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【摘 要】在炼钢生产中，钢水成份和温度决定了品种和质量。辅原料和合金料加的过多或过少都会造成整炉废钢的巨大损失。有些炼钢厂采用人工手动加料的方法， 其效率低、速度慢， 而且由于人的操作不稳定性，非常容易出现错误而影响生产。本文介绍了首钢京唐公司炼钢加料的自动控制系统。通过现场称重料斗称重， 使用PLC技术进行数据采集，结合程序软件控制参数， 最终实现加料的设定值与实际值的高度吻合。
【关键词】炼钢；加料；自动
1 前言
随着人类社会进入知识经济时代，信息与知识是企业占主导地位的资源。信息和知识是否充分发挥作用，直接关系到企业的创造能力和直接效益。企业在参与国际市场的激烈竞争中谋生存、求发展，面临着不可避免的严峻挑战。如何提高生产效率、提高产品质量、降低成本和提供优质服务是企业在竞争中最核心的问题。采用现代生产技术，用信息化来组织、管理、改造现行企业，是解决这些问题的有效途径。
2 加料系统概述
首钢京唐炼钢转炉加料系统包括辅原料加料系统和铁合金加料系统。转炉炼钢用辅原料通常指造渣剂（冶金石灰、萤石、轻烧白云石、合成造渣剂）、冷却剂（铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿）、增碳剂等。炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。
首钢京唐炼钢转炉自动加料主要是辅原料加料。辅原料控制系统的任务是合理控制辅原料的加入种类、加入量和加入时间，提高一次冶炼命中率，保证冶炼过程中钢种成份、温度、渣的成份的目标控制。
3 自动加料控制实现
3.1 自动加料设备简介
首钢京唐炼钢转炉辅原料加料现场由13个料仓，14个变频电振，7组排料闸门，4个汇总斗，4个中间料斗组成。
3.2 自动加料控制流程
炼钢二级系统根据铁水成份及废钢装入量多少和所炼钢种计算出模型数据，下发到一级以后，选择计算机模式加料，在开始兑铁后，现场电振开始自动启动，按照二级模式表下发的物料及物料重量设定值开始备第一批料到汇总斗，第一批料备到汇总斗后开排料闸门，将料转移到中间料斗，转移到中间料斗完毕后，开始备第二批料到汇总斗。在备第二批料的过程中已经开始吹氧炼钢，此时根据二级模式表中的氧耗值来判断，当自动加料时间点已经到了第一批料的加料氧耗，第一批料开始投入转炉。当两个中间斗有一个一批料加料完毕，那么在汇总斗中的第二批料开始向中间斗中转移。转移完毕后，如果有第三批、第四批，那么依然按照这个流程进行。控制流程如图1所示。
图1 自动加料控制流程图
4 自动加料控制关键技术
4.1 减法加料控制
由于铁矿石在转炉炼钢中的特殊性，将铁矿石单独分出一套加料设备，即13号料仓、13号和15号电振、WH2和WH6两个汇总斗，并采用减法加料方式。
所谓减法加料就是提前将固定重量的铁矿石备入到WH6中，根据二级模式表规定的铁矿石每批所需重量进行加料，如果WH6中的矿石量低于6吨的话，那么13号电振就会自动启动给WH6补料，当WH6中的料重达到8吨时，13号电振自动停止。这样既能满足吹炼过程中的铁矿石需求量，也能避免13号电振和15号电振共振导致不能自动投入铁矿石的问题出现。
4.2 变频电振控制
对电振给料机采取不同的控制策略，实现其快振、慢振、停振三个工况的切换，既保证了冶炼周期的缩短，又保证了称量精度。
在程序上先设置两个参数（快振变慢振参数FTS和慢振变停振参数STS），控制过程如下：加料时电振给料机先快速启动，当实际称重值大于快振变慢振重量FTS时，电振给料机由快速振动变为慢速振动；当实际称重值大于慢振变停振重量STS时，停止振动给料机。振动给料机在停振之后，物料在给料机惯性余振的作用下每次多落下的物料量是基本相同的，在调试过程中可以通过反复试验确定出两个配料参数快振变慢振参数FTS和慢振变停振参数STS，从而可以比较准确得出控制停振的提前量。同时由于振动给料机快、慢、停三个工况的控制切换动作与称重设定值是差值关系而不是百分比关系，因此最终的配料精度与给定值的大小无关。
