RH二級(jí)系統(tǒng)加料控制方法的研究與創(chuàng)新

廖慧，劉丹妹，沈會(huì)良（北京首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司自動(dòng)化研究所，北京 100041）

1 引言

針對(duì)首鋼RH（Ruhstahl hausen Process，一種利用真空脫氣的煉鋼工藝）精煉工藝自主研發(fā)的RH二級(jí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了RH普通處理模式、RH輕處理模式、RH脫氣處理模式、RH脫碳模式四種處理模式的規(guī)范化操作，實(shí)現(xiàn)了RH真空系統(tǒng)、循環(huán)吹氬系統(tǒng)、料倉(cāng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，具有動(dòng)態(tài)靜態(tài)脫碳模型和溫度模型，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)鋼水溫度和成分，具有真空槽熱彎管等設(shè)備的在線跟蹤以及各種工藝過(guò)程參數(shù)計(jì)算等功能，極大提高了RH生產(chǎn)控制水平。

在一些鋼廠RH精煉工藝中沒(méi)有單獨(dú)廢鋼倉(cāng)，RH二級(jí)系統(tǒng)在控制過(guò)程中，廢鋼從備料到下料周期較長(zhǎng)。在前期設(shè)備精度測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，500kg廢鋼從備料到下料時(shí)間基本在5min左右，無(wú)法滿足RH二級(jí)系統(tǒng)料倉(cāng)控制的時(shí)間要求。為了實(shí)現(xiàn)RH二級(jí)系統(tǒng)自動(dòng)控制高效下料的功能，在原有二級(jí)系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上，在二級(jí)客戶端界面上設(shè)置了無(wú)廢鋼倉(cāng)的備料、下料控制方法，包括鋁粒的自動(dòng)控制，廢鋼的自動(dòng)控制以及合金的自動(dòng)控制三部分內(nèi)容。

2 RH二級(jí)系統(tǒng)物料控制以及整體控制的現(xiàn)狀

RH二級(jí)系統(tǒng)料倉(cāng)控制的物料根據(jù)工藝要求，主要分為3大類：合金倉(cāng)、鋁倉(cāng)、廢鋼倉(cāng)。RH生產(chǎn)過(guò)程中，一般要求提前備料的有：廢鋼和合金，鋁粒無(wú)需備料。

當(dāng)前RH二級(jí)系統(tǒng)料倉(cāng)控制界面的功能主要有：

（1）二級(jí)系統(tǒng)只有一個(gè)下料控制：

小批量的下料需求當(dāng)前二級(jí)系統(tǒng)是滿足的，備料到下料周期也較短；

（2）廢鋼倉(cāng)和鋁倉(cāng)的控制：

針對(duì)廢鋼倉(cāng)和鋁倉(cāng)都為單獨(dú)的料倉(cāng)的設(shè)備，這樣節(jié)省了料倉(cāng)備料的時(shí)間，直接投料即可；

而針對(duì)無(wú)單獨(dú)廢鋼倉(cāng)的情況，控制存在缺陷，由于廢鋼備料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響其它合金加料的時(shí)機(jī)；因此，如果提前備料完成，就可以節(jié)省控制周期。

（3）加料控制和其它控制相對(duì)獨(dú)立，無(wú)法再備料的同時(shí)，通過(guò)一鍵完成對(duì)料倉(cāng)、泵級(jí)、氧槍以及環(huán)流的控制，操作人員需要按照先后順序點(diǎn)擊多個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)控制。

3 RH二級(jí)系統(tǒng)物料控制以及整體控制的創(chuàng)新

在物料控制方面，RH二級(jí)系統(tǒng)需要具備自動(dòng)備料、自動(dòng)下料、自動(dòng)備料并下料三個(gè)功能。從工藝角度考慮，合金和鋁粒一起下料的情況下，需要鋁粒先進(jìn)入鋼水，然后再是合金。從設(shè)備方面考慮，在不具備廢鋼真空倉(cāng)的情況下，需要充分設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。本文提供一種RH二級(jí)控制系統(tǒng)真空料倉(cāng)的控制方法，采用二級(jí)控制軟件，將廢鋼、合金、鋁粒的備料、下料模式化，通過(guò)二級(jí)控制軟件與一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)廢鋼倉(cāng)的自動(dòng)備料、下料。

