宣钢炼钢称量系统优化改造实践

唐 龙

（河钢集团宣钢公司， 河北 宣化 075100）

河钢集团宣钢公司（全文简称宣钢）150 t 炉区采用了先进的自动炼钢[1，2]和转炉炼钢二级数据管理平台[3]，近年来随着公司供给侧结构性深入推进，公司重点转为产品质量提升和进一步提高标准，满足客户端需求。随着产品结构的提升、客户结构的优化，未来客户端对产品的要求越来越多，标准越来越高，对智能炼钢自动化设备不断地创新型的优化和完善，才能满足宣钢公司精品战略目标要求和客户端需求的差异化。

为此，决定对宣钢150 t 炉区测控设备系统进行设备优化改造。通过对折罐间4 部兑铁平车控制方式及称量供电系统进行改造，保证铁水平车稳定运行及称量系统的准确性、连续性。通过对加料跨2 部大吨位入炉铁水天车称重数据采集进行优化，保证入炉铁水的准确性，确保2 部铁水称重误差控制在200 kg 之内。通过对转炉合金加料系统进行改造，保证加料系统称量的准确性，保证称量及时准确。

1 应用背景

150 t 炉区铁水折罐及炼钢系统在自动化控制方面存在以下问题，制约着产品质量的提高。

1）原设计铁水折罐系统4 部平车运行方式为变频控制，电缆卷线筒的运行前提条件是车辆有行走反馈信号，电缆卷线筒安装在高空且在受铁线内，距离翻铁口很近，当由于铁水平车线缆导致车辆及称量系统故障时，给在线处理故障增加了难度，甚至会影响到整条生产线的正常运行。为了及时有效的处理故障，决定对铁水折罐系统4 部平车运行控制方式及称量供电方式进行改造。

2）150 t 炉区加料2 部大吨位铁水天车不仅为炼钢提供了准确的装入量，还承担着公司铁水计量的重要作用，但钢丝绳在上升与下降过程中由于摩擦力的影响，称重数值在钢包起吊位置和兑铁位置存在一定的误差，给天车称量准确性造成了影响。天车称量在原有的高度补偿功能上，需要对称量系统进行优化。

3）原设计每座转炉配备一套合金加料设备，在生产过程中，一旦出现问题，必然影响炼钢生产的进行，同时由于在冶炼过程中，需要根据钢水的实事变化加入不同作用的各种溶剂和合金物料，小计量，多批次的加入方式有利于各种成分的吸收，多次加入可能造成物料重复，增加吨钢消耗。不利于挖潜增效，所以加料系统需要优化。

针对以上问题，决定对铁水平车控制方式及称重供电进行改造，对铁水天车称重系统在原有的基础上进行功能完善，对转炉合金和溶剂加料系统在设备及画面显示上优化，促进智能炼钢系统质量提升攻关目标实现。

2 总体思路

依托150 t 炉区现有的炼钢自动化系统，改进铁水折罐系统4 部平车控制及称量供电方式，对2 部大吨位入炉铁水计量天车称量系统进一步完善和优化，使得自动化系统更好地服务于炼钢生产，从而提高炼钢产品的质量和效益，为公司精品战略贡献力量。

1）对铁水平车电缆卷筒安装位置更改，并对现有的行车电缆重新选型，编制控制程序，修改电缆卷线筒控制方式，并对铁水平车上的称量供电进行改造，以缩短技术人员处理故障时间，减小影响范围。

2）完善2 部大吨位天车高度补偿功能，由于天车在起吊重包或降落空包过程中，存在将近1 t 的误差，使得铁水天车在起吊或放置空包运行中数值不够精准，为了进一步提高称量精度，通过与厂家沟通，决定对2 部大吨位铁水天车称量系统进行完善。为公司铁水计量结算及精准的转炉装入量奠定了可靠的基础。

3）转炉合金加料系统是炼钢控制、提高质量的重要环节，而目前每一座转炉配套设置一套合金加料设备，合金加料设备一旦出现问题，必然影响生产节奏，甚至导致后续设备停机，为此，需要对合金加料系统进行优化。

3 实施方案

3.1 铁水折罐称量系统优化改造

1）原设计铁水折罐系统4 部平车线缆为3×70+1×16+10×2.5 船缆，平车卷线筒安装位置距离平车垂直距离6 m，在车辆运行过程中，线缆距离卷线筒越远所受张力越大，这样就容易导致线缆被拽断，引起故障。通过技术人员受力分析，决定将卷线筒改装在平车上，并对线缆重新选型为6×35 的船缆。其中三相作为平车行走供电，另三相作为电缆卷线筒供电。卷线筒随车辆一起行走，船缆所受的力几乎是恒定的，减小了电缆受力，延长了电缆的使用寿命。

2）修改平车控制程序并做画面切换按钮，增加车辆防碰撞限位，减少人为因素造成线缆的损伤。平车称重仪表电源原为电池供电，电池电压的高低直接影响称重系统的正常运行，影响铁前铁水匹配的准确性。电缆卷筒的改造为后续称量系统电源改造打下了基础。萱钢自制电池充电装置，使称重仪表的供电也改造为卷线筒运行供电；通过卷线筒延时断电，对称重仪表供电电池进行浮充。经过反复测量供电电压及充电电流，找到4 部平车电池充电的最佳状态，保证了称量系统的稳定性，连续性。

3.2 天车称量系统优化改造

加料跨两部大吨位铁水天车称量运行以来一直存在钢丝绳摩擦力对称量精确的影响，为了减小称量误差，将称重仪表高度质量非线性功能开启，用砝码包在天车上限位和勾头在最低位分别对非线性误差进行零点校验和低位标定，使得称量在起吊重包运行时，将钢丝绳运行过程中与滑轮组产生的摩擦力实时补偿，进而减小称量过程中的误差。

3.3 加料称量系统优化改造

合金加料[4]是炼钢生产的重要环节，合金料加入的多少，直接影响到产品的质量同时称量的稳定运行也关系到后续工艺的连续性，原有的1 台合金称量如果出现问题必然影响生产，所以在原来的基础上，又增加1 台称量设备，2 台设备在功能上起到互备作用，在工艺上，当开发冶炼新品种钢时，也为增加新的料种提供了保障。

在原来的PLC 系统自主编写了相应的控制程序，通过与岗位操作人员沟通，并对每一炉冶炼合金料加入次数做了画面提示，当加入一次物料后相应的累计表格中显示黄色，当加入两次同一种物料时，累计表格显示红色，这样杜绝了因为同一种物料的多次加入而影响钢水质量，也为后续物料使用跟踪奠定了基础,提示画面如图1 所示。

图1 炼钢加料称量系统界面

通过对加料系统的优化，提高了称量系统的稳定性，为提高产品质量打下了坚实的基础。

4 实施效果

系统优化改造实施后， 解决了由于线缆故障导致的影响生产，保证称量准确性的问题。保证了大吨位铁水天车高度补偿功能的完善，将称量误差控制在200 kg 之内，为降低转炉钢铁料消耗提供了可靠的保障。合金系统优化后，称量系统运行稳定，为精品钢的顺利冶炼打下了基础。

5 结语

系统优化和应用实施投运后，称量系统供电电池在卷线筒运行时浮充，缩短了维护人员更换仪表电池的次数，减轻了维护人员的工作强度，保证了称量的稳定和连续性，同时为智能炼钢和精准的铁水装入量提供了可靠的保障，有效降低了物料多加导致钢水质量缺陷问题，保证了炼钢生产的稳定运行。