轉爐煉鋼自動化控制系統的思考

馮印帥

摘要：轉爐煉鋼自動化控制技術在低能耗、高效率的前提下進行鋼鐵生產，目標是實現環保生產的條件下實現產品高質量。要想真正實現轉爐煉鋼自動化控制技術的使用效率，就要在廢氣處理上提高回收率，提高終點命中率，提高鋼水的質量及保持其穩定性，控制好鋼水溫度及成分的穩定性，這樣做才能為企業提供更大生產效益。本文對轉爐煉鋼自動化控制系統的思考進行了探討。

關鍵詞：轉爐煉鋼;自動化控制系統;思考

隨著自動化控制技術在我國煉鋼企業中的逐漸廣泛應用，其自動化控制水平也得到了進一步的提高，與煉鋼生產更加緊密結合，促進了煉鋼企業生產技術的革新和企業的現代化發展，在提升產品質量和生產效率的同時，人員勞動強度、原料能耗等都得到了降低，實現了煉鋼企業的節能環保、高質高效生產。

1 轉爐煉鋼自動化控制技術概述

轉爐煉鋼自動化控制技術在計算機信息網絡技術、工業控制技術為基礎發展起來的一種技術，傳統的轉爐煉鋼過程是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，依靠鐵水的熱量以及廢鋼、鐵合金在高溫下發生化學反應產生的熱量相結合，在轉爐中完成煉鋼的過程，而轉爐煉鋼自動化控制技術則是根據鋼種以及鐵水的重量和溫度，在轉爐兌鐵前，由二級計算機分析出整個過程的氧槍吹煉高度、熔劑加入量、吹氧量、底吹量等靜態數據，同時在吹煉后期檢測鋼水成分和溫度等參數，再通過二級計算機系統分析出動態模型調整數據，從而實現煉鋼的自動化控制，保證達到最終目標。

2轉爐煉鋼自動化控制系統的思考

2.1轉爐副槍系統

在全球范圍內，自動化程度較高的鋼鐵企業，普遍都安裝了先進的副槍系統。副槍系統不僅可以監測爐內鋼水的溫度和碳含量，在線測溫取樣、提高吹煉節奏減少等待時間，還可以減少對熔劑、合金以及補吹物質的消耗量，對煉鋼爐內襯也可以起到保護的作用。因此，轉爐副槍自動化冶煉技術是轉爐煉鋼自動化環節的重要技術保證。

2.2冶煉廢氣測量系統

轉爐煉鋼過程會產生大量的高濃度廢氣，在爐內加裝廢氣成分在線監測系統，可以在線監測煉鋼過程產生的一氧化碳、二氧化碳、氮氣等氣體的濃度，以此判斷轉爐內鋼水的脫碳度和含碳量的高低。再結合副槍系統實現對爐內各項關鍵指標的全面監控，對煉鋼過程控制提供動態數據和操作依據。

2.3煉爐冶煉模型系統和自動化控制系統

在轉爐煉鋼過程中，需要對爐內溫度、鋼水成分、原材料加入量、吹煉強度、攪拌強度等進行十分精確的控制。轉爐的自動化控制技術就是通過計算機和冶煉模型對整個煉鋼過程進行模擬對比，用以指導煉鋼過程，為自動冶煉或人工介入提供指導性意見。采用物聯網及煉鋼自動化控制模型，可以實現轉爐煉鋼的無人操作?；趶姶蟮臄祿熘?，對于冶煉目標鋼種選擇合適的冶煉模型，按照設定的參數進行相應操作，通過計算機控制，從而實現無人自動化煉鋼。但對于特殊鋼種以及事故狀態處理時，需要保留人工介入的接口，以便及時調整工況，達到冶煉目標。

3轉爐煉鋼自動化控制流程

3.1轉爐煉鋼預處理

轉爐煉鋼操作中首先要進行預處理，生產人員根據轉爐煉鋼的操作選擇吹煉的工作模式，通過自動化控制的方法稱重轉爐煉鋼中的各種原料，如廢鋼料、生鐵和金屬成分，接下來在預處理中安排電子秤稱量的方法，系統中要設定好各項原料的使用量，在轉爐煉鋼的現場選取等量的配料，最后需要將煉鋼原料放入到煉鋼爐中，進入到轉爐煉鋼的操作階段。

3.2轉爐添加開始

轉爐煉鋼中的自動化控制系統，設置為轉爐添加開始之后，自動化控制系統驅動風機并實行有效的控制，鼓風機在自動化控制系統的作用下向轉爐中提供適量的高壓純凈氧氣，提供轉爐煉鋼所需的氣體，而且自動化控制系統能夠根據轉爐煉鋼的需求控制鼓風機鼓入氧氣的含量，保障轉爐內煉鋼反應的順利進行。

