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[摘 要]本文主要对流量和压力检测系统，油氧自动控制系统，喷粉检测自动控制系统进行了阐述，对炼钢底吹自动化检测与控制进行了详细地探讨。
[关键词]炼钢；自动化检测；控制
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0186-01
1 引言
氧气顶吹转炉在冶炼过程当中，对金属熔池的搅拌力主要来自熔池内部脱碳反应过程中生成的CO气泡的向上浮力和其膨胀力，接着才是对金属熔池的冲击作用。在运用该方法以后，因为有底吹气体对金属熔池的搅拌进行了强化，这样就可以使使冶炼反应非常容易而且接近于平衡的状态，进而可以很好地克服了单纯顶吹的缺点。在末期和冶炼初期因为脱碳反应非常慢，这样生成的CO非常少，所以熔池的搅拌非常弱，结果冶金反应变得非常慢，这样就很难趋近于平衡的状态，这就是氧气顶吹转炉炼钢法工艺本身的缺点。而最终的结果就是降低了钢铁料的消耗，并且节约了铁合金的用量，这样就有利于低碳钢的冶炼以及减少造渣材料的使用量。
2 油氧自动控制系统
底吹大氧吹炼时需供大油冷却，小氧吹炼时供小油冷却。为此，我们设计时考虑由操作工人用手动操作器H2～3，遥控氧调阀关小或开大，并使油量调节阀随着氧量变化。具体工作过程是：（1）氧压值高于下限时，仪表下限接点K，闭合；（2）氧压值低于下限值时，仪表下限接点K1断开；（3）氧压值高于上限值时仪表上限接点K2闭合；（4）氧压值低干上限值时，仪表上限接点K2断开。
2.1 开炉阶段
把仪表投人正常运行，氧量操作器H2～3，放在手动位置，三个油量操作器H3、4、5～3放在自动位置，此时供小氧，因中间继电器4ZJ无电，P5～4，氧压表的下限接点K1是断开的，电路不通，所以4ZJ的常闭接点闭合，小油恒流给定器H4～6工作。小油恒流给定器可从0～10mA任意给定，一般小油给定在15升/时左右，它输出的信号电流经伺服放大器H4～4和操作器H4～3，指挥简易直行程执行机构H4～2工作。但因简易直行程执行机构无反馈信号输出，所以无法使调节系统达到新的平衡，为此我们利用蜗轮流量计一次发讯器LW-4发出的频率信号经过频率转换器H4～2′转换成0～lOmA的统一电流信号送到伺服放大器的反馈线卷，使调节系统能达到新的平衡。
2.2 吹炼阶段
爐子加完料后，操作工人把炉子摇起的同时，手动操作器H2～3开大氧娜阀H2～1，氧压迅速升高，当氧压升高到氧，压表P5～4的下限值的时候，它的下限接点K1闭合，但因P5～4的上限接点K2仍是打开，所以电路仍不通4ZJ无电，它的常闭接点继续接通，小油给定器H4～6，继续起作用仍供小油，只有当操作工人继续打开氧调阀H2～1，氧压急剧上升到上限额定值的时候，氧压表P5～4的上限接点K2闭合，电路接通，中间继电器4ZJ有电，它的常闭接点跳开，小油恒流给定器H4～6停止工作，4ZJ的常开接点闭合，大油恒流给定器H4～5工作，输出一大电流信号，经伺服放大器H4～4指挥简易直行程执行机构动作，开大油量，H4～5亦可由操作工人从0～l0mA任意给定，一般定在50～60升/时，确保氧枪的冷却。
2.3 倒炉阶段
吹炼结束后，在倒护的同时，操作工人手动操作器H2～3，关小氧调阀H2～1，氧压急剧下降，只有当氧调阀H2～1继续关小氧压降到下限额定值时，氧压表P5～4的下限接点K2才打开，中间继电器4ZJ无电，它的常闭接点闭合，常开接点打开，大油恒流给定器停止工作，切换到小油恒流给定器工作，开始供小油冷却。
3 自动化系统的配置
