自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

安文亮

摘要：現(xiàn)階段，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其自動(dòng)控制涉及三方面，即：精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)搜集、關(guān)鍵工藝設(shè)備、模型自動(dòng)控制。通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)，能夠提升鋼鐵質(zhì)量，提升終點(diǎn)命中率、金屬收得率，節(jié)省經(jīng)濟(jì)投入。應(yīng)用現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)，能夠?qū)^(guò)程變量采取動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、技術(shù)流程監(jiān)測(cè)、過(guò)程值控制等。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化煉鋼;控制技術(shù);控制系統(tǒng)

引言

在當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)與煉鋼技術(shù)深度融合的技術(shù)應(yīng)用背景下，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼措施已不能完全適應(yīng)當(dāng)前的煉鋼行業(yè)發(fā)展需要，全面提高煉鋼的自動(dòng)化、智能化水平，已經(jīng)成為煉鋼行業(yè)的必由之路。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)煉鋼技術(shù)的高精度、自動(dòng)化、智能化控制的有效性。

1自動(dòng)化煉鋼控制存在的困難性

對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼而言，其過(guò)程控制表現(xiàn)出綜合性及復(fù)雜性特點(diǎn)，在實(shí)際控制過(guò)程中的難度比較大。首先，在供氧操作方面，在實(shí)際操作中所槍位比較高則很容易導(dǎo)致在吹煉前期出現(xiàn)爐渣噴散情況，甚至?xí)?dǎo)致有危險(xiǎn)事故發(fā)生。其次，在造渣操作方面，若在十幾分鐘時(shí)間內(nèi)以及槍位未能夠正確調(diào)節(jié)對(duì)爐狀態(tài)，則很容易造成返干情況出現(xiàn)，并且脫磷效果比較差。在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)輔原料添加速度進(jìn)行控制，以及槍位高低控制屬于十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容及任務(wù)。第三，終點(diǎn)控制，由于在脫碳過(guò)程中熱量升高速度比較快，并且終點(diǎn)分析時(shí)間僅僅為10s偏差，很容易導(dǎo)致有較大偏差情況出現(xiàn)。除此之外，轉(zhuǎn)爐原材料變化、檢驗(yàn)儀表以及鍋爐狀態(tài)偏差等因素均容易導(dǎo)致有噴散以及返干等相關(guān)問(wèn)題存在，從而導(dǎo)致在對(duì)終點(diǎn)進(jìn)行控制方面增加困難。因此，在對(duì)轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制方面應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：其一，實(shí)行遠(yuǎn)程預(yù)報(bào)，應(yīng)當(dāng)與當(dāng)前實(shí)際情況及生產(chǎn)鋼種實(shí)際需求，對(duì)相關(guān)吹煉方式進(jìn)行正確選擇，對(duì)于吹煉時(shí)間以及原料量應(yīng)當(dāng)進(jìn)行準(zhǔn)確把握，保證基本能夠命中目標(biāo)。其二，對(duì)于吹揀終點(diǎn)準(zhǔn)確命中，通過(guò)對(duì)爐內(nèi)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)計(jì)算偏差實(shí)時(shí)校正，從而對(duì)吹揀終點(diǎn)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。其三，容錯(cuò)性，對(duì)原有條件變化所出現(xiàn)偏差及隨機(jī)偏差進(jìn)行校正，從而使運(yùn)算速度以及分析速度得以提升。其四，快速反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)在有限時(shí)間中實(shí)行檢測(cè)，對(duì)爐內(nèi)狀況進(jìn)行較好分析，科學(xué)合理制定相關(guān)預(yù)報(bào)方案。其五，系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)使大空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及人機(jī)界面要求得到較好滿足。

2自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

2.1氧槍的控制

氧槍故障是轉(zhuǎn)爐煉鋼中較為常見的一種故障類型，如果在生產(chǎn)過(guò)程中，氧槍無(wú)法自動(dòng)提槍，檢修人員應(yīng)當(dāng)著重考慮以下兩方面問(wèn)題。其一是轉(zhuǎn)爐應(yīng)保持正常的合閘與跳閘狀態(tài)，這樣，氧槍才能完成下降環(huán)節(jié)。這就需要檢修人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查力度，在檢查當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)保證轉(zhuǎn)爐在處于垂直狀態(tài)時(shí)，需要開啟操作終端的緊急停止按鈕，這時(shí)，氧槍的工作狀態(tài)抱閘鎖死狀態(tài)，并能夠快速恢復(fù)到原位。接下來(lái)檢查儀表控制程序，為了防止水溫過(guò)高或者過(guò)低，給轉(zhuǎn)爐爐體造成不利影響，檢修人員應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，合理設(shè)定冷卻水下限參數(shù)，當(dāng)水溫處在下限值以下時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，氧槍也不會(huì)發(fā)生緊急上升的情況。當(dāng)氧槍上升到一定調(diào)度時(shí)，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，不得快速迫降，以免給設(shè)備的其它系統(tǒng)造成破壞。此外，當(dāng)出現(xiàn)無(wú)法提槍的情況時(shí)，檢修人員應(yīng)立即啟動(dòng)停止按鈕，并嚴(yán)格控制氧槍的提槍速度，一般為10m/min～40m/min，然后再檢查總管與支管壓力是否出現(xiàn)最低值，以有效避免氧槍故障的發(fā)生。

