炼钢厂５０吨转炉动态炼钢控制系统的开发与应用.doc

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1、炼钢厂５０吨转炉动态炼钢控制系统的开发与应用摘要：本文着重讲述了莱钢炼钢厂转炉动态炼钢控制系统，详细的介绍了转炉动态炼钢的特点、特征，并对其关键技术进行了描述。　　关键词：计算机过程级；炉气分析；动态模型；静态模型。　　　　1、引言　　　　近年来，计算机过程级控制冶金行业得到了广泛的应用，目前在国内的多家钢厂都在不同规模上实现了计算机控制。为了提高产品的产量和质量，扩大品种，降低成本和消耗，稳定生产工艺，在转炉上使用计算机过程控制已经成为必要。生产上采用动态炼钢以后，可以大幅度提高产量、质量，有效的优化全生产线生产过程，对于迅速提高经济效益起到立杆见影的效果。因此，

2、炼钢厂50吨转炉进行动态炼钢控制势在必行。　　　　2、系统概述　　　　莱钢4#转炉，为无副枪顶吹型式，年设计生产能力为50万吨，于2002年11月建成并投入使用，经过扩容改造，目前具备了80万吨的生产能力，它与大方坯连铸机构成了产能匹配的短流程生产线。　　该转炉动态炼钢控制系统于2004年01月开始实施，运行稳定正常，能够完成动态炼钢对数据的需求。本系统主要完成实现了的生产管理，包括生产作业状况显示和传送等；并对吹炼开始、吹炼结束等状态进行跟踪；能够对相关的数据进行采集，并进行存储、记录；实现了对主料和辅料的计算及管理；实现了对废钢、生铁的配比及称量的管理；能够打印

3、各种报表和记录；能够对转炉的作业时间进行管理；实现了与连铸机、化验室等计算机通讯。　　　　3、国内外现状对比分析　　　　为了提高产品的产量和质量，扩大品种，降低成本和消耗，稳定生产工艺，使用计算机控制生产比其他的流程更为必要，故在钢铁工业，转炉是首先使用计算机控制的机组。目前在国外转炉普遍采用了计算机控制，国内从20世纪70年代开始对转炉计算机控制进行了大量的实验研究，取得了可喜的成果。目前，国内的几家钢厂的转炉在不同的规模上实现了计算机控制。进行生产过程的计算机控制十分必要。转炉炼钢为紧凑型生产，因此引入高性能计算机控制系统是提高产量和质量的必要条件，为此我们选用

4、了静态模型和动态模型。　　　　4、主要的特点、特征　　4　　(1)基础级到计算机级数据传输程序设计：50吨转炉数据传输的控制程序通过使用西门子公司专用的编程软件STEP7，并采用LAD、CSF、STL三种灵活的方式编制而成。整套控制程序采用模块化/结构化编程方法：控制程序分为若干控制部分，每一部分的控制程序及数据分别编制在不同的FC、FB以及DB程序块中，并由主程序OB1在每次扫描周期中依次调用来实现各自的控制功能；此外，在每一个程序块中，加以详细的注释以进行说明。这种编程方法使得程序的查阅、功能的扩充及修改变得更加容易，大大增强了程序的灵活性、可读性、实用性和维护

5、性。　　（2）炉气分析系统通过对转炉炉气（如CO、CO2、N2、O2Ar等）进行分析，实现对冶炼进程的检测。　　（3）数据传输控制系统中的监控系统，具有数据录入、显示、传送、自诊断/报警、历史趋势记录等功能，为动态炼钢提供了正确无误的数据和对原始数据的记录功能。　　　　5、关键技术　　　　(1)氧枪精确定位控制：　　在转炉炼钢生产中，基础控制级的氧枪定位的精确性直接影响吹炼终点的钢水温度和碳含量，同时，对生产安全和炉龄、枪龄也有很大的影响。因此，我们将氧枪定位作为一个重点技术问题解决，硬件上采用德国TURCK增量型编码器和西门子FM450高速计数模板配合，完成氧枪位

6、置信号的采集。定位数据的处理采用点线结合的方法，对于极限位、待吹位、开氧/闭氧位、变速位等需精确定位的关键点，采用10次往返计数值加权平均的方法，以抵消提升加速和下降加速引起的卷扬钢绳弹性形变所造成的定位误差。对于纵轴线上的枪位显示数据，则采用自动定量补偿和人工校准相结合的方法予以处理：即当氧枪提升和下降的过程中，在编码器读数的基础上，分别加或减一个补偿量，这个补偿量是对氧枪1000次往返读数与实测枪位误差的统计处理结果，用这一数据补偿，在氧枪的工作行程上，可以达到+/-2CM的定位精度，完全能够满足枪位指示的精度要求。另外，为提高系统的可靠性，通过MMI设置了枪位

7、校准按钮，当控制误差较大时，可以把氧枪下降到校准点，按下校枪按钮进行软手动校枪，此时定位系统自动初始化，恢复设定精度。　　枪位计算公式如下：　　L升=（W+M-N升）×（3.1416×D）÷S　　L降=（W+M+N降）×（3.1416×D）÷S　　其中：　　L升：提升过程实际枪位　　L降：下降过程实际枪位　　W：计数模板当前计数值　　N升：提升过程补偿量　　N降：下降过程补偿量　　M：校准点初始计数读数　　S：编码器每周脉冲数　　D：提升装置卷扬辊直径　　　　（2）炉气分析系统：4　　炼钢厂四号转炉动态炼钢炉气分析系统分为三个部分，即EMG模块、SPS模块和图表