现场的自控设备都是用国内外优质仪控的元件：1）流量调节阀必须是稳定性非常好的，灵敏度非常高的0.25%FS电流就可以。2）压力变送器必须是符合要求的；3）而质量流量计的气体流量测量的精度必须要达到0.6%；4）快速切断球阀必须是无锡工装系列的，也就是阀门关闭的时候完全没有泄漏。
控制的系统：1）选用美国GE公司Fieldcontrol现场总线IO；2）操作以及编程的软件：可以准确地监视、控制生产的过程，并且优化企业资源管理和生产设备。对生产事件可以快速地反应，减少原材料的消耗，这样就可以很好地提高生产率；3）网络：底吹系统通过现场的总线接入转炉本体系统进行数据的交换，这样就可以实现功能的连锁，而整个系统还可以通过单位的局域网和工控机进行数据的交换，过程的数据可以及时地反应到操作的画面。
4 计算机控制软件
结合底吹系统的管理以及控制的要求，其监控画面主要可以包括：
1）参数设定的画面：如图1所示，在不同氧步或者阶段的时候于相应气体框内输入相应流量，这样就可以达到气体流量自动切换的目的。
2）主画面：可以显示底吹系统工艺流程，其主要包括氮氩总管通过分配进入6只管，并且显示阀门状态，以及流量设定、实际流量对照表、当前底吹支管压力值以及各支管实时流量值。
3）各支管压力和流量历史趋势查询画面：方便调取任意时间内的过程参数趋势。
5 喷粉检测自动控制系统
喷粉系统主要由上粉仓、高压粉峨、主氧路、抑制氧，松动氧，充压氧和松动氮路等组成。
5.1 喷粉自控系统
为了确保石灰粉能从高压粉罐顺利送出，设计时考虑采用定压差（高压粉罐的充氧压和喷粉氧压差）喷粉调节系统，充氧压为正信号，喷粉氧压为负信号，由电动差压变送器转换成统一的0～lOmA电流信号送入PI调节器，指挥充压氧调阀动作，关小或开大，使充压氧的压力随着喷粉氧压的变化而变化，确保压差为额定值0.2kB/cm2，为了避免因高压粉罐放散而使差压变送器单面受压，我们考虑了在充压氧压力取出口后面装一快速切断阀DF4与高压粉堆的放散阀DF3联锁，在开启放散阀DF3的同时关闭快速切断阀DF4，使充氧压信号不因放散而下铁。为了控制下粉量，设计时除了在高压粉罐喉口处装有活动喉口外，还装有遥控电动锤型阀，两种方法究竟何种优越有待于下一步实践加以鉴定。
5.2 咬粉扭检洲润节系统
喷粉氧路上不但装有压力和流量表，还装有氧量自动控制系统，为了淮确地测量氧量增加了压力和温度补偿。
5.3 松动妞、抑制级、松动氮检浦控制系统
松动氧是作为松动高压粉罐中石灰粉-用，使石灰粉成悬浮状，抑制氧是改变活动喉口用，松动氮用作松动上粉仓的石灰粉，这三路管道上装有压力表，流量表及遥控阀，参看图5。高压粉雄上除了装有放散遥控阀外还装有料斗电子秤一台，二次仪表改用快速记录仪，以便操作工人能看出下粉速度。为了看出粉罐下部压力，我们装了一套能测粉尘压力的、具有特制隔离装置的粉尘压力表。
6 结束语
综上所述，实践证明本设计基本上满足了试验要求，但尚存在一些不足之处：（1）LW-4蜗轮流量计是个薄弱环节，一次蜗轮叶片易损坏。（2）主氧量计量不堆，误差较大，为此增加了压力温度补偿。（3）油氧量自控未与摇炉联锁，给操作工人带来了不便。（4）电子秤一次发讯器的工作条件太差，常出故障，有待于进一步完善。
参考文献
[1] 黄松荣，李扬.三钢一炼钢底吹自动化检测与控制[J].科技风，2014（06）：11～12.
[2] 王喆，赵鸿雁.酒钢不锈钢二期100t脱磷转炉系统的自动化检测与控制[J].中国计量协会冶金分会2011年会论文集，2011（09）：17～18.
[3] 侯明，陈大钢.鞍钢炼钢大供气强度底吹系统的应用[J].控制工程，2013（05）：21～23.
