【技术前沿】取向硅钢合金模型在一键精炼中的应用

在钢材的品种中，取向硅钢被业内人士称是“钢材中的工艺品”，“皇冠顶上的一颗明珠”这些称位足以见得取向硅钢品种的重要性。在冶炼过程中对每一个环节都要求非常精准，特别是合金加料环节，更是重中之重，首钢股份在现有的一键精炼模型基础上特开发出了取向硅钢模型，可以摆脱以往靠人工经验判断过程中合金加入量，利用现有一键精炼模型基础的过程参数数据，计算出各阶段合金加入重量。从而减少岗位人员的操作次数，提高计算准确度。

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引言

取向硅钢拥有良好品质，离不开生产中每道工序的严格把关，从脱硫、转炉、精炼、到板坯每个环节都需要精准的控制计算。特别是精炼过程中每种物料的加入重量尤为重要，每炉取向硅钢冶炼过程都需要进行1-4次的合金加料调整，需结合前后道工序的过程数据及本工序进站、过程数据等，由人工判定调整合金加入重量，这就要求岗位人员有丰富的冶炼取向硅钢经验及精准的计算水平才能把握好每一次合金调整，达到成分合格，并且不影响板坯质量。目前人工判定计算结果方式为在Excel表输入多个过程参数，生成判定结果。这种方式输入次数较多、工作效率低、数据不能存储查询、不能满足自动化炼钢水平。

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问题描述

首钢股份二炼钢现有两座RH精炼炉，两座RH炉均可冶炼取向硅钢，现已有先进的一键精炼控制系统，实现了对合金投料、真空料斗投料、循环吹氩、顶枪吹氧、真空处理和测温取样定氧系统的自动控制；结合二级系统下发的控制信号,实现了一、二级系统间的闭环控制，但随着冶炼取向硅钢产能的节奏升级，在冶炼过程中合金加入量需要人工结合工序参数手工计算，容易有输入、计算误差，岗位工作量较大，因现已有一键精炼控制系统，但无专门的取向硅钢合金调整界面，需专门针对冶炼取向硅钢钢种在一键精炼控制系统中增加一种能够替代人工计算，减少人工输入的模型及控制界面。

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模型建立

3.1问题分析

首钢股份精炼工序现已有成熟的一键精炼控制系统，包括一级控制系统、二级控制系统，一级控制系统主要用于现场生产设备的操作控制，从HMI界面可远程控制。二级系统也为控制界面，可以实现生产计划接管、真空过程、投料过程、吹氩过程等数据的自动跟踪采集及下发至一级。由于二级系统有专门数据库可以存储这些数据，可以利用程序将这些过程数据收集，而取向硅钢冶炼过程中岗位人员正是依托这些数据进行合金加入量计算(如图1)。

图1

3.2解决方案

由岗位人员及专业技术人员提供标准的钢种成分的上、下限参数、合金吸收率、合金含量及合金加入量计算公式，利用现有的一键精炼控制系统中的数据资源，从二级控制系统中编写通讯程序，将采集的过程数据及现有的钢种标准、计算参数融合公式通过程序计算实时写入二级数据库中，二级数据库将数据进行存储。当炉次开始冶炼时，二级系统能自动通过钢种判定是否冶炼取向硅钢，如冶炼取向硅钢二级系统中会自动将钢种、炉次信息、过程成分、钢水重量等关键信息存储至数据库中的固定位置。在现有一键精炼二级界面上增加一个取向硅钢模型调整界面对这些信息展示，需要合金投入计算时，无需手工输入过多参数，在界面点击“计算”按钮即可完成本次调整合金自动计算。

3.3界面实现方法

在一键精炼系统中，取向模型通讯程序实时运行，当冶炼取向硅钢时，在原有的一键精炼系统界面上点击“合金模型”按钮可弹出“取向硅钢合金投料模型”界面，界面主要分为成分显示区域、选中成分显示区域、调整结果输出区域。这些区域实时在界面中展示该炉炉次信息、详细成分、调整参数、调整结果。

每次调整结果及过程参数计算值均可存储在数据库中，可以由专业技术人员查询历史数据。界面操作过程中可随时关闭，不影响后台数据存储及其它冶炼过程的使用。

取向硅钢模型界面设计在冶炼过程中可进行4次合金投料计算调整。

（1）第一次合金调整：

第一次合金“预计加入量”计算，可直接由模型在后台计算生成结果，存入对应数据库中，人员无需在界面输入任何参数。即可在“预计加入量”列显示计算结果。如需调整参考目标成分、吸收率、合金含量可点击“修改”，输入要修改的数据后，依次点击“保存”按钮（注：点击“修改”按钮，会自动变为“保存”按钮），“模型计算1”按钮会自动在“预计加入量”列生成以修改后的参数为判断依据的计算结果（如图2）。

图2

（2）第二次合金调整：

选择界面“显示成分”表中的参考成分，选中后会自动在“选中行”和“初始成分”列中进行显示，后台程序会以“第二次调整表”中的“初始成分”、“目标成分”、“吸收率”、“合金含量”等数据为计算依据，输入界面右侧的“参考铝损”、“取样时间”等，点击“模型计算2”按钮，即可在“预计加入量”列显示计算结果。如需调整参考“初始成分”、“目标成分”、“吸收率”、“合金含量”可点击“修改”按钮，输入要修改的数据后依次点击“保存”（注：点击“修改”按钮，会自动变为“保存”按钮），“模型计算2”按钮会自动在“预计加入量”列生成以修改后的参数为依据的计算结果（如图3）。

图3

（3）第三次合金调整、第四次合金调整：

操作计算步骤与第二次调整一致，结合实际冶炼过程输入参数略有变化，在这里不一一描述（如图4）。

图4

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结束语

在一键精炼系统中增加取向硅钢合金投料模型界面，无需增加其它安装程序，直接集成，各参考数据一目了然，无需人员频繁输入、无需单独使用其它工具计算。可直接根据过程数据产生计算结果。简化操作流程，在紧凑的生产节奏下能大大提高工作效率，提高合金投料计算的准确性，缩短冶炼周期。提高自动化炼钢水平。

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