西门子二级系统在电炉中的应用

摘 要本文简要介绍了电炉二级系统功能，电炉二级是一个过程管理系统，用以控制、监视、优化电弧炉的生产过程，贯穿从生产计划到出钢水的各个阶段。

关键词电炉二级控制功能

中图分类号TM571文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)041-0108-01

生产过程中，电弧炉二级系统在线采集实时数据，并显示到监视屏幕，各种二级模型为电弧炉各阶段的生产提供在线支持。重要数据都保存在数据库中，有些数据将通过打印机打印出来保存。各时间段的统计报表，有助于提高生产效率，而且还有助于优化电弧炉的生产力。

1电炉自动化系统的功能模块

1）电炉生产控制。生产控制是电炉二级的核心功能，可以为操作工提供炉内的热工图，操作工可以通过图形化的人机界面干预生产。生产控制同时也为二级模型和程序提供详细的跟踪

信息。

2）生产计划数据的处理。生产计划是加热熔钢的基础，生产计划为不同钢种指定加热规则，包括电炉中热序列号、钢种和计划的生产时间。生产计划在产品计划系统中实现（生产计划系统PPS PRODUCTION PLANNING SYSTEM，在三级实现），生产计划系统（三级）下发生产计划（冶炼计划表），包含冶炼表和指定的生产序列（炉号），给二级系统下发1天到2天的生产计划，即使一次下发出现故障，也可以在二级系统导入或是更新。

3）炉次准备。在电炉开始冶炼前，有充分的时间准备，料斗装好冶炼原料。出于冶炼的目的，从生产计划中选取冶炼命令，并自动分配炉号，炉号的生成依据生产指令，从冶炼开始一直保持到冶炼结束。有效的废钢类型，在二级必须是已经存在的。由二级模型完成出钢时目标重量、化学成分、温度的计算。

4）冶炼过程。当第一斗原料装入电炉的时候，即开始了冶炼过程的生产指导。这个过程的实现在二级系统中有相应的操作对话框。在整个冶炼过程中，二级系统提供以下功能：周期性的接收来自一级系统、实验室分析和操作工输入的实时数据。将相关数据存储在冶炼数据库中确定当前的过程数据，指出操作工需要执行的动作，提示报警和出错信息。根据不同的冶炼阶段，和模型处理结果数据，启动相应的模型。

5）废钢装钢。原料从料斗中装入电炉以后，装料的相关数据分配到相应的冶炼阶段。电炉中的实际物料信息，根据装入的原料进行更新装料完成后，二级系统依据分配的冶炼曲线图形，执行生产控制。完成装料后，将从熔炼阶段进入冶炼阶段。

6）冶炼模型处理。冶炼曲线图形在标准形式下，为不同电炉生产过程设置的指令。冶炼曲线图形在冶金学参数数据库中进行 组合。为计划的钢种，指定用于冶炼的冶炼曲线图形。

计划的冶炼曲线图形和过程计划将显示在图形界面上，熔炼过程中，应用的冶炼曲线图形会显示给操作工。并且显示出执行下一步所剩余时间。

7）烧嘴加热。烧嘴加热计划指定煤气或其它燃料的流量，以及各阶段的喷氧量，炉膛计划依据钢种和冶金学数据库中的组合。冶炼的时候，接收选择固定的加热计划，并且发送给一级执行。在计划中定义以下燃烧器事件每一炉各阶段的不同煤气/燃料的射入量。

8）热量管理。在整个冶炼和精炼过程中，都要进行热量管理。由加热模型完成（详见：过程模型章节）。加热模型考虑热能的注入和热损，也统计装入料的性质。通过循环模型计算可以获取，整个电炉处理的热量情况。

9）出钢。一旦达到了目标钢水温度，就准备出钢，在出钢前，加入合金的计算就开始，加入合金料量的计算，基于实验室数据的计算和分析，由模型完成。当操作工确定计算值以后，以下出钢合金量设定值，会发送给一级。加入合金的类型，加入合金的重量，合金的实际加入量会由一级反馈给二级，冶炼由操作工通过出钢对话框，确定或修改最终的电炉数据，来关闭冶炼。

2数据管理

1）实际值数据库。二级系统实时接收来自一级的循环生产数据和事件。此外，接收来自实验室的分析数据，以及收集操作工手动输入的数据。针对每一炉冶炼，冶炼数据的设定，在冶炼开始对话框和出钢末尾关闭对话框之间被创建。冶炼报表由冶炼存储区域进行创建。

2）指导数据库。离线的冶金学指导数据库，包括为生产的冶金学指导数据库。生产不同钢种的数据设定，由三级系统或是结合二级系统，通过冶金学指导数据和经验数据共同完成设定。

3）过程模型。电炉自动化关于质量的主要目的是达到生产计划的要求。出于这个目的，熔化过程的冶金学模型，由提供商基于物理、化学和热力学关系开发出来 。基于废钢原料的、铁水的和DRI输入的电炉生产过程，可以使用模型，过程控制的基础要素包括：质量平衡，冶炼热平衡，执行过程监控模型，使内部计算同步于过程，监控模型监视工艺处理过程的状态，确定各个处理阶段的转换，提供操作指导，向一级自动化发送设定值，启动各种作业，并在需要时启动计算模型。

3结束语

SIEMENS VAI的电炉二级系统内部，提供最大程度的数据耦合，以最大程度的减少操作工的数据输入量。

参考文献

[1]邱绍岐.电炉炼钢原理及工艺[M].冶金工业出版社,1996.

[2]俞海明.电炉钢水的炉外精炼技术[M].冶金工业出版社,2010.

[3]王维.电炉炼钢460问[M].化学工业出版社,2008.

作者简介

毕研磊（1982―），男，毕业于青岛科技大学，助工，研究方向：交直流传动与自动控制系统设计。