3.3添加廢鋼料

廢鋼料是轉爐煉鋼時所需的一種材料，自動化控制流程中需要向煉鋼爐內準確的投入廢鋼料。生產人員確定轉爐內廢鋼料添加完成后就要點擊控制面板上的“廢鋼料添加完成”的指令按鈕，系統檢測到指令之后才能執行下一個程序，結束添加廢鋼料的操作。

3.4鐵水添加完成

轉爐煉鋼技術中鐵水添加也是在自動化控制作用下完成的，“鐵水添加完成”按鈕專門用于結束鐵水的添加，利用自動化設備控制鐵水投入轉爐的過程，結束后同樣是點擊“鐵水添加完成”的按鈕，執行自動化控制程序的下一個控制指令。

3.5轉爐添加完成

自動化控制系統在轉爐煉鋼中完成上述操作以后，面板上會提示“轉爐添加完成”的操作，轉爐添加完成屬于一類總結性的流程，當轉爐煉鋼中自動化控制系統達到轉爐添加完成的流程之后，前面的轉爐添加開始、廢鋼料添加以及鐵水添加完畢指令無任何作用。

3.6鋼鐵吹煉開始

“轉爐添加完成”操作之后開始進行鋼鐵吹煉，在自動化控制中轉爐煉鋼技術進入“鋼鐵吹煉開始”階段時，轉爐煉鋼自動化控制系統的整體會進入到吹煉的準確階段，先由生產人員在現場檢查高壓氧氣，確定高壓氧氣正常之后就要進入到正式的吹煉階段，執行轉爐煉鋼的自動化控制。

3.7點火操作控制

轉爐煉鋼的氧槍在規定的高度數值時，生產人員打開氧氣閥，接下來按下點火操作的控制按鈕，該按鈕下會啟動氧量的計算時鐘，確保生產工藝為轉爐煉鋼的操作階段。自動化控制技術作用下，轉爐煉鋼技術會利用自動化的手段調節轉爐中的氧氣含量，實現煉鋼過程的動態化。

3.8結束吹煉控制

自動化控制系統規定了轉爐煉鋼工藝的需氧量，當氧量的時鐘與系統中規定的氧量時鐘一致時，轉爐煉鋼的系統就會在自動化的狀態下提升起氧氣噴槍，氧氣噴槍提升到一定位置之后，整個吹煉的過程結束。

3.9自動化出鋼操作

轉爐煉鋼過程中在自動化控制下出鋼，出鋼期間自動化控制系統中安裝的檢測器會執行檢測，當檢測器檢測到轉爐為出鋼位時，自動化系統會主動出現“出鋼開始”的指令，自動化控制出鋼操作。出鋼操作結束之后，轉爐會恢復到零位，此時系統生成了“出鋼結束”的指令，結束出鋼的操作。

3.10殘渣護爐處理

轉爐煉鋼結束出鋼后還存在殘渣問題，殘渣會影響下次轉爐煉鋼的生產效果，在自動化控制中執行殘渣護爐處理，也就是保護轉爐內部的運行環境。出鋼工藝結束以后自動化控制流程轉為殘渣護爐階段，生產人員主動改變轉爐煉鋼的生產模式，由原來的吹煉模式改成維護模式，通過維護手段處理轉爐煉鋼的殘渣。轉爐煉煉鋼的殘渣處理時，最先應該安排濺渣護爐的操作，現場可以采用自動或者手動的方法清理爐內的濺渣。殘渣護爐處理時選擇自動模式，自動化控制系統在自動化的狀態下進行下槍的操作，打開清理爐內殘渣的氮氣，相繼執行提槍、關閉氮氣的操作，自動化控制系統在該環節中也包括緊急提槍的控制操作，保障殘渣護爐處理的安全性。

3.11出渣階段操作

轉爐出渣階段的自動化控制也是由檢測器開始執行的，檢測器主動檢測轉爐煉鋼的流程，檢測到出渣位時就要在控制系統內執行“出渣開始”的信號。出渣結束之后轉爐再轉回到零位，控制系統中出現“出渣結束”的指令，結束出渣的操作。

3.12轉爐結束階段

轉爐出渣操作完成以后，自動化控制的流程結束，系統中生效了轉爐煉鋼自動化控制結束的命令，自動化控制系統進入到準備階段，準備接收下一次的控制指令。

總之，轉爐自動化煉鋼技術是目前煉鋼產業的發展趨勢，是煉鋼企業節能降耗、提高產能的良好手段，既能夠節約成本，又能提高生產效率，可以為企業帶來更大的收益。

參考文獻

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（作者單位：滄州中鐵裝備制造材料有限公司）