高炉精准布料控制技术应用

高炉精准布料控制技术应用

徐小红 罗仕佳

重庆钢铁集团电子有限责任公司 重庆市 400080

摘要：随着炼铁技术的不断发展，基于无料钟布料技术也对高炉顺行优质高产低耗的需求催化下不断进步，而布料技术的实质就是完成高炉上部的上部调节，通过布料改变煤气流分布以达到降低燃料比和长寿的目的，最初的无料钟布料采用时间法布料方式，随着对高炉布料精准度的要求，以时间法布料为基础的高炉布料方式正逐步被新发展起来的重量法布料方式取代。相比较而言，重量法布料的优势在于高炉料面上的每一点，每一环落料重量更精准确，料层厚度的可控性更强，同时也可以更好的解决因料流阀卡料造成的落料重量计算错误。所以为了促进重钢四号高炉稳定顺行优质高产低耗，借2020年对四号高炉自动化改造主厂对我作业区提出：炉顶重量法布料控制的自动化技术改造。

关键词：高炉；精准布料控制；技术应用

1目的、意义及立项必要性：

1.1目的

促进重钢四号高炉稳定顺行优质高产低耗。时间布料法和重量布料法两者没有本质的区别，重量布料法的优点在于：1.由于料缶称的加入，相当于一台减量称，使每一环上的布料重量更加准确；2.有效规避了由于卡料造成的布料偏析现象，布料重量不达到设定重量，布料溜槽倾动角不会调到下一环；3.料缶放料完毕信号更加准确和及时，避免由于料流阀开角和圈数设置不合理造成的料缶内剩料，或者为保险起见，人为增加布料圈数从而浪费布料时间。重量法布料是通过下料缶称重传感器把实时重量返回到计算机进行处理，所以料缶称重传感器是实现重量法布料的关键设备。影响料缶称重传感器称量的干扰因素有：机械振动对称量的干扰、炉顶压力变化对料缶称产生机械变形产生的影响、炉料挂壁造成的料缶零点漂移。

1.2意义

重量法布料布料的精准度和布料效果都要优于时间布料法，然而其对设备和技术的要求也要高于时间布料法；重量法布料完美实现需要有现代化的计算机技术和成熟的称量补偿程序作保障，对自动化程度要求更高；重量法布料并不排斥时间布料法，两者可以同时应用到同一高炉的布料系统程序中，实现随时转化。

1.3立项必要性

早期的高炉生产，炉顶布料方法常采用钟式布料配合各式炉顶布料器完成布料，之后随着高炉大型化，钟式布料已不能适应高炉炼铁技术发展要求，于是出现了无料钟布料，无料钟布料技术以其不可替代的优越性逐步取代了钟式布料，随着炼铁技术的不断发展，基于无料钟布料技术也对高炉顺行优质高产低耗的需求催化下不断进步，而布料技术的实质就是完成高炉上部的上部调节，通过布料改变煤气流分布以达到降低燃料比和长寿的目的，最初的无料钟布料采用时间法布料方式，随着对高炉布料精准度的要求，以时间法布料为基础的高炉布料方式正逐步被新发展起来的重量法布料方式取代。相比较而言，重量法布料的优势在于高炉料面上的每一点，每一环落料重量更精准确，料层厚度的可控性更强，同时也可以更好的解决因料流阀卡料造成的落料重量计算错误。所以为了促进重钢四号高炉稳定顺行优质高产低耗，在2021年对四号高炉自动化改造时对四号高炉进行了炉顶重量法布料控制的自动化技术改造。

2项目研究内容及技术方案、技术关键及技术难点及其解决途径

2.1项目研究内容

接收料缶称重传感器炉顶布料每环重量变化情况，依据每环重量变化情况确定溜槽倾动角ａ角的大小（△ａ=K△g其中K<1）；对炉顶下料缶称重传感器进行压力补偿调整，称重信号转换交流或矩形波MV、函数补偿运算、消除炉顶压力对料缶称体的悬浮支撑力、线性函数关系；判断上批原料布料时圈数是否超时，依据圈数超时时间调节料流阀开度γ角的大小（△γ=K△t其中K>1）来改变料流流速；

2.2技术方案

项目名称及施工地点

图1重量法布料控制工艺流程

注：四号高炉采用的是重量双料制布料，可将设定重量的炉料分布在相应的倾动角度上并按设定圈数布料。在布料过程中，调整料流阀开度，进而控制下料流量，达到准确控制炉料的厚度。炉顶布料与炉内实际料面形成控制模型。