5 自动加料技术试验结果分析
5.1 造渣速度加快
计算机控制的自动加料量准确，根据不同的钢种选择加料模型，冶炼初期造渣速度加快，采用自动加料造渣时间平均为2分50秒，不采用自动加料化渣事件平均为4分20秒，提前了1分30秒。减少化渣时间有利于快速提高初期炉渣碱度，增加冶炼前期去除杂质的能力，并为快速出钢奠定了基础。
5.2 减少喷溅和氧枪粘钢渣
由于散状料按照加料模型配比加入，并配有合适氧枪吹炼模型，枪位控制准确，冶炼全过程造渣良好，冶炼中期炉渣返干现象减少，反应平稳，冶炼过程喷溅从20 %降到2%以下。氧枪粘钢渣现象大大减少。
5.3 缩短冶炼周期和握高劳动生产率
采用自动加料技术提高了冶炼操作水平，将冶炼周期从46分钟降低到40分，缩短6分钟，每班至少可多炼2炉钢。同时自动化程度的提高保证了计算的精确性，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。 6 结束语
炼钢自动加料系统自投入运行以来， 实现了计算机操作自动控制功能。该系统在炼钢投入运行后，能够准确、及时地进行数据的采集，数据传输安全、可靠，有效地解决了原转炉散状料加入量不准确的问题。同时，减轻了操作工的劳动强度，生产效率明显提高。系统能实时地将历史数据记录在上位机中，可以方便地进行数据的查询、统计和打印工作，有利于转炉生产的科学化管理，为品种钢和优质特种钢的冶炼奠定了基础。
参考文献：
[1]张淋云.加料控制技术在济钢转炉炼钢工程中的应用[J].冶金自动化，2005（4）
[2]杨建云，杜宇涛，殷鹏程.梅钢转炉辅原料加料系统模型控制应用[J].工业控制计算机，2010（10）
[3]赵丹丹，梁亮，王凤仙.S7-400PLC在电炉炼钢加料系统中的应用[J].节能，2010（5）
作者简介：
杨林（1984.11—），男，汉族，河北省唐山市人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，工程师，主要从事自动化控制专业工作。
张本昕（1966.03 —），男，汉族，辽宁省岫岩县镇人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，工程师，主要从事自动化控制专业工作。
【关键词】炼钢；加料；自动
1 前言
随着人类社会进入知识经济时代，信息与知识是企业占主导地位的资源。信息和知识是否充分发挥作用，直接关系到企业的创造能力和直接效益。企业在参与国际市场的激烈竞争中谋生存、求发展，面临着不可避免的严峻挑战。如何提高生产效率、提高产品质量、降低成本和提供优质服务是企业在竞争中最核心的问题。采用现代生产技术，用信息化来组织、管理、改造现行企业，是解决这些问题的有效途径。
2 加料系统概述
首钢京唐炼钢转炉加料系统包括辅原料加料系统和铁合金加料系统。转炉炼钢用辅原料通常指造渣剂（冶金石灰、萤石、轻烧白云石、合成造渣剂）、冷却剂（铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿）、增碳剂等。炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。
首钢京唐炼钢转炉自动加料主要是辅原料加料。辅原料控制系统的任务是合理控制辅原料的加入种类、加入量和加入时间，提高一次冶炼命中率，保证冶炼过程中钢种成份、温度、渣的成份的目标控制。
3 自动加料控制实现
3.1 自动加料设备简介
首钢京唐炼钢转炉辅原料加料现场由13个料仓，14个变频电振，7组排料闸门，4个汇总斗，4个中间料斗组成。
3.2 自动加料控制流程
炼钢二级系统根据铁水成份及废钢装入量多少和所炼钢种计算出模型数据，下发到一级以后，选择计算机模式加料，在开始兑铁后，现场电振开始自动启动，按照二级模式表下发的物料及物料重量设定值开始备第一批料到汇总斗，第一批料备到汇总斗后开排料闸门，将料转移到中间料斗，转移到中间料斗完毕后，开始备第二批料到汇总斗。在备第二批料的过程中已经开始吹氧炼钢，此时根据二级模式表中的氧耗值来判断，当自动加料时间点已经到了第一批料的加料氧耗，第一批料开始投入转炉。当两个中间斗有一个一批料加料完毕，那么在汇总斗中的第二批料开始向中间斗中转移。转移完毕后，如果有第三批、第四批，那么依然按照这个流程进行。控制流程如图1所示。
