本科生生產(chǎn)實習(xí)報告內(nèi)容

1、目 錄引 言11 濟南鋼鐵集團介紹22 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程42.1 鐵前主要生產(chǎn)工藝52.1.1燒結(jié)礦生產(chǎn)工藝62.1.2球團礦生產(chǎn)工藝82.1.3煉焦生產(chǎn)工藝92.2煉鐵主要生產(chǎn)工藝102.2.1高爐煉鐵基本流程112.2.2煉鐵設(shè)備概要122.3 煉鋼及其主要產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝142.3.1轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝142.3.2連鑄生產(chǎn)工藝152.4軋鋼及其主要產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝172.4.1熱軋工藝172.4.2冷軋工藝173 濟鋼各生產(chǎn)工藝流程中電氣設(shè)備的使用情況和控制系統(tǒng)的使用情況193.1 燒結(jié)工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)193.1.1燒結(jié)工藝的人工智能193.1.2燒結(jié)廠的配電系統(tǒng)223.1.3

2、燒結(jié)的三級網(wǎng)絡(luò)223.2 煉鐵工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)243.3 煉鋼工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)273.3.1轉(zhuǎn)爐電氣控制系統(tǒng)273.3.2連鑄電氣控制系統(tǒng)323.4中厚板工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)353.4.1中厚板廠電氣設(shè)備的應(yīng)用373.4.2 agc厚度控制393.4.3變頻器的控制433.5熱連軋工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)443.5.1扎線物料跟蹤系統(tǒng)453.5.2電氣傳動系統(tǒng)463.5.3液壓伺服系統(tǒng)464 典型對象控制系統(tǒng)設(shè)計484.1預(yù)測控制概述494.1.1發(fā)展?fàn)顩r與應(yīng)用494.1.2 基本控制原理494.2伺服電機的數(shù)學(xué)模型建立524.2.1伺服電機物理模型

3、524.2.2控制對象建模和約束條件544.3基于m p c工具包的matlab仿真544.3.1設(shè)定對象模型544.3.2設(shè)置mpc tool564.4結(jié)果及其分析574.5結(jié)語62參 考 文 獻63指導(dǎo)教師意見64引 言今年暑假，在自動化學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師的組織下，我們很榮幸能夠去濟南鋼鐵集團進行實習(xí)、參觀。此次實習(xí)為期4周，主要是對鋼鐵的生產(chǎn)、制造過程有細(xì)致的認(rèn)識和了解。并根據(jù)將學(xué)校的理論知識應(yīng)用到實際生產(chǎn)生活中，給我們大學(xué)的學(xué)習(xí)進行了更全面、更充實的拓展和補充。4周的實習(xí)，從觀看鋼鐵生產(chǎn)的視頻到濟鋼工程師們的講解再到親臨現(xiàn)場的考察。一整套學(xué)習(xí)過程循序漸進、理論與實際的結(jié)合，讓我們對鋼鐵生產(chǎn)

4、進行了全方位的學(xué)習(xí)。首先，觀看了4天的教學(xué)視頻，其中包括國內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)的現(xiàn)狀、鋼鐵生產(chǎn)的流程、鞍鋼先進的生產(chǎn)技術(shù)等等。接著，為期一周的自主學(xué)習(xí)，從圖書館、網(wǎng)站等地方查找資料，鞏固視頻學(xué)習(xí)的知識。然后是為期一周的外出實習(xí)，在濟南鋼鐵集團的現(xiàn)場，對理論知識進行了實踐。在那兒里，我們學(xué)習(xí)了濟鋼燒結(jié)廠的工藝、高爐煉鐵的工藝、轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝、中厚板生產(chǎn)流程以及熱連軋的工藝等，并且去了包括燒結(jié)廠、高爐、轉(zhuǎn)爐、中厚板廠、熱連軋廠以及能源動力廠在內(nèi)的6個現(xiàn)場?；氐綄W(xué)校的最后一周，是報告撰寫和復(fù)習(xí)鞏固階段。此次實習(xí)，不僅讓我們學(xué)到了鋼鐵的生產(chǎn)和技術(shù)流程，以及自動化領(lǐng)域在實際中的應(yīng)用，更重要的是，一個企業(yè)是如何將技

5、術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，一個國家是如何迫切需要先進的技術(shù)力量作為支撐。在當(dāng)下， 我國的技術(shù)力量還不夠發(fā)達，許多核心設(shè)備仍然需要從外國進口，我們應(yīng)當(dāng)看到這個不足，抓緊研發(fā)最新的技術(shù)，使得我國在技術(shù)力量上達到世界先進水平。1 濟南鋼鐵集團介紹濟鋼始建于1958年。現(xiàn)有職工3.68萬人。產(chǎn)品以中板、中厚板、熱軋薄板、冷軋薄板為主。目前主要裝備有： 31750m313200m3高爐共4座；445t3120t1210t轉(zhuǎn)爐共8座；2500mm雙機架中板生產(chǎn)線、3500mm雙機架厚板生產(chǎn)線、4300mm雙機架寬厚板生產(chǎn)線、1700asp生產(chǎn)線、冷軋雙機架生產(chǎn)線、小型材生產(chǎn)線各1條。1991年濟鋼鋼產(chǎn)量突破100萬

6、噸；2003年超過500萬噸；2005年鋼產(chǎn)量達到1042萬噸（其中主體區(qū)產(chǎn)量800萬噸），從一個默默無聞的地方鋼廠成長為一個具有千萬噸級生產(chǎn)能力的特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，濟鋼人實現(xiàn)了做大的理想。2008年3月，山東省為推進全省鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，組建了山東鋼鐵集團有限公司，濟鋼作為山鋼集團的主要成員之一，迎來了新的發(fā)展時期。2009年以來，210噸轉(zhuǎn)爐、4300毫米寬厚板軋機和3200立方米高爐相繼投產(chǎn)，標(biāo)志著濟鋼“十一五”技術(shù)改造主體框架基本完成，從此踏上了由大到強的轉(zhuǎn)型發(fā)展之路。近年來，濟鋼致力于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，積極推進節(jié)能減排，先后榮獲國家環(huán)境友好企業(yè)、山東省優(yōu)秀循環(huán)經(jīng)濟企業(yè)等榮譽稱號。被確定

7、為國家第一批循環(huán)經(jīng)濟試點單位，列為國家“十一五”規(guī)劃重點建設(shè)的循環(huán)經(jīng)濟示范企業(yè)。國際金融危機爆發(fā)以來，國內(nèi)鋼鐵工業(yè)遭到重創(chuàng)，企業(yè)盈利困難，效益直線下滑，全行業(yè)走進微利時代。由于歷史的原因，濟鋼與其他企業(yè)比，在鋼鐵行業(yè)困難時期，缺乏原料優(yōu)勢、地域優(yōu)勢和產(chǎn)品優(yōu)勢，受危機沖擊更加嚴(yán)重。面對先天不足和行業(yè)激烈競爭形勢，濟鋼端正認(rèn)識，不怨天尤人，直面現(xiàn)實，奮起自救，以前所未有的決心和勇氣，大力轉(zhuǎn)變思想觀念、大力創(chuàng)新管理思路、大力變革體制機制、大力打造“產(chǎn)品服務(wù)”銷售模式、大力推進降本增效，牢牢掌握工作主動權(quán)，推動了濟鋼在克服困難、適應(yīng)市場中穩(wěn)定健康發(fā)展。2011年生產(chǎn)鋼834萬噸、鐵877萬噸、鋼材86

