王麗，孫竟先

（河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司運(yùn)營(yíng)改善部，河北 承德 067002）

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

王麗，孫竟先

（河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司運(yùn)營(yíng)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(jì)嚴(yán)密的算法模型的計(jì)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(shí)實(shí)現(xiàn)提釩生產(chǎn)的自動(dòng)過程。

轉(zhuǎn)爐提釩模型系統(tǒng)；模型計(jì)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(xiàng)目，為了實(shí)現(xiàn)提釩生產(chǎn)的自動(dòng)過程，進(jìn)行提釩系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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(bào)和供氧操作提示和終點(diǎn)預(yù)報(bào)（控制），可以控制原料使用的準(zhǔn)確性，及半鋼成分的標(biāo)準(zhǔn)性，可實(shí)現(xiàn)氧槍自動(dòng)控制，縮短周期，穩(wěn)定指標(biāo)。

2 總體設(shè)計(jì)

通過設(shè)計(jì)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(jì)方案。提釩模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)分兩部分：二級(jí)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(jí)模型軟件進(jìn)行成分采集及相關(guān)信息采集，通過后臺(tái)編寫的算法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過通訊程序發(fā)送到一級(jí)，通過一級(jí)指導(dǎo)提釩生產(chǎn)，即按二級(jí)計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)加料、頂吹等生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)備料加料等工作。按照實(shí)現(xiàn)功能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

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

二級(jí)模型軟件部分設(shè)計(jì)有多個(gè)模塊。生產(chǎn)指導(dǎo)模塊；維護(hù)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(jì)算數(shù)據(jù)存入物料表。庫中設(shè)計(jì)了計(jì)劃數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jí)系統(tǒng)上采集，通過數(shù)據(jù)接口采集到二級(jí)庫中，是算法參數(shù)。脫硫后的鐵水到和鐵的過程中會(huì)有溫度變化，可據(jù)實(shí)際情況溫度修正調(diào)整鐵水溫度，精準(zhǔn)計(jì)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(shí)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(jì)類似于半鋼成分，用戶可以根據(jù)生產(chǎn)的具體情況進(jìn)行類別確認(rèn)。

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

鐵塊實(shí)際加入部分。廢鋼區(qū)，按照模型算法計(jì)算值調(diào)配進(jìn)行加料，加料后，廢鋼區(qū)實(shí)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(shí)際料量及實(shí)際的鐵水重量運(yùn)行算法，計(jì)算出下一個(gè)工序的冷料及氧量等值，計(jì)算的數(shù)據(jù)通過通訊程序轉(zhuǎn)發(fā)給一級(jí)，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的生產(chǎn)。料值計(jì)算分為單一料量計(jì)算和混合加料計(jì)算，混合料量分幾種，據(jù)實(shí)際加料情況界面錄入，根據(jù)計(jì)算模型算法的結(jié)果控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，完成整個(gè)提釩自動(dòng)過程。

氧步控制，設(shè)備會(huì)按照二級(jí)模型軟件發(fā)送參數(shù)控制氧步指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作。

在冷料成分部分，選中模式，界面確認(rèn)，冷料成分改變時(shí)，界面維護(hù)。冷料配比計(jì)算，可通過三種冷料的百分比含量及冷料成分進(jìn)行冷料平均配比，此模式設(shè)計(jì)有計(jì)算權(quán)限，激活計(jì)算權(quán)限，通過平均配比算法，計(jì)算配比結(jié)果，配比結(jié)果自動(dòng)保存，退出計(jì)算權(quán)限后進(jìn)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(hù)子模塊中進(jìn)行維護(hù)，各模式按生產(chǎn)要求進(jìn)行修改，保存后半鋼信息及模式號(hào)將自動(dòng)顯示在主窗體。

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

工藝參數(shù)維護(hù)，工藝參數(shù)維護(hù)功能與用戶權(quán)限相關(guān)，進(jìn)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(zhǔn)確性和使用的可操作性，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更新后自動(dòng)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(jì)上，包括熱平衡、物料平衡算法等，在設(shè)計(jì)上采用了多變量解耦技術(shù)，提高了程序設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性與模型的運(yùn)行速度。

算法設(shè)計(jì)所使用計(jì)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(diǎn)，鐵水熔點(diǎn)，半鋼熔點(diǎn)，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?dú)庵亓浚瑺t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(jí)模型軟件向一級(jí)傳送計(jì)算數(shù)據(jù)，通過計(jì)算數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)執(zhí)行自動(dòng)備料、加料等動(dòng)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(jìn)行離線模擬實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)運(yùn)行穩(wěn)定后，投入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試運(yùn)行。在試運(yùn)行期不斷地對(duì)系統(tǒng)完善，磨合。最終系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，成功實(shí)現(xiàn)了提釩過程的自動(dòng)化。

10.3969/j.issn.1673-0194.2016.15.097

TP311

A

1673-0194（2016）15-0157-02

2016-05-18