副枪控制系统优化及新功能开发实践

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摘 要：自2008年10月17日炼钢厂一期工程投产至2010年11月13日二期工程全线贯通以来，邯宝炼钢厂引进了达涅利副枪整体设备和技术共计3套。在投产初期的实际使用过程中，副枪整体运行效果良好，配合转炉二级SDM模型[1]计算，能很好的完成各项生产冶炼任务。目前，最先投运的两套副枪设备都已经安全运行了近4年时间，最后投运的三号副枪运行了近两年时间，随着品种钢生产的节奏加紧，设备维护的标准不断提高，一些原有的控制方式和功能已经不能与现有的操作方式和高节奏的冶炼相得益彰，新功能及新的控制方式亟需开发，针对现状，邯宝炼钢厂利用三年时间对副枪的控制方式进行了优化，对冶炼制约的关键设备因素逐一进行了新功能的开发。

关键词：炼钢；副枪；转炉

中图分类号：TF345 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01

随着计算机技术的发展及其在工业领域中应用范围的扩大，有力地推动了氧气转炉自动化控制的研究与开发。对于副枪系统而言，担负着在不倒炉的情况下，完成熔池的温度测量、结晶碳测量任务，并将这些熔池的过程参数向过程计算机传递，过程计算机根据副枪测量系统提供的数据，通过控制模型计算出达到终点控制[2]目标所要求的温度和碳含量，实现转炉冶炼的动态控制。

一、主要完成工作及开发过程

（一）副枪HMI人机操作画面整体汉化

副枪系统操作画面自2008年投产以来一直为全英文界面，操作人员在实际使用时有诸多不便，特别是最近一年来，新进的操作人员日趋增多，他们对英语环境大多不是很熟悉，在相当长的一段时间内都只会点击最简单的几个常用按钮，而对副枪循环、副枪连锁等等功能知之甚少，常常出现由于操作界面不熟练而延误生产的情况。

根据目前现状，通过在西门子WINCC软件中建立内部变量，将每个英文字符通过内部变量管理转换成中文，将副枪各个主要画面全部汉化，并且可以实现一键中英文切换功能，不仅让操作人员得到更良好的操作环境，同时还不影响外方人员对系统的正常维护，大大人性化了人机交流界面，杜绝了误操作和反复操作，目前该汉化版本已经成功应用到一炼钢三座副枪画面上，同时达涅利康利斯公司还将此汉化版本应用在国内包括马钢、首钢曹妃甸新区、河北普阳钢厂等大型钢厂副枪项目上，主要实施措施：

（1）根据PLC属性，在WINCC软件中建立内部变量“@Lang”。

（2）将每个英文按钮字符背景后添加上内部变量“@Lang”

（3）在WINCC画面上添加中英文切换按钮，将内部变量“@Lang”附着在该按钮上，将所有主要画面的英文译成中文，并且将中文与内部变量“@Lang”连接，当中英文切换按钮被点击时，所有英文自动变成中文，实现一键式中英文切换。

（二）副枪卷扬平台动态性能优化

副枪在实际运行过程中，在运行至测量位时往往出现较大幅度的晃动，从而使副枪定位不准，不能及时下枪进行测温定氧，并且在这种强烈的惯性冲击下常常使机械连接处松动磨损，形成比较大的设备隐患，同时也加重了设备维护的强度，属于副枪设计中的一个较大缺陷。

针对现状，将副枪旋转电机的速度控制曲线进行修改，并且编写程序，将副枪在高低速切换点之后的停止速度降低，从而使副枪能平滑缓慢地停止，在这个速度下降的过程中，也消耗了大部分的惯性使能，使得卷扬平台能很好的停止，不至于出现大幅度的晃动，主要实施点：

（1）优化旋转电机速度控制曲线。

（2）根据y=ax+b数学曲线编写速度程序。

（3）逐步测试停止点的速度，通过输出4-20mA控制电流至SIEMENS6SE70变频器中实现卷扬平台的平滑停止。

（三）副枪口新型清渣法

副枪口粘渣问题一直是制约副枪高节奏冶炼的主要问题。同时由于副枪口处在与氧枪口相邻的位置，在员工清渣操作时不仅要承受剧烈的高温炙烤，而且作业环境极其危险，维护清渣工作的劳动强度特别高。

鉴于以上原因，我们试图改善副枪口清渣操作的作业条件，希望借助一种新型的副枪口清渣操作法来降低员工作业的强度及提高副枪的使用和冶炼效率，最大限度的改善和改良副枪口的清渣工作，为生产冶炼创造有利条件。

该操作法基于北京钢铁研究院2008年为邯宝炼钢厂调试时新增的氧枪“打炉口模式”，同时通过对Danieli-Corus公司副枪密封帽进行控制方式改造，使副枪密封帽得以与氧枪“打炉口模式”配合进行清渣。

该操作法关键点在于开发了副枪口密封帽远程开关功能，使得副枪口在“打炉口模式”下能够完全打开让高温反向气流得以在副枪口内进行高速流通。

原Danieli-Corus公司设计的副枪口密封帽为全自动控制，在副枪没有冶炼运行时不能远程自主打开密封帽，这样，在“打炉口模式”下氧枪口的高温高速气流就不能在副枪口内形成流通，副枪口内的余渣不能被清理掉，所以常常需要员工上副枪口进行手工清渣。

在有需要从主控画面打开密封帽时，点击“开联锁”按钮，下方会弹出“打开联锁”窗口，如果里面的两个联锁条件“无B盘本地操作”、“无测量循环运行”背景颜色都为绿色的话，说明此时所有联锁条件都已经满足，可以操作密封帽，只要有一个联锁条件为灰色的话，则不能对密封帽进行画面本体操作。

改造后的密封帽，完全可以与“打炉口模式”进行配合自动清渣，不需要人工参与，是对副枪口清渣方法的一次大胆尝试，投用将近半年，再也不用员工上副枪口平台进行手动清渣，真正意义上的解决了这个副枪口的清渣难题。

二、结语

邯宝炼钢厂在对副枪控制系统优化和新功能的开发过程中，获得了大量副枪设备改造的经验，很多功能的实现在国内都是首次，外方专家也将这些新的功能升级到下一代副枪设备当中，很多都已经在国内同类型钢厂中付诸实施，并获得了认可。同时，邯宝炼钢厂也借着历次副枪设备新功能的升级，组织相关技术人员学习讨论，不断提高自身的业务水平，也为更加安全稳定的转炉自动化生产创造了良好的条件。

参考文献：

[1]徐小伟，乌力平，刘国平.300t转炉自动化炼钢应用实践[J].炼钢，2011（04）：5-8，40.

[2]许刚，雷洪波，李惊鸿.转炉炼钢终点控制技术[J].炼钢，2011（01）：66-70.

[作者简介]骈静（1985-），女，河北邯郸人，助理工程师，主要从事副枪系统管理工作。