王麗，孫竟先

（河北鋼鐵集團承鋼公司運營改善部，河北 承德 067002）

承鋼轉(zhuǎn)爐提釩模型系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

王麗，孫竟先

（河北鋼鐵集團承鋼公司運營改善部，河北 承德 067002）

轉(zhuǎn)爐提釩模型系統(tǒng)控制提釩的轉(zhuǎn)化溫度，通過軟件設(shè)計嚴密的算法模型的計算，提供合理的冷料配比和氧耗等數(shù)據(jù)，減少碳的燒損，降低半鋼殘釩、提高釩渣品位，提高提釩技術(shù)水平，同時實現(xiàn)提釩生產(chǎn)的自動過程。

轉(zhuǎn)爐提釩模型系統(tǒng)；模型計算；提高技術(shù)水平

1 背景概況

釩產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是承鋼的特色項目，為了實現(xiàn)提釩生產(chǎn)的自動過程，進行提釩系統(tǒng)設(shè)計。建立轉(zhuǎn)爐提釩模型目的：根據(jù)冶金原理，系統(tǒng)給出冷料預(yù)報和供氧操作提示和終點預(yù)報（控制），可以控制原料使用的準確性，及半鋼成分的標準性，可實現(xiàn)氧槍自動控制，縮短周期，穩(wěn)定指標。

2 總體設(shè)計

通過設(shè)計前期的需求調(diào)研，業(yè)務(wù)流程梳理，最終確定軟件設(shè)計方案。提釩模型系統(tǒng)設(shè)計分兩部分：二級模型軟件部分，及通訊程序部分。

根據(jù)煉鋼提出的模型要求，確定軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。由二級模型軟件進行成分采集及相關(guān)信息采集，通過后臺編寫的算法進行計算，計算結(jié)果通過通訊程序發(fā)送到一級，通過一級指導(dǎo)提釩生產(chǎn)，即按二級計算數(shù)據(jù)對加料、頂吹等生產(chǎn)系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)自動備料加料等工作。按照實現(xiàn)功能對系統(tǒng)進行模塊化設(shè)計。

3 系統(tǒng)詳細設(shè)計

二級模型軟件的主要功能：采集相應(yīng)的鐵水、鐵塊等實時信息，通過設(shè)計出的算法計算出提釩所需的料量，氧量等數(shù)據(jù)，將計算數(shù)據(jù)發(fā)送給一級程序?qū)崿F(xiàn)自動提釩的過程。

二級模型軟件部分設(shè)計有多個模塊。生產(chǎn)指導(dǎo)模塊；維護模塊；采集模塊等。

數(shù)據(jù)庫部分。數(shù)據(jù)庫中建有冷料、鐵水成分表，鐵塊信息表等；系數(shù)判斷表，氧槍，底吹等信息采集表，將算法中使用到的參數(shù)或修正值等數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。將通過算法計算數(shù)據(jù)存入物料表。庫中設(shè)計了計劃數(shù)據(jù)和實時現(xiàn)場數(shù)據(jù)存儲的歷史數(shù)據(jù)表以及一些輔助數(shù)據(jù)表。

鐵水成分部分。鐵水信息從三級系統(tǒng)上采集，通過數(shù)據(jù)接口采集到二級庫中，是算法參數(shù)。脫硫后的鐵水到和鐵的過程中會有溫度變化，可據(jù)實際情況溫度修正調(diào)整鐵水溫度，精準計算結(jié)果。

半鋼及冷料成分部分。半鋼成分存在本地庫中，操作人員據(jù)實際情況選擇模式類別，每類具相應(yīng)的條件。冷料部分的設(shè)計類似于半鋼成分，用戶可以根據(jù)生產(chǎn)的具體情況進行類別確認。

鐵水、半鋼、冷料成分都具備后，二級模型軟件通過各參數(shù)運行后臺算法，計算出指導(dǎo)生產(chǎn)所需的數(shù)據(jù)，計算結(jié)果通過設(shè)計的通訊程序轉(zhuǎn)發(fā)給一級，指導(dǎo)自動備料、加料等。

