钢包底吹氩智能控制系统
钢包钢包底吹氩实验方案
钢包钢包底吹氩实验方案1吹氩精炼的影响因素氩气的精炼效果与吹氩量、吹氩压力、吹氩时间等因素有关。
1.1吹氩量搅拌气体进入熔池时，首先在喷嘴上形成气泡。
在气流动能的推动下到液相中，分散成无数的小气泡而上浮，同时在高温钢水中气体被加热而膨胀，从而产生了强烈的搅拌作用。
随着吹气量的增加，搅拌强度增大，而吹气量的增加是有一个I临界值的，如果吹气量超过某一临界值，吹入的气体从钢包底部向上部形成所谓的贯穿流，容易引起钢水发生喷溅，造成钢液表面覆盖的渣卷入钢液内部。
造成对钢液的污染。
另外当吹氩量偏低时，就限制了氩气的精炼作用，从而使氨气的脱氧、去气和保护钢水的作用都得不到充分发挥。
吹入气量是与吹气压力、吹气喷嘴结构等因素有关，可由试验决定。
在生产中通常根据不冲破钢包渣层裸鼹钢水为原则来确定吹气量和压力。
1.2氩气压力氩气的压力大，搅动力也大，气泡上升速度快，但压力过大时，氩气流涉及范围越来越少，氩气泡与钢液的接触面减小，而且如压力过大时，气体会迅速地冲出钢液，要冲破钢液上覆盖的渣层，使钢液受到大气的氧化，对精炼效果反而不利。
为此要求吹入的氩气压力不要太大，一般以能克服钢液的静压力，刚好能在透气砖表面上形成气泡为合适。
如钢液深，刚所需的氢气压力大，反之，所需氩气压力小。
理想状态是使氩气流遍布全钢包，增加接触面积和延长氩气流上升的流程和时间。
1.3吹氩时间目前，普遍认为吹氩时问不宣太长，否则钢液温度下降太多，且由于耐材受冲刷而使非金属夹杂物出现率增加，但吹氩时间不足，气体及非金属夹杂物不能很好地去除，吹氩效果不明显。
所以必须根据现场实际生产情况，以及要达到的精炼效果，从而确定合适的吹氩时间。
2实验原理物理模拟的理论基础是相似原理。
应用相似原理建立模型和进行实验时，必须保证两系统几何相似、物理相似。
对于钢包底吹氩系统来说，引起体系内流动的动力主要是气泡浮力而不是湍流的粘性力，因此保证模型与原型的修正弗鲁德准数相等，就能基本上保证它们的动力相似，根据这一原则，选用修正的Fr’,就可以确定模型中吹气量的范围。
钢包底吹氢模糊控制系统
们 的 常 识 推 理 规 则 ， 这 些 主 要 来 自 人 们 在 以 往 对 被 控 对 象 工 艺 的 熟 练 掌 握 和 控 制 经 验 。 把 这 些 经 验 和 工 艺 的 特 点 、 常 识 推 理 规 则 通 过 控 制 器 来 实
１钢 包 底 吹 氩模 糊 系 统控 制 策 略
１１控 制方案 ．
１１１工艺特征 ．． 在 精 炼 炉 吹 氩 过 程 中， 由 于 被 控 对 象 的 非 线
性 、数 学模 型参 数 的不 确定 性 和 系统 工作 点 的剧 烈
小 ， 钢 包 多 功 能 覆 盖 剂 对 钢 液 面 覆 盖 完 整 ， 吹 氩 时 氢 气 泡 不 冲 破 覆 盖 剂 层 而 平 稳 地 在 钢 渣 面 向 周 围 翻 动 ， 这 就 较 好 地 保 证 覆 盖 剂 对 氩 气 泡 携 带 夹 杂 的 吸 收 。 在 最 佳 供 氩 状 况 下 ， 测 出 其 供 氩 压 力 值 和 流 量
或 搅 拌 过 弱 。 最 佳 供 氩 要 求 应 当 是 出 钢 下 渣 量 要
间 等 。 为 了满 足 钢 铁 行 业 吹 氩 工 艺 等 在 一 些 工 况 比
较 恶 劣 而 生 产 工 艺 对 氢 气 流 量 控 制 有 较 高 要 求 的 场
合 ， 本 文提 出采 用 Ｐ ＬＣ 作 控 制 器 ， 基 于 模 糊 控 制 理 论 的 控 制 方 案 ， 采 用 Ｐ Ｍ 脉 ； 编 码 技 术 ， 对 钢 包 吹 Ｃ 中 氩 的 流 量 自动 进 行 精 确 控 制 。
３ ８四圆
２０ 年 ７ ０６ 期
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钢包精炼炉模糊PID控制系统
