溫度和流量烘烤曲線在承鋼120t轉(zhuǎn)爐烘烤系統(tǒng)的應(yīng)用

高英春

（河鋼股份有限公司承德分公司 河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067002）

隨著國內(nèi)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，各大鋼鐵行業(yè)競爭愈發(fā)激烈，而通過采用自動化手段優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)節(jié)能，降低成本，成為一大趨勢。本篇文章主要介紹了承鋼120t轉(zhuǎn)爐烘烤器系統(tǒng)中，針對不同的包種，采用流量烘烤和溫度烘烤相結(jié)合的方式，最終在保證低成本的前提下，達(dá)到鋼包的最終烘烤效果。承鋼120t轉(zhuǎn)爐烤包系統(tǒng)采用蓄熱式烤包器，能有效回收煙氣中的余熱，使得助燃空氣和煤氣的熱值迅速提高。下圖1：蓄熱式鋼包烘烤器原理示意圖。

1 蓄熱式鋼包烘烤器控制系統(tǒng)

1.1 鋼包烘烤器控制系統(tǒng)組成

選用西門子S7-300PLC為核心控制器，與儀表、閥門、報警器、操作按鈕等組成烘烤器控制系統(tǒng)。S7-300配置如下。

1.2 控制功能實現(xiàn)

針對承鋼線材事業(yè)部鋼包蓄熱烘烤不同材質(zhì)、不同階段的要求，特別是在在線鋼包、砌筑鋼包和整體澆注鋼包的區(qū)別上，決定了鋼包烘烤系統(tǒng)的不同控制方法要求，即有手動烘烤、流量曲線自動烘烤和溫度反饋自動烘烤控制三種控制方式。

1.2.1 手動烘烤控制

在煤氣和空氣流量調(diào)節(jié)器上分別手動調(diào)整煤氣和空氣流量進(jìn)行烘烤。當(dāng)烘烤溫度到1000℃時，換向閥置中位保溫，溫度下降到900℃恢復(fù)原燃燒狀態(tài)。

1.2.2 流量曲線自動烘烤控制

不同的鋼包采用不同的材質(zhì)，我們將不同材質(zhì)的鋼包實時溫度和時間的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)變成實時流量和時間的關(guān)系。優(yōu)化空燃比值，使煤氣達(dá)到最優(yōu)化燃燒。最終通過程序?qū)⒉煌瑫r間周期內(nèi)設(shè)定的空氣和煤氣流量值輸出給空氣和煤氣調(diào)節(jié)器，由調(diào)節(jié)器完成空燃比控制。

（1）制作流量曲線數(shù)據(jù)表。按著事業(yè)部技術(shù)室給出的五種不同鋼包烘烤升溫曲線，通過反復(fù)實驗，確定不同時期煤氣流量、空氣流量，最終得出烘烤曲線數(shù)據(jù)，存入到PLC數(shù)據(jù)塊中，最終設(shè)定好5條流量曲線。

（2）流量曲線控制。首先將控制柜面板上模式選擇開關(guān)選為流量曲線控制模式，根據(jù)不同的包種選擇開關(guān)上選擇對應(yīng)曲線，當(dāng)崗位工人按下烘烤開始按鈕后，西門子PLC就會按著預(yù)先選定烘烤曲線自動調(diào)用對應(yīng)煤氣流量和空氣流量設(shè)定值輸出給煤氣調(diào)節(jié)器和空氣調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)不同類型鋼包的流量曲線自動烘烤。當(dāng)烘烤溫度和烘烤時間達(dá)到目標(biāo)值后，自動轉(zhuǎn)入保溫程序。當(dāng)選擇第五條快速烘烤的流量曲線時，蓋上包蓋，按下烘烤開始按鈕后，延時5min測取包蓋溫度，計算插入點溫度，并從該溫度點開始流量曲線自動烘烤。

1.2.3 溫度反饋自動烘烤控制

煤氣在鋼包內(nèi)的燃燒流動比較穩(wěn)定，溫度分布較均勻，尤其是在包蓋上的監(jiān)測點溫度穩(wěn)定且與實際的鋼包烘烤溫度存在穩(wěn)定偏差，將滿足各種工況要求的曲線輸入到PLC中，就可以直接依據(jù)鋼包的監(jiān)測點溫度實際值和目標(biāo)值進(jìn)行溫度反饋控制，并進(jìn)行PID運算，將不同時期溫度設(shè)定值和實際值控制在穩(wěn)定的偏差范圍內(nèi)，實現(xiàn)鋼包溫度的持續(xù)升溫。