鐵塊實際加入部分。廢鋼區(qū)，按照模型算法計算值調(diào)配進行加料，加料后，廢鋼區(qū)實際加料量是在物流系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，通過廢鋼區(qū)的實際料量及實際的鐵水重量運行算法，計算出下一個工序的冷料及氧量等值，計算的數(shù)據(jù)通過通訊程序轉(zhuǎn)發(fā)給一級，控制現(xiàn)場設(shè)備的生產(chǎn)。料值計算分為單一料量計算和混合加料計算，混合料量分幾種，據(jù)實際加料情況界面錄入，根據(jù)計算模型算法的結(jié)果控制現(xiàn)場設(shè)備，完成整個提釩自動過程。

氧步控制，設(shè)備會按照二級模型軟件發(fā)送參數(shù)控制氧步指導(dǎo)現(xiàn)場設(shè)備的動作。

在冷料成分部分，選中模式，界面確認，冷料成分改變時，界面維護。冷料配比計算，可通過三種冷料的百分比含量及冷料成分進行冷料平均配比，此模式設(shè)計有計算權(quán)限，激活計算權(quán)限，通過平均配比算法，計算配比結(jié)果，配比結(jié)果自動保存，退出計算權(quán)限后進入模式選擇狀態(tài)。

半鋼信息部分。半鋼信息以模式的方式在維護子模塊中進行維護，各模式按生產(chǎn)要求進行修改，保存后半鋼信息及模式號將自動顯示在主窗體。

氧步維護功能，可以添加不同的氧步模式，可在界面進行維護，模式確認后將氧步信息發(fā)送到一級控制生產(chǎn)。

工藝參數(shù)維護，工藝參數(shù)維護功能與用戶權(quán)限相關(guān)，進行授權(quán)登錄后工藝人員才可修改參數(shù)，退出登錄后，修改權(quán)限失效，防止崗位人員任意修改工藝參數(shù)。

為了數(shù)據(jù)庫顯示的準確性和使用的可操作性，設(shè)計數(shù)據(jù)更新后自動刷新。

將工藝所給的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為程序算法，在算法設(shè)計上，包括熱平衡、物料平衡算法等，在設(shè)計上采用了多變量解耦技術(shù)，提高了程序設(shè)計的簡潔性與模型的運行速度。

算法設(shè)計所使用計算的數(shù)據(jù)：鐵水耗氧量，鐵塊耗氧量，鐵水煙塵耗氧，釩渣量，氧化釩渣中鐵的耗氧量，其他元素氧化耗氧量，鐵皮球帶入的氧，煙塵量，鐵塊熔點，鐵水熔點，半鋼熔點，鐵水物理熱，元素氧化量，煙塵氧化，渣鐵氧化，半鋼物理熱，釩渣物理熱，煙塵物理熱，爐氣的總體積，爐氣中氮氣重量，爐氣中自由氧重量，爐氣物理熱等。

通訊程序的主要功能。主要完成二級模型軟件向一級傳送計算數(shù)據(jù)，通過計算數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)?，F(xiàn)場設(shè)備根據(jù)計算數(shù)據(jù)執(zhí)行自動備料、加料等動作。

4 結(jié)語

轉(zhuǎn)爐提釩模型系統(tǒng)使用了網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)，穩(wěn)定高效的.NET開發(fā)工具。系統(tǒng)程序完成后，利用模擬器進行離線模擬實驗，試驗運行穩(wěn)定后，投入現(xiàn)場進行試運行。在試運行期不斷地對系統(tǒng)完善，磨合。最終系統(tǒng)穩(wěn)定運行，成功實現(xiàn)了提釩過程的自動化。

10.3969/j.issn.1673-0194.2016.15.097

TP311

A

1673-0194（2016）15-0157-02

2016-05-18