新鋼公司第二煉鋼廠 許才盛

摘 要:現(xiàn)階段，我國雖大力發(fā)展工業(yè)，但轉爐煉鋼的技術一直尚未得到優(yōu)化與完善，大產量下的鋼鐵質量較低，且制作的工藝成本較高，與我國倡導的綠色節(jié)能的高質量發(fā)展理念相背離，無法將我國煉鋼工業(yè)推向更高的舞臺與市場。基于此，我國煉鋼企業(yè)不斷加大對煉鋼技術的科研投入，試驗并投入使用生產處符合國際市場規(guī)定的高質量、低成本、低耗能的鋼鐵產品。本文主要就轉爐煉鋼的自動化控制技術展開分析論述，希望能給相關企業(yè)帶來進一步的幫助與優(yōu)化。

關鍵詞:轉爐煉鋼;自動化控制;應用技術;工藝系統(tǒng)

在鋼鐵生產加工過程中應用自動化控制技術，有利于顯著提高煉鋼質量，加快推動我國的鋼鐵工業(yè)生產改革進程，由此節(jié)約煉鋼過程中所耗費的資源能源，促成我國的生態(tài)綠色環(huán)保。現(xiàn)如今，經濟社會迅猛發(fā)展，推動著高新科技深入研究、更新?lián)Q代，并通過一定程度地研究試驗，成功應用于鋼鐵工業(yè)生產方面，有效提升著鋼鐵的生產效率。除此之外，自動化控制技術的應用有賴于數(shù)學模式下的各類煉鋼系統(tǒng)，通過計算機的計算、編程功能來調整參數(shù)，避免人為的失誤與物力的損耗，逐步走上煉鋼現(xiàn)代化、自動化的道路。

一、轉爐煉鋼的自動化控制技術簡析

鏈路煉鋼自動化控制技術主要可分為兩大類，其中包括轉爐煉鋼工藝以及自動化控制技術。轉爐煉鋼主要是使用鐵水、廢鋼、鐵合金等原材料，在轉爐中利用鐵液的物理散熱以及鐵液組分間的化學反應來生成熱量，并實現(xiàn)煉鋼行為的一項煉鋼工藝。轉爐煉鋼工藝是我國相對傳統(tǒng)的煉鋼工藝之一，生產過程變量多、生產條件較惡劣、易受外界環(huán)境影響等都是轉爐煉鋼工藝的弊端，導致最終的鋼鐵質量不盡如人意。而自動化控制技術，能夠在煉鋼控制的技術上，加之現(xiàn)代化信息技術，準確及時地監(jiān)測出煉鋼行為中的變量，并加以調節(jié)控制。因為自動化控制技術涉及到計算機領域，可以有效地降低人工成本，提高生產容錯率，因此是當前煉鋼企業(yè)的不二之選。有效提高了整個社會的煉鋼效率與參數(shù)控制有效率。

二、在轉爐煉鋼工藝中應用自動化技術的實際意義

（一）有效降低生產耗能、提高煉鋼效率

現(xiàn)如今，我國再三強調循環(huán)、綠色、節(jié)能、降耗的環(huán)保理念，不斷推動各行各業(yè)朝著去產能、降耗能方向發(fā)展。基于此，作為高耗能、高產能的行業(yè)代表——鋼鐵領域，更加要注重降低生產能耗，推動煉鋼過程朝綠色節(jié)能方向發(fā)展。在轉爐煉鋼生產中應用自動化技術能有效降低能耗，減輕廢鋼等試錯率，降低資源的浪費幾率與環(huán)境的污染狀況。自動化控制技術不僅是鋼鐵企業(yè)高質量、低耗能的發(fā)展目標，更是有效提升自家企業(yè)綜合實力的技術支持，能夠幫助自家企業(yè)能夠在競爭激烈的國內市場與國際市場上拼殺出一席之地。

（二）有效增強了鋼鐵的穩(wěn)定性與鍛造質量

轉爐煉鋼工藝加上自動化控制技術，能夠最大程度地降低原材料煉鋼的廢棄率，這也是轉爐煉鋼自動化控制技術的優(yōu)勢所在。提高材料利用率、降低生產成本、提升鋼鐵成品的使用性能與質量是鋼鐵企業(yè)所追求的。因此，鋼鐵企業(yè)現(xiàn)階段正不斷引入并使用自動化控制技術，在降低生產成本的同時達到綠色環(huán)保的社會效益要求。以此同時，由于自動化技術依賴的是能夠精準監(jiān)測并實時調節(jié)的計算機信息技術，還能夠在一定程度的結合與飛躍。有效縮短煉鋼周期，提高命中率與材料使用率，降低對外污染上增強鋼鐵材料的穩(wěn)定性能與成品質量，進一步推動轉爐煉鋼工藝在質量與性能雙方的質。

