轉爐煉鋼自動化控制技術及常見問題分析

楊 帆，劉志芳，黃 珍，喻建林，楊家法，熊晨光

（新余鋼鐵股份有限公司，江西 新余 338001）

我國煉鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，煉鋼技術的應用，直接決定了煉鋼的效率與質量。轉爐煉鋼自動化控制技術，屬于全自動技術的一種，可以為煉鋼提供穩(wěn)定的鋼水質量與溫度，提升廢棄的回收率。轉爐煉鋼自動化控制技術的應用，符合我國供給側改革的思想，在煉鋼行業(yè)的發(fā)展中獲得了突出的效果。

1 轉爐煉鋼自動化控制技術的概述

轉爐煉鋼自動化控制技術可以進行拆分，分別是轉爐煉鋼與自動化控制技術[1]。其中轉爐煉鋼以鐵水、鐵合金、廢鋼為原材料，使用鐵液的物理熱及鐵液組分間化學反應中產(chǎn)生的熱量，在轉爐中完成的煉鋼行為。但轉爐煉鋼存在生產(chǎn)環(huán)境惡劣、影響因素眾多等問題，這些變量因素，對煉鋼的最終質量產(chǎn)生直接影響。而自動化控制技術，應用了信息技術，能夠準確監(jiān)測變量因素，并對轉爐煉鋼行為進行控制。由于自動化控制技術使用的是計算機信息技術，不會涉及到較多的人力，可以起到節(jié)約人力物力的效果，避免生產(chǎn)環(huán)境惡劣對人體造成影響，提升了生產(chǎn)的效率，優(yōu)化了參數(shù)的控制行為。

2 轉爐煉鋼自動化控制技術的優(yōu)勢

2.1 提升了煉鋼的效率

隨著供給側改革的實施，我國煉鋼行業(yè)需要進行去產(chǎn)能、降能耗的改革[2]，轉爐煉鋼自動化控制技術，可以有效節(jié)約人力物力。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可以使用計算機發(fā)布指令，結合生產(chǎn)參數(shù)的實時變化，進行及時調整，避免了物資的浪費行為，提升了煉鋼的效率。同時，轉爐煉鋼自動化控制技術節(jié)約了人力，讓工人遠離了惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，實現(xiàn)了人力的解放。在計算機的應用中，可以記錄計算模型，并進行動態(tài)調整，使得原材料能夠高效配置，并提升煉鋼的效率，讓企業(yè)結構更為精簡。

2.2 提升了煉鋼的質量

在轉爐煉鋼自動化控制技術中，使用了動態(tài)控制轉爐氣體連續(xù)分析系統(tǒng)，以及副槍測溫系統(tǒng)，可以根據(jù)計算模型，評估出溫度與氣體到達終點的概率。在使用這些系統(tǒng)時，還可以使用氣體補吹的方式，降低氧氣含量，避免鋼水被氧化，以提高鋼材的純度，提升煉鋼的質量。由于使用的是計算機系統(tǒng)進行控制，避免了人工干預，各類因素的影響受到擠壓，可以保證煉鋼環(huán)節(jié)中，鋼材質量的一致性[3]，保證了鋼材的質量統(tǒng)一。隨著自動化技術的突破，進一步降低了能源的損耗，節(jié)約了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

3 轉爐煉鋼自動化控制技術的技術分析

3.1 轉爐煉鋼檢測技術

轉爐煉鋼檢測技術，主要包括兩個部分，分別是副槍檢測技術，與廢氣分析技術。在生產(chǎn)的過程中，副槍檢測技術能夠通過儀表的方式，顯示出轉爐液面高度及融鋼溫度的實時數(shù)據(jù)，并在計算機上進行記錄和備份，通過得到的數(shù)據(jù)，檢測人員可以應用軟件，對數(shù)據(jù)參數(shù)進行修改與控制。而廢氣分析技術，可以檢測廢氣的成分、排氣的速度[4]，以確定轉爐中鋼液的殘留情況，為鋼鐵的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。在實際使用中，副槍檢測技術，與廢氣分析技術可以有效提升煉鋼的質量，節(jié)約煉鋼的原材料，減少爐襯對于爐體的腐蝕程度，提升了轉爐煉鋼的利用率。

3.2 轉爐煉鋼生產(chǎn)自動化技術

轉爐煉鋼生產(chǎn)自動化技術，是轉爐煉鋼的關鍵所在，由人工智能與控制技術組成。人工智能需要計算機技術的支持，推導出原材料配置的公式，并根據(jù)檢測結果進行智能化調整，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。而控制技術包括計算模型的反饋，以及動態(tài)控制模型，動態(tài)控制模型強調搜集的信息，如冷卻劑與氧氣是否符合實際需求，轉爐內的含碳量與鋼液的溫度情況。而計算模型的反饋，需要對計算模型中的誤差進行調整，并得出人工智能化模型，降低生產(chǎn)中的誤差。轉爐煉鋼生產(chǎn)自動化技術正處于高速發(fā)展中，受到了搜集到的信息影響，以及計算機發(fā)展的影響。

4 轉爐煉鋼自動化控制技術的工藝流程

4.1 供氧系統(tǒng)

