萊鋼50T精煉爐底吹氬智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：萊鋼50T精煉爐底吹氬智能控制系統(tǒng)有2套S7 300 PLC系統(tǒng)組成，控制上位機(jī)安裝在精煉爐主控室，吹氬控制由操作工在爐前操作箱操作，或在主控室通過工控機(jī)畫面操作。在控制系統(tǒng)中中可以根據(jù)工藝要求設(shè)定和修改吹氬流量曲線，手動(dòng)控制或主控制臺(tái)上操作，畫面顯示相關(guān)的報(bào)警信息，便于操作人員及時(shí)了解氬氣情況并及時(shí)排除。

關(guān)鍵詞：底吹氬；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；模糊控制；PID

中圖分類號(hào)：TP273.5

1 概述

特鋼廠精煉爐爐底吹氬控制系投入使用后，該系統(tǒng)有2套PLC組成，全部為西門子S7 300 PLC系列，控制上位機(jī)安裝在精煉爐主控室，吹氬控制由操作工在爐前操作箱操作，或在主控室通過工控機(jī)畫面操作。通過對(duì)精煉爐底吹氬過程控制系統(tǒng)進(jìn)行研究與分析，并根據(jù)流體力學(xué)的有關(guān)知識(shí)建立起了被控對(duì)象的平均神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和執(zhí)行機(jī)構(gòu)在此模型的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)氬氣流量的精確控制。通過仿真結(jié)果可知，萊鋼50T電爐控制策略與常規(guī)的PID控制相比，具有較強(qiáng)的棒性和良好的動(dòng)態(tài)性能。

隨著科技的發(fā)展，用戶對(duì)鋼材的質(zhì)量提出了越來越高的要求。因此爐外精煉已成為現(xiàn)代化鋼廠的重要組成部分，本次改造萊鋼50T電爐爐底吹氬將較傳統(tǒng)的吹氬裝置的優(yōu)勢。

（1）節(jié)能：本機(jī)噸鋼吹氬量僅為傳統(tǒng)吹氬裝置的三分之二。

（2）較傳統(tǒng)吹氬裝置更能有效地提高鋼的純凈度和質(zhì)量。

（3）較傳統(tǒng)吹氬裝置鋼夜升溫快，精煉時(shí)間縮短20%。

（4）綠色環(huán)保，100%吹氣攪拌成功。

2 精煉爐底吹氬系統(tǒng)

2.1 萊鋼50T精煉爐底吹氬的原理

鋼水進(jìn)人鋼包后，Ar氣通過鋼包底部的透氣磚不斷吹人鋼液中，形成大聳的小氬氣泡，這些小氣泡對(duì)于鋼水中的有害氣體N2，02，H2等來說，這些有害氣體溶解在鋼液中的其他氣體不斷向氬氣泡中擴(kuò)散；擴(kuò)散過程中。和氫氮在氬氣泡中的分壓力隨著氣泡上長而增加，但氣泡在鋼液中受熱膨脹，氫和氮的分壓力仍能保持較低的水平，故上浮過程中繼續(xù)吸收氫和氮，最后隨著氬氣泡上浮而逸出鋼液。另外，氬氣上浮時(shí)引起的鋼液攪動(dòng)，提供了氣相成核和夾雜顆粒碰撞的機(jī)會(huì)。有利于氣體及夾雜的排除。因此，采用鋼包底吹A(chǔ)r精煉法，可以顯著減少鋼水巾有害氣體的含量。明顯提高鋼水質(zhì)量，并且還其有設(shè)備簡單、工藝操作方便、投資少、見效快的特點(diǎn)。

精煉爐數(shù)控吹氬機(jī)由一組流星控制閥，萊鋼50T精煉爐數(shù)控吹氬采用的PCM流量控制技術(shù)是將控制信號(hào)以2進(jìn)制的形式輸出控制一組閥門的開關(guān)。 下面程序?yàn)榭刂埔唤M閥門的開關(guān)組合的控制方式。