三、轉爐煉鋼自動化控制中的主要應用技術

（一）轉爐煉鋼的檢測技術

1、廢氣檢測

在現(xiàn)代化的轉爐煉鋼生產過程中，自動化控制中心采用的廢棄檢測方式主要是爐定碳法。檢測的氣體主要來自轉爐中的煉鋼廢氣，該氣體具有一定的毒性，會對周邊環(huán)境造成破壞，危害到周邊生態(tài)，需要提前做好檢測，經過稀釋等一系列處理達標后才能排放。檢測過程中，需要提前計算好處理廢氣所需的脫氮、脫碳參數(shù)，并加以明確轉爐設備內是否還存在大濃度碳元素。通過自動化控制技術能夠實時將檢測信息，包括鋼水的碳含量、鋼水的主要成分對外顯示。

2、副槍檢測

在鋼材生產的過程中，檢測是必不可少的環(huán)節(jié)，主要是依靠相關儀表設備來檢測溶鋼成分、液面高度、溶鋼溫度等煉鋼過程的對應參數(shù)，并做好及時地觀察與記錄，為之后煉鋼過程中應添加、控制的環(huán)節(jié)提供參數(shù)信息支持。轉爐煉鋼過程中會產生大量氫氣、一氧化碳、氮氣等廢氣，除了爐定碳法之外還可以通過副槍檢測技術來分析廢氣，測定其脫碳速度。并明確廢氣的主要成分與排放流量，進而計算出轉爐內的含碳量。副槍技術與爐定碳法相比，檢測含碳量的精確性更好，數(shù)據(jù)支撐力度更大，能夠有效提高鋼材成品的質量與制作效率。

（二）轉爐煉鋼的控制技術

1、自動化控制

轉爐煉鋼中應用自動化控制技術主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)的安裝應用上。轉爐上的控制系統(tǒng)自帶吹煉含碳量、熔鋼溫度等參數(shù)的估算性能。主要是通過動態(tài)控制模型、反饋計算模型這兩種常見的控制模型來實現(xiàn)控制的。其中，動態(tài)控制模型是利用計算機的信息收集功能來建立信息分析的模型，具備一定的實時性與動態(tài)性，檢測精準度較高。主要檢測分析爐內的所需氧氣以及冷卻劑。檢測內容更偏向檢測氧氣與合金的占比變化，需要工作人員介入，并依靠儀表檢測出的過程數(shù)據(jù)，進行吹煉終點含碳量、熔鋼溫度的終計算。反饋計算模型主要是起到分析上述過程誤差并進行相應調節(jié)的作用。該模型建立在檢測結果的二次檢測上，通過重復的檢測來實現(xiàn)誤差縮小的目的。

2、人工智能控制

在人工智能技術不斷發(fā)展應用的如今，轉爐煉鋼工藝也得到了人工智能的幫助，并在實際生產中逐漸代替了人力勞動，將人工作業(yè)轉化為人工機械的模式。是有效降低人力成本，減少人為失誤，提高煉鋼效率與質量，提高社會生產力的主要措施。

四、轉爐設備中的自動化煉鋼系統(tǒng)

（一）轉爐煉鋼中的數(shù)學模型系統(tǒng)

數(shù)學模型控制系統(tǒng)的主要功能是針對轉爐設備煉鋼過程中產生的氧氣、冷卻劑、輔料等的消耗變量的計算分析。數(shù)學模型，顧名思義是建立在煉鋼過程中的各種物理現(xiàn)象、化學反應以及質量守恒定律上發(fā)生作用的系統(tǒng)。比如，該系統(tǒng)可以根據(jù)煉鋼反應時的廢渣樣品的溫度、重量、成分以及鋼液所占比例等，分析計算出鋼液中的各重點元素含量，為后期分辨鋼液的質量是否達標做準備。以此同時，還能依據(jù)鋼液的成分，反推出煉鋼過程中應加入到轉爐內的鐵水量與輔料量。

（二）轉爐煉鋼過程中的監(jiān)測系統(tǒng)

監(jiān)測系統(tǒng)的有效使用，依靠的是人工的及時上報與處理。過程監(jiān)測設備主要通過監(jiān)控顯示屏、控制柜、自動報警器等裝置來完成一系列監(jiān)測、運行、上報行為的。其中，顯示屏顯示儀表數(shù)值，工作人員通過控制柜發(fā)出指令，對部分超標數(shù)據(jù)發(fā)出警報。

