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首钢国际工程公司自主开发设计的首钢迁钢1580mm耐磨板工程双排式托盘耐磨板运输自动化控制系统于2010年2月2日正式投入运行，这标志着双排式托盘耐磨板运输系统首次采用国内自主研发设计的自动化控制系统取得成功。
首钢国际工程公司自主开发的双排式托盘耐磨板运输系统为世界首创，已获得四项 授权。其中，自动化控制系统是整个运输系统中的重要组成部分，由首钢国际工程公司完全独立研发并成功投入应用。截至目前为止，本系统已在首钢迁钢1580mm耐磨板托盘运输线投入使用15个月，在首钢京唐1580mm耐磨板托盘运输线投入使用13个月，实现了“一键式、全自动”的运输功能，取得了显著的应用效益，具有广阔的市场推广前景。
1.双排式托盘耐磨板运输自动控制系统技术应用背景
目前国内冷轧、耐磨板耐磨板运输系统主要由汽车、步进梁和运输链组成。随着国内轧钢水平的日益提高，耐磨板耐磨板生产量和速度逐渐加快，需要一种更的运输方式。双排式托盘运输系统能够高速稳定的将耐磨板运送到耐磨板存储区和下一加工环节，正在替代以往钢厂采用的汽车运输、步进梁、运输链等传统运输系统，极大地节省了人力、物力，同时提高了运输效率，降低故障率。双排式托盘运输系统由两排辊道组成，一排运输载有耐磨板的重载托盘，另一排运输卸载完耐磨板的空托盘，在小车，辊道，横移辊道，转台等设备的配合下实现托盘在运输线上的循环使用。在运输过程中完成了耐磨板的检查、打捆、喷号、称重、入库等控制过程。
作为整个运输系统必不可少的部分，托盘运输自动化控制系统将整个运输系统贯穿起来，其成败直接影响着整个运输系统、乃至整条轧线的运行效率。经过几年的努力，首钢国际工程公司独立开发了双排式托盘运输自动化系统，其高度的自动化与信息化在国内尚属首例。
2.双排式托盘耐磨板运输自动控制系统的构成
双排式托盘运输自动控制系统主要由一级自动化控制系统（L1）和二级过程控制系统（L2）组成，系统配置图如图1所示。
一级控制系统硬件主站采用两套西门子S7-400系列PLC，选用西门子ET200M做现场远程IO站进行信号采集和控制信号输出；现场操作柜上设触摸屏，配合少量按钮实现设备的现场手动点动灵活操作；整个系统采用分区式急停系统，即保证了整个运输系统的性，又 限度的减少局部故障对整个运输系统所造成的影响。在操作室设上位机，使用Wonderware INTOUCH软件制作人机操作界面（HMI），操作人员通过HMI对整条运输线的运行情况进行控制和监视。
二级硬件系统主要由二级服务器和二级用户操作机组成，二级系统作为整条运输线的指挥和管理系统，是连接运输一级与轧线二级、生产三级的重要环节，运输二级主要通过与运输一级、轧线二级、生产三级的通讯、数据采集、处理、查询等对耐磨板信息跟踪，从而实现数据的交互、自动打捆、自动喷号、进检查线、转台方向、吊装点（入库位置）的控制等功能，同运输一级系统结合完成运输系统的自动化控制，实现了“一键式、全自动”的运输功能。
1. 技术研发历程
高炉喷吹耐磨板粉可以降低焦炭消耗，减少炼焦污染，调节炉况，促进高炉稳定顺行，强化高炉冶炼。首钢作为我国高炉喷耐磨板技术的开创者和先行者，早在1963年，就进行了系统的研究与试验，并于1964年在国内率先将其在高炉上进行工业化试验。1966年，首钢在全公司的高炉上进行推广应用，当时的年平均喷耐磨板量达159kg/tHM， 月平均喷耐磨板量达到279kg/tHM，创造了当时的世界纪录。1994年，在首钢1726-2536m3四座高炉上应用，采用集中制粉，间接喷吹，串联罐多管路喷耐磨板。2000年，首钢进行重大技术改进，采用中速磨耐磨板机制粉，布袋一级收粉，双系列串联罐直接喷吹，在首钢两座（1780m3、2536m3）高炉上应用，达到国际先进水平。