摘 要 ： 模拟人的思维 方式， 模糊控制与Ｐ 控制相结合实 用 Ｉ Ｄ 现在钢包 底吹氩系 流量控制。 统中
关键 词 ： 模糊自 调整；Ｄ Ｐ 控制器 Ｉ 中 图分 类号 ：Ｆ６ ．：Ｐ ７ ． 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：６２—９９ （０７０ Ｔ ７９ ２Ｔ ２３ ４ Ａ １７ ９４ ２０ ）２—０１ —０ ０８ ３ 钢 包底 吹氩 流 量控 制 由于受 到钢水 装入 量 、 钢 水成 分 （ 粘度 ） 钢 包 透 气 砖 的透 气 状 况 、 包 使 用 、 钢 出 现 的微 分 过饱 和而使 控 制作 用超 出许 可范 围 ， 应 取较 小 Ｋ 防止 出 现 较 大 超 调 ， 生 积 分 饱 和 ， ｐ为 ； 产 应对 积 分加 以限制 ， Ｋ 为 零 。 Ｋ 、 ＩＫ 取 Ｉ ｐ Ｋ、 ｄ分 别 表 示 比例 （ ）积 分 （）微 分 （ ） 用 的参 数 。 Ｐ、 １、 Ｄ作
由 ＰＤ参数 自调整规则 ， 节器将根据 偏差 、 Ｉ 调 偏差变 化率 的大小 ， 断地修正 ＰＤ参 数 ｋ、Ｊ 不 Ｉ ｋ、
ｋ 调节器的设计具体如下 ： 首先 ， 需要建立语言变量的模糊子集赋值表。
我们选 取 了钢 包 底 吹 氩 气 流 量 的 偏 差 Ｅ ｋ 、 差 （ ）偏
次数等多方面因素的影 响 ， 是一个多输入、 单输出 的非线性 控制对 象。采 用传 统 的 ＰＤ控制 ， Ｉ 一套
Ｋ 、Ｉ ｐＫ 和 参 数 势 必 会 给 系 统 带 来 很 大 的超 调 ， 甚 至 会影 响正 常 工 作 。模 糊 控 制 器 是 一 种 近 年 来 发 展 很快 的新 型 控 制器 ， 能够 方便 地将 专家 的经 它
（ ）、∑ （ ） 和 ＩＣ ｋ Ｉ 为 调 节 器 的输 入 语 言 ｋ Ｉ ＩＥ ｋ Ｉ （ ） 作 Ｅ 变量 ， 选取 了 Ａ ｐＡ Ｚ ． 为 输 出语 言 变 量 ， Ｋ 、Ｋ 和 Ｘ 作 Ｋ
钢包底吹氩工艺流程
钢包底吹氩工艺流程英文回答：The argon bottom blowing process in steelmaking refers to the technique of injecting argon gas into the bottom of the ladle or tundish during the steelmaking process. This process is commonly used in steelmaking to improve the quality of the steel by removing impurities and reducing the oxygen content.The argon bottom blowing process typically involves the following steps:1. Ladle or tundish preparation: The ladle or tundish is prepared by ensuring it is clean and free from any impurities. This is important to prevent any contamination of the steel during the process.2. Argon gas injection: Once the ladle or tundish is prepared, argon gas is injected into the bottom through alance or a porous plug. The gas