自動化煉鋼過程控制技術(shù)應(yīng)用分析

李海斌

摘 要：自動化煉鋼過程控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對煉鋼過程有效的監(jiān)管，對實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制，提高鋼材生產(chǎn)工藝水平具有重要的意義。文章對自動化煉鋼過程控制技術(shù)、自動化煉鋼過程控制技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)及流程、自動化煉鋼過程控制技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析，得到了自動化煉鋼技術(shù)的應(yīng)用主要包括跟蹤環(huán)節(jié)、煉鋼物料管理、生產(chǎn)系統(tǒng)通信管理等結(jié)論，期望對提高自動化煉鋼過程控制技術(shù)水平有所幫助。

關(guān)鍵詞：自動化煉鋼;過程控制技術(shù);應(yīng)用分析

0 引言

自動化煉鋼過程控制技術(shù)中包含原材料、輔料的標(biāo)準(zhǔn)配置控制，不僅包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時監(jiān)控控制，還包括成產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)、成品監(jiān)測等多方位的控制。通過標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)控制不僅有利于成本優(yōu)化，還保證了自動化煉鋼過程的成產(chǎn)質(zhì)量。由于是自動化控制體系，所以在具體的控制中利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了信息的保存、共享等功能，以此形成了良性的生產(chǎn)控制體系，為保證生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率提供了有利條件。

1 自動化煉鋼過程控制技術(shù)的概述

自動化煉鋼過程控制技術(shù)和傳統(tǒng)的煉鋼技術(shù)不同之處是實(shí)現(xiàn)了自動化控制，即將煉鋼的整個過程融入到自動化體系中，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接入，來實(shí)現(xiàn)對整個煉鋼過程中煉鋼技術(shù)、煉鋼程序等進(jìn)行的控制和管理，這種控制和管理擺脫了傳統(tǒng)技術(shù)的弊端，提高的生產(chǎn)效率，減少了人員的參與，所以節(jié)省了投資、生產(chǎn)成本。自動化煉鋼控制技術(shù)主要包括檢測技術(shù)、自動化技術(shù)、控制系統(tǒng)三項(xiàng)主要的技術(shù)，經(jīng)過功能細(xì)分之后，還包括預(yù)期目標(biāo)評估、分析判斷、信息處理等具體的技術(shù)。其中，檢測技術(shù)是自動化煉鋼過程控制技術(shù)的前提，需要對煉鋼過程中使用的測量儀器進(jìn)行檢測，才能發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，找到相應(yīng)的控制解決方案。因此，檢測技術(shù)首先要對煉鋼生產(chǎn)過程中儀表測量工具進(jìn)行檢測，主要的應(yīng)用技術(shù)有廢氣分析檢測技術(shù)、副槍檢測技術(shù)等。自動化技術(shù)主要包括自動化控制技術(shù)、模型控制技術(shù)、人工智能技術(shù)等?？刂葡到y(tǒng)主要是對自動化煉鋼過程控制中的系統(tǒng)控制技術(shù)，包括：直接控制系統(tǒng)和間接監(jiān)控系統(tǒng)，以此來形成健全的自動化煉鋼過程控制技術(shù)控制體系，為提升煉鋼工藝質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

2 自動化煉鋼過程控制系統(tǒng)技術(shù)及流程

2.1 自動化煉鋼過程控制系統(tǒng)技術(shù)

煉鋼過程是一個動態(tài)化的控制過程，在進(jìn)行控制技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時候，要立足于煉鋼技術(shù)的特殊屬性，來進(jìn)行針對性的控制。由于煉鋼過程包含了多項(xiàng)內(nèi)容，因此進(jìn)行控制技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時候，需要考慮造渣、供氧、終點(diǎn)控制等內(nèi)容，通過自動化煉鋼過程控制技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后需要滿足系統(tǒng)的可查看性，能夠通過系統(tǒng)監(jiān)測整個自動化煉鋼全過程，還要滿足錯誤更正、目標(biāo)預(yù)測、反應(yīng)迅速、吹煉終點(diǎn)命中準(zhǔn)確等特點(diǎn)。因此根據(jù)這些屬性制定了滿足自動化煉鋼過程控制所需要的系統(tǒng)，包括三個級別其中L2級別是煉鋼全過程控制;L1級別是基礎(chǔ)控制，主要是質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的控制，比如儀表控制、電氣控制等，而L2級別的主要是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和L1系統(tǒng)控制中的儀表、電氣等質(zhì)量儀器連接構(gòu)成的系統(tǒng)控制;L1主要是進(jìn)行自動化煉鋼過程中生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)備故障等維系生產(chǎn)的控制，L2主要是對生產(chǎn)工藝、工藝順序及設(shè)備等控制。此外，數(shù)據(jù)還具有互通性，L1中的數(shù)據(jù)可以為L2系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參考。此外，在此基礎(chǔ)上，還預(yù)留了L3生產(chǎn)管理入口，可以接入硬件活軟件應(yīng)用系統(tǒng)[2]。

