电炉和钢包精炼炉自动化系统
金属冶炼过程的自动化与智能化
未来展望：技术不 断创新，提高金属 冶炼行业竞争力
提高生产效率： 自动化与智能化 技术可大幅提高 金属冶炼过程的 效率，减少人工 干预，降低生产 成本。
优化产品质量： 通过精准控制冶 炼过程，自动化 与智能化技术可 以有效提升金属 产品的质量稳定 性。
降低能耗与排放： 自动化与智能化 技术有助于降低 金属冶炼过程中 的能耗和污染物 排放，符合绿色 发展理念。
人工智能技术：提高自动化水平，降低人工干预 物联网技术：实现设备间的互联互通，提高生产效率 机器人技术：替代人工进行危险和繁重的工作，保障生产安全 云计算技术：实现数据共享和分析，优化生产流程
国内知名企业：宝钢股份 国外知名企业：ArcelorMittal 实践案例：钢铁企业自动化与智能化改造 实践案例：有色金属冶炼企业自动化与智能化改造
云计算技术的应用：云计算技术将为金属冶炼提供强大的数据处理和分析能力，实现数 据驱动的生产决策。
5G通信技术的应用：5G通信技术将为金属冶炼提供更快速、更稳定的数据传输，实现远 程控制和实时监测。
发展趋势：自动化与智能化技术的广泛应用，提高生产效率和降低成本 挑战：环境保护和资源利用的限制，技术更新和人才培养的需求 未来展望：可持续发展和绿色冶炼，实现经济、环境和社会效益的平衡 应对策略：加强科技创新和研发投入，推动产业升级和转型
简介：智能优化算 法是一种基于人工 智能和优化技术的 算法，用于解决复 杂的问题，如金属 冶炼过程中的优化
控制和自动化。
应用场景：智能优 化算法在金属冶炼 过程中可以应用于 优化配料、熔炼、 连铸和轧制等环节， 提高生产效率和产
品质量。
优势：智能优化算 法能够自动学习和 优化，适应不同的 生产环境和条件， 提高金属冶炼过程 的自动化和智能化
《毕业设计(论文)-plc电弧炉控制系统总体设计》[管理资料]
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摘要电弧炉炼钢是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，是冶炼某些特殊金属及合金必须使用的炼钢方法。
论文以40吨电弧炉计算机控制系统为背景，在查阅了大量国内外相关文献的基础上，综述了电弧炉控制技术的发展历程、研究现状及今后的发展趋势。
根据电弧炉熔炼工艺对控制系统的控制要求，给出了控制系统总体设计方案，对电弧炉计算机控制系统的硬件系统配置作了详细的说明。
在电极调节器控制方案设计的基础上给出了实用的控制算法的实现方法，应用日本欧姆龙系列编程软件编写了整个控制系统控制软件，包括电极调节控制单元、液压站控制单元、真空开关合、分闸控制单元、变压器调压换档控制单元和其它逻辑控制单元。
关键词：电弧炉，电极调节，计算机控制，PLCABSTRACTThe steel-making of Electric Arc Furnace transfers the electricity to heat by the arc between electrode and charging. The Arc and its radiation melt the metals along with slag, it is the essential way to produce the special steel and alloy.The thesis is based on the 40-Ton electric arc furnace computer distributed control system of the Second Steel-making plant. The summaries of the historic, present state and perspective trend of control techniques of electric arc