电炉炼钢过程计算机控制

电炉炼钢过程计算机控制李庆俊摘要结合江阴兴澄钢铁电炉车间介绍了过程运算机对电炉炼钢操纵的内容和过程，并对此提出改进的措施。关键词电炉炼钢过程运算机过程操纵ProcesscomputercontrolforEAFsteelmakingLiQingjun(BeijingCentralEngineeringandResearchIncorporationofIronandSteelBeijing100053)AbstractCombiningwiththeEAFplantofJiangyinXingchengIronandSteelCoLtd,thecontrolprocedureandfunctionsofprocesscomputerforEAFsteelmakingaredescribed.TheopiniontoimprovetheworkrelatedtoprocesscomputercontrolofEAFsteelmakingispresented.KeywordsEAFsteelmaking;processcomputer;processcontrol当前我国引进了一系列的电炉炼钢过程操纵运算机设备，促进了电炉炼钢操纵水平的提高。本文要紧介绍江阴兴澄钢铁电炉炼钢过程运算机操纵系统。本系统由北京钢铁设计研究总院和德国0RSI公司联合负责设计和现场调试，已于1998年上半年投入使用。1硬件系统构成该系统采纳1台过程运算机站通过ARCXET网与1级自动化系统相联(见图1),在1级自动化系统中配备了两台功能专门强的可编程多功能操纵器(PMC)。位于电炉电气室的可编程多功能操纵器配备了3台PC机，要紧用于废钢配料操纵和电炉炼钢过程操纵；位于除尘电气室的可编程操纵器要紧用于除尘操纵。£胎燎系统EAFPMC F要31期功嶷33kVA如I、富操作台EAF冷却水 EAF PMC 妒干加MARCKirr K HUU液陈笈陵 仅衣肩僮ii.ruii,|Whtlllll米、乳嗪收冷蒯PLC孥助富北DIED-愎铜酢更及制反犍EMI电极冷制PLC电一变 偿薪祭置 电除尘挖制匕我也要功餐 生网网校蒯陀警民中竹冲子军力控谢除会冷却水1!除尘冷纨加烟冲取修宝遥乐境泥台泞制 仪袅系快图1电炉炼钢过程操纵系统硬件构成图2应用软件功能从国外引进的电炉炼钢过程操纵运算机软件是按工艺要求配置的，山炼钢预备和炼钢操纵过程两部分组成。过程操纵流程图如图2所示。也嫉计射;灰测0m域附区强定值SAWS博航收周明计算一赶科林忠;RisttOrafttF而永信息asI值龙敝1;n»B. ,好:阱医残计算味倒网入沪内|宿乐*J蛤化信R动过爱通0IHB茴丁与1 朗一盖丽an 我”人手联为一口料人gTL能_l_.执行油螺家1 I l t 1方胡农信可| 4亘处处丝卜信息:.一Li 升”-:出第前依.-他信史.iu材信用许真后ZX但淡卡亘 |悯；僖品. j图2电炉煤油钢过程操纵流程图2.1炼钢预备该部分尽管没有治理级，但系统提供了冶炼打算治理软件，不管何时，操作员能够通过人机接口在冶炼打算中插入一种冶炼方案，即输入生产顺序号、冶炼号、所炼钢种等信息。炼钢预备虽不直截了当参与操纵，但它直截了当阻碍电炉炼钢的过程操纵。在正式冶炼前，系统能够用手动或自动方式通过人机接口选择冶炼方案，然后，由静态模型进行料篮废钢最佳装料运算，通知原料系统装料，将选中的废钢装入料篮，运到电炉区，预备冶炼。