轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的自動(dòng)化控制探究

呂翔

摘 要：轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)是鋼鐵生產(chǎn)時(shí)的重要技術(shù)，而鋼鐵行業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，要在鋼鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)中提出自動(dòng)化控制的方法，專門用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化，加快鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)的速度，更重要的是發(fā)揮出轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制的優(yōu)勢。文章主要分析轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)中自動(dòng)化控制的相關(guān)內(nèi)容。

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

中圖分類號：TF345 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0149-02

Abstract： Converter steelmaking technology is an important technology in iron and steel production， and iron and steel industry is the basic industry of economic development in our country. The method of automatic control should be put forward in converter steelmaking technology of iron and steel industry， which is specially used to realize the automation of converter steelmaking. To speed up the automatic production of iron and steel， it is more important to give full play to the advantages of converter steelmaking automation control. This paper mainly analyzes the relevant contents of automation control in converter steelmaking technology.

Keywords： converter steelmaking； technology； automation control

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化提高了鋼鐵生產(chǎn)時(shí)的操作效率，確保鋼鐵事業(yè)中具備足夠高的生產(chǎn)力。自動(dòng)化控制技術(shù)改變了轉(zhuǎn)爐煉鋼的工作方式，積極引入計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等，圍繞轉(zhuǎn)爐煉鋼構(gòu)建計(jì)算機(jī)模型，采用數(shù)字計(jì)算的方法完善轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的控制過程，加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的控制力度，促使煉鋼技術(shù)能夠?yàn)殇撹F生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的自動(dòng)化控制技術(shù)。

1 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)分析

轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)分析中可以分為三個(gè)部分，分別是：（1）檢測技術(shù)，轉(zhuǎn)爐煉鋼對自動(dòng)化控制有著一定的需求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的檢測操作，有利于提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的準(zhǔn)確性和效率，轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術(shù)要按照自動(dòng)化控制的實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，確保檢測技術(shù)能否符合轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的需求，而且檢測技術(shù)在整個(gè)轉(zhuǎn)爐煉鋼中起到了監(jiān)督與監(jiān)控的作用，充分發(fā)揮出檢測技術(shù)的自動(dòng)化作用；（2）自動(dòng)化技術(shù)，其為轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的核心，主要利用模型與模擬的方法控制轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程，直接從動(dòng)態(tài)、靜態(tài)兩個(gè)方面實(shí)行自動(dòng)化控制，合理反饋出轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)參數(shù)，積極提高轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的效率；（3）控制技術(shù)，現(xiàn)階段轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制分為監(jiān)控控制、直接控制兩種操作，也可以選擇一體化的控制方法，維護(hù)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制的可靠性與穩(wěn)定性，自動(dòng)化控制系統(tǒng)中采用上位機(jī)的方式收集轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本參數(shù)，完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)的交換與操作，全面控制轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)過程，以免影響鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效益。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)

（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的檢測技術(shù)主要是監(jiān)測轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程[1]。轉(zhuǎn)爐煉鋼中安裝了大量的儀器儀表，收集熔鋼時(shí)的溫度、成分以及轉(zhuǎn)爐內(nèi)的熔鋼頁面，生產(chǎn)人員記錄好儀器儀表的參數(shù)，檢測技術(shù)中實(shí)時(shí)分析了轉(zhuǎn)爐煉鋼中的儀器數(shù)據(jù)，為轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制過程提供了有效的數(shù)據(jù)支持，儀器儀表是轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的基礎(chǔ)支持，有效控制自動(dòng)化煉鋼的過程，預(yù)防轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化出現(xiàn)故障或缺陷。（2）廢氣分析檢測技術(shù)。廢氣分析檢測技術(shù)用于監(jiān)督轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制過程中產(chǎn)生的廢氣。轉(zhuǎn)爐煉鋼期間會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，如氮?dú)?、二氧化碳、一氧化碳等，廢氣可以反饋出轉(zhuǎn)爐煉鋼內(nèi)部工藝的指標(biāo)及運(yùn)行狀況，現(xiàn)階段很多轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制過程中已經(jīng)取消了廢氣分析檢測技術(shù)，部分工藝中仍舊使用，可根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼的實(shí)際情況確定是否選擇此項(xiàng)技術(shù)。（3）爐氣定碳與副槍結(jié)合。爐氣定碳與副槍結(jié)合同樣用在廢氣的計(jì)算上，主要分析轉(zhuǎn)爐煉鋼中脫碳的實(shí)際速度，評估轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的狀態(tài)。結(jié)合技術(shù)中副槍為主要的技術(shù)，爐氣定碳法起到次要作用，通過計(jì)算轉(zhuǎn)爐中鋼液殘留炭的實(shí)際含量，確定出轉(zhuǎn)爐內(nèi)的含碳量。爐氣定碳與副槍結(jié)合的技術(shù)提高了脫碳計(jì)算的準(zhǔn)確性和速率，在很大程度上提高了轉(zhuǎn)爐中的含碳量，為自動(dòng)化控制生產(chǎn)提供了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考，維護(hù)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的高效性。（4）數(shù)學(xué)模型技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)自動(dòng)化生產(chǎn)中采用數(shù)學(xué)模型控制煉鋼的動(dòng)態(tài)過程與靜態(tài)過程，本文以轉(zhuǎn)爐煉鋼的動(dòng)態(tài)過程為例，分析數(shù)學(xué)模型技術(shù)的應(yīng)用[2]。如：數(shù)學(xué)模型中提供的動(dòng)態(tài)控制技術(shù)主要是化學(xué)平衡、熱平衡，利用平衡點(diǎn)評估轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化狀態(tài)。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)自動(dòng)化生產(chǎn)中建立的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型中，專門計(jì)算了氧槍高度、氧流量，靜態(tài)數(shù)學(xué)模型在吹煉的工藝中，配合副槍檢測的方法安排參數(shù)的調(diào)整，保障轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化過程的控制性。（5）人工智能技術(shù)。人工智能技術(shù)在轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化中的人工智能技術(shù)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與科學(xué)技術(shù)，模擬了人工智能的過程，在轉(zhuǎn)爐煉鋼中實(shí)行人工智能控制，取代了傳統(tǒng)的人工操作，減輕人工計(jì)算與控制的工作負(fù)擔(dān)，從而提高了生產(chǎn)水平。人工智能技術(shù)標(biāo)志著轉(zhuǎn)爐煉鋼的智能化發(fā)展，推進(jìn)了鋼鐵生產(chǎn)的智能化。人工智能技術(shù)仍舊處于研究的階段，按照轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制的實(shí)際情況引入人工智能技術(shù)，改善轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)環(huán)境。