图1 自动加料控制流程图
4 自动加料控制关键技术
4.1 减法加料控制
由于铁矿石在转炉炼钢中的特殊性，将铁矿石单独分出一套加料设备，即13号料仓、13号和15号电振、WH2和WH6两个汇总斗，并采用减法加料方式。
所谓减法加料就是提前将固定重量的铁矿石备入到WH6中，根据二级模式表规定的铁矿石每批所需重量进行加料，如果WH6中的矿石量低于6吨的话，那么13号电振就会自动启动给WH6补料，当WH6中的料重达到8吨时，13号电振自动停止。这样既能满足吹炼过程中的铁矿石需求量，也能避免13号电振和15号电振共振导致不能自动投入铁矿石的问题出现。
4.2 变频电振控制
对电振给料机采取不同的控制策略，实现其快振、慢振、停振三个工况的切换，既保证了冶炼周期的缩短，又保证了称量精度。
在程序上先设置两个参数（快振变慢振参数FTS和慢振变停振参数STS），控制过程如下：加料时电振给料机先快速启动，当实际称重值大于快振变慢振重量FTS时，电振给料机由快速振动变为慢速振动；当实际称重值大于慢振变停振重量STS时，停止振动给料机。振动给料机在停振之后，物料在给料机惯性余振的作用下每次多落下的物料量是基本相同的，在调试过程中可以通过反复试验确定出两个配料参数快振变慢振参数FTS和慢振变停振参数STS，从而可以比较准确得出控制停振的提前量。同时由于振动给料机快、慢、停三个工况的控制切换动作与称重设定值是差值关系而不是百分比关系，因此最终的配料精度与给定值的大小无关。
5 自动加料技术试验结果分析
5.1 造渣速度加快
计算机控制的自动加料量准确，根据不同的钢种选择加料模型，冶炼初期造渣速度加快，采用自动加料造渣时间平均为2分50秒，不采用自动加料化渣事件平均为4分20秒，提前了1分30秒。减少化渣时间有利于快速提高初期炉渣碱度，增加冶炼前期去除杂质的能力，并为快速出钢奠定了基础。
5.2 减少喷溅和氧枪粘钢渣
由于散状料按照加料模型配比加入，并配有合适氧枪吹炼模型，枪位控制准确，冶炼全过程造渣良好，冶炼中期炉渣返干现象减少，反应平稳，冶炼过程喷溅从20 %降到2%以下。氧枪粘钢渣现象大大减少。
5.3 缩短冶炼周期和握高劳动生产率
采用自动加料技术提高了冶炼操作水平，将冶炼周期从46分钟降低到40分，缩短6分钟，每班至少可多炼2炉钢。同时自动化程度的提高保证了计算的精确性，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。 6 结束语
炼钢自动加料系统自投入运行以来， 实现了计算机操作自动控制功能。该系统在炼钢投入运行后，能够准确、及时地进行数据的采集，数据传输安全、可靠，有效地解决了原转炉散状料加入量不准确的问题。同时，减轻了操作工的劳动强度，生产效率明显提高。系统能实时地将历史数据记录在上位机中，可以方便地进行数据的查询、统计和打印工作，有利于转炉生产的科学化管理，为品种钢和优质特种钢的冶炼奠定了基础。
参考文献：
[1]张淋云.加料控制技术在济钢转炉炼钢工程中的应用[J].冶金自动化，2005（4）
[2]杨建云，杜宇涛，殷鹏程.梅钢转炉辅原料加料系统模型控制应用[J].工业控制计算机，2010（10）
[3]赵丹丹，梁亮，王凤仙.S7-400PLC在电炉炼钢加料系统中的应用[J].节能，2010（5）
作者简介：
杨林（1984.11—），男，汉族，河北省唐山市人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，工程师，主要从事自动化控制专业工作。
张本昕（1966.03 —），男，汉族，辽宁省岫岩县镇人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，工程师，主要从事自动化控制专业工作。