轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改造研究

張志會(huì)

（承德鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 承德 067000）

自動(dòng)化控制在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)應(yīng)用后，轉(zhuǎn)爐的穩(wěn)定性和控制精確性都得到了大幅度的提高。經(jīng)過上線運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，達(dá)到了改造的目的，真正實(shí)現(xiàn)了高效、安全、環(huán)標(biāo)準(zhǔn)化操作，為下一步鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 簡介轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼是利用爐內(nèi)鐵水自身的熱量與內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，借助原料（廢鋼、鐵水和鐵合金等）在外部熱源的影響下實(shí)現(xiàn)的冶煉過程。嚴(yán)格控制攪拌強(qiáng)度、溫度以及熔劑等是必須的。因?yàn)橥獠坑绊懎h(huán)境比較險(xiǎn)惡，煙氣與熱輻射對(duì)其的影響是很大的。而在這樣的環(huán)境下的藝參數(shù)要求又比較高。煉鋼生產(chǎn)過程出于一些因素的影響較大，在沒有施行轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的時(shí)候，借助人工實(shí)現(xiàn)了很多操作，這應(yīng)的行為存在很高的危險(xiǎn)性，不能有效保證生產(chǎn)質(zhì)量。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 煉鋼的效率有所提高

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)在供給側(cè)改革的實(shí)施，我國煉鋼行業(yè)需要進(jìn)行去產(chǎn)能、降能耗的改革的大背景下，能夠在人力物力上有所節(jié)約。轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)是在生產(chǎn)環(huán)節(jié)利用計(jì)算機(jī)下達(dá)指令，根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)的逐步變化隨時(shí)調(diào)整物資，在整體上煉鋼的效率提高了，不會(huì)產(chǎn)生物資的浪費(fèi)情況。計(jì)算機(jī)能夠記錄計(jì)算模型，隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保原材料得到高效配備，從這方面來說提高煉鋼的效率，精簡了企業(yè)結(jié)構(gòu)。因?yàn)槭怯?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，節(jié)省了人力，工人可以不必在不良的生產(chǎn)環(huán)境下進(jìn)行生產(chǎn)，大大解放了人力。

2.2 煉鋼的質(zhì)量有所提高

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)是通過利用動(dòng)態(tài)控制轉(zhuǎn)爐氣體連續(xù)分析系統(tǒng)和副槍測(cè)溫系統(tǒng)，并以計(jì)算模型為基礎(chǔ)，估算出溫度與氣體到達(dá)終點(diǎn)的概率。在這些系統(tǒng)的使用過程中，借助氣體補(bǔ)吹的方法，鋼水因?yàn)檠鯕夂拷档投蝗菀妆谎趸?，鋼材的純度和煉鋼的質(zhì)量得到提高。轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能源的損耗變小，節(jié)省了企業(yè)的生產(chǎn)成本。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用控制，煉鋼的各方面因素的影響得到擠壓，確保了鋼材質(zhì)量的均衡與一致，煉鋼的質(zhì)量得到提高。

3 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)在應(yīng)用過程中需要注意的方面

3.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)

智能化檢測(cè)主要包括副槍檢測(cè)技術(shù)、廢氣分析技術(shù)2 個(gè)部分，是轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)的要害。在施行檢測(cè)過程中，轉(zhuǎn)爐液面高度、熔鋼溫度等相關(guān)內(nèi)容是每次檢測(cè)的主要方面。檢測(cè)得到的各種參數(shù)展現(xiàn)在檢測(cè)儀表上，檢測(cè)人員通過利用軟件就可以有效處理檢測(cè)數(shù)據(jù)，達(dá)到調(diào)整有關(guān)的煉鋼參數(shù)的目的。在廢氣檢測(cè)時(shí)，目前使用比較多的是爐氣定碳法，對(duì)一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、氫氣及氧氣等做具體檢測(cè)。轉(zhuǎn)爐中鋼液的殘留情況是借助對(duì)煉鋼時(shí)各種廢氣排出的速度判定的。獲得的比較精確的速度能夠?yàn)殇撹F生產(chǎn)提供出比較準(zhǔn)確的根據(jù)。煉鋼過程中利用副槍技術(shù)既能在各種原料的使用量上有利于縮減，又能給整個(gè)爐體減少有效的侵蝕。