2.2炼钢过程的操纵电炉炼钢过程操纵由4个时期组成：（1）冶炼设定时,期；（2）料篮治理和熔融时期；（3）精炼时期；（4）出钢时期。2.2.1冶炼设定时期冶炼设定时期能够看作进入新冶炼的开始，系统自动地从冶炼打算中选择一种冶炼方案作为新冶炼方案，记录生产日期和时刻，确定一组操纵参数G台炼参数等）。第1篮料兑入炉内前，操作员按照工艺要求，决定是否进行如下处理：（1）修改废钢配料方案；（2）从冶炼打算中选择另外的冶炼方案，改变所炼钢种。然后，要求系统执行如上处理工作，执行新的冶炼号。从冶炼过程来看，冶炼号仅可看作冶炼打算中的顺序号。然而，那个冶炼号专门重要，当发出冶炼号的设定要求时，系统就给出了一次新的冶炼方案。2.2.2料篮治理和熔融时期（1）料篮治理系统通过料篮治理软件治理料篮堆放场，并把握料篮的实际状态（装料、空等）、料篮内所装废钢种类和成分等信息。操作员通过与料篮堆放场有关画面向系统发出将料篮料装入炉内或废弃料篮的命令，并通知1级自动化系统执行。（2）熔融时期当第1篮料兑入炉内，该炉的冶炼参数生效，进入熔融时期。1）熔融时期预运算进入熔融时期后，1级自动化系统通知2级运算机电炉电源已接通，系统的静态模型开始熔融时期的预运算。它按如下信息进行运算：料篮内废钢的种类、成分、重量及最后一篮料标识；上一炉剩余钢水信息或上一篮料熔融后熔池钢水信息；炉内原料（废钢、钢水）比热容等实际参数。运算结果可在屏幕上显示，它们是：动态模型运算的第1组信息，即该篮料兑入前熔池内的钢水信息：系统用来估量熔融过程的状态信息一一该篮料的目标能量以及熔融完成时熔池内应有的目标能量，在最后一篮料时估量钢水成分。一旦废钢装入炉内，电炉电极开始为熔池提供能量，执行电极操作图。电极操作有自动/半自动方式和手动方式，自动/半自动方式由2级运算机通知1级自动化系统执行，手动方式由操作员通知1级自动化系统执行。熔融时期开始后，系统开始动态地治理熔融时期的周期运算等过程。2）熔融时期的周期运算在整个熔融时期，在操作系统的操纵下，按照如下信息定时地执行动态模型的周期运算：熔融过程信息的实际值和估量值；现场信息的测量值。周期运算后,生成熔融时期过程操纵的修正值，对熔融时期进行连续地监督操纵，反复不断地进行如下功能运算：能量运算估量该料篮废钢所带来的能量，同时估量到下一篮料装料时，熔池内所储存的能量。假如是最后一篮料，估量熔融完成后，熔池所储存的能量。这种运算基于能量平稳，它由所提供能量和能量损耗（如炉壁和炉盖的损耗）所组成。因此就能够估量有多少废钢还没熔融，从而能够估量到熔融完成还需多少能量。预报熔融时刻预报到下一篮料向炉内装料时所剩余的时刻，或熔池内废钢全部熔融完成所需的时刻。这种运算与能量运算紧密相关，因为该预报值即为转换熔池剩余废钢能量所需时刻。监督炉内温度观看炉壁和炉盖冷却水的温度，以检查炉子的不正常状态。III于炉壁和炉盖全部用冷却水覆盖，监督冷却水的出口温度，可幸免由于炉子过热在熔融时期显现不正常状态。这种现象显现后，为了炉子的安全，系统将报警，通知1级自动化系统将电炉电源关闭，幸免增加电炉能量消耗。确定电压档和电极电流工作点依照装料废钢的能量运算、能量消耗、电极操作图以及钢水的档案信息，对电极操纵装置的工作点进行调整，设定新的工作点,通知1级自动化系统执行。预报钢水中的氧化物成分为了调剂钢水成分，钢水中某些元素需要氧化，如Si、C等，可通过确定氧枪的吹氧量，操纵调剂熔池内的氧化过程。过程信息的跟踪系统对熔融时期的全部信息进行跟踪。