轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)分析

李春勇

摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)日新月異的發(fā)展，城市化建設(shè)進(jìn)程逐漸加快，工業(yè)化發(fā)展成為國家建設(shè)的中堅(jiān)力量，這對鋼材市場提出了更高的要求。為滿足鋼材市場的需求，各個(gè)鋼鐵企業(yè)應(yīng)充分利用轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)，提高生產(chǎn)鋼材的質(zhì)量的數(shù)量，進(jìn)一步提升企業(yè)在鋼材市場的競爭力?；诖?，文章闡述了轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的概述及優(yōu)勢，探究了轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)分類，并總結(jié)出一些自動(dòng)化技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼;自動(dòng)化;控制技術(shù)分析

1引言

在科學(xué)技術(shù)時(shí)代背景下，信息自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)越來越自動(dòng)化。在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域，轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)，因其具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、安全性較高的優(yōu)勢，所以在各個(gè)鋼鐵企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化控制技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的應(yīng)用一方面為鋼鐵企業(yè)節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力，在另一方面也提高了鋼鐵的產(chǎn)量，這使得鋼鐵企業(yè)的煉鋼工藝也更加精進(jìn)，提升了鋼鐵企業(yè)在市場上的核心競爭力，進(jìn)一步推動(dòng)了我國工業(yè)化的發(fā)展。

2轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的概述及優(yōu)勢

轉(zhuǎn)爐煉鋼主要原材料是廢鋼、鐵水、鐵合金，其主要是借助各個(gè)成分之間的化學(xué)反應(yīng)和物理性能所產(chǎn)生的熱量完成整個(gè)煉鋼過程，不依賴其他外加能源[1]。在煉鋼過程中，轉(zhuǎn)爐內(nèi)的材料按耐火性主要分為酸性材料和堿性材料，一般吹入爐內(nèi)的氣體主要有兩種，包括混合氣體和氧氣，氣體吹入爐內(nèi)頂部的稱為頂吹，吹入底部的成為底吹。通常情況下，鋼鐵企業(yè)采用堿性氧氣頂吹的方法較多，并且借助科學(xué)技術(shù)的力量，將自動(dòng)化控制技術(shù)合理的運(yùn)用在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制體系，實(shí)現(xiàn)底吹控制體系、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等的自動(dòng)化處理，這不僅可以確保煉鋼相關(guān)工作人員的安全，也提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)速率，降低了企業(yè)的投資成本，從而確保鋼鐵企業(yè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖1所示，是現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼過程自動(dòng)化圖片。

在各大鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營中，轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢，并在煉鋼過程中發(fā)揮著重要的作用。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下四點(diǎn)。首先，自動(dòng)化控制技術(shù)有效提升了轉(zhuǎn)爐內(nèi)的溫度，使轉(zhuǎn)爐的后吹率得到明顯的減少，從而提高了煤炭的命中率，使其可高達(dá)90%。其次，在煉鋼過程所需時(shí)間方面，自動(dòng)化控制技術(shù)可以簡化很多操作流程和步驟，從而縮短煉鋼時(shí)間，有效減少鋼鐵冶煉周期。另外，轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)不僅減少了石灰的使用量，同時(shí)也使得鐵率在原來的基礎(chǔ)上增加了0.5%。除此之外，煉鋼過程的自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)新了原有的煉鋼生產(chǎn)模式，推動(dòng)我國鋼鐵工業(yè)事業(yè)向現(xiàn)代化、智能化、高效化方向發(fā)展。

3轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)分類

3.1自動(dòng)化控制技術(shù)

廣義上的自動(dòng)化控制包括半自動(dòng)化和全自動(dòng)化兩種，其主要是指在現(xiàn)代化生產(chǎn)領(lǐng)域中，機(jī)械電氣一體自動(dòng)化集成方面的控制技術(shù)和相關(guān)理論，自動(dòng)控制技術(shù)是控制論的技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，是通過具有一定控制功能的自動(dòng)控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個(gè)過程按照預(yù)想進(jìn)行，或者實(shí)現(xiàn)某個(gè)預(yù)設(shè)的目標(biāo)。鋼鐵企業(yè)科學(xué)的采用自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)，一方面可以減輕工作人員的勞動(dòng)量，有效減少工作人員在惡劣、危險(xiǎn)的環(huán)境中完成作業(yè)，另一方面，鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效率也得到了明顯的提升，促進(jìn)了鋼鐵企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展[2]。自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用有簡化了工作人員的操作，例如，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員就可以利用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，自動(dòng)檢查設(shè)備運(yùn)行線路，然后再根據(jù)故障情況，制定合理的解決方案，確保煉鋼機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

