轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)的思考

馮印帥

摘要：轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)在低能耗、高效率的前提下進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)的條件下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量。要想真正實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的使用效率，就要在廢氣處理上提高回收率，提高終點(diǎn)命中率，提高鋼水的質(zhì)量及保持其穩(wěn)定性，控制好鋼水溫度及成分的穩(wěn)定性，這樣做才能為企業(yè)提供更大生產(chǎn)效益。本文對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)的思考進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；思考

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在我國(guó)煉鋼企業(yè)中的逐漸廣泛應(yīng)用，其自動(dòng)化控制水平也得到了進(jìn)一步的提高，與煉鋼生產(chǎn)更加緊密結(jié)合，促進(jìn)了煉鋼企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的革新和企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，在提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的同時(shí)，人員勞動(dòng)強(qiáng)度、原料能耗等都得到了降低，實(shí)現(xiàn)了煉鋼企業(yè)的節(jié)能環(huán)保、高質(zhì)高效生產(chǎn)。

1 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)概述

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)在計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種技術(shù)，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，依靠鐵水的熱量以及廢鋼、鐵合金在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量相結(jié)合，在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼的過程，而轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)則是根據(jù)鋼種以及鐵水的重量和溫度，在轉(zhuǎn)爐兌鐵前，由二級(jí)計(jì)算機(jī)分析出整個(gè)過程的氧槍吹煉高度、熔劑加入量、吹氧量、底吹量等靜態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)在吹煉后期檢測(cè)鋼水成分和溫度等參數(shù)，再通過二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析出動(dòng)態(tài)模型調(diào)整數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)煉鋼的自動(dòng)化控制，保證達(dá)到最終目標(biāo)。

2轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)的思考

2.1轉(zhuǎn)爐副槍系統(tǒng)

在全球范圍內(nèi)，自動(dòng)化程度較高的鋼鐵企業(yè)，普遍都安裝了先進(jìn)的副槍系統(tǒng)。副槍系統(tǒng)不僅可以監(jiān)測(cè)爐內(nèi)鋼水的溫度和碳含量，在線測(cè)溫取樣、提高吹煉節(jié)奏減少等待時(shí)間，還可以減少對(duì)熔劑、合金以及補(bǔ)吹物質(zhì)的消耗量，對(duì)煉鋼爐內(nèi)襯也可以起到保護(hù)的作用。因此，轉(zhuǎn)爐副槍自動(dòng)化冶煉技術(shù)是轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化環(huán)節(jié)的重要技術(shù)保證。

2.2冶煉廢氣測(cè)量系統(tǒng)

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度廢氣，在爐內(nèi)加裝廢氣成分在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以在線監(jiān)測(cè)煉鋼過程產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)獾葰怏w的濃度，以此判斷轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水的脫碳度和含碳量的高低。再結(jié)合副槍系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)的全面監(jiān)控，對(duì)煉鋼過程控制提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和操作依據(jù)。

2.3煉爐冶煉模型系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，需要對(duì)爐內(nèi)溫度、鋼水成分、原材料加入量、吹煉強(qiáng)度、攪拌強(qiáng)度等進(jìn)行十分精確的控制。轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)化控制技術(shù)就是通過計(jì)算機(jī)和冶煉模型對(duì)整個(gè)煉鋼過程進(jìn)行模擬對(duì)比，用以指導(dǎo)煉鋼過程，為自動(dòng)冶煉或人工介入提供指導(dǎo)性意見。采用物聯(lián)網(wǎng)及煉鋼自動(dòng)化控制模型，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼的無(wú)人操作?；趶?qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)支撐，對(duì)于冶煉目標(biāo)鋼種選擇合適的冶煉模型，按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)操作，通過計(jì)算機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)化煉鋼。但對(duì)于特殊鋼種以及事故狀態(tài)處理時(shí)，需要保留人工介入的接口，以便及時(shí)調(diào)整工況，達(dá)到冶煉目標(biāo)。

3轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制流程

3.1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(chǎng)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。

3.2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。

3.3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。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(cè)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。

3.4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。

3.5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(wú)任何作用。

3.6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(chǎng)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。

3.7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。

3.8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。

3.9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(cè)器會(huì)執(zhí)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)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。

3.10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)＾D(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(chǎng)可以采用自動(dòng)或者手動(dòng)的方法清理爐內(nèi)的濺渣。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。

3.11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(cè)器開始執(zhí)行的，檢測(cè)器主動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)爐煉鋼的流程，檢測(cè)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(hào)。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。

3.12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。

總之，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)是目前煉鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，是煉鋼企業(yè)節(jié)能降耗、提高產(chǎn)能的良好手段，既能夠節(jié)約成本，又能提高生產(chǎn)效率，可以為企業(yè)帶來更大的收益。

參考文獻(xiàn)

[1]林楠.轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)[J].設(shè)備管理與維修.2018（08）

[2]欒昆玉，梁文斌.轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化控制技術(shù)探討[J].山東工業(yè)技術(shù).2018（24）

[3]張進(jìn)忠.轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)控制模型應(yīng)用實(shí)踐[J].甘肅冶金.2017（05）

（作者單位：滄州中鐵裝備制造材料有限公司）