机电信息2011年第12期总第294期1系统构成典型的转炉自动化控制系统由过程控制计算机、微型计算机 和各种自动检测仪表、
电子称量装置等部分组成。主要分为供氧系统、
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原料系统、副系统、煤气回收系统、成分分析系统与计算机测控系统。
2系统功能
系统对氧气顶吹转炉进行生产全过程监视、控制及管理，对生 产过程所有参数进行实时监控、记录、自动报表打印，使操作人员得以全面了解生产过程的实时参数，准确把握转炉温度与炭含量、出钢时间与溅渣护炉效果，适时调节氧压、冷却水流量等参数，以消除事故隐患，提高生产质量和生产效率。
3系统原理
转炉自动化采用生产管理级别、过程控制级、基础自动化级别激光射击
三级控制。基础自动化控制级采用PLC 可编程逻辑控制器，
对转炉炼钢进行数据采集、顺序控制、监控操作、数据通讯等转炉生产过程控制；过程控制级由服务器、交换机、工作站及工业控制计算
机构成，用于转炉冶炼控制、
设备维护、数据统计，并收集从化验室获取的试样数据；生产管理级用于下达生产任务与生产指标，实现对冶金全过程的参数计算和优化、数据及质量跟踪、生产顺序控制与管理。系统配以网络监控操作，实现其功能操作和控制管理。
4工艺流程
转炉系统自动化控制的设备配置有转炉本体、氧及供气设
备、副测试装置、底部供气装置、受铁设备、废钢装料设备、副原料上料及投料设备、汽化冷却余热回收设备、一次煤气除尘及煤气回收设备、二次除尘设备以及铁合金加料设备等。其工艺流程为：4.1
供氧系统
供氧系统用于转炉吹炼中的吹氧量与氧位置控制，即氧与钢水液面距离控制。测量氧气压力、流
量、氧耗量、氧纯度等参数，进行氧流量闭环控制；测量氧冷却水温度、压力与流量；以电子逻辑或微型机控制装置改变吹炼中不同阶段的氧位置。4.2
主、副原料系统
主、副原料系统用以保证主、副原料的准确称量。其电子秤用以对铁水、废钢、铁合金和钢水进行自动去皮称重；根据料位检测器检出的料仓料位信号，经人工设定与计算机设定副原料配比，用皮带秤称重及料斗秤称量后，通过微型机或电子逻辑线路控制，自动按量将副原料装入炉中，完成副原料称重及自动配料上料控制；还能在高位料仓的副原料用光时，自动将地下料仓的副原料送入高位料仓。底吹供气流量调节是一个程序调节系统，其给定值按底吹供气模型变化，根据不同钢种，设计存储了4个供气强度模型曲线，其通用型通过键盘可随时调用、修改这些模型曲线，并通过H1网传送至PLC 。其次，为了保证测量精度，我们采用了2台同精度
炼钢厂转炉系统自动化控制
周盛宏
（二十三冶建设集团，湖南长沙410015）
摘
要：氧气转炉冶炼周期短、产量高、反应复杂，但人工控制钢水终点温度与含碳量的命中率低，精度差。完善的自动化系统能实现对转化
炉的动态控制，能充分发挥其快速冶炼优势，提高生产效率和质量。主要从转炉自动化控制系统构成、系统功能、系统原理及系统工艺流程等方面介绍了炼钢厂转炉系统自动化控制。
关键词：炼钢厂；转炉系统；自动化控制
3结语
通过上述4个拟合的曲线可以得出：最小二乘法的精度最差。
文氏图使用RBF 进行曲线拟合的精度最高，但不易用数学表达方式去表
达，而NURBS 曲线易用数学表达。能用数学方式去表达RBF 拟合的曲线，将使RBF 拟合方法更具发展空间。
［参考文献］［１］曾清红，卢德唐．基于移动最小二乘法的曲线曲面拟合．工程图学
学报，２００４（１）：８４～８８