8、2萬噸?！笆濉睍r期，濟鋼將牢牢把握科學(xué)發(fā)展主題和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整主線，加快轉(zhuǎn)型發(fā)展，實現(xiàn)在發(fā)展方式上由追求產(chǎn)量擴張向追求品種、質(zhì)量、效率、效益提升轉(zhuǎn)變；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上由注重鋼鐵主業(yè)發(fā)展向拉長產(chǎn)業(yè)鏈、多元發(fā)展轉(zhuǎn)變；盈利模式上由主業(yè)靠產(chǎn)量創(chuàng)利、輔業(yè)靠內(nèi)部市場向主業(yè)提升產(chǎn)品檔次、輔業(yè)向外打造新的利潤增長點轉(zhuǎn)變，建設(shè)現(xiàn)代服務(wù)型鋼廠，不斷創(chuàng)造新的業(yè)績，為把山鋼集團建設(shè)成為具有國際競爭力的世界一流鋼鐵強企做出積極貢獻。2 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程現(xiàn)代社會人類對鋼材的需求量十分巨大，鋼材有其他各種材質(zhì)所無法取代的，硬度、延展性、穩(wěn)定性、強度和可加工性，以及取得較容易，產(chǎn)量大等特點。得到了人類的特殊青睞。廣泛應(yīng)用于有人類

9、活動存在的各個領(lǐng)域。已經(jīng)成為一種不可取代的和不可或缺的基礎(chǔ)材料，正是基于這種巨大的社會需求，人類幾千年來都在發(fā)明發(fā)展制造鋼材。據(jù)估計，2005年中國的鋼材產(chǎn)量達到2.5億噸以上，成為全球第一鋼材消耗國。制造鋼材的過程是龐大而復(fù)雜的，所謂的制造鋼材就是將自然界中存在的易取得的資源，經(jīng)過特殊方法制造為人類需求的各種材質(zhì)、尺寸的鋼材，如線、管、板、特型鋼等。一套完整的鋼鐵生產(chǎn)流程包括幾個部分：采礦選礦煉鐵煉鋼軋鋼。就一般鋼鐵廠而言，采礦一般由國內(nèi)收購或國外進口，不在集團運作范圍內(nèi)。從選礦開始到成品出產(chǎn)，其主要流程如圖2.1所示。圖2.1鋼鐵生產(chǎn)的主要流程2.1 鐵前主要生產(chǎn)工藝鐵前工藝主要是指從采礦

10、、選礦開始，到煉鐵以前的主要工藝。煉鐵需要優(yōu)質(zhì)的原材料，包括優(yōu)質(zhì)的礦石、焦炭、煤粉等等。而一般來說，從礦山挖掘出來的礦石不能達到煉鐵的品質(zhì)要求，特別是在中國，采得的礦石以貧礦為主。而直接從國外進口優(yōu)質(zhì)原材料又比較昂貴，因此鐵前工藝是十分重要的一步，其中主要報包含了：燒結(jié)礦、球團礦、煉焦等工藝。2.1.1燒結(jié)礦生產(chǎn)工藝（1）造塊的概念造塊是將粉狀物料聚結(jié)成塊狀,并實現(xiàn)其物理化學(xué)性能優(yōu)化的過程?，F(xiàn)代冶金造塊不僅為冶煉提供優(yōu)質(zhì)爐料，而且也逐漸成為由冶金原料及二次資源直接提取分離有價元素、制備新材料的過程，是實現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)低耗冶金生產(chǎn)與資源循環(huán)再生的重要徑。此外，造塊技術(shù)在煤炭、化工、建材、醫(yī)藥等領(lǐng)域也

11、獲得廣泛應(yīng)用。我國的鐵礦石大部分都是貧礦，貧礦直接入爐煉鐵是很不合算的，因此必須將貧礦進行破碎、選出高品位的精礦后，再將精礦粉造塊成為人造富礦才能入高爐冶煉。所以，粉礦造塊是充分合理利用貧礦的不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而富礦的開采過程中要產(chǎn)生粉礦，直接使用富礦冶煉也會導(dǎo)致粉礦直接入爐，引起高爐不順，惡化高爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，因此粉礦也必須經(jīng)過造塊才能入爐。造塊的方法有很多，其中主要的方法就是燒結(jié)礦和球團礦。此外，還有壓制方團礦、輥壓團礦、蒸養(yǎng)球團、碳酸化球團，其成球方式和固結(jié)方法與球團礦不同，還有小球燒結(jié)，國外稱為hps球團化撓結(jié)礦，界于球團和燒結(jié)之間；還有鐵焦生產(chǎn)，是煉焦和粉礦造塊相結(jié)合。造塊工藝在鋼

12、鐵生產(chǎn)中有著不可或缺的地位，它與傳統(tǒng)鋼鐵工藝緊密相連，其基本流程如圖2.2所示。圖2.2造塊工藝在煉鋼流程中的作用（2）燒結(jié)工藝“燒結(jié)”就是指粉狀物料加熱到熔點以下而粘結(jié)成固體的現(xiàn)象。燒結(jié)方法主要有吹風(fēng)燒結(jié)法和抽風(fēng)燒結(jié)法兩大類。吹風(fēng)燒結(jié)有平地堆撓、饒結(jié)識、撓結(jié)盤，抽風(fēng)燒結(jié)有路式僥結(jié)、艱面步進式燒紹機、帶式燒結(jié)機、環(huán)形撓結(jié)電機即日本矢作式。國內(nèi)外普遍采用的是常式抽風(fēng)燒結(jié)機，在我國地方小鐵廣還有相當(dāng)一部分用平地吹風(fēng)堆燒和箱式抽風(fēng)燒結(jié)。比外，還有回轉(zhuǎn)窯澆結(jié)法、懸浮燒結(jié)法。燒結(jié)礦主要針對貧礦，利用含鐵20%-30%的礦石制作成人造富礦，產(chǎn)生的是堿性礦石。在煉鐵過程中，與酸性的球團礦一起熔煉?；镜臒Y(jié)

13、原則有四部分：配料、混合、燒冷、整粒。其流程圖如圖2.3所示。此外，國外現(xiàn)在已經(jīng)有了取消燒結(jié)工序的成功先例。但是結(jié)合國內(nèi)鐵礦資源以及多少年的燒結(jié)技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗，取消燒結(jié)工藝在國內(nèi)外任何一個鋼鐵廠都是不可能的。而單純對于燒結(jié)工藝來說，還有許多的尖端技術(shù)需要進一步開發(fā)；相應(yīng)的，如何在有限的條件下合理利用資源，進行更好的控制，實現(xiàn)利益的最大化，保護環(huán)境，都還遠(yuǎn)達不到說完美的程度?？傊瑹Y(jié)及相應(yīng)工作，將來的發(fā)展還大有可為。圖2.3燒結(jié)礦的基本流程2.1.2球團礦生產(chǎn)工藝20世紀(jì)70年代，各種球團技術(shù)已得到大力推廣和發(fā)展，其中以鏈篦機回轉(zhuǎn)窯球團生產(chǎn)線的發(fā)展最為顯著。它具有對原料條件適應(yīng)性強、產(chǎn)品質(zhì)量好

14、、能耗低、無污染，并適合大規(guī)模生產(chǎn)。球團礦原料主要有：磁鐵礦或赤鐵礦鐵精粉，膨潤土。燃料則用爐煤氣、天然氣、煤粉等。其主要流程如圖2.4所示。圖2.4球團礦生產(chǎn)流程圖球團礦是一種高品質(zhì)的高爐原料，俗稱高爐的“順氣丸”。含鐵品位較高，有害元素少。粒度均勻，冷態(tài)強度大，無熱爆現(xiàn)象、可用于較長時間的貯存和遠(yuǎn)距離運輸。球團礦主要是針對富礦，大約60%-70%左右的含鐵的礦石，將其做成酸性礦石。在高爐中與燒結(jié)礦搭配使用，可大大降低高爐焦比（），提高高爐質(zhì)量，使高爐爐料結(jié)構(gòu)合理化，最終使高爐達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、高效之目的。目前，國內(nèi)正在研制酸性的燒結(jié)礦，以取消球團礦，從而降低富礦的成本。2.1.3煉焦生