[4] 孟祥婷. 炼钢底吹氩过程机理分析与控制方法研究[J].河北科技大学学报，2013（03）：27～29.
[关键词]炼钢；自动化检测；控制
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0186-01
1 引言
氧气顶吹转炉在冶炼过程当中，对金属熔池的搅拌力主要来自熔池内部脱碳反应过程中生成的CO气泡的向上浮力和其膨胀力，接着才是对金属熔池的冲击作用。在运用该方法以后，因为有底吹气体对金属熔池的搅拌进行了强化，这样就可以使使冶炼反应非常容易而且接近于平衡的状态，进而可以很好地克服了单纯顶吹的缺点。在末期和冶炼初期因为脱碳反应非常慢，这样生成的CO非常少，所以熔池的搅拌非常弱，结果冶金反应变得非常慢，这样就很难趋近于平衡的状态，这就是氧气顶吹转炉炼钢法工艺本身的缺点。而最终的结果就是降低了钢铁料的消耗，并且节约了铁合金的用量，这样就有利于低碳钢的冶炼以及减少造渣材料的使用量。
2 油氧自动控制系统
底吹大氧吹炼时需供大油冷却，小氧吹炼时供小油冷却。为此，我们设计时考虑由操作工人用手动操作器H2～3，遥控氧调阀关小或开大，并使油量调节阀随着氧量变化。具体工作过程是：（1）氧压值高于下限时，仪表下限接点K，闭合；（2）氧压值低于下限值时，仪表下限接点K1断开；（3）氧压值高于上限值时仪表上限接点K2闭合；（4）氧压值低干上限值时，仪表上限接点K2断开。
2.1 开炉阶段
把仪表投人正常运行，氧量操作器H2～3，放在手动位置，三个油量操作器H3、4、5～3放在自动位置，此时供小氧，因中间继电器4ZJ无电，P5～4，氧压表的下限接点K1是断开的，电路不通，所以4ZJ的常闭接点闭合，小油恒流给定器H4～6工作。小油恒流给定器可从0～10mA任意给定，一般小油给定在15升/时左右，它输出的信号电流经伺服放大器H4～4和操作器H4～3，指挥简易直行程执行机构H4～2工作。但因简易直行程执行机构无反馈信号输出，所以无法使调节系统达到新的平衡，为此我们利用蜗轮流量计一次发讯器LW-4发出的频率信号经过频率转换器H4～2′转换成0～lOmA的统一电流信号送到伺服放大器的反馈线卷，使调节系统能达到新的平衡。
2.2 吹炼阶段
爐子加完料后，操作工人把炉子摇起的同时，手动操作器H2～3开大氧娜阀H2～1，氧压迅速升高，当氧压升高到氧，压表P5～4的下限值的时候，它的下限接点K1闭合，但因P5～4的上限接点K2仍是打开，所以电路仍不通4ZJ无电，它的常闭接点继续接通，小油给定器H4～6，继续起作用仍供小油，只有当操作工人继续打开氧调阀H2～1，氧压急剧上升到上限额定值的时候，氧压表P5～4的上限接点K2闭合，电路接通，中间继电器4ZJ有电，它的常闭接点跳开，小油恒流给定器H4～6停止工作，4ZJ的常开接点闭合，大油恒流给定器H4～5工作，输出一大电流信号，经伺服放大器H4～4指挥简易直行程执行机构动作，开大油量，H4～5亦可由操作工人从0～l0mA任意给定，一般定在50～60升/时，确保氧枪的冷却。
2.3 倒炉阶段
吹炼结束后，在倒护的同时，操作工人手动操作器H2～3，关小氧调阀H2～1，氧压急剧下降，只有当氧调阀H2～1继续关小氧压降到下限额定值时，氧压表P5～4的下限接点K2才打开，中间继电器4ZJ无电，它的常闭接点闭合，常开接点打开，大油恒流给定器停止工作，切换到小油恒流给定器工作，开始供小油冷却。
3 自动化系统的配置
现场的自控设备都是用国内外优质仪控的元件：1）流量调节阀必须是稳定性非常好的，灵敏度非常高的0.25%FS电流就可以。2）压力变送器必须是符合要求的；3）而质量流量计的气体流量测量的精度必须要达到0.6%；4）快速切断球阀必须是无锡工装系列的，也就是阀门关闭的时候完全没有泄漏。