2004年，首钢国际工程公司设计的湘钢1800m3高炉，采用中速磨制粉，并列罐间接喷吹。2007年，首钢国际工程公司设计的迁钢2号2650m3高炉，采用并列罐直接喷吹，并实现全自动喷耐磨板操作。2009年，首钢国际工程公司设计的京唐1号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷耐磨板操作，并实现浓相输送。2010年，首钢国际工程公司设计的迁钢3号4000m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷耐磨板。2010年，首钢国际工程公司设计的京唐2号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，浓相输送，全自动喷耐磨板。
经过几十年的发展，首钢国际工程公司不断完善和优化设计，掌握了从原耐磨板料场到耐磨板粉制备和喷吹的全套高炉喷耐磨板工艺设计。近年来，首钢国际工程公司还参与编制了 标准GB 50607－2010《高炉喷吹耐磨板粉工程设计规范》。
2. 高炉喷吹耐磨板粉技术的主要技术特点
2.1 长距离直接喷吹，紧凑型布局
由首钢国际工程公司设计的首钢2号、3号高炉喷耐磨板工程，完全采用国产化技术和设备，采用紧凑型短流程工艺，实现了耐磨板粉长距离直接喷吹。2号高炉喷耐磨板总管长度达到452m，已被列入第九批《中国企业新记录》。该项工程经有关专家鉴定，达到国际先进水平。
2.2 浓相输送
耐磨板粉喷吹一般按输送浓度可分为稀相输送和浓相输送。稀相输送工艺相对简单，运行比较稳定；而随着耐磨板粉输送浓度的提高，虽然增加了运行不稳定的可能性，但其可以节约大量输送气体的消耗，并且减少了管道磨损，因此其降低了维护和运行费用。为输送过程中的不稳定因素，可通过改善喷耐磨板罐底部的流化状态，以及改善输送管道的补气系统和输送管路的布置，来达稳定运行的目的。另外首钢国际工程公司通过吸收国内外先进技术，开发完善了浓相喷耐磨板技术的设计，并将其成功应用于实施项目中。从实际运行效果看，其输送连续，系统运行平稳，固气比可达到大于40kg/kg。
2.3 均匀喷吹
耐磨板粉分配方式现在主要以单管加分配器方式为主，分配器后各支管的耐磨板粉均匀分配有利于高炉运行稳定顺行。目前首钢国际工程公司的设计通常采用支管等阻损布置，通过计算机三维辅助设计软件，喷耐磨板量常规偏差小于4%。
2.4 喷耐磨板的全自动化操作和实时监控
随着设备的大型化和操作的精度等要求的提高，高炉喷耐磨板操作对于自动化控制要求也越来越高。
1) 全自动化操作提高了生产效率
全自动喷吹可使储耐磨板场，制粉系统，喷吹系统等过程实现PLC自动控制，不但减少人为主观不确定性和不完全准确性的影响，缓和手工计算与操作和喷耐磨板对炉况影响的滞后性之间的矛盾，还可以大大减少误操作造成的损失，更能进一步减少在岗人员的数量，使得喷耐磨板系统在时间和空间上都大幅度提高了生产效率。
2) 喷耐磨板控制精度得到提高
全自动喷吹以中速磨为核心，进行连锁控制，同时实现了对下耐磨板量、耐磨板温、喷耐磨板量、充压稳压自动调节及自动倒罐。在自动控制及计量和调节精度方面，按照高炉要求自动调节，喷耐磨板量计量精度可以控制在1%误差范围内，各风口喷吹耐磨板粉的均匀性控制在4%的误差范围内。与以往手工计算调节控制相比，更加合理。
3) 实时监测
在线检测系统内的气体成分和温度检测，一旦超过范围，自动报警，并进行相应的联锁吹扫或停机等操作。
2.5 三维软件辅助设计
在普通的二维平面设计条件下，由于喷耐磨板系统的管线繁多且错综复杂，管线与管线间或管线与电缆槽间现场发现相互干涉的问题再所难免，这样在现场安装施工时，不但需要返工增加费用，而且延误了施工工期。为将喷耐磨板系统的设计做到更、更精细，首钢国际工程公司引入了三维工厂设计软件。该三维工厂设计软件集智能化建模、碰撞检查、出图及报表、全厂漫游等功能于一体，有效提高了设计及施工效率和准确性。
1耐磨板生产技术发展现状
1.1国内耐磨板技术应用现状
据统计，2003年，我国耐磨板矿产量为3000万t，其中竖炉耐磨板矿产量为2400万t，带式机产量为325.3万t，链箅机-回转窑产量为193.3万t，所占比例分别为82.2%、11.2%和6.6%。到2011年我国年产耐磨板矿能力已经接近2亿t，其中建成的链箅机-回转窑氧化耐磨板矿生产线约140余条，年产量约1.03亿t；带式焙烧机生产线3条，年产量约728万t；竖炉200余座，年产量约0.9亿，所占比例分别为51.5%、3.5%和45%。