3 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制流程

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制中具有規(guī)定的生產(chǎn)流程，轉(zhuǎn)爐煉鋼要嚴(yán)格按照生產(chǎn)流程完成自動(dòng)化控制。一般情況下轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制流程可以分為12個(gè)步驟，在轉(zhuǎn)爐煉鋼的控制面板上標(biāo)注好了功能按鍵，生產(chǎn)人員利用功能按鍵控制自動(dòng)化的生產(chǎn)過程，更重要的是監(jiān)督轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制的狀態(tài)，規(guī)范轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化技術(shù)。

（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼預(yù)處理。轉(zhuǎn)爐煉鋼操作中首先要進(jìn)行預(yù)處理，生產(chǎn)人員根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作選擇吹煉的工作模式，通過自動(dòng)化控制的方法稱重轉(zhuǎn)爐煉鋼中的各種原料，如廢鋼料、生鐵和金屬成分，接下來在預(yù)處理中安排電子秤稱量的方法，系統(tǒng)中要設(shè)定好各項(xiàng)原料的使用量，在轉(zhuǎn)爐煉鋼的現(xiàn)場選取等量的配料，最后需要將煉鋼原料放入到煉鋼爐中，進(jìn)入到轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作階段。（2）轉(zhuǎn)爐添加開始。轉(zhuǎn)爐煉鋼中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)置為轉(zhuǎn)爐添加開始之后，自動(dòng)化控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)并實(shí)行有效的控制，鼓風(fēng)機(jī)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用下向轉(zhuǎn)爐中提供適量的高壓純凈氧氣，提供轉(zhuǎn)爐煉鋼所需的氣體，而且自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼的需求控制鼓風(fēng)機(jī)鼓入氧氣的含量，保障轉(zhuǎn)爐內(nèi)煉鋼反應(yīng)的順利進(jìn)行。（3）添加廢鋼料。廢鋼料是轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)所需的一種材料，自動(dòng)化控制流程中需要向煉鋼爐內(nèi)準(zhǔn)確的投入廢鋼料[3]。生產(chǎn)人員確定轉(zhuǎn)爐內(nèi)廢鋼料添加完成后就要點(diǎn)擊控制面板上的“廢鋼料添加完成”的指令按鈕，系統(tǒng)檢測到指令之后才能執(zhí)行下一個(gè)程序，結(jié)束添加廢鋼料的操作。（4）鐵水添加完成。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)中鐵水添加也是在自動(dòng)化控制作用下完成的，“鐵水添加完成”按鈕專門用于結(jié)束鐵水的添加，利用自動(dòng)化設(shè)備控制鐵水投入轉(zhuǎn)爐的過程，結(jié)束后同樣是點(diǎn)擊“鐵水添加完成”的按鈕，執(zhí)行自動(dòng)化控制程序的下一個(gè)控制指令。（5）轉(zhuǎn)爐添加完成。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐煉鋼中完成上述操作以后，面板上會(huì)提示“轉(zhuǎn)爐添加完成”的操作，轉(zhuǎn)爐添加完成屬于一類總結(jié)性的流程，當(dāng)轉(zhuǎn)爐煉鋼中自動(dòng)化控制系統(tǒng)達(dá)到轉(zhuǎn)爐添加完成的流程之后，前面的轉(zhuǎn)爐添加開始、廢鋼料添加以及鐵水添加完畢指令無任何作用。（6）鋼鐵吹煉開始。“轉(zhuǎn)爐添加完成”操作之后開始進(jìn)行鋼鐵吹煉，在自動(dòng)化控制中轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)進(jìn)入“鋼鐵吹煉開始”階段時(shí)，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體會(huì)進(jìn)入到吹煉的準(zhǔn)確階段，先由生產(chǎn)人員在現(xiàn)場檢查高壓氧氣，確定高壓氧氣正常之后就要進(jìn)入到正式的吹煉階段，執(zhí)行轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制。（7）點(diǎn)火操作控制。轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧槍在規(guī)定的高度數(shù)值時(shí)，生產(chǎn)人員打開氧氣閥，接下來按下點(diǎn)火操作的控制按鈕，該按鈕下會(huì)啟動(dòng)氧量的計(jì)算時(shí)鐘，確保生產(chǎn)工藝為轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作階段。