is injected at a controlled flow rate and pressure to create a bubbling effect in the steel bath.3. Stirring and mixing: The argon gas bubbles rise through the steel bath, creating turbulence and stirring the molten steel. This helps to homogenize the temperature and composition of the steel, ensuring a more uniform product.4. Impurity removal: The argon gas reacts with impurities such as carbon, sulfur, and nitrogen present in the steel. These impurities are either oxidized or dissolved in the gas bubbles and removed from the steel bath.5. Oxygen reduction: Argon gas also helps in reducing the oxygen content in the steel. Oxygen reacts with carbon and other elements in the steel, leading to the formation of oxides. By reducing the oxygen content, the argon bottom blowing process helps to minimize oxide formation and improve the steel quality.6. Process control: The argon bottom blowing process is closely monitored and controlled to ensure optimal results. Parameters such as gas flow rate, lance height, and lance position are adjusted based on the specific requirements of the steel grade and composition.中文回答：钢包底吹氩工艺流程是指在炼钢过程中将氩气注入钢包或中间包底部的技术。
LF精炼炉底吹氩过程中的氩气流量控制
LF精炼炉底吹氩过程中的氩气流量控制发表时间：2018-09-27T18:52:49.657Z 来源：《知识-力量》2018年9月下作者：刘艳奎[导读] 本文通过对LF精炼炉底吹氩气的过程以及相关系统进行分析，在实际生产中氩气流量的难以控制的主要因素，同时选用分级结构模糊自适应控制系统对氩气流量进行相关的控制，结果发现，模糊自适应流量控制在较短的时间内便达到了相关的氩气流量设定值域，且无法进行调控。
（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山 063305）摘要：本文通过对LF精炼炉底吹氩气的过程以及相关系统进行分析，在实际生产中氩气流量的难以控制的主要因素，同时选用分级结构模糊自适应控制系统对氩气流量进行相关的控制，结果发现，模糊自适应流量控制在较短的时间内便达到了相关的氩气流量设定值域，且无法进行调控。
而常规的控制曲线经过长时间的波动，才能恢复到预期设定的值域。
在实际的氩气流量控制中，模糊自适应控制效果要明显优于其他控制的实际控制效果。
