炼铁高炉上料控制系统浅析

吕 亮，胡振江，徐向春

（承德钢铁集团有限公司，河北 承德 067000）

1 高炉炼铁生产工艺简介

铁生产过程的核心是从天然形式还原铁的过程-矿物质和其他含铁成分。现代大型窑炉中铁的生产原理是，高炉中的矿石在特定的气氛中（还原物质C0，H2，C；合适的温度等）通过物理和化学反应接收还原的铁。在生产过程中，负载（矿石），燃料（焦炭）和助剂通过进料带从炉膛的顶部装入炉膛，预热的空气通过位于炉膛底部的喷嘴吹入炉膛。沿着炉子的外围。当焦炭燃烧时，随着负载从顶部到底部移动，生成的一氧化碳和氢气流从底部到顶部移动，彼此接触，交换热量，逐渐收缩，最后在高炉底部变成铁，同时形成炉渣。

2 高炉上料生产工艺

料批制度。

2.1 物料组系统物料

批处理系统是指根据炼铁过程的要求，控制系统中原料（矿石，焦炭等）组合以及不同类型物料称量的顺序。

2.2 收集，排放和运输过程

2.2.1 配料

配料过程如下：按照料批制度，所选矿物质对应于振动筛的作用，并将矿物质排入各自的称重料斗。当达到设定的重量时，振动筛将停止，输入当前重量并等待释放指令。振动筛下方的粒状物料由破碎带输送机送至破碎仓。

2.2.2 装卸、运输

通常，除了闲置或维修某条走廊外，每个矿物勺子的称重料斗都充满了称重的货物并准备卸下。卸货时打开料斗排出口，矿石掉入皮带输送机中。当料斗重量下降到指定重量值的5%以下时，则认为已完成卸料，关闭卸料门并记录卸料量和规定值将此变化（未释放的残留量）与其他加权值相乘以校正系列体重误差。槽下方的主皮带输送机将负载发送到主皮带输送机，以指定顺序装载到炉顶顶部。

此外，传送带，振动筛和称重料斗之类的设备会由于机械惯性和延迟而导致高炉装载错误。因此，在PLC 编程过程中，增加了重量补偿部分和自动振动跟踪功能。

图1 高炉上料系统结构图

3 高炉进料要求和配料控制

高炉进料和配料系统必须具有以下控制要求。

3.1 PLC 功能

可以按顺序自动检查进料控制系统设备，并根据批次系统自动选择料仓称重和准备物料。根据每种称重的称量值，可以自动称量和校正不同类型的矿物。模拟屏幕显示车次，振动筛等状态，模拟屏幕还配有时钟，可以显示和修改时间，对上料配料系统设备进行检测，对上料设备、料车、闹门等进行故障报警。

3.2 主机功能

主要显示现场设备的状态和过程参数，修改收集系统设置以及称重和放置不同类型的矿物。为满足组件系统的不同要求，可以随时修改物料的输入量和车次的放置量。

3.3 监视画面

（1）加载高炉时现场显示各种实时数据和设备状态，例如：矿石重量值，焦炭重量值，皮带状态，返回皮带状态，皮带状态焦炭压力机，振动筛状态，空箱和满重车队状态，进料设备状态，均压阀和放散阀状态及布料器状态等。

（2）显示批次及车次，原料机的位置和探针的位置。

（3）显示各种警报信息，例如，缺少物料警报，超物料报警，皮带警报，门警报，物料卡车警报，以便于指示操作员平稳操作。

3.4 物料清单放置屏幕

主要是设置物料添加量，并显示当前料仓中物料的实际重量。操作员根据当前筒仓中的当前物料输入每种物料的指定值，并将数据传输到PLC。完成设定物料清单的功能，同时在组间自由组合，小料批循环备料功能，可完成零点自动变料操作及手动／自动切换功能，并将料单传送到PLC进行备料、上料操作。

3.5 材质种类设定画面

主要用于完成多个矿和多个料仓之间的对应关系。当操作员输入每个矿种的代码时，设置屏幕将自动将代码转换为当前矿种并显示。

3.6 警报画面

在报警模式下显示控制点。

执行上述功能可以有效提高企业的工作效率，该系统需要满足以下性能指标。

表1 高炉上料系统需要满足的性能指标

4 高炉上料控制系统组成

图2 高炉上料控制系统结构图

高炉本体主要分为四个系统，本体、上料及炉顶、热风炉和除尘。其中上料系统以S7-300 为核心设置了一个PLC 主站。主站CPU 选择S7-300 的414 处理器，输入/输出模板选择S7300 系列模板。所有输入/输出模板安装在ET200 远程站上通过DP 网与主站连接。主千网采用10/100M 工业以太网，高炉上料系统的操作站工控机及PLC 主站通过工业以太网交换机挂在主千网上，并可通过光纤远距离通讯。控制器扩展网采用DP 网。高炉探尺控制用的西门子6RA70 直流装置、炉顶设备的伺服控制装置及西门子6RA70 变频装置均通过DP 网络连接到PLC 控制器上。采用这种结构可以使各控制器与工作站之间的数据交换更换快，并且可以提高可靠性，具有操作简便、维护方便及可扩展性好等优点。

5 自动控制电气系统的常见问题

电气自动化控制设备是电子设备。该设备本身很复杂，对环境的要求很高。然而，高炉的体温和制造过程中外部炉渣硫蒸气的腐蚀对于电子设备来说非常严酷，这使得自动控制系统电子设备可以在过载或腐蚀性很强的环境中运行。因此，在生产过程中，自动控制系统可能会发生无法预测的故障。为了避免人员因故障而造成的损失和损失，应对高炉电气控制系统进行自我控制设计，并增加继电器趋势监控屏幕和每个关键位置的限制，以方便员工解决及时发现问题。同时，必须保护相关设备免受高温，腐蚀，静电和干扰的影响，以确保电缆的安全。通过保障措施来确保整个电气自动化系统的正常运行，从而提高熔化效率，并确保现场人员的安全。

6 新技术在高炉电气控制系统中的发展方向

电子信息技术的发展促进了电气自动控制系统的更新，尤其是智能技术的发展，成为了电气自动控制系统未来发展的趋势。智能技术主要是通过互联网远程控制终端和手持设备，随着网络技术的不断发展，自动化系统与网络技术很好的进行了结合，促使电气自动控制系统更加的完善，控制更加智能化、无线化，操作简单、便捷，还有效地节省了人力资源，提高了系统操作的精准度，推动了企业逐渐向智能化和无人化的进程发展。

7 结语

钢铁企业的高炉生产，通过引入电气自动控制系统，不仅减少了职工的劳动强度，更提升了生产节奏，提高了金属冶炼效率。因此，对于钢铁企业的技术人员来说，要不断学习新技术，加大新技术在高炉生产中的应用，不断促进高炉电自动化系统的更新。同时，电气自动化系统的智能化转型是钢铁企业发展的大趋势，不仅促进了企业提质增效，还提升了企业的安全生产。