均匀布料的控制方法在120 t转炉中的应用

陈永生

（山钢股份莱芜分公司，山东 莱芜271104）

1　前言

山钢股份莱芜分公司型钢炼钢厂1#120 t转炉控制系统实现转炉本体、散装料、铁合金、余热锅炉、干法除尘、二次除尘、精炼炉、脱硫、炉底吹氩、循环水、煤气加压等系统的常规控制和模型控制，也可单独对每套系统进行控制。在炼钢转炉冶炼过程中，当需要加料时，操作人员按照料种配方，将所需物料通过料仓下的振动给料器卸入称量斗内，称量斗根据配方进行准确称量，称量后的物料经过称量斗卸入皮带传输，汇入转炉汇总斗，而后经过叉车送入指定的料斗中，经旋转溜槽一次性卸入钢包中。采用这种转炉下料方式，一次性加入大量的物料，物料分布均匀性较差，尤其是当一次性加入大量的烧结矿时，容易引起钢水的温度骤变，不利于控制目标钢水温度，降低了钢水质量合格率。针对目前布料存在的问题，开发了一种通过振动给料筛分批次均匀布料的控制方式。

2　均匀布料控制系统的构成

2.1　生产工艺存在的问题

目前，转炉使用的加料方式是一次性加入较多重量的料，操作简单，无法保证物料分布的均匀性，温度变化较大，特别是矿石大量下料时会很容易引起钢水温度的骤然下降，影响钢水质量，而且在下料的过程中容易引起喷溅现象，控制难度较大，不利于终点目标出钢温度控制。

2.2　均匀布料控制原理

转炉均匀布料控制方法克服了目前在转炉下料过程中，尤其是一次性加入大量烧结矿时，引起的钢水温度骤然下降及容易喷溅的问题，保证了物料分布的均匀性，避免了喷溅，有利于控制目标钢水温度。仪表技术方案为：下料过程采用振动给料筛，分批次加入辅料。第一批料下料时间为2 min 20 s（可根据工况设定）；第二批料的下料方式为定量定时，在不同料重的情况下，均匀布料共有8档下料频率，下料过程中自动调节加减档。保证下料平稳，温度上升稳定。

2.3　均匀布料系统配置

1）硬件部分构成。现场安装称重仪表、传感器等，称重信号传送PLC，PLC采集料仓称料重量；安装振动给料筛，PLC发送启动运行信号、频率给定信号给振动给料筛，控制振动给料筛的启停及振动幅度。均匀布料配置结构如图1所示。

图1　均匀布料配置结构

2）软件部分构成。软件采用西门子Step7模块化编程，主要包括称重信号的数据采集、逻辑判断、输入输出控制。画面采用Wincc 7.0编辑操作员操作画面。系统以西门子工业以太网环网作为主干控制网，实现散装料加料系统与转炉本体的通讯。

3　均匀布料控制的实现

3.1　均匀布料档位自动调节控制

在自动模式多次下料的过程中，均匀布料共有8档下料频率，下料过程中自动调节加减档。保证下料平稳，温度上升稳定。具体控制方式是计算出该批次下料比例、下料实际时间、下料时间比例。在该批次下料实际时间比例＞0.1的前提下，若该批次实际下料比例＜0.1，则下料档位自动加1档；若该批次实际下料比例＞0.1，则下料档位自动减1档；对该批次下料实际时间比例每增加0.1进行比较，共比较15次，保证下料时间在相应的范围内，控制下料重量精确率。均匀布料功能流程见图2。

图2　均匀布料功能流程

3.2　均匀布料控制方式

均匀布料控制方式分为手动和计算机模式。1）手动模式：手动称料即手动开启振动给料机，称料完毕，手动开启下料振动给料筛下料，在下料过程中可以设定下料频率，调节下料速率。2）计算机模式：加料散装料二级模型下单后，在上一炉放钢过程中，散装料控制系统接收操作人员设定的矿石重量，自动进行称料。在转炉冶炼期间，计算机模式下，根据氧步、料仓代码，该矿石仓需要下料时，自动启动振动给料筛振料，分批次加入辅料。

吹炼5 min前，第1批料下料时间为2 min 20 s（可设定）；吹炼4 min后，第2批料的下料方式采用定量定时的方法，在不同的料重的情况下，按照料重比例和下料时间比例多次下料。矿石重量＜2 500 kg，下料时间4 min；矿石重量2 500～3 000 kg，下料时间为4 min 30 s；矿石重量3 000～4 000 kg，下料时间为5 min；矿石重量4 000～5 000 kg，下料时间为5 min 30 s；矿石重量＞7 000 kg，下料时间为6 min 30 s。均匀布料控制原理如图3所示。

图3　均匀布料控制原理

下料累计计算包括本炉料重累计，本班料重累计和本月料重累计，不同仓下同种辅料的总重累计。精确计算转炉辅料消耗，实现精益管理［6］。

4　技术特点和应用效果

均匀布料控制实施以后，避免了因为一次性大量下料引起的喷溅，避免了损失热量，保证了炼钢热平衡，减少了因喷溅氧枪的提升次数，保证了炼钢冶炼过程的连续性，有利于终点目标温度的实现，提升了钢水合格率，提高了生产操作管理水平和成本核算的精确性，提高了钢水脱磷率，脱磷率由98.03%提高到99.00%。均匀布料自动化控制方式匀料效果好，可以调节下料频率档位，对转炉各种辅料加料的适应性好，而且不易发生夹料或堵料等现象，在转炉散装料加料方面有参考价值。