3.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)重點(diǎn)

自動(dòng)化控制在詳細(xì)地施行過程中囊括人工智能控制和控制技術(shù)兩個(gè)方面，是轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)的要害。這種技術(shù)你能夠智能化調(diào)整檢測(cè)得到的問題，并高效實(shí)現(xiàn)原材料配置。反饋計(jì)算模型與動(dòng)態(tài)控制模型是控制技術(shù)的兩類模型，這兩類模型所檢測(cè)的內(nèi)容在施行控制時(shí)有較大的差別。此中反饋計(jì)算模型在本質(zhì)上是再次檢測(cè)動(dòng)態(tài)控制模式檢測(cè)內(nèi)容，首要的是指向性的重新調(diào)整對(duì)模型計(jì)算中出現(xiàn)的誤差。而動(dòng)態(tài)控制模型主要是對(duì)冷卻劑氧氣是否能夠滿足實(shí)際工作要求進(jìn)行檢測(cè)，與此同時(shí)在得到的檢測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上適時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)爐內(nèi)含碳量、鋼液溫度。對(duì)轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)的優(yōu)化，這種技術(shù)將變得更加成熟。煉鋼的生產(chǎn)效率顯然提高，且在生產(chǎn)過程中投入的人力、物力等成本將獲得顯而易見的減少。

4 轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的工藝步驟

轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的施行需要借助例如轉(zhuǎn)爐本體、氧槍、裝料設(shè)備等多種裝置和設(shè)備。在應(yīng)用過程中裝置和設(shè)備的數(shù)量過多，將會(huì)產(chǎn)生執(zhí)行過程比較繁雜的后果。詳細(xì)地說，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)的工藝步驟涵蓋下面四方面：①在轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制的運(yùn)行的初級(jí)階段，必要的先自動(dòng)化控制供氧系統(tǒng)，這中間就囊括了對(duì)氧槍位置和轉(zhuǎn)爐吹氧量的實(shí)時(shí)調(diào)整。在準(zhǔn)確設(shè)置供氧參數(shù)后，通過自動(dòng)化控制技術(shù)能夠使吹氧量和吹氧距離得到很好的掌控并使氧槍按照規(guī)定參數(shù)良好運(yùn)行。②轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制技術(shù)還包含原料自動(dòng)化控制，這種控制能夠達(dá)到對(duì)原輔料精準(zhǔn)稱量的效果，讓轉(zhuǎn)爐煉鋼原料得到進(jìn)一步科學(xué)合理的配置。③副槍系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)施，檢測(cè)鋼液含碳量和鋼液溫度得到的數(shù)據(jù)更加精確，這種技術(shù)而且可以自動(dòng)傳輸至計(jì)算機(jī)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施分析，可以全面監(jiān)管轉(zhuǎn)爐煉鋼過程。④為保證轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中煤氣壓力正常，減少空氣進(jìn)入爐內(nèi)的概率，煤氣回收自動(dòng)化控制技術(shù)能夠很好地達(dá)成這樣的效果，這種技術(shù)能對(duì)廢氣進(jìn)行收集和分析，進(jìn)一步使閘板閥調(diào)節(jié)準(zhǔn)確無誤。

