转炉智能炼钢开发及应用

叶瑞海

摘 要：本文针对邯钢一炼钢厂前期“一键式”自动化炼钢的基础上进行完善，对系统及外方设计之初很多方面考虑不全面的地方，如废钢重量自动传输到转炉自动化炼钢系统、钢包号无法准确地传递到转炉二级系统等进行攻关，最终稳定了转炉操作，改善了工作条件，减少了炼钢厂生产不稳定因素，为炼钢厂快速稳定生产提供了保障并有力地促进了新品种的开发与生产，最大程度上消除了该设备的设备隐患，为公司降本钢后增效目标的实现做出了应有的贡献，取得了良好的经济效益。

关键词：智能炼钢 自动传输 气动 废钢配比

中图分类号：TF713 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0100-02

1 项目概况

为了提升产品档次及市场竞争力，一炼钢厂从荷兰达涅利康力斯公司全套引进了副枪和二级计算机系统的核心静动态模型，一炼钢的钢种以品种钢为主，对钢水的质量要求很高。对转炉钢水的碳含量、磷含量、氧含量、氮含量、夹杂物含量、钢水过热度都要求控制在很窄的范围，在前期“一键式”自动化炼钢的基础上进行完善，对系统及外方设计之初很多方面考虑不全面的地方进行攻关，还存在各种难题需要解决，具体如下。

（1）废钢重量自动传输到转炉自动化炼钢系统。

（2）钢包号无法准确地传递到转炉二级系统。

（3）无合适的氧枪操作、投料、底吹控制等模式，动静态控制模式不稳定。

针对系统中存在的各种问题，本项目为解决问题所做的创新性工作如下。

（1）开发完成废钢配比与总重系统开发，自主开发完成废钢配比與总重系统开发，废钢重量跟料斗号绑定，实现废钢重量自动传递给自动化炼钢系统，为动静态模型计算提高了准备的依据。

（2）建立了钢包和铁包系统与自动化炼钢的接口，实现钢包包况和钢包号自动传递到转炉自动化二级系统。

（3）根据现有铁水条件，增加到氧枪操作模式、30种投料模式，形成7种底吹控制模式，针对特殊高磷铁水形成专有枪位控制模式。维护动静态模型的稳定性，摸索自主冶炼模式，解决工艺制约环节。模型静态计算的稳定性和准确性无疑是自动化炼钢的前提条件，静态计算主要给出冶炼过程控制参数的建议值，主要有辅料加入量、耗氧量，建议值的准确性直接决定了冶炼过程的稳定性，因此对于影响模型4个主要平衡计算准确性的因素要首先解决。其次，由于邯钢铁水温度和Si含量波动大的特点，以及炼钢辅原料种类多，变换频繁，冶炼模式需要适应这些条件的变化，对冶炼模式进行系统设计，完成计算机自动选取冶炼模式的功能。该项目实施后，使一炼钢120吨转炉自动化炼钢生产稳定，各项指标稳步提升。主要表现为以下方面。

（1）开发完成废钢配比与总重系统开发，废钢重量跟料斗号绑定，实现废钢重量自动传递给自动化炼钢系统；建立钢包和铁包系统与自动化炼钢的接口实现钢包包况和钢包号自动传递到转炉自动化二级系统。

（2）转炉智能炼钢技术的成功应用，稳定了转炉操作，改善了工作条件，减少了炼钢厂生产不稳定因素，为炼钢厂快速稳定生产提供了保障，并有力的促进了新品种的开发与生产。该项目实施过程中所做的开创性的创新工作在国内外同类技术中处于先进，当前我国多家钢铁企业正在采用这一技术加快建设自己的节能减排项目，在国家大力实施节能减排的大背景下，该技术必将具有巨大的推广应用价值和良好的社会效益。

2 实施过程

2.1 完成废钢自动传输系统的开发

开发完成废钢自动传输系统的开发，将废钢重量跟料斗号绑定，实现废钢重量自动传递给自动化炼钢系统。废钢总重及配比等信息自动上传转炉系统，在现场与操作工进行沟通确认，提高自动化炼钢模型计算的准确性，开发废钢消耗精确自动统计画面，废钢消耗按废钢种类、炉、班、日、周等导出进行开发，具体如图1所示。

2.2 建立钢包和铁包系统与自动化炼钢

建立钢包和铁包系统与自动化炼钢的接口，实现钢包包况和钢包号自动传递到转炉自动化二级系统，实现生产及管理人员在本系统实时了解钢包计划以及在行车运行的实际情况，对炼钢厂在线钢包及下线钢包进行系统管理，对进入修砌位的钢包的管理进行管理，主要管理的主要内容有：钢铁包的冷热修状况，包的实际位置跟踪、包的修理情况、包的耐材厂家、包的工作层、永久层更换情况、包的烘烤开始、包场所等进行管理，结合钢包的实际使用情况，编制钢包计划，并进行相应处理，使得所有钢包的修理情况及包况及时得到精确的了解，对钢包实现了全程跟踪。

2.3 氧枪、底吹等控制及动静态模型的优化

氧枪操作模式的设定，二级模型按铁水条件和钢水目标成分自动组合选择氧枪操作模式，目前有10种氧枪操作模式。二级模型中铁水温度分5个区段，分别为：小于1200℃、1250℃～1300℃、1300℃～1350℃、1350℃～1400℃、大于1400℃；二级模型中铁水硅含量分10个区段，分别为：小于0.2、0.2～0.3、0.3～0.4、0.4～0.5、0.5～0.6、0.6～0.7、0.7～0.8、0.8～1.0、1.0～1.5、1.5～2.0。投料模式的设定，炼钢辅料目前主要有：石灰、轻烧、压块、烧结矿、矿石等。结合选定的氧枪操作模式，根据辅料成分和用途的不同，围绕如何提高终点钢水目标命中率，为溅渣护炉操作提供良好的渣系，实现转炉稳定长寿命运转，实现整个生产工序的稳定运行，设定了42种投料模式，底吹模式，该厂根据钢种分出7种不同的底吹模式。

3 项目实施效果

该项目实施后，废钢自动传输准确率达到95%以上，铁钢包号自动传输准确率由80%提高到92%以上，转炉终点温度命中率提高了20%以上，每月减少用电4万度，每年直接创效效益金额500余万元，取得了良好的经济效果。

参考文献

[1] 王芳，何俊正，李静.基于控制技术的模型炼钢[J].自动化应用，2011（1）：38-40.

[2] 李山宝.现代自动化炼钢控制技术[J].信息系统工程， 2011（9）：86-87.

[3] 黄贤英.在J2EE平台上使用EJB开发企业应用计算机[J]. 应用研究，2001（12）：76-77.

[4] 彭宏庆，李真，张毅.基于EJB的多层分布式系统模型的研究与应用[J].航空计算技术，2002，32（4）：106-107.

[5] 魏寿彭.过程系统优化技术[M].北京：中国石油出版社， 1995.

[6] 顾战松，陈铁年.可编程控制器原理与应用[M].国防工业出版社，1996.endprint