15、產(chǎn)工藝 高爐生產(chǎn)前的準(zhǔn)備除了準(zhǔn)備鐵礦石（燒結(jié)礦和球團礦）外，還需要準(zhǔn)備好必需的燃料，焦炭。焦炭是高爐冶煉的主要燃料，焦炭在風(fēng)口前燃燒放出大量熱量并產(chǎn)生煤氣，煤氣在上升過程中將熱量傳給爐料，使高爐內(nèi)的各種物理化學(xué)反應(yīng)得以進行。焦炭在高爐冶煉中作為發(fā)熱劑、還原劑、料柱骨架、滲碳劑等作用，其中，前三個是高爐反應(yīng)的核心，因此，高質(zhì)量的焦炭是煉鐵不可或缺的重要工藝?，F(xiàn)代的焦炭冶煉分為洗煤、配煤、煉焦和后期處理幾部分，如圖2.5所示。洗煤：原煤在煉焦之前，進行洗選，目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。配煤：將各種結(jié)焦性能不同的煤按一定比例配合煉焦，目的是在保證焦炭質(zhì)量的前提下，擴大煉焦用煤的使用范圍，

16、合理地利用國家資源，并盡可能地多得到一些化工產(chǎn)品。煉焦：將配合好的煤裝入煉焦?fàn)t的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過一定時間，最后形成焦炭。后期處理：將爐內(nèi)推出的紅熱焦炭送去熄焦塔熄火，然后進行破碎、篩分、分級、獲得不同粒度的焦炭產(chǎn)品，分別送往高爐及燒結(jié)等用戶。當(dāng)然，在煉焦過程中還會產(chǎn)生煉焦煤氣及多種化學(xué)產(chǎn)品。其中，焦?fàn)t煤氣是燒結(jié)、煉焦、煉鐵、煉鋼和軋鋼生產(chǎn)的主要燃料。圖2.5煉焦工藝流程圖2.2煉鐵主要生產(chǎn)工藝制造鋼材是由許多工序聯(lián)合完成的，而煉鐵是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的中心環(huán)節(jié)，煉鐵是將化合物的鐵礦石轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鐵的一個過程,設(shè)備復(fù)雜龐大、技術(shù)含量高、工藝復(fù)雜。煉鐵技術(shù)經(jīng)過幾千

17、年的發(fā)展，發(fā)展為兩個大的派別：1 高爐煉鐵；2 直接還原鐵。高爐占所有出鐵產(chǎn)量的90以上，直接還原鐵技術(shù)不成熟。塵鐵質(zhì)量差，因而各國普遍采用的是高爐煉鐵。2.2.1高爐煉鐵基本流程高爐煉鐵的工藝流程主要有配料、加料、中間環(huán)節(jié)、出鐵等幾個環(huán)節(jié)。首先，煉鐵是一個連續(xù)的過程，當(dāng)上一爐鐵水還沒煉好，下一爐已經(jīng)要開始配料。中心化驗室會對煉鐵原料（鐵礦石、燒結(jié)料）的成分檢測、造渣料（石灰石、生白云石、熟白云石）的成分檢測、燃料（焦炭）的成分檢測，將檢測結(jié)果送至煉鐵配料處；配料處根據(jù)這些檢測數(shù)據(jù)和配料公式來計算煉鐵原料、造渣料、燃料的具體加入量。再通過皮帶秤從料場打料過來，配好的料批經(jīng)小車不斷地加入料倉。熱

18、風(fēng)爐不斷將冷風(fēng)和氧氣經(jīng)過加熱升溫到12001300度之間，送入風(fēng)口，供焦炭燃燒。同時煤粉倉的的煤粉送入噴吹站，由噴吹站送入高爐風(fēng)口。最后是等待鐵水出爐，由魚雷罐車裝載并運往煉鋼廠。具體流程如圖2.6所示。圖2.6高爐煉鐵流程圖2.2.2煉鐵設(shè)備概要煉鐵設(shè)備總體來說，是以高爐為核心，共有7大部分組成。從上料到煉鐵再到出鐵，以及余熱、多余煤氣的回收利用，他們的作用相輔相成，共同組成了一個循環(huán)煉鐵系統(tǒng)。（1）高爐本體高爐本體是各種礦石、燃料的反應(yīng)容器。燒結(jié)礦、球團礦、雜礦、生礦等原料的鐵元素，在還原劑焦炭燃燒產(chǎn)生co和大量熱量作用下（輔助有煤粉、富氧、熱風(fēng)、冷風(fēng)等），在爐本體內(nèi)發(fā)生反應(yīng)還原成鐵水和鐵

19、渣沉入爐缸，渣鐵混合物經(jīng)過爐前鐵口放出，鐵水和鐵渣經(jīng)爐前鐵溝大閘(渣鐵分離器)分離，鐵水裝入魚雷罐運入煉鋼廠進行繼續(xù)冶煉,鐵渣經(jīng)水沖渣系統(tǒng)處理，變成細(xì)沙，送下道工序造水泥。其主要設(shè)備有：煤氣切斷閥、煤氣放散閥、重力除塵器、減壓閥組、混風(fēng)調(diào)節(jié)閥、探尺、煤氣分析儀等。（2）高爐槽下槽下系統(tǒng)是將各種礦石和焦炭進行篩分、稱量、配混，送入爐頂料罐中。其礦石系統(tǒng)主要有：螢石、巴西礦、澳礦、燒結(jié)礦、球團礦、礦粉。焦炭系統(tǒng)主要有：濕焦炭、干焦炭、焦丁。（3）高爐爐頂爐頂子系統(tǒng)主要功能是控制爐頂設(shè)備，設(shè)定布料矩陣，與槽下系統(tǒng)一起控制上料，將爐料正確地裝入料罐，完成向高爐裝料和按照布料矩陣進行布料。同時對爐頂?shù)囊?/p>

20、壓、水冷系統(tǒng)進行控制和監(jiān)視。設(shè)備包括爐頂上、下料罐（包括上料閘、下料閘、上密封閥、下密封閥、均壓及均壓放散閥）、布料器、爐頂水冷系統(tǒng)、液壓站等設(shè)備。（4）熱風(fēng)爐即是一個換熱器，將冷風(fēng)加熱（約1250）后經(jīng)熱風(fēng)管道送入高爐。助燃空氣和煤氣（或混合煤氣）經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后送入熱風(fēng)爐，以頂部燃燒的方式(頂燃式)加熱格子磚，冷風(fēng)從格子磚外部進入熱風(fēng)爐，通過換熱器使冷風(fēng)加熱。被加熱（1250）后的熱風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)管道管道送入高爐。（5）噴煤粉器原煤經(jīng)磨機磨成煤粉，經(jīng)袋式收塵器，送到煤粉倉，經(jīng)過氮氣輸送至高爐爐內(nèi)。主要經(jīng)過三個步驟：搬運、制粉、噴吹。（6）trt發(fā)電該設(shè)備是利用高爐爐頂產(chǎn)生的剩余高壓煤氣，經(jīng)除塵，進