2.2 自動化煉鋼過程控制流程

自動化煉鋼是一個多程序的復(fù)雜過程，因此為了保障技術(shù)控制系統(tǒng)更好的發(fā)揮作用，要明確煉鋼的各個環(huán)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的控制。首先，要做好自動化煉鋼開始前的準(zhǔn)備工作，比如置頂自動化煉鋼過程中鋼水的溫度、成分、鋼水量、目標(biāo)水溫等，以此建立初次預(yù)算模型，計(jì)算出煉鋼過程中需要的材料種類、重量等。然后，在根據(jù)鋼種類、廢鐵種類及重量、鋼包容積等建立第二類模型，計(jì)算出硫成分在鐵水中的含量。其次，在進(jìn)入到原料環(huán)節(jié)中，應(yīng)計(jì)還應(yīng)計(jì)算出啟動噴吹計(jì)算模型，在該模型中需要對自動化煉鋼過程中的副原料、氧氣流量、副原料批量和準(zhǔn)確時間等進(jìn)行計(jì)算。最后，對吹氧量進(jìn)行控制，一方面當(dāng)吹氧量提升到一定程度時對鋼水含量進(jìn)行檢測，另一方面對鋼水溫度進(jìn)行測量。然后，通過檢測出的鋼水含量、鋼水溫度結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，并在出鋼期間做好合理的控制，如果發(fā)現(xiàn)沒有達(dá)到出鋼的標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)該建立補(bǔ)吹模型，并根據(jù)模型計(jì)算出需要補(bǔ)吹的具體氧量，以此完成自動化煉鋼過程。

3 自動化煉鋼過程控制技術(shù)應(yīng)用

3.1 過程跟蹤環(huán)節(jié)控制技術(shù)的應(yīng)用

自動化煉鋼是一個復(fù)雜、漫長的過程，在這個過程中如何實(shí)現(xiàn)對煉鋼質(zhì)量的控制，需要對煉鋼過程進(jìn)行跟蹤，以此來形成有效的控制體系。這種控制技術(shù)是對煉鋼自動化過程的具體工作需求進(jìn)行的過程跟蹤控制，通過過程跟蹤達(dá)到對煉鋼技術(shù)、煉鋼工藝等控制，保障煉鋼程序滿足標(biāo)準(zhǔn)。主要包括的跟蹤技術(shù)環(huán)節(jié)有濺渣護(hù)爐、出鋼、二次吹練、主吹、二次處理等環(huán)節(jié)，對這些環(huán)節(jié)的控制體系為自動化控制體系，將其投入到計(jì)算機(jī)自動化控制體系中，使其能夠借助自動化系統(tǒng)完成信息查詢工作，明確在自動化煉鋼過程中所需要的鋼材量、副材料含量等信息。其次，還可以完成煉鋼過程中的信息數(shù)據(jù)處理以及處理后的反饋等功能，以此實(shí)現(xiàn)對自動化煉鋼過程中各個環(huán)節(jié)的有效控制。此外，需要注意的是煉鋼過程是一個系統(tǒng)的過程，涵蓋的范圍、內(nèi)容較多，因此過程跟蹤環(huán)節(jié)的技術(shù)控制應(yīng)是系統(tǒng)的技術(shù)控制，包括生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)信息、生產(chǎn)所需鋼材原料以及其它輔料、模型分析、生產(chǎn)進(jìn)程等多個方面，是一個系統(tǒng)化、宏觀性的控制技術(shù)體系[3]。

