nèi)原料（廢鋼、鋼水）比熱容等實(shí)際參數(shù)。運(yùn)算結(jié)果可在屏幕上顯示，它們是：動(dòng)態(tài)模型運(yùn)算的第1組信息，即該籃料兌入前熔池內(nèi)的鋼水信息：系統(tǒng)用來估量熔融過程的狀態(tài)信息一一該

8、籃料的目標(biāo)能量以及熔融完成時(shí)熔池內(nèi)應(yīng)有的目標(biāo)能量，在最后一籃料時(shí)估量鋼水成分。一旦廢鋼裝入爐內(nèi)，電爐電極開始為熔池提供能量，執(zhí)行電極操作圖。電極操作有自動(dòng)/半自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，自動(dòng)/半自動(dòng)方式由2級(jí)運(yùn)算機(jī)通知1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行，手動(dòng)方式由操作員通知1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行。熔融時(shí)期開始后，系統(tǒng)開始動(dòng)態(tài)地治理熔融時(shí)期的周期運(yùn)算等過程。2）熔融時(shí)期的周期運(yùn)算在整個(gè)熔融時(shí)期，在操作系統(tǒng)的操縱下，按照如下信息定時(shí)地執(zhí)行動(dòng)態(tài)模型的周期運(yùn)算：熔融過程信息的實(shí)際值和估量值；現(xiàn)場信息的測量值。周期運(yùn)算后,生成熔融時(shí)期過程操縱的修正值，對熔融時(shí)期進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)督操縱，反復(fù)不斷地進(jìn)行如下功能運(yùn)算：能量運(yùn)算估量該料籃廢鋼

9、所帶來的能量，同時(shí)估量到下一籃料裝料時(shí)，熔池內(nèi)所儲(chǔ)存的能量。假如是最后一籃料，估量熔融完成后，熔池所儲(chǔ)存的能量。這種運(yùn)算基于能量平穩(wěn)，它由所提供能量和能量損耗（如爐壁和爐蓋的損耗）所組成。因此就能夠估量有多少廢鋼還沒熔融，從而能夠估量到熔融完成還需多少能量。預(yù)報(bào)熔融時(shí)刻預(yù)報(bào)到下一籃料向爐內(nèi)裝料時(shí)所剩余的時(shí)刻，或熔池內(nèi)廢鋼全部熔融完成所需的時(shí)刻。這種運(yùn)算與能量運(yùn)算緊密相關(guān)，因?yàn)樵擃A(yù)報(bào)值即為轉(zhuǎn)換熔池剩余廢鋼能量所需時(shí)刻。監(jiān)督爐內(nèi)溫度觀看爐壁和爐蓋冷卻水的溫度，以檢查爐子的不正常狀態(tài)。III于爐壁和爐蓋全部用冷卻水覆蓋，監(jiān)督冷卻水的出口溫度，可幸免由于爐子過熱在熔融時(shí)期顯現(xiàn)不正常狀態(tài)。這種現(xiàn)象顯現(xiàn)后

10、，為了爐子的安全，系統(tǒng)將報(bào)警，通知1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)將電爐電源關(guān)閉，幸免增加電爐能量消耗。確定電壓檔和電極電流工作點(diǎn)依照裝料廢鋼的能量運(yùn)算、能量消耗、電極操作圖以及鋼水的檔案信息，對電極操縱裝置的工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)定新的工作點(diǎn),通知1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行。預(yù)報(bào)鋼水中的氧化物成分為了調(diào)劑鋼水成分，鋼水中某些元素需要氧化，如Si、C等，可通過確定氧槍的吹氧量，操縱調(diào)劑熔池內(nèi)的氧化過程。過程信息的跟蹤系統(tǒng)對熔融時(shí)期的全部信息進(jìn)行跟蹤。當(dāng)電爐進(jìn)入熔融時(shí)期后，系統(tǒng)開始執(zhí)行一系列的高級(jí)功能，如熱平穩(wěn)運(yùn)算，爐壁溫度的監(jiān)督等，這說明系統(tǒng)正在處理冶煉過程的全部信息，這些信息來自各個(gè)方面，諸如生產(chǎn)現(xiàn)場的測量值、運(yùn)算值、系