21、入透平發(fā)電機組發(fā)電。主要有兩部分組成：煤氣凈化、透平發(fā)電。煤氣凈化可以分濕式除塵和干式除塵。由于濕式除塵占地面積大，浪費大量水資源等缺點，已經(jīng)不常用了。而干式除塵則得以廣泛應(yīng)用，如布袋除塵法。而透平發(fā)電，是將高爐爐頂煤氣具有的壓力能和熱能，用透平膨脹機膨脹做功，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。（7）輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)主要包括原燃料供應(yīng)、除塵、水沖渣等。可以使高爐連續(xù)不斷使用，而且能大大提高廢氣、廢渣、廢水的回收和利用。2.3 煉鋼及其主要產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝鋼是一種具有很好的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能的材料，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。用途不同對鋼的性能要求也不同，從而對鋼的生產(chǎn)也提出了不同的要求

22、。石油、化工、航天航空、交通運輸、農(nóng)業(yè)、國防等許多重要的領(lǐng)域均需要各種類型的大量鋼材，我們的日常生活更離不開鋼?？傊?，鋼材仍將是21世紀(jì)用途最廣的結(jié)構(gòu)材料和最主要功能材料。首先，我們應(yīng)該明白什么是鋼。根據(jù)碳的含量，理論上，一般把碳含量小于2.11%的鐵稱之鋼，它的熔點在1450-1500，而生鐵的熔點在1100-1200。在鋼中碳元素和鐵元素形成fe3c固熔體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。煉鋼的方法有很多。從最早出現(xiàn)的坩堝煉鋼法，是將生鐵和廢鐵裝入由石墨和粘土制成的坩堝內(nèi)，用火焰加熱熔化爐料，之后將熔化的爐料澆成鋼錠。此法幾乎無雜質(zhì)元素的氧化反應(yīng)。而后，英國人又發(fā)

23、明了酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法。解決了用鐵水直接冶煉鋼水的難題，從而使煉鋼的質(zhì)量得到提高，但此法要求鐵水的硅含量大于0.8%，而且不能脫硫，目前已被淘汰。后來，德國人發(fā)明了酸性平爐煉鋼法，其對原料的適應(yīng)性比轉(zhuǎn)爐更強，一時間應(yīng)用很廣。到了近現(xiàn)代，英國人托馬斯發(fā)明了堿性爐襯的底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法、美國人發(fā)明了完全依靠廢鋼為原料的電弧爐煉鋼法、瑞典人又嘗試成功了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼。后來這三種方法，在現(xiàn)在的應(yīng)用中極為廣泛。其中轉(zhuǎn)爐煉鋼是主流。占了世界產(chǎn)鋼的60%以上。因此，我們這里簡單介紹一下轉(zhuǎn)爐煉鋼的技術(shù)。2.3.1轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口）

24、，壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。如果空氣是從爐低吹入，那就叫做低吹轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐在冶煉和精煉處理中，雖然可以脫硫，但是難度較大，作業(yè)時間長，與鑄機不好配合；高爐煉鐵要獲得低硫鐵水，必須精料，增大焦比，提高堿度，爐況就難以順行，產(chǎn)量降低，這是不可取的。實踐證明，爐外鐵水脫硫才是最為經(jīng)濟合理的優(yōu)選工藝。轉(zhuǎn)爐采用低硫鐵水冶煉，減輕了轉(zhuǎn)爐冶煉和爐外精煉的脫硫負(fù)擔(dān)，減少了石灰消耗、噴濺和渣量，提高金屬收得率和生產(chǎn)效率。同時，也提高了鋼水質(zhì)量，并能擴大品種范圍，增強市場競爭能力。鐵水預(yù)處理進行后，煉鋼開始了。首先轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并

25、轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)爐使它直立起來。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化物(feo，sio2，mno)生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應(yīng)遍及整個爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。每一爐鋼水出爐后，都需要

26、進行補爐，以便保證下一爐鋼水的質(zhì)量。其基本流程如圖2.7所示。2.3.2連鑄生產(chǎn)工藝制造好的鋼水，我們需要進一步處理。鋼水的成形有兩種方法，傳統(tǒng)的模注和連鑄。模注是將鋼水倒入模具內(nèi)，冷卻后形成鋼坯。還需要進一步加工才能成為鋼材。而連鑄是一項把鋼水直接澆鑄成形的新工藝，即直接成為了初步的鋼材。這大大減少了不必要的流程，節(jié)約了成本，提高了效率。圖2.7轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼生產(chǎn)流程其基本流程如下：將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機的核心設(shè)備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶。拉矯機與結(jié)晶振動裝置共同作用，將

27、結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。如圖2.8所示。圖2.8連鑄工藝流程圖2.4軋鋼及其主要產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝從煉鋼廠出來的鋼坯在旋轉(zhuǎn)的軋輥間改變鋼錠，這種鋼坯形狀的壓力加工過程叫軋鋼。原來的半成品（鋼坯）經(jīng)過軋鋼廠進行軋制以后，成為了合格的產(chǎn)品。其作用一方面是為了得到需要的形狀；另一方面是為了改善鋼的內(nèi)部質(zhì)量。就軋鋼時溫度而言，軋鋼工藝可以大致分為兩類：熱軋和冷軋。根據(jù)板材的工藝需求分，還可以分為：帶鋼熱軋、中厚板材、線材冷軋等等。我們這里只簡單介紹熱軋和冷軋。2.4.1熱軋工藝熱軋是在鋼的再結(jié)晶溫度以上進行的軋制。熱軋時金屬塑性高，變形抗力低，大大減少了金屬變形的能量

28、消耗。所以熱軋能顯著降低能耗，降低成本。此外熱軋能改善金屬及合金的加工工藝性能，即將鑄造狀態(tài)的粗大晶粒破碎，顯著裂紋愈合，減少或消除鑄造缺陷，將鑄態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃谓M織，提高合金的加工性能。其基本流程如下：從煉鋼廠送過來的連鑄坯，首先是進入加熱爐，然后經(jīng)過初軋機反復(fù)軋制之后，進入精軋機。軋鋼屬于金屬壓力加工，說簡單點，軋鋼板就像壓面條，經(jīng)過搟面杖的多次擠壓與推進，面就越搟越薄。在熱軋生產(chǎn)線上，軋坯加熱變軟，被輥道送入軋機，最后軋成用戶要求的尺寸。軋鋼是連續(xù)的不間斷的作業(yè)，鋼帶在輥道上運行速度快，設(shè)備自動化程度高，效率也高。從平爐出來的鋼錠也可以成為鋼板，但首先要經(jīng)過加熱和初軋開坯才能送到熱軋線上

29、進行軋制，工序改用連鑄坯就簡單多了，一般連鑄坯的厚度為150250mm，先經(jīng)過除磷機再到初軋機，經(jīng)輥道進入精軋軋機，精軋機由多架多輥式軋機組成，機前裝有測速輥和飛剪，切除板面頭部。精軋機的速度可以達到數(shù)十米每秒。熱軋成品分為鋼卷和錠式板兩種，經(jīng)過熱軋后的鋼軌厚度一般在幾個毫米,如果用戶要求鋼板更薄的話，還要經(jīng)過冷軋。2.4.2冷軋工藝與熱軋相比，冷軋廠的加工線比較分散，冷軋產(chǎn)品主要有普通冷軋板、涂鍍層板也就是鍍錫板、鍍鋅板和彩涂板。冷連軋是用熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮。其成品為軋硬卷，由于連續(xù)冷變形的冷作硬化使軋硬卷的強度、硬度上升、韌塑指標(biāo)下降，因此沖壓性能將惡化，只能用于簡單變形的零