供氧系統(tǒng)能夠控制氧槍的位置，以及氧槍的供氧量，結合計算模型，進行數(shù)據(jù)的搜集以及動態(tài)控制[5]。氧槍的位置可以自由變更，并根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)進行特定部位供氧量的調整，起到降低含氧量，提升鋼鐵純度的效果。供氧系統(tǒng)能夠實時搜集數(shù)據(jù)，并結合設定的程序，調整吹氧量，控制與鋼液液面間的距離。

4.2 原料系統(tǒng)

原料系統(tǒng)可以對鐵水、鐵合金、廢鋼等原材料進行稱量，使用專業(yè)化的設備進行配比的調整，并完成對鐵水去皮稱量的行為。在稱量完畢后，在程序的基礎上，進行配料的動態(tài)化配比，控制原材料的比例，直至達到最優(yōu)比例。原料由于來源廣泛，需要評估鐵液的物理熱及鐵液組分間化學反應，使用降低能耗的數(shù)據(jù)模型。

4.3 副槍系統(tǒng)

隨著自動化程度的進步，副槍系統(tǒng)開始在鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)中得到廣泛使用[6]。副槍系統(tǒng)具有較高的自動化程度，可以有效測定鋼液中的碳含量，并測定鋼液的溫度，并與既定的標準進行對比。副槍系統(tǒng)可以使用副槍探頭，將探頭探入到鋼液當中，并采集即時的數(shù)據(jù)，最后將數(shù)據(jù)的結果輸送到計算機當中，為數(shù)據(jù)模型提供具體的數(shù)據(jù)支持。

4.4 廢棄測量系統(tǒng)

在轉爐煉鋼的過程中，會產(chǎn)生大量的廢氣，嚴重影響生產(chǎn)環(huán)境與環(huán)境衛(wèi)生，廢棄測量系統(tǒng)可以對廢氣的種類與含量進行測定。在生產(chǎn)的過程中，一般會產(chǎn)生大量的一氧化碳及二氧化碳，與鋼液的化學反應有著直接關系。廢棄測量系統(tǒng)可以測定廢氣的濃度，并對鋼液碳含量濃度進行測算，并結合副槍系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)完善數(shù)據(jù)模型，提升生產(chǎn)的質量。

5 轉爐煉鋼自動化控制技術的常見問題及解決措施

5.1 開閘跳閘問題

開閘跳閘問題屬于常見問題，一般與變頻器有關。在解決問題的階段，需要檢測人員對變頻器進行故障檢測，如出現(xiàn)合閘工作不良的情況，需要對變頻器的數(shù)量進行排查。檢測人員還需要對操作位置誤差進行測算，并控制輸出參數(shù)，一般需要將參數(shù)控制為零[7]，以完成合閘操作。開閘跳閘問題需要檢測人員具有專業(yè)性的知識，能夠及時找到發(fā)生故障的儀器，并采用專業(yè)化的手段，避免對整條生產(chǎn)線造成不利影響。

5.2 信號傳輸問題

在轉爐煉鋼自動化控制技術中，信號傳輸決定了系統(tǒng)的運轉方向。當出現(xiàn)信號傳輸問題時，會導致顯示單元不顯示或錯誤顯示，執(zhí)行機構出現(xiàn)執(zhí)行不動、誤動的情況，影響了鋼液的質量，提升了生產(chǎn)的損失。在出現(xiàn)信號傳輸問題時，一般會出現(xiàn)擋火門無法移動的情況，需要及時對故障進行分析，并讓檢測人員檢測交換機接口，觀察是否出現(xiàn)彈片斷開的情況，并對網(wǎng)絡通信線路是否暢通進行觀察。

5.3 搖爐異常問題

在轉爐煉鋼自動化控制技術中，搖爐的使用一般在電能的輔助下實現(xiàn)，如在通電正常的情況下，仍出現(xiàn)搖爐無法操作的情況，需要檢測人員觀察氧槍的情況，檢測潤滑程度。如在發(fā)生搖爐異常問題時，出現(xiàn)網(wǎng)絡問題，且搖爐中裝滿鋼液，會對轉爐的使用壽命造成影響[8]。在此時，需要使用強制執(zhí)行模式，使用專門線路連接到搖爐，并在主控臺設置操作按鈕，按下按鈕強制執(zhí)行，降低搖爐異常問題造成的損失。

5.4 氧槍上提問題

氧槍上提問題一般與制冷劑流量異常有關，當制冷劑流量低于標準參數(shù)時，會導致氧槍上提。除此之外，再出現(xiàn)特殊條件時，也會出現(xiàn)氧槍上提的狀況，需要完善自動化技術的控制策略，在出現(xiàn)氧槍緊急上提時，能夠及時按下緊急停止按鈕，時氧槍電機抱閘鎖死，讓氧槍保持在原位。在出現(xiàn)類似事故時，會出現(xiàn)電動閥異常的情況，需要及時做好控制措施，在處理完故障后，才能夠繼續(xù)系統(tǒng)的運轉。

6 結語

轉爐煉鋼自動化控制技術，能夠有效提升我國鋼鐵企業(yè)的發(fā)展水平，符合供給側改革的有關精神，解放生產(chǎn)力的同時，提升了鋼鐵的質量，對鋼鐵企業(yè)的發(fā)展提供了巨大助力。