2.3施工准备

2.3.1检查现场相关配件及其技术参数

炉顶下料缶称重传感器：额定容量、额定输出（灵敏度）、灵敏度允差、非线性、滞后允差、重复性误差、零点输出、绝缘阻抗、输入输出阻抗；SIEMENS模板：6ES7 431-7KF02-0AB0、6ES7 414-2XK05-0AB0、6ES7 443-1EX20-0XE0、6ES7 450-1AP00-0AE0、6ES7 431-7PF02-0AB0；

2.3.2主要应用软件

SIEMENS软件：S7-400；WINCC软件：WINDOWS　CONTROL　CENTER组态软件

2.4主要施工方法

炉顶下料缶称重传感器调试安装四高炉炉顶重量法布料控制编程调试试运行。质量要求符合《炼铁厂四号高炉升级改造——自动化改造工程》承包合同（H２０CEＴＺ０４０）相关规定及行业标准和国家规范。

2.5技术关键及技术难点

本项目采用的炉顶电子称是带炉顶压力补偿的德国申克料缶称重仪器；料缶称重的准确称量是实现理想的重量法布料的关键。 在实际生产中受炉顶压力、缶压、介质质量等因素实时动态影响，从理论上经计算可提前做好压力补偿参数设置，这需要在高炉投产后逐步摸索炉顶压力、缶压、介质质量对其产生的影响，利用压力补偿环节，对电子称进行函数校正；接收料缶称重传感器炉顶布料每环重量变化情况，依据每环重量变化情况确定溜槽倾动角ａ角的大小（△ａ=K△g其中K<1）中K也需要在投产后分析高炉炉子利用系数、风温、风压、喷煤比不断摸索；判断上批原料布料时圈数是否超时，依据圈数超时时间调节料流阀开度γ角的大小（△γ=K△t其中K>1）来改变料流流速中K也需要在投产后分析高炉炉子利用系数、风温、风压、喷煤比不断摸索；

2.6解决途径

高炉开炉前做好缶压、顶压、缶重参数同坐标趋势曲线图，编制0～220KPA间依最大顶压量程为佳的间隔5KPA的压力、缶重记录表。将德国申克料缶稳重仪的零点设置为实际料缶皮重值可依据缶体材质计算为起始点，设置其补偿功能为禁止状态非补偿状态。在实验中密切与操作工合作，均匀减少冷风放散阀的开度，以实现炉内压力均匀上升至查漏压力一般大于正常生产压力，保证记录曲线的平滑和记录数据的准确。通过数据记录可得出缶重与炉顶压力及缶内充、卸压的函数关系公式；依据分析得出的缶重与压力的基本线性关系，在西门子PLC内编制缶重与顶压和充、卸压的程序，通过与现用料缶称的数值对比，搜寻关系常数，再加以定点清零措施控制消除粘料及粘料后塌料影响；高炉投产后做好风温、风压、喷煤比、出铁量、料重参数同坐标趋势曲线图，在实验中密切与操作工合作，均匀每批料的料重，以实现同料时出铁量的偏差等条件，保证记录曲线的平滑和记录数据的准确。通过数据记录可得出ａ角、γ角的最佳函数公式的关系比常数。

3施工关键控制内容

施工中保护好相关炉顶设备，PLC柜及仪表柜断电；施工人员做好安全防护，遵守主厂安全规范听指挥；调试中进行网络隔离，单独调试；施工完了对现场做好清洁；2M高处施工作业必须系好安全带；在操作中坚守岗位，严禁酒后操作；工具用好后随时装入工具袋；工作前必须检查机械、仪表、工具等，确认完好方可使用；其他未尽事项按照安全法律法规执行。

4结语

综上所述，四高炉重量法布料控制属于合同任务中其中的一项任务，是近两年新兴的高炉炉顶布料技术，在重钢炼铁厂首次使用，此项技术推广后对高炉稳定顺行优质高产低耗具有里程碑意义。

参考文献

[1]高炉布料系统的精确控制[J]. 李晖实. 信息技术与信息化. 2013(02)

[2]《高炉布料规律》(修订版)简介[J]. 炼铁. 1994(03)

[3]结合数据追溯与数值模拟的高炉布料制度优化[J]. 王振阳,戴建华,江德文,张建良,杨天钧. 中国冶金. 2020(11)

[4]高炉布料装置的专利分析[J]. 闫洪波,孙午向. 内蒙古科技与经济. 2016(22)