furnace are based on consulting a great deal of documentation. According to the control demands of the system, the system’s solving scheme is presented. The thesis thoroughly describes the hardware configuration of the computer distributed control system of electric arc furnace. Based on the design of the electrode’s position control algorithm,the realization method of control algorithm is proposed. The control software is designed with the Omron series programming language produced by Siemens Company, including electrode’s position control unit,hydraulics control unit, vacuum switch on/off control unit, changing the level of transformer control unit, oxygen gun movement control unit and other logical control units.Key words: Electric Arc Furnace, Electrode Regulator, Computer Control.，PLC第一章概述 (4)： (5)电弧炉系统 (5)电弧炉炼钢发展概况 (5)电弧炉炼钢的特点 (6)电弧炉炼钢计算机控制发展概况 (7)电弧炉炼钢设备概括 (7)电弧炉炼钢的机械设备 (7)电弧炉炼钢的电气设备 (9)电弧炉炼钢过程及工艺简介 (10)电弧炉炼钢过程 (10)电弧炉炼钢工艺简述 (12)电弧炉工艺对控制系统的要求 (12)电弧炉炼钢工艺对电极调节器的要求 (13)本论文所做的工作 (13)第二章电弧炉控制系统 (14)电极升降自动控制系统 (14)液压、水冷、气动控制系统 (16)液压控制系统 (16)水冷控制系统 (17)气动控制系统 (17)PLC控制系统 (18)计算机在电弧炼钢中的应用 (18)电弧炉PLC控制系统的构成 (19)电弧炉PLC控制系统的功能 (20)第三章电弧炉电极控制的建模 (21)电极系统电气部分建模 (21)单向电极的建模 (22)三相电极的建模 (23)电极工作原理及性能要求 (27)工作原理 (27)性能要求 (28)传动系统的建模 (29)第四章电弧炉控制系统的软硬件设计 (30)变压器保护 (30)液压站控制 (32)炉体操作 (37)水冷系统 (42)事故报警 (44)上料系统 (45)电弧炉控制系统程序的检查和编译 (48)结束语 (50)参考文献 (51)致谢 (52)第一章概述：钢包精炼炉，是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。
自动化控制在莱钢型钢炼钢厂4#LF精炼炉中的应用
莱钢型钢炼钢厂４ Ｌ 精炼炉是莱芜钢铁集 团公司银 山型钢有 机扰动 等 问题 ；采 用前 馈控 制环节 来 消除三相 之 间的相互 影响 ＃Ｆ 限公司炼 钢厂 ，新 建一 台 １０ Ｆ钢包精炼炉 ，对转炉钢水进行 （ ４ｔ Ｌ 控制 系统 原 理 如 图所 示 ）。 炉外精炼 。生 产线 的工 艺技术装备具有 当前 国内先进水平 ，生产 技术先进可靠 ，技术质量指标优 良。
数技 控术
㈩
话 静
祝 义 吴秀 程 颜 伟
（莱芜钢铁 集 团 自动 化部 山东莱 芜 ２ １ ０ ７ １４）