当电炉进入熔融时期后，系统开始执行一系列的高级功能，如热平稳运算，炉壁温度的监督等，这说明系统正在处理冶炼过程的全部信息，这些信息来自各个方面，诸如生产现场的测量值、运算值、系统档案信息以及网络的通信信息等。这些信息包括：一样信息冶炼号；所炼钢种代码及说明；目前冶炼时期；最后一篮料标志。称量信息目前料篮所装废钢总重量及各类废钢的重量；目前炉内所装废钢总重量；加入炉内合金料重量；炉内钢水总重量（估量值）；上次冶炼剩余钢水重量;氧耗量。开始时刻前一炉出钢后或冶炼中断后通知冶炼开始时刻；提供每次通电的开始时刻。连续时刻当前冶炼时期的实际冶炼时刻；熔融时期开始后实际冶炼时刻：当前冶炼时期的剩余时刻；各篮料分别冶炼时刻；熔融时期最终冶炼时刻：闲暇时刻，即一篮料卸料时刻。功率设定点预定整个冶炼时期的能量和实际提供的能量；预定每一时期的能量和实际提供的能量；预定每一时期电压档和电极电流。能量平稳熔融时期（或精炼时期）熔池内现存总能量；从熔融开始到当前实际提供的能量；实际提供能量二实际提供的总能量/废钢装入总重量。当前料篮信息预运算能量；已提供的能量；熔融完成应再提供的能量。测温信息熔池实际温度；目标出钢温度；距取样时刻最近的一次测温及测温记录。钢水成分最近取样类别和时.刻；每次取样的成分，即最新取样值、估量值、目标值。3）检查熔融时期是否终止每当熔融时期周期运算终止，系统都要检查一篮料熔融是否终止？如终止，进行如下处理：如不是最后一篮料，将下一篮料加入炉内；如是最后一篮料，系统确定熔融时期终止。当钢水能量运算值达到熔融时期的预运算值时，可判定熔融时期终止；否则,将本次运算值作为下次周期运算的输入值。当系统判定熔融时期已终止，通知1级自动化系统测温、取样：测温可判定熔融时期是否真正终止?如终止，进入精炼时期；取样并送检化验，系统同意到检化验的分析值后，进行合金料的运算。2.2.3精炼时期精炼时期笫1次测温后，精炼时期的静态模型依照熔池内钢水信息运算出钢目标能量和目标温度。然后，在操作系统的操纵下精炼时期的动态模型对精炼过程进行连续地监督操纵，监督操尽情形和熔融时期一样，那个地点不再多述。当熔池内钢水达到出钢温度时，进入出钢时期。2.2.4出钢时期在出钢时期，由1级自动化系统进行测温、取样，并将样本送检化验。当系统收到钢水成分后，开始非周期动态模型运算，估量熔池内将要出钢的钢水重量、温度和成分，运算加入每一类合金料的重量、能量消耗、价格和温度损耗，通知原料系统将合金料加入钢包，通知1级自动化系统出钢，电炉从冶炼状态转入钢水兑入钢包状态。出钢终止后，系统最终运算钢水重量和温度。然后，将本次冶炼信息归入档案，以备以后冶炼参考。系统自动打印各种报表，并进入下一次冶炼状态。3终止语当前我国引进的电炉炼钢过程运算机（硬件、软件、专利）完全实现最佳过程操纵的不多，兴澄钢铁公司电炉过程运算机操纵也还存在一些问题须待解决。例如，废钢治理纷乱，装料时只计重量，使熔融时期难于实现运算机最佳操纵，不得不进行人工干预。为此，笔者认为要改变这种状态应做到：（1）加强企业治理,建立一套从原料到成品的全面质量治理。（2）强化对生产设备的定期检修，使生产设备一直处于良好状态。（3）加强对引进技术的全面消化吸取，做到一引进、二消化、三设计，幸免重复引进，造成白费。（编辑魏方）李庆俊男1941年生工程师要紧从事冶金运算机系统设计、调试和数学模型的研究工作。李庆俊（北京钢铁设计研究总院北京100053）