PLC自動化在RH精煉系統(tǒng)的應(yīng)用

楊永霞

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200)

1 RH工藝概述

1.1 循環(huán)脫氣法工藝。循環(huán)脫氣法工藝是用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的鋼水二次精煉工藝。整個鋼水冶金反應(yīng)是在砌有耐火襯的真空槽內(nèi)進行的。

1.2 合金化工藝。在RH處理時進行合金化處理，加入各種合金滿足鋼種要求。

1.3 輕處理。輕處理是在10Torr真空度下對鋼液進行碳氧反應(yīng)，成分、溫度、時間調(diào)整的真空處理。

1.4 自然脫碳。在減壓的條件下，［C］、［O］和CO的分壓的平衡是脫碳的基礎(chǔ)，起始［C］小于300ppm，原始［O］大于600ppm，持續(xù)循環(huán)脫氣一定時間以達到脫碳的目標(biāo)值。

1.5 吹氧強制脫碳。通過頂槍吹氧強制脫碳，將碳脫到20ppm。

1.6 加鋁升溫?；瘜W(xué)加熱鋼水是通過氧和鋁的反應(yīng)實現(xiàn)的，最大升溫速度平均大于4.0℃/min。

1.7 脫氫本處理。根據(jù)Sievert定律，鋼水中的氫濃度與氫氣分壓的平方根成反比，在真空條件下可降低氫的分壓，達到脫氫目的，最低能達到小于1.5ppm。

RH精煉裝置是生產(chǎn)高品質(zhì)鋼最常用的設(shè)備。廣泛應(yīng)用于鋼水的脫碳、脫氣、脫氧、成分調(diào)整、升溫、超低碳鋼的冶煉等方面。隨著RH精煉技術(shù)的成熟，其在現(xiàn)代化鋼鐵廠中有了更加重要的意義。

2 自動化控制系統(tǒng)及其硬件配置

2.1 自動化控制系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)分為兩級：基礎(chǔ)自動化級(簡稱L1級)和過程計算機級(簡稱L2級)。Ll級通過Profibus-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進行通信，L2級網(wǎng)絡(luò)通過工業(yè)以太網(wǎng)進行通信，從而組成分布式計算機控制系統(tǒng)。它的特點是并行運算、集中管理、分散控制和資源共享等。

2.2 RH真空精煉爐自動化控制系統(tǒng)由過程控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成。過程控制中主站配置為S7-400PLC，在主站下通過DP網(wǎng)絡(luò)連接有ET200遠程I/O站，變頻器、定氧儀、喂絲機等設(shè)備。PLC主機和HMI之間物理連接采用Ethernet網(wǎng)絡(luò)進行通訊。上位監(jiān)控軟件采用Siemens公司的Wincc軟件。HMI設(shè)置在主控室對精煉設(shè)備進行監(jiān)控。采用FDA軟件功能進行數(shù)據(jù)的實時與歷史趨勢記錄。

3 真空精練爐處理站自動化控制對象

主要包括鋼包臺車、鋼包升降系統(tǒng)、真空槽臺車、頂槍系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、合金加料系統(tǒng)、喂絲吹氬系統(tǒng)、RH液壓系統(tǒng)。

3.1 鋼包臺車。鋼包臺車將鋼包從前道工序輸送到真空槽下處理工位進行真空處理，然后送往喂絲、保溫劑投入工位。

3.2 鋼包升降系統(tǒng)。升降框架運動時，由編碼器檢測升、降行程。正常工作時，鋼包升降系統(tǒng)在主控室內(nèi)的操作臺上操作。為了減輕升降框架上下運動時與鋼包車和軌道之間的沖擊，比例變量泵控制其升降速度，能在升降過程中進行高速和低速之間的無級轉(zhuǎn)換。在停電或其他緊急事故狀態(tài)下，能采用手動閥門操作，使鋼包安全下降。

3.3 真空槽臺車。真空槽臺車用于把真空槽從處理工位移送到待機工位或從待機工位移送到處理工位。對臺車的操作可以在主控室畫面上進行也可以在現(xiàn)場機旁操作箱上進行。

3.4 頂槍系統(tǒng)。頂槍系統(tǒng)安裝在真空槽的上部，具有吹氧脫碳功能、化學(xué)加熱功能和噴吹燃?xì)夤δ?。頂槍系統(tǒng)的上下移動通過變頻器來控制。

3.5 真空系統(tǒng)。為保證真空泵系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作，采用一套三級增壓泵二級蒸汽噴射泵。

3.6 合金加料系統(tǒng)。本系統(tǒng)用來存儲、稱量、和輸送鐵合金、碳粉、鋁塊等物料。這些物料通過皮帶分別送到對應(yīng)合金料倉中并存儲。需要添加合金時，合金料倉內(nèi)的物料依次通過稱量料斗、皮帶機組、旋轉(zhuǎn)溜槽和真空料斗，將合金加入真空槽內(nèi)的鋼液中。加料的過程通過程序編寫，在畫面上一鍵完成。

3.7 喂絲吹氬系統(tǒng)。鋼水通過脫氣精煉后需要進行合金微調(diào)時，可以通過喂絲機將合金絲插入鋼水中。

3.8 RH液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)由液壓站和液壓閥臺組成，對鋼包升降提供液壓傳動和控制。

4 人機界面的集中監(jiān)視控制

人機界面使系統(tǒng)實現(xiàn)了集中監(jiān)視控制，可對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進行顯示、報警，供生產(chǎn)人員及時掌握生產(chǎn)運行情況。HMI顯示了整個系統(tǒng)的工藝設(shè)備畫面，可以對所有設(shè)備進行在線監(jiān)控，完成各個工藝設(shè)備或者工藝流程的順序控制、故障報警處理及顯示，可設(shè)定修改各種生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)和運作方式，可設(shè)定是使用自動方式還是手動方式，是否連鎖等，以便在檢修、調(diào)試時能夠方便地測試單個設(shè)備的運轉(zhuǎn)或特定情況下的單個設(shè)備運行，使系統(tǒng)在合理的工藝要求下有序的運行。系統(tǒng)操作按區(qū)域劃分為臺車行走控制、鋼包升降控制、環(huán)流及冷卻氣體控制、真空排氣控制、測溫定氧控制、機械冷卻水系統(tǒng)、保溫劑投入和喂絲系統(tǒng)、頂槍系統(tǒng)控制、預(yù)熱槍系統(tǒng)控制、稱量控制、合金投料控制共11個主要操作畫面。通過這些畫面控制，使操作工能實時掌握全局參數(shù)與運行狀態(tài)，操作方便、提高了工作效率。

5 結(jié)語

綜上所述，PLC自動控制系統(tǒng)在RH精煉的應(yīng)用，大大提高了冶煉過程自動化程度，減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)，減少了操作轉(zhuǎn)換時間，提高了冶煉速度。此外，也實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保高效，對公司“環(huán)境一流”的目標(biāo)做出了較大貢獻。

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