針對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的研究

萬(wàn)延林（江蘇省鑌鑫鋼鐵集團(tuán),江蘇　贛榆　222100）

針對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的研究

萬(wàn)延林
（江蘇省鑌鑫鋼鐵集團(tuán),江蘇贛榆222100）

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)對(duì)于鋼鐵的需求量和質(zhì)量要求也日益增大，過(guò)往傳統(tǒng)的煉鋼技術(shù)一定程度上不能滿足實(shí)際的需要。本文通過(guò)系統(tǒng)的調(diào)查研究，概述轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化技術(shù)以及其應(yīng)用的意義，并系統(tǒng)分析了其系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和總體設(shè)計(jì)方案，為我國(guó)的轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化提供了科學(xué)的依據(jù)

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；自動(dòng)化；應(yīng)用意義

1　前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)普遍應(yīng)用于各行各業(yè)，鋼鐵行業(yè)自然也不例外。鋼鐵作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，其自動(dòng)化對(duì)于行業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。而轉(zhuǎn)爐煉鋼又是我國(guó)主要煉鋼的模式，這就要求我們主動(dòng)尋求變革，實(shí)現(xiàn)突破，淘汰舊的工藝和設(shè)備，努力提高轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的水平，提高煉鋼的產(chǎn)量與質(zhì)量，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展提供保障。

2　轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化概述

通常來(lái)講，轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化技術(shù)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(guò)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(guò)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)，保證達(dá)到最終目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)煉鋼的自動(dòng)化控制。這項(xiàng)技術(shù)主要包含計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、數(shù)學(xué)模型、冶鐵機(jī)理、人工智能等多種技術(shù)，其系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼多元、高溫下的特殊工藝包含著很多難以確定的影響因子，使連續(xù)準(zhǔn)確的在線檢測(cè)過(guò)程中的各種參數(shù)很難實(shí)現(xiàn)，因此，自動(dòng)化技術(shù)多采用數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)模型的控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼。

3　轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)應(yīng)用的重大意義

運(yùn)用自動(dòng)化與信息化新技術(shù)改變傳統(tǒng)制造業(yè)的設(shè)計(jì)觀念。可以看出，應(yīng)用轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化技術(shù)有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。到目前為止其顯現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在，一是能使國(guó)內(nèi)平均的轉(zhuǎn)爐后吹率降低50%左右，同時(shí)可使轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度和碳的命中率從60%提高至90%；二是縮短冶煉周期20%的時(shí)間，提高了煉鋼效率；三是能使噴濺率、石灰的消耗率分別降低30%和3kg/t，從而提高了鐵的得率約0.49%左右；四是減少對(duì)于煉鋼工經(jīng)驗(yàn)的依賴，有利于標(biāo)準(zhǔn)化和管理水平的提高，降低能耗，增大經(jīng)濟(jì)效益。

4　轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程自動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)

4.1檢測(cè)技術(shù)

檢測(cè)儀表是煉鋼檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化的前提。只有通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)置檢查儀表，才能及時(shí)準(zhǔn)確的獲得諸如熔鋼溫度、液面高度等控制過(guò)程所需要各類參數(shù)，以此為基礎(chǔ)，我們的自動(dòng)化手段才能得到有效的實(shí)施。

（1）副槍檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)是通過(guò)一定的副槍設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的。目前我國(guó)鞍鋼等大型鋼鐵公司都采用了此項(xiàng)技術(shù)，而且獲得了很好的實(shí)際效果。

（2）廢氣分析檢測(cè)技術(shù)。傳統(tǒng)的方法是爐氣定碳法，它是通過(guò)廢棄成分來(lái)反映爐內(nèi)的指標(biāo)參數(shù)。這種方法受制于各方面的原因，其準(zhǔn)確性相對(duì)較低，誤差較大，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的需求。而將副槍技術(shù)同該技術(shù)結(jié)合在一起，以副槍檢測(cè)為主，進(jìn)行檢測(cè)，能夠極大的提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度，為過(guò)程控制提供更準(zhǔn)確的信息。

4.2自動(dòng)化技術(shù)

（1）數(shù)學(xué)模型。轉(zhuǎn)爐煉鋼的動(dòng)、靜態(tài)控制都是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的。現(xiàn)在比較常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)控制，是在化學(xué)平衡和熱平衡的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立靜態(tài)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到起始的氧流量、氧槍高度等參數(shù)，再于吹煉操作中，利用副槍檢測(cè)的信息來(lái)調(diào)整控制參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過(guò)程控制。

（2）控制技術(shù)。控制系統(tǒng)的主要功能是估算出吹煉終點(diǎn)的含碳量以及熔鋼溫度，一般動(dòng)態(tài)控制模型和反饋計(jì)算模型兩個(gè)模塊。動(dòng)態(tài)控制模型能夠分析出需要的氧氣量和冷卻劑量，并根據(jù)過(guò)程中檢測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，估算出吹煉終點(diǎn)的含碳量以及熔鋼溫度。反饋計(jì)算模型能分析出動(dòng)態(tài)控制模型中的估算誤差，并實(shí)施適度的調(diào)整。

5　常見(jiàn)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

如圖所示，常見(jiàn)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)主要是二級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，即一級(jí)基礎(chǔ)性自動(dòng)控制模塊和二級(jí)過(guò)程性自動(dòng)控制模塊，并且留有與生產(chǎn)管理層面的接口。其中一級(jí)基礎(chǔ)性自動(dòng)控制模塊主要包括氧槍自動(dòng)控制系統(tǒng)、底吹控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化儀表系統(tǒng)、副槍自動(dòng)控制系統(tǒng)、除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)等。二級(jí)過(guò)程性自動(dòng)控制模塊主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、補(bǔ)吹校正計(jì)算系統(tǒng)、報(bào)表打印系統(tǒng)等。這種自動(dòng)化轉(zhuǎn)爐煉鋼的控制系統(tǒng)可以將過(guò)程中的參數(shù)集中顯示和管理，并能提供可視性很強(qiáng)的界面，顯示包括工藝流程模擬、趨勢(shì)曲線等情況，能夠在簡(jiǎn)化工作的同時(shí)，讓人對(duì)工藝以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有更加直觀的了解。

6　總結(jié)

鋼鐵可以說(shuō)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素，因此，我們必須采取必要的方法努力提高我國(guó)鋼鐵行業(yè)的整體水平，而轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化就是一個(gè)非常有效的手段。充分認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化的重大意義，結(jié)合自身的實(shí)際情況，選擇合適的自動(dòng)化升級(jí)方案，努力提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化水平將為我國(guó)的鋼鐵行業(yè)繼續(xù)高速發(fā)展提供動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永富,李小平.轉(zhuǎn)爐煉鋼動(dòng)態(tài)過(guò)程預(yù)設(shè)定模型的混合建模與預(yù)報(bào)[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào),2003,24(08):715-718.

[2]劉天武,何安瑞,楊荃等.熱連軋凸度反饋控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].中國(guó)機(jī)械工程,2010,21(07):860-864.

[3]石艷,黃亞純,曾維友,劉志強(qiáng).轉(zhuǎn)爐煉鋼動(dòng)態(tài)控制模型研究與工程應(yīng)用[J].礦冶工程,2014,34(04):87-91.

[4]曲永印,等.煉鋼自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].控制工程, 2002,9(04):19-21.

[5]曹毅.轉(zhuǎn)爐煉鋼中的自動(dòng)化常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(11):84.