5 以煉鋼數(shù)據(jù)管理平臺(tái)為基礎(chǔ)的程序開發(fā)實(shí)施

（1）系統(tǒng)運(yùn)行原理。基于轉(zhuǎn)爐技術(shù)模型才開發(fā)了煉鋼數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。系統(tǒng)需要先上電自檢，這個(gè)過程是初始化各個(gè)功能模塊，采擷初始化信號(hào)。這個(gè)平臺(tái)本身就被認(rèn)為是一個(gè)完整的系統(tǒng)，在系統(tǒng)中輸入采集到的數(shù)據(jù)，接下來就利用轉(zhuǎn)爐冶金模型計(jì)算系統(tǒng)對(duì)其實(shí)施處置計(jì)算。計(jì)算出來的數(shù)據(jù)可以控制轉(zhuǎn)爐PLC的運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)基本架構(gòu)。系統(tǒng)的基本架構(gòu)包含了數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)跟蹤模塊以及數(shù)據(jù)通訊模塊等。系統(tǒng)傳輸采集到的數(shù)據(jù)，上傳是分時(shí)的，這樣能夠逐步到達(dá)傳輸控制系統(tǒng)。對(duì)生產(chǎn)過程起到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作用的是數(shù)據(jù)跟蹤模塊，其是借助相對(duì)應(yīng)的算法進(jìn)行自動(dòng)控制。能夠顯示到二級(jí)客戶端，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)徑直生產(chǎn)報(bào)告并發(fā)送的是數(shù)據(jù)通訊模塊起到的作用。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)采擷。因?yàn)樾枰獙?shí)時(shí)監(jiān)管測(cè)量和采集的數(shù)據(jù)量比較多，經(jīng)過測(cè)定和完善，最后確定了一個(gè)比較合理的方案就是每每兩秒采集一次數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。這樣的模式達(dá)到的效果是采樣頻率高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的需求，系統(tǒng)還需要存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)到oracle 數(shù)據(jù)庫中。在這樣的數(shù)據(jù)采擷過程中，煉鋼程序中的數(shù)據(jù)采集程序能夠起到獲取并存儲(chǔ)所需要的各種生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的作用。

6 轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)程序完善改進(jìn)

（1）轉(zhuǎn)爐人工送樣時(shí)間和化驗(yàn)時(shí)長程序研發(fā)。在比較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)施轉(zhuǎn)爐吹煉和加料微調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)溫度和碳雙命中，提升冶煉的質(zhì)量，提高化驗(yàn)分析傳輸?shù)募皶r(shí)性是必須的。需要采取的行動(dòng)是合理縮短轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間采樣過程，挑揀并化驗(yàn)更具典型的樣品，這樣才能優(yōu)化爐前送樣的及時(shí)性。

（2）加添送樣時(shí)間按鈕。為達(dá)到預(yù)期的化驗(yàn)周期，需要加添送樣時(shí)間按鈕，有關(guān)工作人員就可以調(diào)節(jié)時(shí)間送樣按鈕?？梢酝ㄟ^原來的工作經(jīng)驗(yàn)決定送樣時(shí)間。為了盡力減少化驗(yàn)時(shí)長，達(dá)到保證化驗(yàn)分析準(zhǔn)確的效果，不能影響到冶煉質(zhì)量以及生產(chǎn)要求的情況下，需要與工程技術(shù)人員深度討論。傳輸送樣時(shí)間按鈕信號(hào)到PLC 模塊中。在這個(gè)程序研發(fā)試用過程中，會(huì)產(chǎn)生不能完成插入操作造成程序報(bào)錯(cuò)、化驗(yàn)時(shí)間為空等導(dǎo)致程序報(bào)爐次數(shù)據(jù)為多條的情況。為促使煉鋼生產(chǎn)終點(diǎn)溫度和碳的雙命中，提升轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率，需要有這樣的改進(jìn)方案。

7 結(jié)語

總之，以PLC 為核心的自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在我國冶金企業(yè)得到了較為普遍的應(yīng)用。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)不僅周期短，爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈，而且影響冶煉過程的因素比較多，既有爐況因素、原料因素，也有工藝操作和生產(chǎn)管理的因素。因此，轉(zhuǎn)爐冶煉的全過程自動(dòng)化控制有一定的難度，因此需要電氣技術(shù)人員不斷加強(qiáng)研究，提升相關(guān)技能，確保轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)全過程的自動(dòng)化控制。