自動(dòng)化控制技術(shù)作用下，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)會(huì)利用自動(dòng)化的手段調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)爐中的氧氣含量，實(shí)現(xiàn)煉鋼過程的動(dòng)態(tài)化。（8）結(jié)束吹煉控制。自動(dòng)化控制系統(tǒng)規(guī)定了轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的需氧量，當(dāng)氧量的時(shí)鐘與系統(tǒng)中規(guī)定的氧量時(shí)鐘一致時(shí)，轉(zhuǎn)爐煉鋼的系統(tǒng)就會(huì)在自動(dòng)化的狀態(tài)下提升起氧氣噴槍，氧氣噴槍提升到一定位置之后，整個(gè)吹煉的過程結(jié)束。（9）自動(dòng)化出鋼操作。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中在自動(dòng)化控制下出鋼，出鋼期間自動(dòng)化控制系統(tǒng)中安裝的檢測器會(huì)執(zhí)行檢測，當(dāng)檢測器檢測到轉(zhuǎn)爐為出鋼位時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)出現(xiàn)“出鋼開始”的指令，自動(dòng)化控制出鋼操作。出鋼操作結(jié)束之后，轉(zhuǎn)爐會(huì)恢復(fù)到零位，此時(shí)系統(tǒng)生成了“出鋼結(jié)束”的指令，結(jié)束出鋼的操作。（10）殘?jiān)o(hù)爐處理。轉(zhuǎn)爐煉鋼結(jié)束出鋼后還存在殘?jiān)鼏栴}，殘?jiān)鼤?huì)影響下次轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)效果，在自動(dòng)化控制中執(zhí)行殘?jiān)o(hù)爐處理，也就是保護(hù)轉(zhuǎn)爐內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境。出鋼工藝結(jié)束以后自動(dòng)化控制流程轉(zhuǎn)為殘?jiān)o(hù)爐階段，生產(chǎn)人員主動(dòng)改變轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)模式，由原來的吹煉模式改成維護(hù)模式，通過維護(hù)手段處理轉(zhuǎn)爐煉鋼的殘?jiān)?。轉(zhuǎn)爐煉煉鋼的殘?jiān)幚頃r(shí)，最先應(yīng)該安排濺渣護(hù)爐的操作，現(xiàn)場可以采用自動(dòng)或者手動(dòng)的方法清理爐內(nèi)的濺渣[4]。殘?jiān)o(hù)爐處理時(shí)選擇自動(dòng)模式，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自動(dòng)化的狀態(tài)下進(jìn)行下槍的操作，打開清理爐內(nèi)殘?jiān)牡獨(dú)猓嗬^執(zhí)行提槍、關(guān)閉氮?dú)獾牟僮?，自?dòng)化控制系統(tǒng)在該環(huán)節(jié)中也包括緊急提槍的控制操作，保障殘?jiān)o(hù)爐處理的安全性。（11）出渣階段操作。轉(zhuǎn)爐出渣階段的自動(dòng)化控制也是由檢測器開始執(zhí)行的，檢測器主動(dòng)檢測轉(zhuǎn)爐煉鋼的流程，檢測到出渣位時(shí)就要在控制系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行“出渣開始”的信號。出渣結(jié)束之后轉(zhuǎn)爐再轉(zhuǎn)回到零位，控制系統(tǒng)中出現(xiàn)“出渣結(jié)束”的指令，結(jié)束出渣的操作。（12）轉(zhuǎn)爐結(jié)束階段。轉(zhuǎn)爐出渣操作完成以后，自動(dòng)化控制的流程結(jié)束，系統(tǒng)中生效了轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制結(jié)束的命令，自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)入到準(zhǔn)備階段，準(zhǔn)備接收下一次的控制指令。

4 結(jié)束語

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制是鋼鐵事業(yè)發(fā)展的必然趨勢，以便提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)降低鋼鐵生產(chǎn)中的能耗，推進(jìn)鋼鐵事業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展。自動(dòng)化控制決定了轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作狀態(tài)，改善煉鋼的狀態(tài)，確保鋼鐵企業(yè)能夠得到有效的發(fā)展。自動(dòng)化控制在轉(zhuǎn)爐煉鋼中起到改造的作用，積極引入了模糊控制、智能控制類型的技術(shù)，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)工藝，同時(shí)提高鋼鐵生產(chǎn)的工作效率及水平。

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