在整體控制方面，RH二級(jí)系統(tǒng)具備了在控制物料的同時(shí)控制真空、環(huán)流、氧槍的功能。本文從二級(jí)系統(tǒng)客戶端功能角度進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，將所有控制融合在一個(gè)控制界面，實(shí)現(xiàn)整體控制。

針對(duì)無(wú)單獨(dú)廢鋼倉(cāng)的RH二級(jí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廢鋼、鋁粒、合金的自動(dòng)備料、自動(dòng)下料、自動(dòng)備料并下料是比較困難的。為了實(shí)現(xiàn)不同種類、不同批次、不同組合物料的自動(dòng)控制，研發(fā)了無(wú)廢鋼倉(cāng)的備料、下料控制，鋁粒的自動(dòng)控制，廢鋼的自動(dòng)控制三部分內(nèi)容。

3.1 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)RH工藝的操作要點(diǎn)，將加料控制動(dòng)作分為3大類，僅備料、僅投料以及備料并投料。具體操作分為以下幾種情況：

（1）僅備料：即僅將物料備到真空倉(cāng)中，暫時(shí)不投料。

（2）僅投料：即將備好的料從真空倉(cāng)投入到鋼包中。

（3）備料并投料：即完成從備料到投入到鋼包的全過(guò)程。

（4）投料+備料并投料：即首先將之前備好的料投入到鋼包中，并且同時(shí)備另一批料，備完后投入到鋼包中。

（5）在加料的同時(shí)，控制環(huán)流、泵級(jí)以及吹氧。

根據(jù)RH工藝的操作要點(diǎn)，將物料分為3大類，廢鋼、合金、鋁粒。

（1）廢鋼倉(cāng)的控制：沒(méi)有單獨(dú)的廢鋼倉(cāng)，因此廢鋼與合金共用備料真空鎖，通過(guò)稱量斗備料在真空鎖中，然后進(jìn)入鋼水。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，將廢鋼單獨(dú)設(shè)計(jì)。

（2）合金倉(cāng)的控制：通過(guò)稱量斗備料在合金真空鎖中下料，進(jìn)入鋼水中。

（3）鋁粒的控制：鋁粒直接通過(guò)真空鎖，完成備料、下料，時(shí)間短效率高。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

第一步：在RH二級(jí)系統(tǒng)加料控制界面，選擇加料方式（備料、投料、備料并投料）。

第二步：將合金、鋁粒、廢鋼設(shè)定值準(zhǔn)確輸入。

（1）備料或備料并投料要求輸入原料設(shè)定值；

（2）投料不需要輸入原料設(shè)定值。

第三步：選擇投料動(dòng)作。

（1）如果有合金，選擇合金倉(cāng)；

（2）如果有廢鋼，選擇廢鋼倉(cāng)；

（3）如果有鋁粒，選擇AL倉(cāng)；

（4）備料不選擇投料動(dòng)作。

第四步：如需要控制真空、環(huán)流以及氧槍，則選擇相應(yīng)的真空泵級(jí)、環(huán)流類型、環(huán)流量、吹氧類型、吹氧量。如不需要控制，則不需要輸入。

第五步：確認(rèn)無(wú)誤后，點(diǎn)擊“發(fā)送”按鈕。

3.3 具體操作

本發(fā)明具有操作規(guī)范、準(zhǔn)確控制、自動(dòng)化水平高的特點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)單獨(dú)廢鋼倉(cāng)RH二級(jí)系統(tǒng)的加料自動(dòng)控制以及融合其它控制進(jìn)行整體控制。下面針對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