30、件。軋硬卷可作為熱鍍鋅廠的原料，因為熱鍍鋅機組均設(shè)置有退火線。一般冷連軋板、卷均應(yīng)經(jīng)過連續(xù)退火（capl機組）或罩式爐退火消除冷軋硬化及軋制應(yīng)力，達到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)性能指標(biāo)。 由于冷軋工藝，根據(jù)需求的不同，有不同的步驟和流程，這里就簡單介紹一下，冷軋帶鋼卷的工藝。主要經(jīng)過酸洗、冷軋、工藝潤滑、退火、平整等幾個工序，如圖2.9所示。圖2.9冷軋工藝流程圖先用連續(xù)的酸洗機組去除熱軋帶卷的表面氧化鐵鱗。酸洗后，進行清洗、烘干、剪邊和分卷。酸洗后的帶坯經(jīng)過冷軋機扎到需求的厚度。再用起潤劑進行潤滑和冷卻，一般是一些冷卻性能較好的乳液。為了消除冷軋的加工硬化，使鋼板再結(jié)晶軟化，接著對冷軋板進行退火處理

31、，可以分連續(xù)退火和罩式退火兩種。最后，用平整機把鋼帶矯直，避免退火后的鋼板在沖壓時產(chǎn)生塑性失穩(wěn)。而且，平整機兼有二次冷軋的功能。成型后的鋼板，可以送去鍍層、剪切和包裝。3 濟鋼各生產(chǎn)工藝流程中電氣設(shè)備的使用情況和控制系統(tǒng)的使用情況鋼鐵工業(yè)是一個各工序連續(xù)、工序之間銜接離散的混合過程工業(yè)。它在國民經(jīng)濟中占有很重要的地位，同時鋼鐵工業(yè)又是一個高能耗的生產(chǎn)工藝過程。要使鋼鐵企業(yè)能夠高水平的持續(xù)發(fā)展，必須實現(xiàn)整體生產(chǎn)自動化，而自動化技術(shù)總是緊隨著計算機技術(shù)的進步而發(fā)展。鋼鐵工業(yè)自動化根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織將其分為l0l5級結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)檢測執(zhí)行級、基礎(chǔ)自動化級、生產(chǎn)過程控制級、生產(chǎn)控制級、局域管理級、企業(yè)經(jīng)

32、營管理級。在濟鋼鋼鐵工藝中各個級別的自動化都有著良好的分工和應(yīng)用。由于我們學(xué)習(xí)的是生產(chǎn)工序的自動化，與各位工程師打交道。所以，這里重點介紹pcs級，即生產(chǎn)過程控制級，包括l0l2。3.1 燒結(jié)工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)目前燒結(jié)過程是一個機理復(fù)雜、影響因素眾多、強耦合、大滯后的動態(tài)系統(tǒng)，難以建立精確數(shù)學(xué)模型來進行控制。目前，在生產(chǎn)實踐中，大多依據(jù)熟練操作工人的經(jīng)驗來調(diào)節(jié)和控制生產(chǎn)。如果將模擬人的判斷和思維的人工智能技術(shù)用于過程控制，是解決這類復(fù)雜系統(tǒng)控制的有力工具。濟南鋼鐵廠廣泛采用了智能化控制，以加快燒結(jié)的質(zhì)量，減少人為作用的因素。其中，以燒結(jié)人工智能、配電系統(tǒng)設(shè)備、三級管理網(wǎng)絡(luò)來介紹。3

33、.1.1燒結(jié)工藝的人工智能國外的人工智能技術(shù)在燒結(jié)過程中的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代的日本燒結(jié)廠，并由于其顯著的控制效果而得到廣泛應(yīng)用。目前，日本大多數(shù)的燒結(jié)廠都已研制和安裝了自己的人工智能系統(tǒng)，用于燒結(jié)廠的控制。國內(nèi)從20世紀(jì)90年代開始將人工智能技術(shù)應(yīng)用于燒結(jié)生產(chǎn)，研究和應(yīng)用較多的是專家系統(tǒng)。人工智能目前以專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三大關(guān)鍵技術(shù)為主。濟鋼的燒結(jié)廠應(yīng)用了芬蘭羅德洛基公司的燒結(jié)控制模型，共包括11個控制模型，其中一級模型（l1級）6個，分別為：混合料總量控制模型、返礦比例控制模型、燃料比率控制模型、混合料水分控制模型、點火控制模型、混合料給料控制模型。這6個模型結(jié)合羅德洛基公司

34、資料和在一燒的應(yīng)用基礎(chǔ)，編程工作由濟鋼自動化研究所自行完成。二級模型（l2級）共5個，分別為：原料加工模型、基本配料判斷模型、動態(tài)配料判斷模型、燃燒上升點(brp)偏差控制模型、燃燒上升點(brp)位置控制模型。2007年5月，基本全部投用以來，應(yīng)用效果顯著。6個一級模型概述： ( 1) 混合料總量控制模型 混合料總量控制模型在線控制混合料槽中的物料量保持在一個允許的范圍內(nèi)，所要控制的變量是混合料的配料量和混合料槽內(nèi)的物料量。該模型可自動調(diào)節(jié)配料室不同物料的下料量，使之與設(shè)定值保持一致。在上位機上輸入混合量總量及各種物料的比例后，模型對配料室各種物料每一時刻的下料量進行實時跟蹤并存入緩沖區(qū)，根

35、據(jù)配比動態(tài)的自動調(diào)整每一種物料的下料量，采用常規(guī)控制、串級控制、補償控制相結(jié)合的方法。實現(xiàn)了自動換倉時無擾動切換，避免了在出現(xiàn)堵料、斷料情況下料量波動的現(xiàn)象，精確地控制各物料的下料總量的平衡。(2) 返礦比例控制模型 返礦比率控制模型的目的是：使返礦在燒結(jié)混合料中的比率盡可能保持恒定。這個返礦比率受控于冷返礦的產(chǎn)生量，總返礦量受控于燃料分加處的燃料下料量，使冷返礦料倉的料位保持在一定的范圍之內(nèi)，達到燒結(jié)過程中返礦平衡的目標(biāo)。(3) 燃料比率控制模型 燃料比率控制模型在線控制混合料中燃料的比率。模型考慮到燃料中的固定碳和水分的含量，使混合料中固定碳的含量保持恒定，控制燒結(jié)生產(chǎn)中的固體燃料消耗。此

36、外，該模型根據(jù)返礦的產(chǎn)生量，在計算中考慮返礦對燃料配加量的影響。濟鋼燒結(jié)廠 30 % 的燃料在配料室中添加，70 % 的燃料在二混后再加，該模型考慮了過程延遲和原料瞬時流量的變化。當(dāng)配料室燃料的下料量有波動時，系統(tǒng)能夠自動記錄時間與波動量的大小。經(jīng)過延時后，自動調(diào)整燃料分加處的燃料下料量，從而達到了控制燒結(jié)生產(chǎn)中固體燃料消耗量的目的。(4) 混合料水分控制模型 水分控制模型是在原料平衡計算基礎(chǔ)之上進行的。模型用原料的濕重來計算干重和不同階段的水的流量。該模型考慮到了污泥對一混水分的影響，實際的水分的控制在一混、二混、三混中進行，根據(jù)物料平衡來調(diào)整混合料中水的含量。(5) 點火控制模型 該模型分

37、為點火溫度控制和點火強度控制兩個方式。通過調(diào)整點火空氣煤氣的比率實現(xiàn)。其中點火強度控制是一種先進的燒結(jié)點火控制模式，在考慮到燒結(jié)機速度、點火溫度和煤氣熱值的情況下，使點火效果最好，煤氣消耗最低。(6) 混合料給料控制模型 該模型的控制設(shè)備是在垂直于燒結(jié)機運動方向上設(shè)的6 個布料小門，通過步進電機精確驅(qū)動，控制每一個布料門的開度。和二級的燃燒上升點(brp)模型一起，實現(xiàn)對橫向燒結(jié)狀態(tài)的控制。模型通過超聲波料位儀測量壓入率，控制圓輥給料機的轉(zhuǎn)速使燒結(jié)機壓入率保持穩(wěn)定。 5個二級模型概述： 二級模型采用c 語言進行編程，程序在二級系統(tǒng)的服務(wù)器中運行。模型根據(jù)從一級系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行計算，運算結(jié)果通