摘 要 ： Ｐ Ｃ通过 开关量输入 模块 采集各种 限位开关， Ｌ 控制 开关指令信 号， 有关接 触器、 继电器动作 信号， 高压进 线 隔离开关状 态、 如 真空断路 器 状 态、 变压 器的各种 保护信号、 油水 冷却 器的工作状 态 、 液压 系统 的工作 状态 、 加料 系统 的工作状 态 、 包车的工作信号 等经Ｐ ｃ内部程 序处理后 ， 钢 Ｌ 达 到对设备动作及 运行进行 控制的 目 的。 实现温度推 导、 电流电压合 理 匹配 ， 金加料成 分预测 ， 作步骤 自 合 操 动记 录 关键词： 电极调 节器 恒阻抗 电弧电流 Ｐ Ｃ Ｌ 中图分类号： ７ ９４ 文献标识码： ＴＦ ６ Ａ 文章编号： ０ ７ ９ １ ２ １） ５ ０ ４ ０ １０ — ４６（ ０ １ ０ —０ ４ — ２
３ 、基础 自动 化系统 的 功能
基 础 自动 化 系 统 主 要 完 成 采 集过 程 变 量 、系 统 状 态 ；进 行 数 据处理 、逻辑判断 、闭环控制信号计算 ；输 出系统状 态 、动作命 令 、以及控制信号等功能。 ３１ ．电极升 降调 节 电极 调节器是基础 自动化 中最重要 的一环 ，快 速且准确 的电 极调节是缩短冶炼周期 、节约电能 、降低电极消耗的关键 。 真空开关 的合分 闸操 作在主操作台上进行。操作台上设有允 采用 “ 阻抗 控制”策略 以确保控制 系统稳定 可靠 的运行 ； 恒 许合 闸指示 灯 ，若具备合 闸条件 ，则指 示灯 亮 ，此时合闸命令才 采用 自适应控制算法解 决系统参数未知 、电弧放 大系数 时变及随 ・ ・ ・ 下转第３ 页 ・・ ・ ９
LF精炼炉主要设备及技术特点
LF精炼炉主要设备及技术特点精炼炉是一种用于提炼金属的设备，可以将原料中的杂质去除，使金属纯度得到提高。
下面将介绍LF精炼炉的主要设备及技术特点。
1.主要设备(1)电弧炉：LF精炼炉采用双电弧炉的结构，两个电弧炉分别位于炉底和炉盖上。
通过电极引入电弧，产生高温高能量的电弧，以加热和熔化原料。
(2)钢包：钢包是LF精炼炉的重要组成部分，用于容纳原料并进行精炼过程。
钢包由耐火材料制成，具有较高的耐高温和耐腐蚀性能。
(3)搅拌设备：LF精炼炉采用高速电动搅拌设备，可通过搅拌提高金属的均匀性，促使气体和液态金属之间的传质和传热效率。
(4)电热和耐火材料：LF精炼炉的电极和耐火材料需要具有良好的导电性和耐高温性能，以保证炉内高温环境的稳定和热传导的顺利进行。
2.技术特点(1)精炼效果好：LF精炼炉采用高温高能量的电弧熔炼技术，可以快速高效地熔化原料，并通过搅拌设备提高金属的均匀性。
同时，LF精炼炉还可以在高温条件下进行气体吹吸，进一步去除金属中的杂质，提高金属的纯度。
(2)处理能力大：LF精炼炉具备较大的处理能力，可以处理大量的原料。
炉容大的设计可以满足大规模钢铁企业的生产需求，提高生产效率。
(3)过程控制精确：LF精炼炉采用先进的自动化控制系统，可以实时监测和控制炉内温度、压力等参数，保证精炼过程的稳定性和精确性。
同时，还可以根据不同的原料和工艺要求进行灵活的调整和控制。
(4)能源消耗低：LF精炼炉采用高效的电弧熔炼技术，其能源消耗相对传统炼钢方法更低。
此外，精炼过程中的气体吹吸也能够有效利用高温和高压气体的能量，降低能源浪费。
(5)环保节能：LF精炼炉在炼钢过程中产生的废气可通过尾气处理系统进行净化处理，达到环保排放标准。
同时，由于能源消耗低，可以降低对自然资源的需求，具有良好的节能效果。
综上所述，LF精炼炉作为一种重要的炼钢设备，具备精炼效果好、处理能力大、过程控制精确、能源消耗低和环保节能等技术特点，能够满足现代化钢铁生产的需求，推动钢铁行业的发展。
金属冶炼中的工艺装备与自动化控制
连铸机及其功能
连铸机是金属冶炼 工艺装备的重要组 成部分
连铸机的主要功能 是将熔融的金属液 连续铸造成锭或板
连铸机可以提高生 产效率，降低生产 成本
