王利山

【摘要】本文主要根据高炉炼铁上料的工艺流程，设计了一套上料自动控制系统。首先对高炉炼铁工艺进行了简答介绍，其次对高炉上料进行了阐述，之后对上料自动控制系统的设计主要进行论述，最后得出结论采用高炉上料自动控制，代替传统人工操作的继电器控制，提高了上料控制的安全性和可靠性。

【关键词】高炉上料；自动控制；PLC

1、引言

高炉炼铁在钢铁冶金行业中，是最重要的组成部分。高炉炼铁是一个连续的过程，其通过氧化还原反应，将铁矿石还原生成生铁。各种原料包括铁矿石、焦炭和助熔剂按成分比例，由炉顶加料装置批次被送至高炉内，炉喉面要维持在一定的高度。铁矿石和焦炭在炉中变化成为交替的层状结构，在下降的过程中，矿石逐渐变成铁水和熔渣，聚集在炉中，并定期从释放口放出。高炉供料系统是炼铁生产的重要组成部分，供料系统通过料车分开，分为配料系统和上料系统前后两部分，本文主要阐述上料系统的硬件和软件的设计。

2、高炉上料系统自动控制概述

高炉上料系统由槽下配料部分和炉顶布料部分两部分组成。槽下配料是实现原料称量工作和称量误差补偿工作的系统设备，当炉顶料灌具备装料，同时矿槽具备排料时，原料由料车输送至炉顶，经过受料斗闸门、上密封阀送至对应料灌内。料管内发出料满信号同时具备布料条件时，原料通过料流調节阀、下密封阀，依照设置好的布料溜槽倾动角旋和转角度进入炉中。

3、高炉上料系统的软件设计

在高炉上料自动控制系统中，通过PLC编程，可以完成对高炉上料系统的槽下配料和炉顶布料的控制。设定所需铁矿石、焦炭、溶剂的重量，振动给料筛启动进行筛料，实际重量与设定值相等时，振动给料停止。高炉上料控制系统的软件部分采取结构化编程方法，将不同功能的程序分别寄存于不同的块中，主程序块OB1在使用时可以调用不同功能的程序。

3.1槽下设备运转控制

（1）烧结、焦炭、球团、焦丁称量斗的称量控制：发出排料信号时，矿石称量斗闸门开启排料。称量值是控制值得5%时，称量斗闸门关闭，料空信号发出。称量斗闸门关闭并称空后，振动筛启动运行。称量值达到经补正的控制值时，振动筛停止，进行满称量。当达到110%的经补正控制值时，报警信号发出。启动振动筛T秒后，一直未发出斗满信号，则认为发生上卡料情况，上卡料报警。打开闸门打开T秒后，未出现空信号，则认为发生下卡料情况，下卡料报警。

（2）槽下称量斗的放料顺序：依照料单内选择的仓号放料，若上一个称量斗开启闸门，空信号发出，则发出下一个斗排料命令。

3.2主卷上料小车的连锁控制

主卷上料小车依据与槽下、炉顶程序的衔接完成对料车的上、下运行的自动控制，同时可以进行手动操作，能够对出现的松绳、过卷等故障紧急响应，确保料车能够安全可靠的运行。主卷扬机的自动操作和主卷扬机和其它设备的联锁关系：

（1）主卷扬机采取变频调速控制，自动操作控制时，PLC发出启动命令信号，当料车装烧结矿或者烧结矿同其它杂矿混装时，由对应的料坑矿石漏斗闸门关上后，由此关闭信号发出。当料车装焦炭时，由对应的焦炭称量漏斗闸门关闭信号发出。

（2）当向上运行的料车抵达检查点时，检查受料漏斗是否料空，以及料罐上密封阀和上料阀是否关闭。若受料斗未出现了空信号，即受料斗有料，或上密封阀和上料阀没有关闭，则主卷扬机自动停止于检查点附近，到受料斗发出料空信号后，同时需要上密封阀和上料阀曾开启过，并且目前处于关闭状态，则重新慢速开启主卷扬机。

（3）料车进行程序空走行或非程序空走行时，料车到达炉顶极限位置，主卷扬机停止后并延时5秒，主卷扬机自动开启运行，料车向下运行。

（4）主卷扬机有以下联锁，装料程序一直处于停止状态时，主卷扬机不可以开启（除手动操作）。若相应焦炭称量漏斗或料坑矿石漏斗闸门开启以后没有关闭好，主卷扬机不可以开启。在工作程序图上，当料车向上运行到达检查点时，对应的上密封阀、上料阀应该开启而没有开启，或者开启后没有完全关闭，即相应受料漏斗料未空，料车应停止于检查点附近。

（5）主卷扬机和其它系统的关系。主卷扬机停止运行后，空料车处在料坑下的装料位置时，启动装料程序控制系统；料车处在料坑下部装料位置，主卷扬机停止后，相应焦炭称量漏斗或料坑矿石漏斗的闸门方可开启。主卷扬机加速启动运行，依照程序相应的焦炭筛或矿石称量漏斗闸门等方可开启。进行料罐料空检查的同时或稍后进行低速检查。

3.3炉顶布料设备的运转控制

依照生产工艺需求，高炉炉顶布料主要是控制布料溜槽倾动角和旋转角，如图是布料程序流程图。

4、结论

高炉工序过程要求较高，上料配料需要精准。根据高炉上料工艺流程，各设备之间需要有严谨的联锁控制，若上料缓慢，非常影响生产节奏，若上料错误，将影响后续的高炉生产，甚至会导致休风和停产等生产事故，因此使用人工操作运行费时费力。采用高炉上料自动控制，代替传统人工操作的继电器控制，提高了上料控制的安全性和可靠性。目前，高炉上料自动控制已普遍运用于钢铁企业的生产之中。

参考文献

[1]马竹梧编著.炼铁生产自动化技术[M].冶金工业出版社，2005

[2]胡运杰.简述高炉上料系统自动化控制[J].数字技术与应用，2011（02）