（1）制作溫度反饋曲線數(shù)據(jù)表。按著事業(yè)部技術(shù)室給出的五種不同鋼包烘烤升溫曲線，通過調(diào)整不同時間的調(diào)節(jié)閥開度，經(jīng)過反復(fù)試驗得出符合要求的烘烤數(shù)據(jù)并輸入到PLC數(shù)據(jù)塊中，PLC即設(shè)定好了溫度反饋曲線。

（2）溫度反饋曲線控制。將控制柜面板上模式選擇開關(guān)置為溫度反饋曲線控制模式，根據(jù)烘烤要求在曲線選擇開關(guān)上選擇對應(yīng)曲線，當(dāng)按下烘烤開始按鈕后，PLC按選定烘烤曲線號自動調(diào)出對應(yīng)烘烤曲線的煤氣流量和空氣流量作為設(shè)定值輸出給煤氣調(diào)節(jié)器和空氣調(diào)節(jié)器，由PLC內(nèi)置的PID溫度反饋調(diào)整，并將調(diào)節(jié)結(jié)果通過調(diào)節(jié)器完成空燃比控制，實現(xiàn)鋼包的自動溫度反饋曲線烘烤。當(dāng)烘烤溫度達(dá)到目標(biāo)值后，自動轉(zhuǎn)入保溫程序。

1.2.4 其它系統(tǒng)控制功能

（1）定時換向控制功能。我們采用S7300PLC的模擬量輸出模板的兩個點，每隔15s輸出一個模擬信號控制烘烤器的快速換向裝置，實現(xiàn)換向功能。當(dāng)烘烤溫度達(dá)到目標(biāo)值后，進(jìn)入保溫程序，中位閥得電，延時45s切換閥失電。自動狀態(tài)溫度下降20℃切換閥得電，中位閥失電。手動狀態(tài)溫度下降到900℃切換閥得電，中位閥失電。

（2）點火系統(tǒng)控制功能。當(dāng)煤氣壓力正常，鼓風(fēng)壓力正常，儀表用氣壓力正常，煤氣切斷閥關(guān)，PLC發(fā)出信號，點火準(zhǔn)備好燈亮，崗位操作人員需兩人，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。這時，當(dāng)操作人員按下點火煤氣按鈕（自復(fù)位按鈕），PLC點火程序開始運行，點火煤氣閥打開。大約5秒鐘后，才能按下點火開始按鈕，（因為點火煤氣在管道中輸送需要時間），此時需要用肉眼觀察烘烤器上兩個燒嘴附近的常明火是否已經(jīng)點亮。確定點火正常后，操作人員才能進(jìn)行下一步操作，進(jìn)一步通過選擇開關(guān)選擇什么樣的烘烤方式。

（3）保溫狀態(tài)控制。在手動烘烤控制模式下，當(dāng)烘烤溫度到1000℃時，中位閥得電，延時30s后切斷閥失電，切斷閥關(guān)閉，這時進(jìn)入鋼包保溫狀態(tài)，現(xiàn)場操作箱上保溫指示燈亮起。當(dāng)高溫計檢測到鋼包的溫度下降到900℃時，PLC輸出主管路煤氣切斷閥得電，切斷閥打開，進(jìn)入到烘烤升溫，即：原來的烘烤狀態(tài)。

若當(dāng)前選擇的是溫度曲線控制模式，當(dāng)進(jìn)入保溫狀態(tài)時，此時中位閥也得電，伴隨著主管路煤氣切斷閥也關(guān)閉，同時S7300PLC程序中給定數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)停止PID運算，延時30s后換向閥也失電，現(xiàn)場操作箱上保溫指示燈亮起。當(dāng)溫度目標(biāo)溫度下降50℃換向閥會再次得電，中位閥失電，恢復(fù)原空/燃配比燃燒狀態(tài)，即溫度曲線烘烤模式。

2 結(jié)論

采用溫度烘烤曲線可以有效提高包溫，降低能源消耗，加快烘烤時間。當(dāng)溫度曲線出現(xiàn)問題，如高溫計檢測故障時，可以采用流量烘烤曲線代替，彌補(bǔ)了溫度曲線烘烤和手動烘烤的不足，節(jié)約了能源，提高了效率。