（1）僅備料，即提前備料

為了加快生產(chǎn)節(jié)奏，操作人員往往會(huì)將需要加入的原料提前備入料倉(cāng)中，從而節(jié)省了冶煉過(guò)程中備料的時(shí)間。以工藝設(shè)備設(shè)計(jì)為前提，合金和廢鋼均可使用僅備料的操作完成提前備料，而鋁粒由于是直接從真空鎖下料，所以不具備僅備料的功能。因此僅備料只適用于廢鋼、合金的控制。

通過(guò)在操作界面上選擇【備料】方式，輸入所需原料的設(shè)定值，然后發(fā)送，完成廢鋼合金的提前備料操作以及數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及下發(fā)操作。

（2）僅投料：在（1）完成的基礎(chǔ)上，即將提前備好的料從真空倉(cāng)投入到鋼包中。

通過(guò)在操作界面上選擇【投料】方式，根據(jù)備好的物料選擇物料種類，如果投合金，則勾選【合金】，如果投廢鋼則勾選【廢鋼】，如果投鋁粒則勾選【AL倉(cāng)】，確認(rèn)無(wú)誤后發(fā)送，完成了將備料倉(cāng)的原料投入到鋼包中的過(guò)程。

（3）備料并投料：即完成從備料到投入到鋼包的全過(guò)程。

此方式將方式（1）、（2）進(jìn)行了融合，完成了從備料到投料的全自動(dòng)化過(guò)程。通過(guò)操作界面選擇【備料并投料】方式，輸入所需加入的原料設(shè)定值，根據(jù)所需物料選擇物料種類，如果加入合金則勾選【合金】，如果加入廢鋼則勾選【廢鋼】，如果加入鋁粒則勾選【AL倉(cāng)】，確認(rèn)無(wú)誤后下發(fā)，完成了物料的備料及投料的全過(guò)程。

（4）投料+備料并投料：即首先將備好的料投入到鋼包中，并且同時(shí)備另一批料, 備完后投入到鋼包中。

此方式可以同時(shí)完成2個(gè)動(dòng)作，在投料的同時(shí)，進(jìn)行備料操作，節(jié)約了冶煉周期。

例如需要將提前備好的合金加入鋼包中，同時(shí)需要加鋁粒，控制方式勾選【投料】+【備料并投料】，加料方式【僅備料】和【備料并投料】不能同時(shí)進(jìn)行。

根據(jù)投料的原料選擇對(duì)應(yīng)的投料動(dòng)作。如果加入合金則勾選【合金】，如果加入廢鋼則勾選【廢鋼】，如果加入鋁粒則勾選【AL倉(cāng)】。

（5）整體控制：即加料與吹氧、環(huán)流、泵級(jí)同時(shí)下發(fā)的情況。

此方式是最全面的一種方式，整理控制了加料、吹氧、環(huán)流、泵級(jí)等四個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了冶煉過(guò)程整體自動(dòng)化控制。

如圖1所示，在加料的信息欄輸入了物料設(shè)定值，選擇【備料并投料】的控制方式，根據(jù)物料選擇【投料動(dòng)作】；在吹氧泵級(jí)流量信息欄，輸入了吹氧信息、環(huán)流信息以及真空信息。確認(rèn)下發(fā)后，實(shí)現(xiàn)了加料、吹氧、環(huán)流、真空同時(shí)控制的功能，簡(jiǎn)化了操作，提高了冶煉效率。

圖1 加料+吹氧泵級(jí)流量信息

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)RH二級(jí)控制系統(tǒng)的加料控制系統(tǒng)對(duì)加料進(jìn)行管理，不僅實(shí)現(xiàn)了無(wú)單獨(dú)廢鋼倉(cāng)的提前備料、投料以及下料的自動(dòng)控制，還實(shí)現(xiàn)了二級(jí)設(shè)備的整體控制，提高了生產(chǎn)節(jié)奏，規(guī)范并簡(jiǎn)化了生產(chǎn)操作，為生產(chǎn)帶來(lái)了很大便利，實(shí)現(xiàn)了冶金過(guò)程的自動(dòng)化控制，使冶金自動(dòng)化水平步入一個(gè)新的臺(tái)階。