3.2 煉鋼物料管理技術(shù)控制

自動化煉鋼過程是一個標(biāo)準(zhǔn)的煉鋼構(gòu)成體系，在這個體系中不僅是對煉鋼工藝、煉鋼技術(shù)進(jìn)行的控制，還包括對煉鋼所需物料的控制。物料的使用情況、使用標(biāo)準(zhǔn)如何關(guān)系著煉鋼質(zhì)量和效果，因此自動化煉鋼過程控制技術(shù)中也包含物料管理技術(shù)控制。煉鋼過程中對物料的使用是有一定標(biāo)準(zhǔn)的，需要計(jì)算煉鋼溫度、廢鋼重量等模型體系，在此模型體系下來進(jìn)行物料的控制。物料管理技術(shù)控制的內(nèi)容主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，建立自動化物料模型框，建立框體的范圍是截取一個煉鋼階段的范圍或周期，明確使用材料用量、材料標(biāo)準(zhǔn)等情況。第二，在第一步的基礎(chǔ)上，確定好鋼含量的用量標(biāo)準(zhǔn)之后，然后進(jìn)行鋼的融化工作，并在鋼融化之后對其進(jìn)行冷卻處理，為之后的煉鋼程序提供條件。第三，冷卻之后的原材料也具有相應(yīng)的加工時間，根據(jù)工序原理和煉鋼技術(shù)需求來設(shè)置科學(xué)的煉鋼時間，以此對煉鋼材料進(jìn)行再次加工處理。第四，在上面階段中對鋼水進(jìn)行了二次處理之后，需要和副材料進(jìn)行融合，以此為進(jìn)入到煉鋼過程提供原料基礎(chǔ)。

3.3 生產(chǎn)系統(tǒng)通信管理技術(shù)控制

生產(chǎn)系統(tǒng)是對自動化煉鋼過程控制的主要系統(tǒng)，也是自動化煉鋼過程控制技術(shù)主要的控制技術(shù)。由于煉鋼自動化過程是一個復(fù)雜、相互聯(lián)系的過程，所以對生產(chǎn)階段的控制技術(shù)應(yīng)做到互通有無，能夠利用控制系統(tǒng)做到信息的共享，滿足整個煉鋼生產(chǎn)過程的信息需求。因此，生產(chǎn)系統(tǒng)通信管理技術(shù)尤為重要，在具體的煉鋼生產(chǎn)中：一方面包括了自動控制體系，該體系主要包括生產(chǎn)信息的全部內(nèi)容，只要煉鋼人員輸入了生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、所需材料等之后，就會生成系統(tǒng)信息，實(shí)現(xiàn)各個煉鋼生產(chǎn)階段的信息共享。另一方面，對每個生產(chǎn)階段都能實(shí)施控制，并進(jìn)行信息的反饋，每個過程的生產(chǎn)信息的反饋非常重要。因?yàn)?，這和下個環(huán)節(jié)具有緊密的聯(lián)系，比如材料融合溫度、時間等，這些信息的及時反饋對提高工作效率，減少人工信息收集成本具有重要的意義[4]。

3.4 自動化煉鋼管理技術(shù)控制

自動化煉鋼管理技術(shù)能夠從整體上控制煉鋼質(zhì)量，保證煉鋼成品符合市場標(biāo)準(zhǔn)。這種技術(shù)貫穿于整個自動化煉鋼過程中，從原材料選擇到生產(chǎn)過程，到成品監(jiān)測是一個系統(tǒng)的管理過程，自動化的控制體系下的煉鋼成品的精準(zhǔn)度較高，所以產(chǎn)生不合格產(chǎn)品的幾率較低。比如在原材料冷卻的環(huán)節(jié)中，利用的是數(shù)字化控制技術(shù)，該技術(shù)會對廢鐵融化過程中的含量進(jìn)行監(jiān)測、反饋，對融化后產(chǎn)生的廢鐵包含物質(zhì)的種類、類型等進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)工藝不匹配后，系統(tǒng)會自動反饋信息，提出警示。其次，在煉鋼期間，自動化控制會有效的控制煉鋼的溫度，調(diào)節(jié)按照三個檔位進(jìn)行，以此保證各個階段的煉鋼溫度需求。此外，還包括成品監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)之后，給予駁回的警示。

4 結(jié)語

自動化煉鋼過程包含多項(xiàng)內(nèi)容、多個環(huán)節(jié)，是一個復(fù)雜的自動化煉鋼構(gòu)成體系。在這個體系中包含兩個系統(tǒng)控制，分別為L1級別是基礎(chǔ)控制、L2級別是煉鋼全過程控制，在此控制體系下，形成了自動化煉鋼過程控制流程，通過對每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行模型控制，實(shí)現(xiàn)自動化煉鋼過程。在具體的技術(shù)應(yīng)用中主要包括過程跟蹤環(huán)節(jié)、煉鋼物料管理、生產(chǎn)系統(tǒng)通信管理、自動化煉鋼管理等技術(shù)的應(yīng)用，以此形成全面的自動化煉鋼過程控制技術(shù)體系，為保障成品質(zhì)量提供了有利條件。

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（編輯 姚 鑫）