38、過通訊程序傳送到一級系統(tǒng)執(zhí)行控制。 ( 1)原料加工模型（混勻堆料計算模型） 該模型用于原料場的混勻料堆的配料生產(chǎn)。以含水分的燒結(jié)各種原料為基礎(chǔ)，在考慮各種原料的干質(zhì)量和在不同生產(chǎn)階段的加水量后，給出不同原料在混勻料中的配比，控制原料場中和鐵料的生產(chǎn)。(2) 基本配料判斷模型 模型采用線性規(guī)劃的工具，根據(jù)高爐所需要的燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)進行計算。模型可根據(jù)不同的原料和所需的燒結(jié)礦成分決定不同物料的配料量，將數(shù)據(jù)傳到一級的混合料總量控制模型對不同物料的配料量進行控制。該模型主要在系統(tǒng)剛開始生產(chǎn)和原料成分發(fā)生較大變化時使用，代替了人工的配料計算，具有準(zhǔn)確、可靠的特點。(3) 動態(tài)配料判斷模型 動態(tài)配料

39、模型是把實際的燒結(jié)礦成分分析值作為反饋信號調(diào)整配料室不同原料的配比，它在靜態(tài)配料模型計算的配比的基礎(chǔ)上，在線動態(tài)判斷燒結(jié)礦成分與設(shè)定值的偏差。并對配比進行調(diào)整，使燒結(jié)礦的指標(biāo)最終達到設(shè)定的目標(biāo)值。(4) 燃燒上升點(brp) 偏差控制模型和燃燒上升點(brp) 位置控制模型對燒結(jié)過程的理想的控制應(yīng)包括兩個方面：一是橫向燒結(jié)狀態(tài)的控制。使垂直于燒結(jié)機運動方向上的燒結(jié)狀態(tài)保持均勻。另一個是縱向燒結(jié)狀態(tài)的控制，通過調(diào)整燒結(jié)機的速度，使燒透狀態(tài)保持在最佳位置。這兩個模型采用了模糊控制等方法，分別實現(xiàn)了以上功能。3.1.2燒結(jié)廠的配電系統(tǒng)燒結(jié)廠電器的穩(wěn)定是整個設(shè)備的關(guān)鍵。高壓配電中，抽風(fēng)機是燒結(jié)中的關(guān)鍵

40、設(shè)備。擁有兩個進線端，以保證任何時候都能供電運行。其次是變壓器共有11個：機頭變壓器2臺、機尾變壓器2臺、燒結(jié)變壓器2臺、成品變壓器2臺、配料變壓器2臺、公輔變壓器1臺。其高壓配電如圖3.1所示。低壓配電中，典型的設(shè)備有：變頻器、軟啟動器、普通電路（皮帶機等）。由于低壓配電比較容易，因此不詳細(xì)贅述。3.1.3燒結(jié)的三級網(wǎng)絡(luò)燒結(jié)廠擁有plc電器的控制的三級網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)圖如圖3.2所示，其構(gòu)成如下：1、以太網(wǎng)（ethernet）：光纖為介質(zhì)，連接模塊1756-enbt。2、控制網(wǎng)（controlnet）：同軸電纜為介質(zhì)，連接模塊1756-cnbt。3、設(shè)備網(wǎng)（devicenet）：總線電纜為介質(zhì)，連

41、接模塊1756-dnb。三級網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成了一個基于plc控制的自動化網(wǎng)絡(luò)。其監(jiān)控軟件采用rsnetworx系列，用rslinx編程。圖3.1高壓配電圖圖3.2三級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖3.2 煉鐵工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)高爐煉鐵主要是需要自動化監(jiān)控和配料輸送，其控制含量不高。其計算機系統(tǒng)是包括plc系統(tǒng)、監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，實現(xiàn)了高爐系統(tǒng)全過程集中監(jiān)控和過程控制?；窘Y(jié)構(gòu)如圖3.3所示。圖3.3高爐自動化控制配置圖按組成層次可以分為：上位機、下位機（plc）和通訊。上位機：包括服務(wù)器（點數(shù)分）和客戶端工控機及相關(guān)組態(tài)軟件。下位機：plc（cpu、網(wǎng)絡(luò)模塊、i/o模塊及第三方模塊（內(nèi)存分），及編程

42、軟件。網(wǎng)絡(luò)模塊包括c網(wǎng)（control net）、d網(wǎng)（device net）、和e網(wǎng)（internet）。通訊：路由器、交換機、光纖（收、發(fā)端接收器和光纜）雙絞線等。集中視頻監(jiān)控系統(tǒng)：工業(yè)攝像機、光纖、數(shù)字視頻光端機、局域網(wǎng)平臺、處理器和個監(jiān)視終端。應(yīng)用：3200高爐/400燒結(jié)機供配電室、無人職守場所及主要崗位等。目前應(yīng)用的plc系統(tǒng)有：施耐德系列（ neza ）、ab系列、西門子系列等。下位編程軟件主要有：施耐德公司的concept2.0、2.2、2.5、2.6，unity2.2、4.0等；ab公司的rslogix5000、5555等；西門子公司的s7200、300、400等；主要使用的

43、編程語言是梯形圖（ld）和功能塊（fbd）。上位監(jiān)控軟件主要有：施耐德的mp7.0、7.2，fix系列和ifix系列、及citect系列和 pl707win； ab公司的rsview se 3.2、4.0；西門子公司的wincc6.0等。第三方接口軟件：ab公司提供的mvi56mnet，可實現(xiàn)ab公司與施耐德公司雙向數(shù)據(jù)通訊。下面給出幾張關(guān)于wincc監(jiān)控的上位機截屏，如圖3.5所示。圖3.5高爐、槽下、爐頂、制粉的上位機監(jiān)控畫面3.3 煉鋼工藝的生產(chǎn)電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)煉鋼是一個需要高度自動化來提高生產(chǎn)效率的區(qū)域。它包括轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化和連鑄自動化。3.3.1轉(zhuǎn)爐電氣控制系統(tǒng)煉鋼廠120區(qū)域轉(zhuǎn)

44、爐系統(tǒng)由2座鐵水倒罐站、3座鐵水預(yù)處理（kr）、3座120噸轉(zhuǎn)爐，以及輔助煉鋼的除塵系統(tǒng)、鋼包傾翻系統(tǒng)、燜渣系統(tǒng)、鋼包冷修系統(tǒng)、地平車及烘烤器等系統(tǒng)組成。1#轉(zhuǎn)爐于2003年3月投產(chǎn)，2#、3#轉(zhuǎn)爐于2005年相繼投產(chǎn)。轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程大致如下：從高爐運來的鐵水經(jīng)倒罐站后進入kr脫硫或者直接稱重后加入轉(zhuǎn)爐，冶煉過程中需要的石灰、瑩石、合金等輔原料由上料和投料裝置按冶煉要求適時加入轉(zhuǎn)爐，供氧系統(tǒng)經(jīng)氧槍向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹入氧氣進行冶煉，鋼水質(zhì)量合格后倒入鋼包送去連鑄。煉鋼過程產(chǎn)生的煙氣由汽化冷卻系統(tǒng)冷卻，煙氣中的熱量回收生產(chǎn)蒸汽，煤氣經(jīng)回收系統(tǒng)送煤氣柜或送放散煙囪燃燒。輔原料輸送和冶煉過程產(chǎn)生的粉塵由二次

45、除塵系統(tǒng)進行處理。其中，電氣自動化應(yīng)用廣泛，有如下9個部分。（1） 上料系統(tǒng)上料系統(tǒng)由輔原料高位料倉上料系統(tǒng)、鐵合金中位料倉上料系統(tǒng)、鐵合金爐后料倉上料系統(tǒng)、精煉高位料倉上料系統(tǒng)四個部分組成。上料流程如下：各種合格粒度輔原料和鐵合金均由自卸汽車運來卸入輔原料地下料倉和鐵合金地下料倉，地下受料倉中的各種原料經(jīng)倉下的電機振動給料機分別加到帶式輸送機,經(jīng)過幾個帶式輸送機運到目的地后，由電動卸料車卸至相對應(yīng)的儲料倉中儲存。二期工程增加2#、3#轉(zhuǎn)爐后，增加所需要的料倉、給料機、帶式輸送機、卸料車等設(shè)備，部分皮帶加長，沿用一期的控制方式，增加必要的控制模板。如圖3.6所示，為組態(tài)軟件上料監(jiān)控畫面。圖3.

