摘 要：高炉炉顶布料操作是现代高炉生产中重要的操作技术之一，根据现代化高炉生产的要求，高炉布料自动控制系统需要实现设备连锁控制、溜槽旋转类型控制、溜槽倾动角度控制、料溜阀开度控制、探尺升降控制等多项精确控制功能。本文主要介绍了高炉料流阀在多环布料时如何通过自修正程序实现炉内合理布料的研究与应用。
关键词：料流阀 多环布料 自修正
1 概述
目前，世界上大型高炉多采用无料钟炉顶，布料方式采用多环布料，通过溜槽调整炉料在炉喉的分布，达到煤气流分布合理，稳定炉况，提高煤气利用率，进而实现高炉稳产顺行。
实现合理的布料控制主要是对炉顶三个角度的稳定控制，布料溜槽倾动角α、布料溜槽旋转角β、料流阀开度γ，其中α、β可通过编码器检测、PLC程序及变频器控制实现角度的精确定位，因此，通过料流阀开度γ控制的布料圈数便成为了制约整个布料系统稳定性的关键因素。
2 料流阀开度控制原理
某钢厂1080m3高炉炉顶料流阀料流调节阀的打开和定位是由液压驱动的。通过电磁阀控制液压缸，料流调节阀的`开度由一个线性位置变送器检测。另外，设2个限位开关用来检测料流调节阀的打开和关闭位置。料流阀有三种控制模式，手动、手动定位、自动。
在自动模式下，PLC根据炉顶料单和槽下传送来的布料代号给出料流调节阀的设定开度，控制料流调节阀打开到设定开度开始布料，当接受到料罐清空信号，料流调节阀首先完全打开才能关闭。清空信号由γ射线检测和PLC的定时器共同完成;手动模式下，操作员直接通过监控画面按钮操作料流调节阀的打开，同样在关闭料流阀之前应将其完全打开;手动定位模式下，操作员首先将所需开度设定在监控画面的角度手动设定对话框中，然后点击监控画面中的手动设定按钮，则料流阀便会执行该设定角度，同样在关闭料流阀之前应将其完全打开。
料流调节阀的位置检测由一个内置在液压缸中的线性位置变送器来实现，输出4~20mA信号对应液压缸行程。为了使料流阀的定位精度达到±1mm的要求，在程序中对料流阀的开关速度进行处理，料流阀开始以最大速度30mm/s运动，当与目标位置相差较小时，以10mm/s速度运动，这样可以精确的定位到目标位置。
3 料流阀开度自修正控制
目前的高炉布料，特别是在大型无料钟炉顶高炉，主要的布料方式是多环布料。它实现了等面积布料，对稳定炉况、提高煤气利用、降低焦比起到了明显作用。合理布料能提高产量，有利于高炉顺行，降低燃料消耗。但是由于高炉布料的原料配比、质量、粒度变化频繁，难以保证布料圈数稳定[1]。
设定料批重为W吨，要求布料溜槽旋转N 圈后炉内矿石正好布料完成，炉内料线断面上沿高炉直径方向设定多个环位。布料操作时，根据不同料种、不同炉况要求，在高炉布料设定图(图1)中设定若干个环位布料。每个环位布满要求的圈数后，自动转到另一个环位上，直到N圈全部布完为止。为实现上述过程，对下料流量提出了较严格的控制要，不仅要求下料流量均匀，而且对应不同批重，不同料种要确定不同的下料流量，使溜槽转N圈后，料头、料尾相接，因此实现自动控制料流调节阀的开度是实现多环布料的关键[2]。
图1 高炉布料设定图
料流阀开度设定值的准确与否是能否保证多环布料圈数准确的重要前提。因此，在全自动布料时，根据料种、料重及前次布料的相关因素，合理地修正料流阀开度的设定值是非常必要的。
通过高炉开炉布料测试以及正常生产时得出的大量数据，得到料流阀自修正公式如下：
γ=γ0+(W-W0)*k/Wf
其中γ为本次布料料流阀开度目标值，
γ0为料流阀开度设定值，
W为本次布料矿石/焦炭实际称量值，
W0为工长料单设定矿石/焦炭理论称量值，
Wf为高炉理论允许最大称量值，
k为修正系数。
当本次布料圈数大于理想圈数时，则应增大料流阀开度目标值达到布料边缘修正，当本次布料圈数小于理想圈数时，则应减小料流阀开度目标值达到布料中心修正的目的。
公式中，γ为计算所得，γ0及W0为工长设定值，Wf在高炉设计完成后基本固定，如何得出k值则为本公式关键。
当高炉实际称量值W在理论允许最大称量值Wf范围内时，k值计算如下：
k=k0+(C-C0)/α
其中k为本次布料自修正系数，
k0为上次布料自修正系数，
C为上次布料实际圈数，
C0为布料理想圈数(一般是10)，
α为布料料单中选定的倾动角度数量(一般是5)。
通过PLC编程实现以上自修正程序功能计算，在布料控制画面中将k值及γ目标值做成可人为修改，并增加自修正程序屏蔽按钮，可根据炉况随时转到人为干预，避免出现较大修正误差。
根据高炉开炉布料测试数据(表1)，以及矿石、焦炭密度不同的原因，矿石及焦炭的自修正程序需分开运算。
表1 高炉布料测试记录
4 结语
高炉料流阀自修正程序投入使用后，能够基本满足