连铸机可以实现自 动化控制，提高产 品质量和稳定性
轧机及其功能
轧机是金属冶炼工 艺装备的重要组成 部分
轧机的主要功能是 将金属材料轧制成 各种形状和尺寸的 成品
自动化控制系统在轧制过程中的应用
轧制过程：将金 属材料通过轧制 机进行塑性变形， 形成所需形状和
尺寸
自动化控制系统： 通过计算机控制 轧制机的速度、 压力、温度等参 数，实现轧制过
程的自动化
应用效果：提 高轧制效率， 降低人工操作 误差，保证产
品质量
发展趋势：智 能化、网络化、 集成化，实现 轧制过程的全 面自动化控制
智能化、自动化的控制发展趋势
智能化：利用 人工智能技术， 实现设备自主 决策、自主控
制
自动化：通过 自动化技术， 实现生产过程 的自动化、无
人化
网络化：利用 网络技术，实 现设备之间的 信息共享、协
同工作
绿色化：采用 环保技术，实 现生产过程的 节能减排、绿
色环保
工艺装备与自动化控制的融合发展趋势
轧机可以应用于各 种金属材料的轧制 ，如钢、铝、铜等
轧机可以提高金属 材料的质量和性能 ，如强度、韧性、 耐磨性等
精整设备及其功能
精整设备：包括 轧机、剪切机、 矫直机等
功能：对金属进行 轧制、剪切、矫直 等加工，提高金属 的精度和性能
应用：广泛应用于 钢铁、有色金属、 合金等金属材料的 生产
发展趋势：智能化、 自动化、高效化， 提高生产效率和产 品质量
自动化控制系统 在金属冶炼中的 应用
RH炉自动化控制系统简介
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
RH炉基础自动化控制系统组成
合金系统
酒钢120tRH炉 酒钢120tRH炉
本体系统
顶枪系统
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
RH炉基础自动化控制系统功能
合金系统
本体系统
顶枪系统
合金上料、 合金上料、加料系统 条皮带、 个真 共5条皮带、6个真 条皮带 空料斗
本体系统包含真空泵 循环水、 、循环水、能源介质 气体及钢包车与液压 顶升。 顶升。
由武汉中冶南方公司设计承建，设计采用双处理 双处理 位四工位、双顶升、真空室交替使用、整体吊换 型式，并在待机位进行真空室更换操作。
●RH精炼炉全称为RH真空循环脱气精炼法，于1959年由德国人发明。 ●其中RH为当时德国采用RH精炼技术的鲁尔（Ruhrstahl A.G.）钢铁公司和海拉斯公司（HerausA.G.）的第一个字母缩写。
顶枪的加热及喷吹脱 碳功能
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
RH炉基础自动化控制系统人机监控画面
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
RH炉基础自动化控制系统网络图
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
RH炉顶枪系统
Text
RH炉顶枪系统
25位绝对值编码器 25位绝对值编码器
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
RH炉自动化控制系统简介 RH炉自动化控制系统简介 及顶枪标定方法
自控作业区冶炼技术室 徐 玥
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
目 录
1 2 3
酒钢RH炉简介
RH炉基础自动化控制系统
顶枪系统简介及枪位标定
检修工程部自控作业区 冶炼技术室
酒钢RH炉简介
酒钢碳钢薄板厂120tRH精炼炉始建于2009年 酒钢碳钢薄板厂120tRH精炼炉始建于2009年 120tRH精炼炉始建于2009 次年7月完成热负荷试车， 6月，次年7月完成热负荷试车，现已进入试 生产阶段。年处理能力100万吨。 100万吨 生产阶段。年处理能力100万吨。
自动化技术在金属冶炼中的应用