关键词：氩气；LF精炼炉；氩气流量控制1 前言随着科学技术与经济社会的不断深入发展，每个行业都在高精尖发展。
在日常建设生产过程中，人们对于钢材的规格和质量的相关要求更为严格。
为此，炉外精炼已经成为钢铁厂生产中最为重要的一环，尤其是LF精炼炉应用最为广泛，而在LF精炼炉中，氩气流量控制是亦是比较重要的一个组成部分。
目前的钢铁生产过程中，LF精炼炉底吹氩是一种采取流量负反馈的的常用系统。
但在LF精炼炉底吹氩实际生产过程中，采用常规控制手段难以现实对氩气流量的精准控制，主要原因是通常被控制对象充满着非线性的不确定性以及系统在工作中所产生的剧烈干扰等因素影响。
2 LF精炼炉底吹氩系统概论当钢水进入钢包之后，氩气通过钢包不断地进入钢液体中，进而形成较多的氩气泡，这些气泡在钢水中众多的氮气、氧气以及氢气相当于是一个压力几乎为零的密闭空间，为此其他气体便不断的向气泡扩散开来，随着氮气和氢气不断的增多，气泡中的压力也随之增加，进而气泡不断的上涨。
优化钢包吹氩系统的生产实践及研究
武汉钢铁 （ 团） 集 公司第三 炼钢厂每 年约有 ８ ％ 的钢 水 经过 吹 氩处理 后 直接 连铸 成 板坯 。如 ０ 果 钢水 成分 超 出 内控 范 围 ， 导致 改钢 、 接 坯两 将 衔
端 成分 超 差 等 一 系 列 质 量 问 题 。第 三 炼 钢 厂 １９ ９８～１９ ９ ９年 吹氩 处 理 的 钢 水 成 分 内控 命 中率
２０ ０２年第 ３期
嚣
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∞ 加 ∞ ∞
率平均较上 年提高 １．３ ， ２２ ％ 氩后 温度合 格率平 均较上年提高 ２３％ ， 情 如图 ｌ， １ 示 。 ．８ 详 Ｏ 图 ｌ所 ∞ ∞ ∞ ０
收 稿 日期 ：０ ２—０ ２ ２０ ２— ５
作者简 介 ： 江（ ９ ８ ） 男 ， 李 １６ 一 ， 武汉科技大学材料与 冶金学院 ， 博士生
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２６ ２
武汉科 技 大 学学 报 （ 自然科 学 版 ）
项目 指标
９． ９９
图 １ 钢 包 底 鄙 透 气 砖 布 置 示 意 图
Ａ 一水 Ｅ ； ｃ， ｌ曰， 一透气源自砖 ２ 吹氩 系统 的改进
２ １ 钢 包 吹 氩水 模拟 研 究 ．
氩气 纯度／ ％ 供气压 力／ ａ ＭＰ 吹氩流量／ ・ １ ｍ ｈＩ 吹氩速 度／ － ｎ ｍ ｍｌ 喂线速度／ ｍ・ｒｎＩ ａ １ ｉ 喂线机喂线直径／ ｍ ａ ｒ
时 间 ， 混 匀 时 间 来 间 接 判 定 钢 液 的搅 拌 能 力 用 （ 匀 时间 越短 ， 示 钢液 搅 拌 能 力越 强 ） 混 表 。 研 究重 点是 在 原 有喷 嘴 布 置条 件 下 进行 流场 优 化 试 验 ， 对 大 罐 底 部 喷 嘴 的 ４种 布 置 方 式 即
钢包自动底吹氩装置在炼钢厂的应用及生产工艺实践
关 键词 ： 精炼钢包 ； 自动吹氩装置 ； 底吹氩
中图分类号 ：Ｆ ６ ． Ｔ ７９ ９ 文献标 识码 ： Ｂ
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｐｒ ｃ ｉ ｅ ｏ ｈｅ Ａｕ ｏ ａ ｉ ｔｏ ｇ ｎ Ｂｌ ｗｉ ｐ ｉ ｔｏ ｎ ａ ｔｃ ｆ ｔ ｔ ｍ ｔｃ Ｂｏ ｔ ｍ Ａｒ ｏ ｏ ｎｇ ｃ
酒钢二炼钢厂是个全新的炼钢厂 ，２ 顶底复 １０ｔ 吹转炉所配套 的精炼处理方式主要 以 Ｌ Ｆ炉为主 ， 并且工艺设计上以炉后吹氩站与精炼炉合二为一。 钢包吹氩采用单透气砖偏 心布置方式 ， 气体介质 为
氩气 ， 最高供气 压力 １６ Ｍ ａ ． Ｐ 。吹氩装置采用钢包