2.2 萊鋼50T精煉爐現(xiàn)場操作箱畫面組成

數(shù)控吹氬機(jī)由兩個(gè)爐前操作箱和工控機(jī)組成，操作工既可在爐前操作箱操作，也可在主控室通過

工控機(jī)畫面操作。爐前操作箱：

操作說明：當(dāng)將計(jì)算機(jī)主畫面上“本地/遠(yuǎn)程”按鈕摁下顯示“遠(yuǎn)程”時(shí)，

操作工可用該操作箱按鈕進(jìn)行操作。

操作箱上方數(shù)顯表顯示的是當(dāng)前流量 （NL/Min）；

同時(shí)下方數(shù)顯表顯示的是出口壓力（Mpa）

2.3 萊鋼50T精煉爐現(xiàn)場操作系統(tǒng)組成

氬氣管道與鋼包連接好后，將“開始/停止”按鈕旋至“開始”，即鋼包吹氬開始。

將“開始/停止”旋鈕打到“開始”位。系統(tǒng)吹氬開始后，為了防止鋼包堵塞，前5秒系統(tǒng)自動(dòng)打開旁吹，此時(shí)壓力和流量都很大，此時(shí)的流量顯示為零。5秒后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入正常吹氬狀態(tài)，此時(shí)的吹氬數(shù)據(jù)將按主畫面上設(shè)定流量進(jìn)行吹氬；

進(jìn)入吹氬過程中可以調(diào)節(jié)旋鈕開關(guān)\"弱吹/正常/強(qiáng)吹\"進(jìn)行流量的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)流；

操作工可根據(jù)實(shí)際情況通過“增大”或“減小”按鈕進(jìn)行微調(diào)以滿足煉鋼工藝的要求。增大或減小按鈕每按一次，設(shè)定流量改變5NL/min，也可一直摁住按鈕直到所需流量為止；

在正常吹氬過程中，當(dāng)出口壓力大于0.82MPa系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入高壓旁吹，在高壓旁吹時(shí)當(dāng)出口壓力低于1.10MPa系統(tǒng)又會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常吹氬。在下列情況下操作工可手動(dòng)切換“正常/旁吹”旋鈕：管道泄漏，流量很大而出口壓力不大時(shí)，或者需要大流量的氬氣，或是管道堵塞的情況可采用旁吹；

全程吹氬結(jié)束后，將“開始/停止”旋鈕打到“停止”位，此時(shí)消聲節(jié)流閥打開，將管道內(nèi)余壓泄掉，以保護(hù)透氣磚不被堵塞。延時(shí)5秒后系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。

2.4 萊鋼50T精煉爐計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)組成

（1）可以在主畫面上操作“本地/遠(yuǎn)程”旋鈕旋至“本地”；

（2）流量大小可在主畫面上的“流量設(shè)定顯示框”中直接寫入，也可通過畫面拖拉滑塊輸入。氬氣流量大范圍精確PID控制，可進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)和現(xiàn)場手動(dòng)操作。

（3）累積流量、吹氬時(shí)間均為統(tǒng)計(jì)用數(shù)據(jù)，隨時(shí)可清零；

2.5 精煉爐底吹氬系統(tǒng)的分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著氬氣流量的增大，而氬氣壓力也增大，容易造成鋼液面的裸露，鋼水二次氧化，導(dǎo)致鋼水中的氧和氧化夾雜物增加，從而限制了攪拌強(qiáng)度的進(jìn)一步增大；而當(dāng)攪拌能量太小時(shí)，則起不到吹氬攪拌去除夾雜物的作用。

3 結(jié)束語

精煉爐爐底吹氬控制系投入使用后，該系統(tǒng)有2套PLC組成，全部為西門子S7 300 PLC系列，控制上位機(jī)安裝在精煉爐主控室，吹氬控制由操作工在爐前操作箱操作，或在主控室通過工控機(jī)畫面操作。50T精煉爐本套爐底吹氬系統(tǒng)較以前傳統(tǒng)爐底吹氬實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、降耗增效的效果。

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