自动化技术在金属冶炼中的应用金属冶炼是现代工业生产中的重要环节，对于国民经济的发展具有至关重要的作用。
随着科技的不断进步，自动化技术在金属冶炼领域得到了广泛的应用，极大地提高了生产效率、产品质量和安全性。
自动化技术在金属冶炼中的应用首先体现在生产过程的自动化控制方面。
通过使用传感器、控制器和执行器等设备，可以实现对冶炼过程中温度、压力、流量、成分等关键参数的实时监测和精确控制。
例如，在炼铁过程中，通过对高炉内温度和压力的实时监测和调整，可以确保炉内反应的稳定进行，提高铁水的产量和质量。
在炼钢过程中，利用自动化控制系统精确控制氧气的吹入量和添加合金的比例，可以有效地去除杂质，提高钢的品质。
在金属冶炼的原料处理环节，自动化技术也发挥着重要作用。
自动化的矿石破碎、筛分和输送系统能够大大提高原料处理的效率和精度。
通过使用先进的传感器和图像识别技术，可以对矿石的粒度和成分进行快速检测和分析，为后续的冶炼工艺提供准确的数据支持。
同时，自动化的物料输送系统可以确保原料的稳定供应，减少人工操作带来的误差和延误。
自动化技术还在金属冶炼的精炼环节发挥着关键作用。
例如，在电解精炼过程中，通过精确控制电流、电压和电解液的浓度等参数，可以提高金属的纯度和回收率。
在真空精炼过程中，利用自动化的真空系统和温度控制系统，可以有效地去除金属中的气体和杂质，提高金属的质量。
另外，自动化技术在金属冶炼的质量检测方面也有着广泛的应用。
传统的质量检测方法往往依赖人工抽样和实验室分析，不仅效率低下，而且容易出现误差。
而采用自动化的质量检测设备，如光谱分析仪、X 射线衍射仪等，可以实现对产品质量的实时在线检测和分析。
这些设备能够快速准确地检测出金属中的各种元素含量、晶体结构和微观缺陷等信息，为及时调整生产工艺和保证产品质量提供了有力的依据。
自动化技术的应用不仅提高了金属冶炼的生产效率和产品质量，还显著改善了生产环境和安全性。
在高温、高压、有毒有害的冶炼环境中，自动化设备可以替代人工进行危险作业，减少工人暴露在恶劣环境中的时间和风险。
莱钢120t钢包精炼炉自动化控制系统
由此 可见 ， 在售 价一 定 的情 况下 ， 冶炼 时 间越
短， 成本 越低 （ 包 括 电 能 消 耗及 电极 消耗 等 ） ， 效 益 就越好 。对 成 本 中 的各 项 ， 可 以采 用 不 同 的加 权 系数 ， 对 比较重要 的项 ， 相应 的加 权 系数 可 以选 大一 些 ； 而对 不太 重要 的项 ， 其 加权 系数 可 以选小
Ｌ ３的通信 ； 与 Ｅ Ａ Ｆ 、 Ｖ Ｄ、 连 铸 二 级 及 化 验 室 计 算
２ ． １ 控 制模 式
在正 常 操作 情 况 下 ， 由Ｐ Ｌ Ｃ来 控 制 ， 有 以 下
几 种操 作方 式 ： 现 场控 制 、 手 动控 制 、 手动或半 自 动控 制 、 自动控制 、 计算 机控制 和紧急 控制 。
现场控 制是 出 于维 护 的 目的 ， 通 过 现 场 操 作 站或 面板 对 各 设 备 部 件 或 单 元 进 行 现 场手 动 控
制 。手动控 制是通 过 Ｈ ＭＩ 系统 、 主操 作 站或 车 间
面板 对车 间设备 的手动 控制 。 自动控 制是操 作 在
自动模 式下 执行 ， 允许对 机器元 件进 行顺序 操 作 。
取样、 调 整合金 成分 和喂丝 处理 … 。
１ 工 艺 流 程 功 能 概 述
主要包 括 ： 现 场采集 信号 ； 向现场传 输 控制信 号； 与Ｈ ＭＩ 通信 ； 接收计 算机 操 作站 的控 制 指令 ； 逻辑 程序 ， 用于不 同部件 操作 和联锁 ； 事故 报警 信
号采 集 ； 系统冷却 水 的温 度 、 压力 和 流量信 号 的采
机 的通信 ； 与一 级 自动化 系统通信 ； 铁合 金及 辅助
原料上 料及投 料系统 的通信 ； 生产 管理 ， 包 括 生产
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。