46、6上料監(jiān)控畫面（2） 投料系統(tǒng)投料系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)爐投料系統(tǒng)、鋼包投料系統(tǒng)、爐后投料系統(tǒng)，每一系統(tǒng)又是由稱量和加料二部分組成。投料流程舉例如下：根據(jù)冶煉過程中不同冶煉階段所需要加入的原料的品種和數(shù)量，轉(zhuǎn)爐操作工給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)并發(fā)出稱量指令，共用稱量斗的料倉下的調(diào)速電機振動給料機根據(jù)控制要求依次啟動，高低速自動運轉(zhuǎn)，使料倉中的物料按預(yù)先設(shè)定的下料順序分別給到稱量單元的稱量斗中。稱量過程結(jié)束后打開密封閘門和排料閘門，將稱量斗中的物料卸到中間料斗中貯存。沒有中間斗的流程，物料在稱量斗內(nèi)貯存。當(dāng)需要加料時，分別打開排料閘門和打開電液推桿并啟動電機振動給料機通過投料溜槽將物料加入轉(zhuǎn)爐或鋼包中。為防止轉(zhuǎn)爐冶煉過

47、程和投料過程煤氣從投料溜管中溢出，投料系統(tǒng)設(shè)有氮氣密封系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中打開氣動閥用氮氣封堵溜管。（3） 氧槍傾動系統(tǒng)氧槍系統(tǒng)電氣傳動設(shè)備配置為：2臺升降變頻電動機、2臺升降制動器電動機、2臺氧槍橫移小車電動機、1臺橫移小車鎖定電液推桿電動機。升降、橫移裝置上互為備用，便于維護檢修和不間斷生產(chǎn)。氧槍升降用變頻電動機由ab變頻調(diào)速柜供電(變頻調(diào)速柜電源由正常電源和ups電源配合提供,保證在正常電源失電時由ups電源實現(xiàn)緊急提槍操作)，氧槍升降制動器電動機由ups供電，其余設(shè)備均由mcc供電，電壓等級為ac380v。氧槍電機驅(qū)動使用ab 1336e-b250變頻器，帶速度編碼器反饋。所需氧氣在

48、閥門站經(jīng)壓力和流量調(diào)節(jié)后供給氧槍。兩根氧槍共用一套氧氣供應(yīng)系統(tǒng)，通過快速切斷閥門進行切換。轉(zhuǎn)爐傾動設(shè)備采用4臺交流變頻電動機驅(qū)動，4臺電動機采用4點嚙合全懸掛形式，通過扭力桿裝置進行力矩平衡。4臺電動機同步啟動、制動及同步運行，根據(jù)要求轉(zhuǎn)爐可以在0.14-1.4r/mn之間進行傾動速度調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)爐可以做360旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)爐傾動時4臺電動機負(fù)載應(yīng)相同。當(dāng)一臺電動機發(fā)生故障，而轉(zhuǎn)爐正處于吹煉狀態(tài)，則剩余3臺電動機降速運行維持該爐鋼煉完。此時轉(zhuǎn)爐速度控制在0.14-0.8r/min。當(dāng)轉(zhuǎn)爐正在出鋼、出渣時，交流電源系統(tǒng)發(fā)生停電故障，此時利用ups電源將4臺制動器打開，轉(zhuǎn)爐依靠自重復(fù)位，爐處于安全位置。當(dāng)轉(zhuǎn)

49、爐出現(xiàn)塌爐等事故時，傾動機電設(shè)備能短時過載，轉(zhuǎn)爐可以0.14r/min速度旋轉(zhuǎn)，傾動轉(zhuǎn)爐倒出爐內(nèi)裝盛物，然后進行事故處理。轉(zhuǎn)爐為全正力矩設(shè)計，即在整個工作傾動角度內(nèi)由0-士180方向傾動均為正力矩。系統(tǒng)能記憶煉上一爐鋼時，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動0-180的電動機參數(shù)，如電壓、電流轉(zhuǎn)矩等。本爐煉鋼轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動時，應(yīng)將電動機當(dāng)前參數(shù)與上一爐鋼轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動時的電動機參數(shù)進行對比，如果誤差超過10%則報警；傾動系統(tǒng)采取柔性起動、制動方式。在現(xiàn)場操作臺和crt上設(shè)置故障報警燈, “給油異?！毙盘枱袅?xí)r，不允許動爐；轉(zhuǎn)爐在零位時如果電動機的驅(qū)動力矩大于700nm，則報警；如果電動機最大驅(qū)動力矩大于1800nm10秒以上則報警；

50、轉(zhuǎn)爐正常操作時，電動機驅(qū)動力矩不得大于2290nm；轉(zhuǎn)爐傾動時必需選擇3臺以上電動機工作才能操作，如果選擇2臺及以下時則報警。（4） 轉(zhuǎn)爐輔機系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐本體輔機系統(tǒng)機械設(shè)備包括有爐前擋火門、爐后擋火門、轉(zhuǎn)爐主控室卷簾門、移動煙道臺車、氧槍橫移、鎖定裝置、升降煙罩裝置部分的電動機及電磁閥。鑒于該設(shè)備自動化控制要求不高，主要是監(jiān)控畫面的要求，所以就不再贅述。（5） 汽化冷卻系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置設(shè)備包括：汽化冷卻煙道一套、汽包一臺、除氧器及除氧水箱一套、高壓強制循環(huán)泵二臺 (一運一備) 、低壓強制循環(huán)泵二臺(一運一備) 、鍋爐給水泵二臺(一運一備) 、加藥裝置一套、取樣冷卻器二臺、除污器六臺、蓄熱器一

51、臺、排汽消聲器三臺及相關(guān)電動、氣動閥門等。轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置系統(tǒng)組成：循環(huán)水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、排污及疏放水系統(tǒng)、軟水系統(tǒng)、工業(yè)水冷卻系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、活動煙罩氮封系統(tǒng)、排汽系統(tǒng)。設(shè)置轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置的目的是收集轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的高溫?zé)煔獠⑵淅鋮s下來，以滿足下一步除塵即煤氣回收的要求，同時可生產(chǎn)蒸汽回收大量熱能。三套120t轉(zhuǎn)爐汽化冷卻裝置共用的設(shè)備組成：定期排污擴容器二臺、分汽缸一臺。該系統(tǒng)采用施耐德quantum系列plc 。 汽化冷卻電控系統(tǒng)共分為活動煙罩、汽包、除氧器給水箱、蓄熱器4大部分。設(shè)有2地3種操作方式，即轉(zhuǎn)爐主控室hmi上的crt自動，crt手動操作方式，機旁