11、統(tǒng)檔案信息以及網(wǎng)絡(luò)的通信信息等。這些信息包括：一樣信息冶煉號(hào)；所煉鋼種代碼及說明；目前冶煉時(shí)期；最后一籃料標(biāo)志。稱量信息目前料籃所裝廢鋼總重量及各類廢鋼的重量；目前爐內(nèi)所裝廢鋼總重量；加入爐內(nèi)合金料重量；爐內(nèi)鋼水總重量（估量值）；上次冶煉剩余鋼水重量;氧耗量。開始時(shí)刻前一爐出鋼后或冶煉中斷后通知冶煉開始時(shí)刻；提供每次通電的開始時(shí)刻。連續(xù)時(shí)刻當(dāng)前冶煉時(shí)期的實(shí)際冶煉時(shí)刻；熔融時(shí)期開始后實(shí)際冶煉時(shí)刻：當(dāng)前冶煉時(shí)期的剩余時(shí)刻；各籃料分別冶煉時(shí)刻；熔融時(shí)期最終冶煉時(shí)刻：閑暇時(shí)刻，即一籃料卸料時(shí)刻。功率設(shè)定點(diǎn)預(yù)定整個(gè)冶煉時(shí)期的能量和實(shí)際提供的能量；預(yù)定每一時(shí)期的能量和實(shí)際提供的能量；預(yù)定每一時(shí)期電壓檔和電

12、極電流。能量平穩(wěn)熔融時(shí)期（或精煉時(shí)期）熔池內(nèi)現(xiàn)存總能量；從熔融開始到當(dāng)前實(shí)際提供的能量；實(shí)際提供能量二實(shí)際提供的總能量/廢鋼裝入總重量。當(dāng)前料籃信息預(yù)運(yùn)算能量；已提供的能量；熔融完成應(yīng)再提供的能量。測溫信息熔池實(shí)際溫度；目標(biāo)出鋼溫度；距取樣時(shí)刻最近的一次測溫及測溫記錄。鋼水成分最近取樣類別和時(shí).刻；每次取樣的成分，即最新取樣值、估量值、目標(biāo)值。3）檢查熔融時(shí)期是否終止每當(dāng)熔融時(shí)期周期運(yùn)算終止，系統(tǒng)都要檢查一籃料熔融是否終止？如終止，進(jìn)行如下處理：如不是最后一籃料，將下一籃料加入爐內(nèi)；如是最后一籃料，系統(tǒng)確定熔融時(shí)期終止。當(dāng)鋼水能量運(yùn)算值達(dá)到熔融時(shí)期的預(yù)運(yùn)算值時(shí)，可判定熔融時(shí)期終止；否則,將本次

13、運(yùn)算值作為下次周期運(yùn)算的輸入值。當(dāng)系統(tǒng)判定熔融時(shí)期已終止，通知1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)測溫、取樣：測溫可判定熔融時(shí)期是否真正終止?如終止，進(jìn)入精煉時(shí)期；取樣并送檢化驗(yàn)，系統(tǒng)同意到檢化驗(yàn)的分析值后，進(jìn)行合金料的運(yùn)算。2.2.3精煉時(shí)期精煉時(shí)期笫1次測溫后，精煉時(shí)期的靜態(tài)模型依照熔池內(nèi)鋼水信息運(yùn)算出鋼目標(biāo)能量和目標(biāo)溫度。然后，在操作系統(tǒng)的操縱下精煉時(shí)期的動(dòng)態(tài)模型對精煉過程進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)督操縱，監(jiān)督操盡情形和熔融時(shí)期一樣，那個(gè)地點(diǎn)不再多述。當(dāng)熔池內(nèi)鋼水達(dá)到出鋼溫度時(shí)，進(jìn)入出鋼時(shí)期。2.2.4出鋼時(shí)期在出鋼時(shí)期，由1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行測溫、取樣，并將樣本送檢化驗(yàn)。當(dāng)系統(tǒng)收到鋼水成分后，開始非周期動(dòng)態(tài)模型運(yùn)算，估量熔池內(nèi)將要出鋼的鋼水重量、溫度和成分，運(yùn)算加入每一類合金料的重量、能量消耗、價(jià)格和溫度損耗，通知原料系統(tǒng)將合金料加入鋼包，通知1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)出鋼，電爐從冶煉狀態(tài)轉(zhuǎn)入鋼水兌入鋼包狀態(tài)。出鋼終止后，系統(tǒng)最終運(yùn)算鋼水重量和溫度。然后，將本次冶煉信息歸入檔案，以備以后冶煉參考。系統(tǒng)自動(dòng)打印各種報(bào)表，并進(jìn)入下一次冶煉狀態(tài)。3終止語當(dāng)前我國引進(jìn)的電爐煉鋼過程運(yùn)算機(jī)（硬件、軟件、專利）完全實(shí)現(xiàn)最佳過程操縱的不多，興澄鋼鐵公司電爐過程運(yùn)算機(jī)操縱也還存在一些問題須待解決。例如，廢鋼治理紛亂，裝料時(shí)只計(jì)重