2.2煉鋼物料管理環(huán)節(jié)

自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制技術(shù)的應(yīng)用，也體現(xiàn)在煉鋼物料管理環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，物料加工的物料控制分為主體物料和輔助物料控制兩個(gè)方面，但無(wú)論是哪一種物料的管理，自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制程序，都將結(jié)合物料傳輸信息，對(duì)應(yīng)進(jìn)行物料情況反饋。如，某煉鋼廠利用自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，就著重在煉鋼物料管理環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)控。本次系統(tǒng)調(diào)控管理的要點(diǎn)可歸納為：（1）結(jié)合本次周期煉鋼生產(chǎn)的具體情況，明確主體材料與輔助材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)，建立自動(dòng)化尋找框;（2）在明確生產(chǎn)工藝信息的基礎(chǔ)上，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鐵水融化，并核對(duì)物料單號(hào)，初步進(jìn)行材料融化后冷卻處理;（3）確定材料加工時(shí)間，再次進(jìn)行材料加工生產(chǎn);（4）二次冷卻后實(shí)行主副材料融合生產(chǎn)。本節(jié)案例中所描述的，關(guān)于自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制技術(shù)綜合運(yùn)用方式，充分利用自動(dòng)化程序自動(dòng)檢驗(yàn)與控制體，合理進(jìn)行物料供應(yīng)與管理;同時(shí)，無(wú)論是冷卻調(diào)節(jié)還是資源調(diào)控，系統(tǒng)都可以對(duì)材料的應(yīng)用情況進(jìn)行檢測(cè)。由此，自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制技術(shù)在其中的應(yīng)用，自然也具有較好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2.3位置控制

位置控制的直接作用是讓氧槍可以精準(zhǔn)到達(dá)吹煉位置，確保煉鋼質(zhì)量，提升生產(chǎn)效果。但是，氧槍位置控制精準(zhǔn)性與迅速性相互矛盾。因?yàn)橄胍嵘鯓屔邓俣?，就?huì)難以控制位置準(zhǔn)確性;減慢氧槍升降速度能夠提升氧槍位置精準(zhǔn)性，但將降低生產(chǎn)效果。針對(duì)這一問(wèn)題，可以結(jié)合轉(zhuǎn)爐煉鋼具體生產(chǎn)技術(shù)要求，利用氧槍機(jī)械與電氣特點(diǎn)緩解矛盾問(wèn)題。第一，設(shè)計(jì)氧槍等候點(diǎn)位置。等候點(diǎn)是氧槍非吹煉過(guò)程中的安全等待位置，其位置在確保不影響其他工藝時(shí)距離吹煉位置最近的點(diǎn)。第二，提升氧槍升降速度，確保位置控制精準(zhǔn)效果。氧槍升降分為減速區(qū)與恒速區(qū)。其中，減速區(qū)是在槍位具體位置和設(shè)定位置的某一參數(shù)內(nèi)的區(qū)間。在其區(qū)間中，氧槍根據(jù)設(shè)定的減速控制曲線控制，也就是結(jié)合氧槍位置和設(shè)計(jì)位置偏差的縮減，平滑地得出持續(xù)減小的氧槍速度控制參數(shù)。結(jié)合實(shí)際工藝狀態(tài)與調(diào)試狀態(tài)，減速區(qū)最高參數(shù)設(shè)定在2m。槍位具體參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)高于2m，即為恒速區(qū)。恒速區(qū)得出最大氧槍速度控制參數(shù)，提升氧槍運(yùn)行速度。

2.4數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度提升管理

（1）提高計(jì)量系統(tǒng)管理水平。煉鋼自動(dòng)化應(yīng)用過(guò)程中，計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性關(guān)系到自動(dòng)化應(yīng)用的實(shí)際效果。為了提高測(cè)量精度，可以在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)煉鋼系統(tǒng)中增加鐵水行程測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定期校準(zhǔn)，可以更好地提高測(cè)量系統(tǒng)管理的準(zhǔn)確性。（2）保證鐵水配比基本合理。通過(guò)確定合理的鐵水配比，可以減少端拉爐的數(shù)量，保證端渣在合理范圍內(nèi)波動(dòng)。（3）減少爐膛內(nèi)二氧化碳的波動(dòng)。為提高自動(dòng)控制效果，必須加強(qiáng)對(duì)采氣全過(guò)程的管理，減少全過(guò)程的排煙量。轉(zhuǎn)爐自動(dòng)煉鋼系統(tǒng)應(yīng)充分優(yōu)化，進(jìn)料方式和槍位操作應(yīng)統(tǒng)一，保證爐腔內(nèi)實(shí)際二氧化碳含量不發(fā)生大范圍波動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化煉鋼過(guò)程控制技術(shù)的分析與應(yīng)用探究，是數(shù)字化技術(shù)在當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)中科學(xué)運(yùn)用的技術(shù)理論歸納。在此基礎(chǔ)上，本文通過(guò)過(guò)程跟蹤環(huán)節(jié)、煉鋼物料管理環(huán)節(jié)、生產(chǎn)系統(tǒng)通信管理、以及煉鋼質(zhì)量管理環(huán)節(jié)四部分，明晰自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用要點(diǎn)。因此，文章研究結(jié)果，將為當(dāng)代技術(shù)深入性探索提供方向。

參考文獻(xiàn)

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