控制的系统：1）选用美国GE公司Fieldcontrol现场总线IO；2）操作以及编程的软件：可以准确地监视、控制生产的过程，并且优化企业资源管理和生产设备。对生产事件可以快速地反应，减少原材料的消耗，这样就可以很好地提高生产率；3）网络：底吹系统通过现场的总线接入转炉本体系统进行数据的交换，这样就可以实现功能的连锁，而整个系统还可以通过单位的局域网和工控机进行数据的交换，过程的数据可以及时地反应到操作的画面。
4 计算机控制软件
结合底吹系统的管理以及控制的要求，其监控画面主要可以包括：
1）参数设定的画面：如图1所示，在不同氧步或者阶段的时候于相应气体框内输入相应流量，这样就可以达到气体流量自动切换的目的。
2）主画面：可以显示底吹系统工艺流程，其主要包括氮氩总管通过分配进入6只管，并且显示阀门状态，以及流量设定、实际流量对照表、当前底吹支管压力值以及各支管实时流量值。
3）各支管压力和流量历史趋势查询画面：方便调取任意时间内的过程参数趋势。
5 喷粉检测自动控制系统
喷粉系统主要由上粉仓、高压粉峨、主氧路、抑制氧，松动氧，充压氧和松动氮路等组成。
5.1 喷粉自控系统
为了确保石灰粉能从高压粉罐顺利送出，设计时考虑采用定压差（高压粉罐的充氧压和喷粉氧压差）喷粉调节系统，充氧压为正信号，喷粉氧压为负信号，由电动差压变送器转换成统一的0～lOmA电流信号送入PI调节器，指挥充压氧调阀动作，关小或开大，使充压氧的压力随着喷粉氧压的变化而变化，确保压差为额定值0.2kB/cm2，为了避免因高压粉罐放散而使差压变送器单面受压，我们考虑了在充压氧压力取出口后面装一快速切断阀DF4与高压粉堆的放散阀DF3联锁，在开启放散阀DF3的同时关闭快速切断阀DF4，使充氧压信号不因放散而下铁。为了控制下粉量，设计时除了在高压粉罐喉口处装有活动喉口外，还装有遥控电动锤型阀，两种方法究竟何种优越有待于下一步实践加以鉴定。
5.2 咬粉扭检洲润节系统
喷粉氧路上不但装有压力和流量表，还装有氧量自动控制系统，为了淮确地测量氧量增加了压力和温度补偿。
5.3 松动妞、抑制级、松动氮检浦控制系统
松动氧是作为松动高压粉罐中石灰粉-用，使石灰粉成悬浮状，抑制氧是改变活动喉口用，松动氮用作松动上粉仓的石灰粉，这三路管道上装有压力表，流量表及遥控阀，参看图5。高压粉雄上除了装有放散遥控阀外还装有料斗电子秤一台，二次仪表改用快速记录仪，以便操作工人能看出下粉速度。为了看出粉罐下部压力，我们装了一套能测粉尘压力的、具有特制隔离装置的粉尘压力表。
6 结束语
综上所述，实践证明本设计基本上满足了试验要求，但尚存在一些不足之处：（1）LW-4蜗轮流量计是个薄弱环节，一次蜗轮叶片易损坏。（2）主氧量计量不堆，误差较大，为此增加了压力温度补偿。（3）油氧量自控未与摇炉联锁，给操作工人带来了不便。（4）电子秤一次发讯器的工作条件太差，常出故障，有待于进一步完善。
参考文献
[1] 黄松荣，李扬.三钢一炼钢底吹自动化检测与控制[J].科技风，2014（06）：11～12.
[2] 王喆，赵鸿雁.酒钢不锈钢二期100t脱磷转炉系统的自动化检测与控制[J].中国计量协会冶金分会2011年会论文集，2011（09）：17～18.
[3] 侯明，陈大钢.鞍钢炼钢大供气强度底吹系统的应用[J].控制工程，2013（05）：21～23.
[4] 孟祥婷. 炼钢底吹氩过程机理分析与控制方法研究[J].河北科技大学学报，2013（03）：27～29.