轉爐煉鋼的自動化控制技術探討

欒昆玉 梁文斌

摘 要：在國際鋼材市場的沖擊下，需要不斷提高我國鋼材的產品質量，所以我國鋼鐵企業要盡快創新轉爐煉鋼技術，加快生產速率，不但要保障鋼的質量，還要盡量減少能耗，這樣才能與國際鋼鐵行業接軌。文章就我國轉爐煉鋼自動化控制技術的運用與轉爐煉鋼智能化系統的功能展開剖析。

關鍵詞：鋼材市場；轉爐煉鋼；自動化控制技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.046

0 引言

因為轉爐煉鋼的生產環境差，過程相當繁瑣，并且工作期間無法精準地實施不間斷的測量，所以使用一般的進程控制辦法控制起來相當難，而單憑人工經驗來控制煉鋼終點又無法保障高品質鋼材、操作穩定和低能耗，這與現今鋼鐵市場低成本高品質的標準相差太遠，而如果想增強產品的市場爭奪力，就一定要提升煉鋼科技化水平，一定要精確地智能控制煉鋼生產，只有如此才能提升煉鋼的生產速率與成品質量。轉爐煉鋼中的主材料有鐵水、廢鋼、鐵合金等，當加熱的鐵水與廢鋼和鐵合金混合在一起時就會發生熱化學反應，從而在轉爐里進行煉鋼。在轉爐煉鋼技術中融入了計算機信息技術、網絡技術、工業控制技術等，通過這些技術對變量控制更精準，其被認為是煉鋼中最核心的環節。隨著工作生產中涌現出大量的智能控制技術，隨之帶動了各大鋼鐵企業的轉爐煉鋼自動化技術，同時需要的人力與物力大幅減少，但鋼質量卻大幅提升。

1 轉爐煉鋼自動化控制的優勢

最多見的自動化轉爐煉鋼系統關鍵是二級計算機控制體系，就是一級基礎性智能控制模塊和二級過程的智能控制模塊，其中一級基礎性智能控制模塊關鍵涵蓋了氧槍智能控制體系、底吹控制體系、轉爐智能化儀表系統、副槍智能控制體系、除塵智能控制體系等，二級過程性智能控制模塊關鍵包含數據收集系統、補吹校正運算系統、報表打印系統等這種轉爐煉鋼智能化控制體系可將過程中的參數集中顯示與管理，并創建強可視性的界面，顯示的內容有模擬的工藝程序、趨勢曲線等，在減輕繁重工作的同時，還讓人直觀地認識工藝與設備的運營狀態。

通過實際運用匯總得出，運用轉爐煉鋼智能化控制技術擁有絕對的技術優勢，其體現出的優點關鍵表現為：一是超過一半的轉爐不需要后吹，直接將終點溫度和碳的命中率提升至90%；二是不再需要較長的冶煉周期，煉鋼速度也加快了；三是降低了30%噴濺率和3kg/t的石灰消耗率，同時使得鐵率上升了0.5%左右；四是對煉鋼工經驗的依賴性大幅縮減，有助于標準化、規范化管理水平的提升，顯著減少能耗，增加經濟利潤。

2 轉爐煉鋼檢測技術

（1）檢測分析轉爐煉鋼廢氣的技術。在轉爐煉鋼過程中會生成一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氫氣、氧氣等廢氣。通常是利用爐氣定碳法和副槍技術來檢測煉鋼中產生的廢氣，主要以副槍檢測為核心，根據廢氣量來算出脫碳的速度，另外通過測定煉鋼進程中排出的廢氣成分，這樣就能知道轉爐里瞬時鋼液殘留的碳含量，進而推算出轉爐中的碳含量。實施的副槍法不但能精準測取轉爐里的碳含量，還為智能檢測技術提供了大量的數據參考，這樣不但改變了過去的人工工作方式，還使鋼質量有大幅提升。

（2）轉爐煉鋼副槍檢測技術。轉爐煉鋼中引入的副槍檢測技術預示著現代鋼鐵業的先進生產力。目前在國際上大量鋼鐵企業正在引入副槍檢測技術，其技術控制起溫度來相對容易，且鋼水中擁有較高的碳量，不再需要投入大量的石灰、鐵合金等原材料，另外也不再往鋼水中補吹氣體，顯著降低了爐襯浸蝕，完成實現了全智能化，使煉鋼產量急驟增長。

3 轉爐煉鋼自動化技術

轉爐煉鋼中主要研究的智能技術包含有：控制技術、人工智能技術和模型技術。它是指將計算機技術引入于轉爐煉鋼中，另外還對轉爐里的原料、廢氣與溫度等要素實施監控，如果任何一個要素產生問題就能及時進行調整。

（1）轉爐煉鋼技術的模型有動態化控制和反饋運算模型，關鍵是通過控制系統來對吹煉點與含碳量展開檢測，并參照獲取的含碳量、溫度與氧氣量值來運算鋼水實際溫度與含碳量值，以便于對鋼水溫度與含碳量做出調整；反饋運算模型關鍵是對動態模型測取值進行重新運算，根據得出的誤差值來進行適當的調整，將需要補充的原料放于轉爐里。

（2）轉爐煉鋼中引入的人工智能化技術，其是借助計算機科學技術來模擬人來操作的一種新技術。轉爐煉鋼中運用的智能技術完全不需要人來操控，直接利用計算機科學技術來模擬，這樣不再需要更多的人工，還相應地加快了生產速率，同時產品的品質也上一個臺階，完成實現了鋼鐵企業的智能化。

（3）對轉爐煉鋼中的模型加以研究。在轉爐煉鋼進程中，是以模型為基礎來展開人工智能和控制技術。目前重點考慮的是如何將計算機科學技術運用于人工智能中，這樣就可通過人工模型來實施工作；而控制技術在熱平衡與化學反應的理論基礎上，創新出動態化控制模型。所以模型在轉爐煉鋼中占據著核心位置，不僅鋼材質量上升一個臺階，還使生產速率大幅提升，同時要科學地處理鋼鐵企業中存在的難題。

4 轉爐煉鋼自動化控制技術

我國轉爐煉鋼中引入智能控制技術的作用是：以最少的投入資金來獲得高品質的鋼鐵，同時不浪費能源和不污染環境，始終讓我國鋼鐵在國際市場上名列前茅。另外，智能控制技術還將煉鋼的終點命中率、鋼水的質量、資源的使用率以及生產效率都提升一個臺階。智能化轉爐煉鋼技術中合并了轉爐氣體剖析系統與副槍測溫系統，這樣可使轉爐里的氣體溫度快速達到終點，進而控制起命中率更加精準。為了使鋼水的質量有大幅提升，就要在補吹氣體中將氧氣量降下來，這這樣鋼水就不會氧化，純度自然就上來了。

通過將終點命中率提升和補吹率降低，進而使冶煉時間縮減，增強了鋼液溫度與成分的穩固性，為鑄鋼的不間斷性創造了條件；同時，在智能轉爐煉鋼技術不斷創新的推動下，不再需要一次性的副槍供氧和定碳頭損耗，這樣鋼中的氧氣就無處可存，而爐渣中不會再含大量合金，進而使原料有了最大化的利用，相應地減少了煉鋼的生產投入。

參考文獻：

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