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畫面操作。在控制系統(tǒng)中中可以根據(jù)工藝要求設定和修改吹氬流量曲線，手動控制或主控制臺上操作，畫面顯示相關的報警信息，便于操作人員及時了解氬氣情況并及時排除。

關鍵詞：底吹氬；神經(jīng)網(wǎng)絡；模糊控制；PID

中圖分類號：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畫面操作。通過對精煉爐底吹氬過程控制系統(tǒng)進行研究與分析，并根據(jù)流體力學的有關知識建立起了被控對象的平均神經(jīng)網(wǎng)絡模型和執(zhí)行機構在此模型的基礎上，以實現(xiàn)氬氣流量的精確控制。通過仿真結果可知，萊鋼50T電爐控制策略與常規(guī)的PID控制相比，具有較強的棒性和良好的動態(tài)性能。

隨著科技的發(fā)展，用戶對鋼材的質(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散；擴散過程中。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，氬氣上浮時引起的鋼液攪動，提供了氣相成核和夾雜顆粒碰撞的機會。有利于氣體及夾雜的排除。因此，采用鋼包底吹Ar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，并且還其有設備簡單、工藝操作方便、投資少、見效快的特點。

精煉爐數(shù)控吹氬機由一組流星控制閥，萊鋼50T精煉爐數(shù)控吹氬采用的PCM流量控制技術是將控制信號以2進制的形式輸出控制一組閥門的開關。 下面程序為控制一組閥門的開關組合的控制方式。

2.2 萊鋼50T精煉爐現(xiàn)場操作箱畫面組成

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

工控機畫面操作。爐前操作箱：

操作說明：當將計算機主畫面上“本地/遠程”按鈕摁下顯示“遠程”時，

操作工可用該操作箱按鈕進行操作。

操作箱上方數(shù)顯表顯示的是當前流量 （NL/Min）；

同時下方數(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)自動打開旁吹，此時壓力和流量都很大，此時的流量顯示為零。5秒后系統(tǒng)自動進入正常吹氬狀態(tài)，此時的吹氬數(shù)據(jù)將按主畫面上設定流量進行吹氬；

進入吹氬過程中可以調(diào)節(jié)旋鈕開關\"弱吹/正常/強吹\"進行流量的轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)快速調(diào)流；

操作工可根據(jù)實際情況通過“增大”或“減小”按鈕進行微調(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，當出口壓力大于0.82MPa系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)入高壓旁吹，在高壓旁吹時當出口壓力低于1.10MPa系統(tǒng)又會自動轉(zhuǎn)入正常吹氬。在下列情況下操作工可手動切換“正常/旁吹”旋鈕：管道泄漏，流量很大而出口壓力不大時，或者需要大流量的氬氣，或是管道堵塞的情況可采用旁吹；

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

2.4 萊鋼50T精煉爐計算機操作系統(tǒng)組成

（1）可以在主畫面上操作“本地/遠程”旋鈕旋至“本地”；

（2）流量大小可在主畫面上的“流量設定顯示框”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，可進行遠程自動和現(xiàn)場手動操作。

（3）累積流量、吹氬時間均為統(tǒng)計用數(shù)據(jù)，隨時可清零；

2.5 精煉爐底吹氬系統(tǒng)的分析

在實際生產(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，導致鋼水中的氧和氧化夾雜物增加，從而限制了攪拌強度的進一步增大；而當攪拌能量太小時，則起不到吹氬攪拌去除夾雜物的作用。

3 結束語

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)爐底吹氬實現(xiàn)了節(jié)能、降耗增效的效果。

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