現(xiàn)階段，我國鋼鐵企業(yè)經(jīng)常用到的轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)主要有以下兩種。一個(gè)是動(dòng)態(tài)控制模型技術(shù)，其主要是對煉鋼過程中所涉及到的物質(zhì)中的各個(gè)元素的含量進(jìn)行自動(dòng)化檢測，從而確保整個(gè)煉鋼過程中的氧氣、冷卻劑等物質(zhì)的含量在規(guī)定的范圍內(nèi)。另一個(gè)是反饋計(jì)算模型技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要是在動(dòng)態(tài)控制模型技術(shù)上運(yùn)用的，對一些動(dòng)態(tài)檢測不合格的物質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保障煉鋼爐內(nèi)的物質(zhì)成分在規(guī)定的范圍內(nèi)。

3.2轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術(shù)是轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)中的核心技術(shù)，其主要包括檢測技術(shù)和廢氣分析檢測技術(shù)兩方面。首先，檢測技術(shù)經(jīng)常與自動(dòng)化裝置聯(lián)系在一起，其主要是控制學(xué)科與工程學(xué)科下的一個(gè)二級學(xué)科，相關(guān)工作人員通過轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼水頁面高度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將爐內(nèi)的溫度精準(zhǔn)的顯示出來。然后工作人員再根據(jù)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，通過煉鋼自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)軟件控制系統(tǒng)，對爐內(nèi)的溫度和鋼水頁面高度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，從而確保鋼鐵生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)。除此之外，轉(zhuǎn)爐煉鋼廢氣分析檢測技術(shù)主要是通過副槍技術(shù)檢測煉鋼工程中生產(chǎn)的各種氣體含量，然后在運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件分析技術(shù)，得出煉鋼過程中的脫碳速度，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程的控制技術(shù)。

4自動(dòng)化技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)中的應(yīng)用

煉鋼過程涉及到的內(nèi)容比較多，具有一定的綜合性和復(fù)雜性，所以，工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際煉鋼生產(chǎn)要求，將自動(dòng)化控制技術(shù)合理的運(yùn)用在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，另外，操作人員還應(yīng)結(jié)合轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中的特點(diǎn)和需求，對自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行總體上的調(diào)整和細(xì)節(jié)上的優(yōu)化。當(dāng)前，二級計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是我國轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)中常用到的自動(dòng)化控制技術(shù)。因此，操作人員應(yīng)熟練掌握計(jì)算機(jī)二級技術(shù)理論知識，并不斷提高該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用能力。

轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)中的二級計(jì)算機(jī)控制技術(shù)除涉及到一級基礎(chǔ)性控制模塊和二級過程控制模塊兩方面的內(nèi)容之外，還包括兩級控制模塊的大量硬件通信接口。首先，一級基礎(chǔ)性控制模塊主要可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的人工操作設(shè)備、儀器儀表以及電氣之間的有效連接[3]。另外，二級過程控制模塊主要是將系統(tǒng)中的打印機(jī)、客戶機(jī)和服務(wù)器連接起來，同時(shí)，工作人員還應(yīng)保障計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中一二級模塊之間的連接，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信息的共享性，便于工作人員對轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析。在實(shí)際的轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)運(yùn)作中，操作人員運(yùn)用一級控制系統(tǒng)，可以對轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并且可以將最后的數(shù)據(jù)信息匯總到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)籌處理。如果轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)在運(yùn)作中出現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，以通知工作人員及時(shí)采取措施，對問題予以有效控制與處理。二級控制模塊則是在一級控制模塊所收集的數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步地計(jì)算分析和學(xué)習(xí)判斷，從而給整個(gè)轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫累積各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為轉(zhuǎn)爐煉鋼提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，進(jìn)一步對轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制，提升鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效率。

5結(jié)束語

在鋼鐵企業(yè)中，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用，迎合了我國“高質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)?！钡陌l(fā)展理念，促進(jìn)了鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，鋼鐵企業(yè)的相關(guān)工作人員應(yīng)充分掌握轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)和轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術(shù)，在減少鋼鐵生產(chǎn)污染的基礎(chǔ)上，合理的降低成本投入，有效的提升鋼鐵生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，從而確保企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]孔凡彬.轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2019， 050（018）：168.

[2]張紅.自動(dòng)化控制技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的應(yīng)用研究[J].冶金管理， 2019（9）：1-1.

[3]廖磊.轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)分析[J]. 中國金屬通報(bào)， 2019， 000（004）：81，83.