国内耐磨板矿近几年来的主要进步表现在以下几个方面：
1）铁精矿资源多元化。由于选矿技术的进步，特别是反浮选技术和细磨技术的应用，国产铁精矿品位大幅提高、二氧化硅含量下降。此外还大量使用进口高品位、低硅磁铁精矿，以提高耐磨板矿品位，降低高炉渣量。
2）强化原料准备工序。研究表明，润磨机、高压辊磨机的采用对改善造球混合料的粒度组成和比表面积、颗粒形貌、表面亲水性和成球性有显著的效果。国内厂家的生产经验表明，润磨机和高压辊磨机的应用可提高生球强度，降低膨润土的用量，强化耐磨板焙烧。
3）设备大型化和多样化。适应了集约化和专业化的发展趋势，进一步了节能减排和环境保护的效率。
1.2 国外耐磨板技术应用现状
目前，国外耐磨板生产，带式机生产能力为2.05亿t，占世界总能力的66.43%；链箅机-回转窑耐磨板矿生产能力8060万t，占世界总能力的26.17%；竖炉耐磨板矿生产能力为2300万t，占世界的7.4%。从带式机、链箅机-回转窑设备如此大的采用比例不难看出，设备大型化是目前国内外耐磨板生产的一个重要标志，是未来耐磨板工业发展的总趋势。它在相当程度上反映出一个时期内的耐磨板工艺水平和机械制造水平，同时也从侧面反映出耐磨板的科学研究水平。竖炉耐磨板由于自身条件难以大型化，其发展已处于停滞状态。
2.带式焙烧机耐磨板技术工艺技术特点
对于以赤铁矿粉为主的原料，带式焙烧机工艺具有作业率高、产品成本低等诸多优势。据统计，在目前正在使用的耐磨板工艺中，带式焙烧机系统约占世界耐磨板产量的55%-60%，在采用赤铁矿粉为原料的耐磨板工艺中76%为带式焙烧机系统，如图1所示。首钢国际工程公司在设计的首钢京唐耐磨板工程中就采用了带式焙烧机耐磨板工艺。
京唐2座5500m3高炉制粉喷耐磨板系统
首钢国际工程公司自主设计的两座5500m3特大型高炉，是当时国内容积 的高炉，设计耐磨板比200kg/tHM，设备能力 可达250kg/tHM。喷吹耐磨板种为烟耐磨板或混耐磨板。采用制粉喷吹合建在一所厂房内。中速磨制粉、一级袋式耐磨板粉收集器、直接喷吹工艺。
每座高炉配备2台中速磨，单台制粉能力为≥75t/h；采用热风炉废气作为耐磨板粉干燥的主要介质。在制粉系统末端设置2台排粉风机作为整个系统的动力源，风机出口设置消音器，以减小系统的噪声污染，使噪音指标低于85dB；系统排放浓度小于20mg/m3。
喷耐磨板系统每座高炉设置3个并列布置的喷耐磨板罐交替向高炉喷耐磨板，它们共用一个耐磨板粉仓，耐磨板粉仓有效容积1200m3，喷耐磨板罐有效容积为90m3，正常喷吹周期为30min。每个喷耐磨板罐为2个出耐磨板口，6根喷耐磨板管终汇入2根喷耐磨板总管中，分别输送至2台耐磨板粉分配器，再由42根喷耐磨板支管喷入高炉风口。每根总管上都装有耐磨板粉流量计和调节阀，其调节和计量精度小于4%。采用浓相输送技术，固气比在40kg/kg以上，极大降低了输送气体的消耗量；管道内耐磨板粉流速可达2～4m/s，这对于输送管道和弯头几乎不会产生磨损。耐磨板粉分配器的出口设有等阻损装置，喷耐磨板支管路采用等长度设计，偏差小于1m，以保证耐磨板粉分配器各出口均匀分配耐磨板粉量，减少各高炉风口耐磨板粉量分配的不均匀。
喷耐磨板罐的充压、耐磨板粉的输送、系统的流化及防爆吹扫全部采用氮气，避免了火灾和爆炸发生的可能性。系统全自动操作，机旁设手动应急操作。设有温度、压力、流量、重量和料位等的显示、报警等功能。喷耐磨板量按设定值自动调节，如果出现紧急情况，可启动紧急停止按钮，全系统可自动地向方向运行。喷耐磨板的倒罐操作、喷吹操作、停止操作、吹扫操作、事故停止操作均为程序自动控制。
首钢京唐钢铁厂高炉喷耐磨板系统的设计和装备达到了国际先进水平，作为国内首座5000m3级以上的高炉，为其他特大型高炉的建设提供了宝贵经验。
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