［２］朱心雄．自由曲线曲面造型设计．北京：科学出版社，２００８［３］吕希奎，周小平．实战ＯｐｅｎＧＬ三维可视化系统开发与源码精解．
北京：电子工业出版社，２００９［４］钱能．Ｃ＋＋程序设计教程．北京：清华大学出版社，２００５［５］张丽艳，王宏涛，李忠文．基于ＲＢＦ神经网络的三角网格曲面孔洞
修补．中国机械工程，２００５，１６（２３）：２０７２～２０７９
收稿日期：2011－03－22ppp13
作者简介：平书伟（1984—），男，江西广丰人，硕士研究生，研究方向：曲线曲面造型。
Gongyi yu Jishu ◆
工艺与技术
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差压变送器（量程比为10∶1）。采用1台差压变送器测量精度曲线，在差压量程10%～100%（对应流量量程33.3%～100%）内保证精度；采用2台后，则能在整个流量量程的3.3%～100%（对应差压量程的1%～100%）内保证精度，3＃转炉控制系统硬件配置与1＃、2＃相同，其中，底吹和顶吹控制共用1台S5－155U PLC。操作系统采用COROS－30B，它与PLC、PLC与PLC之间，以及各转炉控制系统之间，采用H1高速通信网，在其系统软件支持下进行相互通信，并预留了上位机通信接口。另外，系统还设置了一个操作台，在其上配备了快切阀手动开关、氮－氩复位按钮、后搅按扭、底吹供气流量和压力控制用后备自动／后备切换开关，使得整个系统的运行更为可靠。
4.3副系统
副系统用于吹炼过程中的钢水温度与含碳量检测。由测温定碳与测液面复合探头、温度与碳变送器、微型机与阴极射线管显示器等组成测温定碳装置，由探头、电子逻辑线路或微型机构成副顺序控制装置。其工作流程是：由副系统自动给出所需探头，自动装探头，检查探头接通情况，并自动下，将探头插入钢水内，快速移至变速点时变快速为慢速，继续移动到测试点时准确停车（定位精度±10mm），进行测温、取样。完成测温取样后，再快速提升至变速点时变为慢速提升，直至最高点时自动停车。待定碳信号出现后，则自动拔掉旧探头。最后通过显示器显示经微型机处理后的测出温度与含碳量信号，并将其信号传送至过程计算机。
4.4煤气回收系统
煤气回收系统由各种变送器、分析仪及微型机组成，其操作流程是：
先在废气管道中取出差压信号，经差压变送器将测量后的炉口微压差变成标准电信号进行煤气流量测量，并用红外线CO分析仪、磁氧分析仪或质谱仪分析其中CO、O
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含量；用调节器控制煤气管道闸板阀，以保持炉口正压，防止吸入空气，并在可编程序控制器的控制下进行煤气回收操作的正常运行。转炉冶炼时产生的温度在1450～1600℃、含尘量在150mg／m3左右的高温烟气（即转炉煤气），经活动烟罩、固定汽化冷却烟罩冷却到900℃后进入溢流文氏管（一文），在一文内粗除尘降温后再进入重力脱水器脱水，脱水后的烟气进入R－D可调喉口文氏管（二文），经二文净化后进入90°弯头脱水器、湿旋脱水器进行气水分离，最后脱水净化后的合格煤气经风机、气动三通阀、气动水封逆止阀、V型［CM－22］水封阀进入煤气柜。不合格煤气则经风机、气动三通阀进入放散烟囱放散。椭圆形阀芯调节性能好。在保证炉口微差压恒定的条件下，椭圆形阀芯与水平面的夹角在30°（全闭状态）～90°时，其开口度与烟气通过量呈直线函数关系。这样有利于调节文氏管喉口的气流速度，提高喉口的调节精度。