自 动底 吹氩装置与数字吹氩 系统相结合 ， 此套 系统 从设计上 自动化程度高 、 控制精度高 ， 操作上简便 、
钢 包 自动 底 吹 氩装 置在 炼 钢 厂 的应 用 及 生产 工 艺 实践
阮 强， 程子建 ， 王意龙
嘉峪关 ７５０ ３ １０） （ 酒泉钢铁集团公司 二炼钢厂 ， 甘肃
摘 要： 本文通过对本厂钢包 自 动底 吹氩装 置的恢复使用 ， 了 自 比较 动底吹装置与传统 的底 吹方式 的优缺点 ， 通过 生产实践及 比较 ， 钢包 自动底 吹氩装 置结合 数字 吹氩 系统 是可靠 、 先进的钢包 自动 化吹氩技 术 ， 具推广应 用的价 极
Ｄｅ ｃ ｆＲｅ ｎ ｎｇ Ｌａ ｌ ｎ Ｓ ｅ ｌ ａ ｉ ｇ Ｐｌｎ ￣ ｅ ｏ ｆ ｉ ｄ ｅ ｉ ｔｅｍ ｋ ｎ ａ ｔ ｉ
Ｒ ＡＮ Ｑａｇ Ｈ Ｎ ｉｉ ， Ｕ ｉ ，Ｃ Ｅ Ｇ Ｚ－ａ ＷＡＮ ｉｏｇ ｎ ｊｎ Ｇ Ｙ — ｎ ｌ
（ ｈ ｅｏ ｄＳｅｌ ｋｎ ｌ ｔ ｆ ＩＣ Ｊ ｙｇａ ３ １０， ｈｎ ） Ｔ ｅＳｃｎ ｔ ｍａｉｇＰａ Ｓ Ｏ， ｉ ｕｕｎ７５ ０ Ｃ ｉａ ｅ ｎ ｏＪ ａ
莱钢90t LF／VD精炼钢包智能吹氩技术的开发与应用
２ ０ １ ３ 年第 ４ 期
拌 能 够为 夹杂 物上 浮 提供 动力 学条 件 ， 并促 进钢 渣
界面反应 。
Ｎ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ； ２ ） 真空 保持 ５ ｍｉ ｎ ， 采用 强吹模 式 ， 流量 设定 为８ ０ Ｎ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ； ３ ） 真空 保持 ５—１ ０ ｍｉ ｎ ， 采用 强强 吹模 式， 流量设 定为 １ ５ ０ Ｎ Ｌ ／ ｍｉ ｎ ； ４ ） 真空保 持最后 ５ ｍ ｉ ｎ ，
图４ 吹氩搅拌过程夹杂物相对含量的变化趋 势
从图 １ ～３ 可 以看 出 ： 吹气搅拌 可显 著降低夹 杂
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ — １ ３ 作者简 介 ： 张飞 ， 男， １ ９ ８ ５ 年生， ２ ０ ０ ８ 年 毕业于安徽工业大学冶金工 程 专业 。现为山钢股 份莱芜分公 司特钢事业 部助理工 程师 ， 从事 炼钢工艺技术工作 。
８
脱 氧 夹杂 物平 均 尺寸 增大 了约 ５ 倍， 颗粒 数 量 降低
了３ —４ 个 数量级 。从 图 ５ 可 以看 出 ： 采用 １ ５ ０ Ｌ ／ ｍｉ ｎ 底 吹流量 ， 可实 现夹 杂物 的有效 去 除 。钢 水 吹氩搅
张飞等
莱钢 ９ ０ ｔ Ｌ Ｆ ／ Ｖ Ｄ 精炼钢包智能吹氩技术 的开发与应用
夹杂物 上浮时 间与底吹流量 的关系见 图 ５ 。
４
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时 间／ ｓ
时间／ ｓ
时 间／ ｓ
图１ 夹杂物 Ｃ 与搅 拌时间关 系
图２ 夹杂物 开 ｏ ． 与搅拌时间的关系
图３ 夹杂物 ‰ 与搅拌时间的关 系
夹杂物直径， ｍ ｎ 一不 同吹氩时间夹杂物数量密度 ； 冠一 不同吹氩时 间夹杂物 当量
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钢包底吹氩智能控制系统
时间：2012-09-2215:20:10来源：瑞士FCT流体技术中国服务中心作者：樊栋岩
摘要：介绍钢包吹氩原理及钢包底吹氩工艺和装置，采用S7-300
PLC作为控制器，气体控制使用热式气体质量流量控制器和压力调
节系统，实现精确智能的流量控制。比较自动底吹氩装置与传统
底吹氩方式的优缺点，并对自动底吹氩装置进行优化。
关键词：钢包；底吹氩；闭环PID控制；热式气体质量流量控制
