宣钢2500m3高炉自动步料的实现

赵雁峰

摘 要高炉布料是高炉炼铁工艺中最为重要的一个环节，它直接决定着高炉内矿石和焦炭的分布情况。矿石和焦炭的合理分布能够使焦炭充分燃烧，使矿石中的Fe元素完全被还原，能够产出质量更高、品质更好的铁水。为了均匀布料，宣钢2500m3高炉采用多环布料方式，通过布料溜槽的倾动和回转，将料以多个环位、每个环位布一定圈数的方式布入炉内，这样就可以均匀布料，使炉内燃烧平衡。布料溜槽环位的确定主要通过倾动自动找角实现的，因此，自动找角是高炉布料研究的关键。

【关键词】高炉 多环布料 自动找角

1 引言

在21世纪的今天，随着计算机网络和PLC控制技术的突飞猛进，也带动了高炉上料工艺的发展。皮带装料也早已取代了过去的小车装料，成为了主流的装料方式。高炉的装料在向着全自动化发展的同时，也实现布料的准确性。定点布料，环形布料，扇形布料成为了大型高炉最常用的布料方式。使高炉的受料更呈现出规律性。高炉工长可以根据炉身的压力点和温度点的数值来确定采取哪种上料方法。工业控制的软件、硬件的不断完善，使布料的控制更为精确

2 炉顶布料系统的简介

炉顶布料系统是整个高炉自控系统的关键，宣钢2500m3高炉运用的是多环布料系统。可在布料矩阵表中设置18个环位和每个环位的布料角度。其整个布料过程主要涉及到料流阀，倾动，回转、机械探尺和雷达探尺等重要机械设备。

宣钢2500m3高炉布料工艺过程：料罐装完料且均压完毕，料线到达设定值，探尺上提至零位→开下密封阀与此同时布料溜槽步进到位→转回转→开料流调节阀到调节料流需要的开度→布料溜槽向炉内布料，当布料完毕，料罐发出料空信号→将料流调节阀开到最大、延时关闭→关二均、关下密封阀→布料溜槽回到零位、料罐布料完毕→探尺下降测料面。通常每布完一罐料，探尺下降探料一次。

3 高炉布料的倾动自动找角的程序编制

多环设定程序的编写，是布料程序的重中之重。2500m3高炉的环位最多可以设定18环，主要设定有两项：一项为每个环位的角度，即倾动角度设定；二是每个环位回转转的圈数。这里主要对多环设定的程序进行说明。首先是回转的记圈程序：当当前布料罐下密打开时，回转开始记圈，我们应用的是回转记圈点来进行记圈，即炉内回转一圈有6个记圈点，分别分布在0度、60度、120度、180度、240度、300度和360度的地方。这6个记圈点可以任选，如果选取60度为记圈点，则回转每扫过一次60度的地方，圈数加1，直到放料完毕，关下密，回转圈数保持住，即停留在这批料回转转的总圈数，等到下一批放料时，也就是下一次探尺下尺时，圈数回零。

倾动自动找角，首先设定倾动的环位，假设有一批料设定是3个环位（通常在实际生产中远多于这个数，但道理是一样的）。第一个环位的角度是42度，转3圈；第二个换位是38度，转5圈；第三个换位是35度，转2圈；一共是10圈，3个环位。这里就需要设计一个环位指针，分别是3；3+5=8；8+2=10，即第N个环位指针对应的数值就是他前一个环位指针的数值加上第N环设定的圈数，倾动角度有几个，就有几个环位指针。那么第一个角度是42度是倾动提前找角找到了，此时的环位指针为1，当回转记圈大于3圈时，换位指针加1，变成了2，这时就对应第二个倾动角度38度，38度成为了当前倾动角度的设定值。当回转记圈大于8圈时，环位指针加1，环位指针就为3，对应第三个倾动角度35度，35度成为了当前倾动角度的设定值。当罐内的料放空时，换位指针回到1，对应的角度是42度，42度成为了当前角度的设定值，这时倾动进行提前找角，找到下一批放料的第一个角度42度。如此思路，我们在程序上一共做了18个环位来满足日常生产的要求。

倾动自动找角的控制程序总结为如下：

设回转记圈数为n，总的圈数为m。

以最简单的3个倾动角度为例，说明倾动是如何进行找角的。

42度，3圈（n1）；38度，5圈（n2）；35度，2圈（n3）；

设计1个环位指针*P。

当累计圈数n=0圈时，指针给定初始值为1（p=1）倾动找第一个角度42度。

当累计圈数n=3圈（n=n+n1）时，指针数累加1（p=p+1=2），倾动找第二个角度38度。

当累计圈数n=8圈（n=n+n2）时，指针数累加1（p=p+1=3），倾动找第三个角度35度。

当累计圈数n=10圈（n=n+n3）时，这时n=m，取n=0，指针至位为初始值1，倾动向上找回第一个角度42度。

这时一个循环的过程，即使一批料中有十个以上的环位都可以用这种方法解决。

4 倾动和回转的电气控制装置

宣钢高炉炉顶布料控制系统的倾动和回转采用的是西门子矢量变频控制， 6SE70西门子变频器矢量控制功能强大，稳定性好，所有的开环、闭环驱动控制及通讯功能由一台强大的微处理器实现，可随意选择各种选件，驱动功能可以通过参数设置，功能块连接来实现。根据不同的负载特性及工艺要求，可选择各种不同的控制功能，而且各种监控保护功能齐全，可以实现过流，过压，欠压各种限幅保护。

倾动和回转接有编码器，用于采集信号，为可编程控制器提供现场数据，实现了倾动、回转的全自动控制。

5 结束语

该控制系統运行可靠，确保高炉正常生产， 同时也提高了倾动找角的精确程度，使高炉的受料更加均匀，大大改善了炉况。为高炉的顺产、增产提供了条件，同时降低了焦比，达到了节能减排的效果，实现了高炉高产高效的目标。

参考文献

[1]李晓宇.首钢高炉上料自动化控制系统的应用分析和研究[J].矿冶，2015（S1）：175-180.

[2]李晓宇.涟钢2800m3高炉上料炉顶自动控制系统[A].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社.中国计量协会冶金分会2015年会论文集[C].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社，2015.

[3]季忠凤.天铁6号高炉上料控制系统程序设计与应用[J].天津冶金，2013（03）：44-46+50.

作者单位

河钢宣钢检修公司 河北省张家口市 075100