52、就地單機試車和檢修手動操作方式。（6） 副槍系統(tǒng)煉鋼廠120區(qū)域采用的副槍系統(tǒng)是由danieli-corus公司設(shè)計生產(chǎn)的，它能在轉(zhuǎn)爐不間斷吹煉的情況下，在轉(zhuǎn)爐的垂直位置進行熔池溫度的測量及取樣。在煉鋼過程中，副槍設(shè)備從加熱的探頭存放箱中取出選定探頭，自動連接到副槍的頂端并移到轉(zhuǎn)爐的上方，打開煙罩上一專用入口，將探頭降低到熔池中。根據(jù)所用探頭的類型，熱電偶和測氧單元發(fā)出信號，幾秒鐘后提升探頭并在轉(zhuǎn)爐平臺上自動將探頭取下，取出試樣送化驗室分析。所發(fā)出的信號經(jīng)處理，將給操作工極有價值的數(shù)據(jù)。副槍可使用各種探頭，如：tsc探頭 （用于溫度，取樣，定碳）；tso探頭（用于溫度，取樣，定氧）；以及t探頭

53、（僅用于測溫）。tsc探頭用于吹煉中測量，tso探頭用于終點吹煉測量；而t探頭僅用于當(dāng)操作工只需要溫度參數(shù)的情況?，F(xiàn)代的煉鋼過程中依靠副槍測量來調(diào)節(jié)吹氧量和轉(zhuǎn)爐熔劑添加量，動態(tài)控制模型和精確的副槍數(shù)據(jù)使 “快速出鋼”得以實現(xiàn)。如圖3.7所示，為副槍上位機監(jiān)控畫面。圖3.7副槍監(jiān)控畫面（7） 鐵水預(yù)處理系統(tǒng)鐵水預(yù)處理是為了提高鐵水的利用率，減少雜質(zhì)在煉鋼中的影響。從運輸?shù)筋A(yù)處理，共有如下幾個部分：脫硫鐵水運輸、電動渣罐車、扒渣機、攪拌設(shè)備、卷揚設(shè)備、煙罩提升設(shè)備、氧化鈣運輸裝置、液壓系統(tǒng)。（8） 二次除塵系統(tǒng)二次除塵系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)爐門形排煙罩，煙氣調(diào)節(jié)閥，上料系統(tǒng)排氣罩，風(fēng)量切換閥組成。主要作用是

54、完成轉(zhuǎn)爐裝料、上料除塵的功能。二次除塵電動蝶閥，能實現(xiàn)就地操作箱控制和主控室控制。主控樓crt畫面上設(shè)置閥門工作顯示及故障報警，如圖3.8所示。圖3.8二次除塵上位機監(jiān)控畫面（9） 其他輔助系統(tǒng)這里包含了鋼包烘烤系統(tǒng)、鋼包傾翻系統(tǒng)、喂絲機系統(tǒng)、地車系統(tǒng)、風(fēng)動送樣系統(tǒng)、倒灌站系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等等。3.3.2連鑄電氣控制系統(tǒng)連鑄機自動化控制設(shè)備按區(qū)域總體分成四大部分：公用系統(tǒng)、鑄流系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、后部系統(tǒng)。公用系統(tǒng)主要包括：大包回轉(zhuǎn)臺、中包車、中包預(yù)熱站、主液壓站、滑動水口液壓站、潤滑站等自動控制系統(tǒng)等。（1） 大包回轉(zhuǎn)臺可以分為大包臺的旋轉(zhuǎn)、大包臺臂的升降、大包蓋的旋轉(zhuǎn)和升降、大包滑動水口、大包長

55、水口操作機構(gòu)。（2） 中包車操作包括中包車行走、升降、對中。中包車的行走由增量型編碼器和限位開關(guān)監(jiān)測；中包的升降和和對中是由電磁閥控制液壓缸實現(xiàn)的，中包升降液壓缸的位置是由位置傳感器檢測的。（3） 中包預(yù)熱的設(shè)備是中包烘烤站。通過升降電動機驅(qū)動液壓缸使烘烤器升降；風(fēng)機電動機驅(qū)動鼓風(fēng)機旋轉(zhuǎn)；2個電磁閥分別為煤氣切斷閥和氮氣吹掃閥；2個限位分別為烘烤器的上升和下降限位；2個調(diào)節(jié)閥是調(diào)節(jié)煤氣和空氣流量。（4） 液壓系統(tǒng)由油罐、油罐加熱器、油冷卻器、循環(huán)泵、高壓泵、過濾器和檢測設(shè)備等組成。鑄流系統(tǒng)主要包括：結(jié)晶器調(diào)寬、結(jié)晶器振動、astc、拉矯驅(qū)動、引錠收發(fā)控制、蒸汽煙氣抽引控制等。（1） 結(jié)晶器調(diào)寬

56、系統(tǒng)：結(jié)晶器寬度調(diào)整用于在不更換結(jié)晶器的情況下調(diào)整結(jié)晶器的寬度。結(jié)晶器的寬度調(diào)整可在澆鑄前（冷調(diào)整）或澆注過程中（熱調(diào)整）進行。結(jié)晶器窄面的移動是通過固定在窄面上的液壓缸來實現(xiàn)的，結(jié)晶器窄面的頂部和底部的位置測量是通過位置傳感器來實現(xiàn)的。（2） 結(jié)晶器振動就是使結(jié)晶器以不同的頻率和振幅上下往復(fù)振動，以防止鋼水粘連在結(jié)晶器的銅板上。振動的運動是由伺服閥控制的液壓缸來實現(xiàn)的，其實際位置是由液壓缸的位置傳感器進行檢測的。（3） astc：由astc主控制器（主機）和扇形段控制器組成。扇形段控制器從主控制器下載設(shè)定點與有位置傳感器實際測量的位置進行比較后實現(xiàn)4個液壓缸的位置控制：扇形段控制器也可以處理

57、扇形段的矯正和手動打開/關(guān)閉扇形段。astc主控制器是l2系統(tǒng)和扇形段之間的通訊單元，板坯的厚度截面值周期性的從l2級發(fā)送到從每個扇形段經(jīng)astc主控制器。（4） 拉矯系統(tǒng)提供了彎曲段、矯直段、水平段內(nèi)的鑄坯的導(dǎo)向，保證了引錠桿的插入和澆注過程中熱坯的拉矯。拉矯電機均采用siemens 書本型變頻器（masterdrivers vc）的矢量控制系統(tǒng)，變頻器均帶有制動單元和制動電阻，部分電機采用電磁抱閘制動。變頻器與plc-drive采用profibus通訊，編碼器信號進入變頻器作為反饋信號，實現(xiàn)了矢量控制。儀表系統(tǒng)主要任務(wù)是完成連鑄機的設(shè)備冷卻、鑄坯二次冷卻、各氣體介質(zhì)測量檢測控制等功能。后部系統(tǒng)主要完成：板坯輥道自動輸送、一次切割車、二次切割車、去毛刺機、打號機、跺板臺卸板臺、過跨車控制等功能。（1） 輥道系統(tǒng)包括：切割前輥道、一切竄動輥道、連接輥道二切輥道、去毛刺輥道、打號機輥道、垛板臺輥道、卸板臺輥道、稱重輥道、移動擋板、垛板臺、卸板臺、過跨車。（2） 橫移臺車是將ccm2的鑄坯通過5臺平移小車運送到ccm3的輥道上，然后運送到加熱爐的設(shè)備。橫移臺車設(shè)備包括升降橫梁，平移小車兩部分組成。升降橫梁通過裝在橫梁下部的2個液壓缸驅(qū)動，平移小車是通過一臺75kw的siem