器
LadleBottomBlowingArgonIntelligentControlSystem
0前言
随着现代科学技术和工业的发展，要求炉外精炼的效果要好，时
间要短，要具备能够和转炉匹配的快工艺节奏。而底吹氩技术具有搅
拌力强，成份、温度均匀等良好的冶金特点，国内许多钢厂已经使用，
并取得了很好的效果。但一直人工手动操作，氩气的流量、压力的控
制要依靠人工手动调节，增加了工作中的失误率，最终直接影响钢水
质量。
1钢包吹氩原理
钢液吹氩处理，是一种简易的钢液脱气和去除非金属夹杂物的炉
外精炼方法。依据所需钢液在常温下的组织（如奥氏体、铁素体等）
以及处理目的的不同，吹入钢液的气体，可以选用氩气、氮气、一氧
化碳、水蒸气、空气，或先吹入氮气、一氧化碳、水蒸气、空气，然
后再吹入氩气。钢液吹氩处理有重要的冶金意义：降低钢液中溶入气
体（如氢、氮、氧）的含量，将钢包中的有害气体溶于易形成真空的
氩气泡中，随着翻滚的钢水将其带到钢水表面以便将其去除；去除钢
液中残余的非金属夹杂物（如氧化物、硫化物、氮化物等）；使钢液
受热均匀；防止钢水氧化作用，因为氩气是惰性气体，在钢水表面能
防止钢水氧化，起到保护膜的作用。这种方法使钢液与炉渣能够充分
接触，创造了良好的冶金反应条件，增强了脱硫和脱氧的冶金效果，
但脱氢的效果差。而底吹氩的优点是均匀钢水温度、成分和去除夹杂
物的效果好，设备简单，操作灵便。钢包底吹氩对透气砖位置有很高
的要求，吹气位置会影响搅拌效果，水力学模型和生产实践都表明，
吹气点的最佳位置通常应当在包底半径方向（离包底中心）的1/2~2/3
处。此处上升的气泡流会引起水平方向的冲击力，从而促进钢水的循
环流动，减少涡流区，缩短了混匀时间，同时使钢渣乳化程度低，脱
硫效果好。以均匀钢水温度和成分为主要目的的吹氩搅拌，吹气点应
偏离包底中心位置为好。
某钢厂在引进钢包底吹氩之前，采用的是顶吹氩，顶吹氩是通过
吹氩枪从钢包上部浸入钢水进行吹氩搅拌。设有专门的吹氩平台，当
钢包进入到吹氩站以后，工人先进行测温取样，按照设计好的合金量，
不断吹氩，稍后加入铁合金或废钢搅拌，经过一段时间后，停止搅拌，
之后再进行测温，最后，钢包车开出吹氩站。但是这种方法完全依靠
人工完成，凭借工人自己的经验。
去年开始，该厂1#、2#、3#炉相继采用钢包自动底吹氩装置。控
制原则是根据不同的工况条件实现不同的压力调节。
1系统硬件
吹氩自动控制系统的结构如图1所示。选用S7-300PLC作控制器，
向上通过工业以太网和上位机通信，接受上位机命令，并将现场工况
(流量、压力、吹氩时间、累计流量等)向上位机传送；向下能接受炉
前操作箱的命令，采集现场工况的信息，并根据程序的控制发布命令，
控制质量流量控制器的开启状态，达到完全的自动控制。操作人员还
可通过计算机在操作室内控制当前吹氩流量、吹氩时间、累积流量等
工艺参数的设置。在堵塞、气源压力低、管道漏气等故障时，系统报
警，便于操作人员及时了解工况并快速排除故障。同时，还可以从计
算机上了解设备状态和历史曲线等。
图1
2流量控制原理
流量控制采用国际先进的瑞士FCT流体技术公司的冶金专用气
体质量流量控制器。该气体质量流量控制器是将流量计与比例电磁阀
高度集成内部形成闭环控制系统。内部测量采用热风速测量原理（温
度总是从高温物体向低温物体传递），在测量旁路管路内有一个温度
传感器和两个温度加热器，两个温度传感器位于温度加热器的两侧如
图2。给加热器一个恒定的电流，保持恒定的温度，则两个温度传感
器的电压差即可用于测量通道中流过的气体质量流量。比例电磁阀根
据控制信号来确定其开度，它的的主要优点是：位置控制的重复性高，
响应时间极短、尤其适用于闭环过程控制。该控制器的流量控制不受
介质压力、温度波动的影响，所以使得整套系统控制快速准确稳定。
温度传感器1加热器温度传感器2