（三）轉爐煉鋼中的

PLC控制系統(tǒng)轉爐的自動化控制系統(tǒng)中的核心便是PLC控制技術，對應的裝置是可編程邏輯控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于從微處理器演變而來的新型工業(yè)控制系統(tǒng)，在現(xiàn)代化工業(yè)生產中得到了較為廣泛的應用。其中，PLC控制器屬于可編程的處理器，可用于存儲內部控制程序、編程運算邏輯、制定順序或定時、計數(shù)等工作。PLC控制系統(tǒng)在運作時，常常會按照提前編程好的內部程序來制定指令，通過模擬信號或數(shù)字信號的形式來將指令運送至壓力泵、電閥門等地，控制執(zhí)行單位根據(jù)一定的指令完成操作，進而實現(xiàn)一系列的自動化控制行為。在轉爐煉鋼中，吹煉、供氧、副槍、配料等工藝流程都可以通過PLC控制系統(tǒng)來完成行為。

（四）轉爐煉鋼中的計算機調節(jié)系統(tǒng)

計算機調節(jié)控制的意義在于對煉鋼數(shù)學模型的各類參數(shù)設計與實際調整；利用計算機的編程功能對PLC控制系統(tǒng)進行編輯；對各類傳感器、監(jiān)測儀表上檢測到的溫度、質量、時間、壓力等工藝參數(shù)信息進行收集與存儲，并提供調取與調閱的功能以便進行參數(shù)變化監(jiān)控；成為PLC程序與執(zhí)行單元間的傳輸橋梁，將操作信息與執(zhí)行完成度反饋到計算機顯示屏上。

五、轉爐煉鋼中自動化控制的實際工藝流程及其作用

（一）轉爐煉鋼自動化的供氧控制

供氧系統(tǒng)在轉爐煉鋼自動化工藝中起到控制氧槍位置、調節(jié)氧槍供氧量等作用，是結合數(shù)學模型控制系統(tǒng)進行參數(shù)收集、動態(tài)控制等行為操作的系統(tǒng)。氧槍位置可根據(jù)監(jiān)測儀表反饋的參數(shù)進行自由移動，對特定的待供氧部位進行噴射。或調整氧槍供氧量達到降低爐內含氧量、提高鋼材純度的目的。供氧系統(tǒng)的實時收集功能，可配合相應程序來控制其與鋼液液面的距離。

（二）轉爐煉鋼自動化的原料供應

原料控制系統(tǒng)是負責鐵水與其他輔料稱重的自動化系統(tǒng)。其中包含了專業(yè)的稱重設備，對鐵水進行自動化地稱重，應提前做好去皮稱重設定，完成對鐵水的標準規(guī)范稱重。稱重結束后，需配合計算機控制系統(tǒng)的計算功能，根據(jù)其提供的配比量進行上料控制，自動化地完成稱重、上料、配比等系列動作，最終達成原料配比科學精準的效果。是有效提升鋼材冶煉質量的重要組成部分。

（三）轉爐煉鋼中自動化控制的實際作用

1、精確檢測廢鋼、鐵水等的質量

廢鋼、鐵水等工業(yè)生產廢料會對人體造成危害，如遇操作不當更有可能威脅生命。因此，對于該類物質進行自動化稱重更為智能且高效，操作相對安全精準。轉爐煉鋼的工作條件相對惡劣，稱重時需要控制吊車對裝有鐵水的爐缸、廢鋼槽進行裝料，并利用多種壓力重量傳感器來檢測其去皮重量，通過PLC控制系統(tǒng)傳輸回顯示器顯示、記錄，存儲入計算機系統(tǒng)內。

2、執(zhí)行對電氣系統(tǒng)的控制

自動化控制技術的應用，依賴的是完備的電氣控制系統(tǒng)以及持續(xù)的電能供應。為實現(xiàn)其自動化控制的安全性與穩(wěn)定性，煉鋼車間一般會配備起到應急處理的預備電氣控制系統(tǒng)。而該部分的系統(tǒng)控制需要獨立成型，以滿足應急需求。一般分布在轉爐煉鋼車間的六個散料倉內，利用料倉分布四角的壓式稱重傳感器對其進行質量參數(shù)的稱重與顯示。

六、結束語

在轉爐煉鋼工藝基礎上應用自動化控制技術，是大大提升煉鋼生產工藝，提高煉鋼行業(yè)的社會生產率，推動我國煉鋼工業(yè)朝自動化、現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展的重要舉措。符合我國倡導的綠色可持續(xù)發(fā)展理念，希望在今后的企業(yè)發(fā)展中，能夠不斷創(chuàng)新科技、優(yōu)化生產，進一步實現(xiàn)綠色、節(jié)能、高效、高質的鋼材生產目標。

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