4.5成分分析系统
公安部迎来最年轻副部长成分分析系统利用氧化锆定氧探头测出钢水中的溶氧量，通过直读光谱仪或X荧光分析仪分析铁水与钢水成分，并用专用计算机将进行处理后的分析值结果打印出来，传送至过程控制计算机，以备控制。X荧光还能分析矿石、炉渣的成分。
4.6计算机测控系统
计算机测控系统用以控制铁水与废钢的准备、吹炼及钢水成分调整的冶炼全过程，保证在吹炼终点时，钢水温度和含碳量都同时命中目标值，通过静态和动态两种控制方式，将检测出的各工艺参数输入计算机中；计算机根据各种冶炼钢种的不同要求及数学模型计算出装入炉内的铁水、废钢及吹炼中加入的副原料的重量与吹氧量，根据选定的合适的供氧和造渣制度，自动进行吹炼直至终点；通过计算机对出钢后应加入钢水的铁合金量的计算，确保成品
钢成分合格。
5效果分析
改进后主要特点如下：改造后的基础自动化，将LBE底吹阀门站引入现行系统的PROFIBUS－DP现场总线及ET200M站，将卢森堡原LBE系统的声纳检测融入该控制系统中，将原SOLAR 过程机程序思想的合理内核移植改造到新系统中：根据声纳曲线微调氧位、氧气流量等防止喷溅与返干。并且将
声纳信号作为炼钢化渣控制的实时反馈，使炼钢过程成为闭环加强基础级，采用西门子S7－400（CPU414－2DP）PLC及相应的PROFIBUS－DP现场总线及ET200M远程控制站集中完成一座转炉的声纳系统、MCC、电气传动、SIMOREG、氧、副原料、风机房、水处理、煤气回收的控制。每座转炉采用4套西门子公司的WinCC窗口工作站对转炉的各个子系统进行监控与操作，声纳化渣曲线亦在CRT上显示，过程计算机系统由服务器、客户机及网络系统组成，服务器采用COMAQ Windows NT Server，其包含原SOLAR计算机的功能，主要完成转炉、副原料、底吹系统的过程控制，并具有生产调度、数据库管理与连铸通信及打印报表等功能；服务器配有交互式关系数据库SQL Server7.0，易于实现更高一级的信息管理，二级系统采用星形和总线型相结合的Ethernet网络结构，采用国际先进的TCP／IP协议，星形和总线型相结合的Ethernet网络通过Gateway 与基础自动化相连，主要负责数据采集和控制指令等数据的发送。传动系统节省了大量电力，且可靠性得到提高，底吹系统运行正常后，可根据钢种切换气体，可提高钢的质量。全厂所有设备都在该系统的监控之中，二级系统与连铸生产的配合更加协调。转炉计算机控制系统，更新、改造并提高了原LBE控制功能，配置最通用可靠的工业局域网络，在吸取卢森堡“LBE”模型合理部分的基础上，增强了基础自动化功能，使其更加先进，实现了转炉炼钢的自动控制，显示了巨大的经济效益，具有广阔的推广价值。
秘鲁大冒险3d6结语
炼钢厂转炉系统自动化控制，不仅能满足氧气转炉冶炼生产、生产管理、信息管理及新技术开发的需
要，降低人员劳动强度及能耗和原料消耗，也能提高炼钢企业生产自动化水平，创造更大的经济效益。
［参考文献］
［１］张乐金，薛峰，崔代宝．炼钢厂转炉系统自动化控制［Ｊ］．冶金动力，２００３（６）
［２］谭明祥，陶力，林东，等．本钢炼钢厂转炉自动化改造［Ｊ］．钢铁，２００４（１０）
［３］周岁元，潘景炜，石中文．水钢炼钢厂转炉自动化系统改造［Ｊ］．冶金自动化，２００３（２１）
收稿日期：2011－03－29
作者简介：周盛宏（1968—），男，湖南永州人，电气工程师，研究方向：冶炼工程。
工艺与技术◆Gongyi yu Jishu 114