图2
3该技术与常规技术的比较
常规钢包底吹氩系统，是根据吹氩量的要求来控制一组电磁阀的
开关组合，通过开关不同通径的孔板实现流量输出。这种方法存在以
下问题：节流式孔板的开口面积大的节流阀打开时，其局部压力损失
少于开口面积小的压力损失，这样开口面积小的实际流量值就比计算
的值小，带来一定的误差，很难实现大范围的高精度的流量调节，并
且控制流量变化大时，很难保持压力差。因此，在小流量调节时，输
出的氩气流量时大时小，在大流量调节时，阀组动作到最大时，仍达
不到设定值。
经过技术研发和创新，设计出新型钢包自动吹氩装置，核心技术采
用冶金专用气体质量流量控制器、恒压差调节单元、模糊控制理论等，
大大提高设备的反应速度，实现精确小流量范围的调整，同时考虑到
钢包透气砖性能的影响，在系统中又增加了稳流装置。结合现场工况
条件，制定出三段基本精炼吹氩曲线，对搅拌进行计算、分析，提出
了合理的搅拌工艺和智能控制方法。其流量控制方案如图3所示。
流量设定
流量输出
图3流量控制方案图
质量流量控制器可以将流量测量值以输出标准电信号输出，很容易实现
流量的数字显示、累积流量自动计量、数据自动记录、计算机管理等，可
实现流量的自动控制。
综合工艺要求，对氩气流量、压力建立起系统的数学模型，为本系统的设
计和分析提供基础保证。程序根据钢种、包况预定工艺曲线，测温后自动
选择是否需要调温，并修订（或延长）吹氩工艺曲线。
P1（渣薄曲线）：出口压力范围为0.1～O.2MPa，流量范围为10～100L／min;
P2(正常曲线)：出口压力范围为0.2～O.5MPa，流量范围为80～220L／min;
P3(渣厚曲线)：出口压力范围为0.5～O.9MPa，流量范围为200～250L／min。
本系统应用模糊控制理论的控制方案，采用PLC及PID技术，并对
其优化，对钢包底吹氩的流量进行自动控制。系统在控制流量时具有
压力信号
PLC
气体质量流控制器（MFC）
de（t)
dt
以下特点：可靠性高、抗干扰性强；智能性高，能够精确、快速地调
整流量的大小，自动跟踪流量设定值；采用人机界面、炉前操作，操
作简单灵活；精炼时间缩短，钢的纯精度高；系统出现异常情况时
（如过压、欠压、管道泄漏、堵塞等）可自动诊断，实现完全自动吹
氩。程序包含3套工艺卡、8个节点，可以在调节范围内自由修改吹氩
时间、流量参数。
通过PLC实现转炉顶底复吹系统与钢包底吹氩系统之间的通信。吹
氩系统及时调整工艺参数，满足快节奏的生产需要。
4系统软件
本系统采用西门子S7-300PLC作控制器，软件流程如图4所示。
5系统功能
(1)根据工况条件实现不同压力的调节。
(2)随时调整氩气流量，实现“软吹”，即根据工况条件适时地缓慢增
加或减少氩气流量，以达到均匀成份和温度、去除杂质、脱去有害气
体的目的。
(3)根据不同钢种、温度和精炼目的来调节总耗氩量。
(4)克服了操作工熟练程度和外界环境(压力、温度)及钢包的钢砖堵
塞、管道漏气等的影响。
(5)具有堵塞、漏气、气源压力低等故障报警功能。
6效益分析
某炼钢厂转炉2010年开始全面使用钢包底吹氩自动控制系统。根
据2009年使用手动吹氩装置情况与2010年使用自动吹氩控制系统使
用情况进行对比。
采用智能底吹氩装置后：碳铁收得率提高5％；钢水均匀性大幅提
高；缩短冶炼周期约每炉2～3min；节约电耗约1．8kWh／t；钢中气
体含量O降低6．02×10-6，N降低14．89×10-6；包内大沸腾造成的
喷溅粘渣现象基本消除，包龄和透气砖寿命同步，安全操作性提高；
劳动强度明显下降。
以上各项合计节约成本每吨1.89元。按年产钢量220万t计算，共
节约成本415.8万元／年。
7结语
钢包底吹氩装置在钢厂的应用，使工人的操作简单灵活，精炼时
间缩短，钢的质量提高，吹氩时间和消耗降低，提高了钢包的工作效
率。