轉爐煉鋼自動化控制技術及常見問題分析

楊 帆，劉志芳，黃 珍，喻建林，楊家法，熊晨光

（新余鋼鐵股份有限公司，江西 新余 338001）

我國煉鋼產業發展較早，煉鋼技術的應用，直接決定了煉鋼的效率與質量。轉爐煉鋼自動化控制技術，屬于全自動技術的一種，可以為煉鋼提供穩定的鋼水質量與溫度，提升廢棄的回收率。轉爐煉鋼自動化控制技術的應用，符合我國供給側改革的思想，在煉鋼行業的發展中獲得了突出的效果。

1 轉爐煉鋼自動化控制技術的概述

轉爐煉鋼自動化控制技術可以進行拆分，分別是轉爐煉鋼與自動化控制技術[1]。其中轉爐煉鋼以鐵水、鐵合金、廢鋼為原材料，使用鐵液的物理熱及鐵液組分間化學反應中產生的熱量，在轉爐中完成的煉鋼行為。但轉爐煉鋼存在生產環境惡劣、影響因素眾多等問題，這些變量因素，對煉鋼的最終質量產生直接影響。而自動化控制技術，應用了信息技術，能夠準確監測變量因素，并對轉爐煉鋼行為進行控制。由于自動化控制技術使用的是計算機信息技術，不會涉及到較多的人力，可以起到節約人力物力的效果，避免生產環境惡劣對人體造成影響，提升了生產的效率，優化了參數的控制行為。

2 轉爐煉鋼自動化控制技術的優勢

2.1 提升了煉鋼的效率

隨著供給側改革的實施，我國煉鋼行業需要進行去產能、降能耗的改革[2]，轉爐煉鋼自動化控制技術，可以有效節約人力物力。在生產環節，可以使用計算機發布指令，結合生產參數的實時變化，進行及時調整，避免了物資的浪費行為，提升了煉鋼的效率。同時，轉爐煉鋼自動化控制技術節約了人力，讓工人遠離了惡劣的生產環境，實現了人力的解放。在計算機的應用中，可以記錄計算模型，并進行動態調整，使得原材料能夠高效配置，并提升煉鋼的效率，讓企業結構更為精簡。

2.2 提升了煉鋼的質量

在轉爐煉鋼自動化控制技術中，使用了動態控制轉爐氣體連續分析系統，以及副槍測溫系統，可以根據計算模型，評估出溫度與氣體到達終點的概率。在使用這些系統時，還可以使用氣體補吹的方式，降低氧氣含量，避免鋼水被氧化，以提高鋼材的純度，提升煉鋼的質量。由于使用的是計算機系統進行控制，避免了人工干預，各類因素的影響受到擠壓，可以保證煉鋼環節中，鋼材質量的一致性[3]，保證了鋼材的質量統一。隨著自動化技術的突破，進一步降低了能源的損耗，節約了企業的生產成本。

3 轉爐煉鋼自動化控制技術的技術分析

3.1 轉爐煉鋼檢測技術

轉爐煉鋼檢測技術，主要包括兩個部分，分別是副槍檢測技術，與廢氣分析技術。在生產的過程中，副槍檢測技術能夠通過儀表的方式，顯示出轉爐液面高度及融鋼溫度的實時數據，并在計算機上進行記錄和備份，通過得到的數據，檢測人員可以應用軟件，對數據參數進行修改與控制。而廢氣分析技術，可以檢測廢氣的成分、排氣的速度[4]，以確定轉爐中鋼液的殘留情況，為鋼鐵的生產提供數據支持。在實際使用中，副槍檢測技術，與廢氣分析技術可以有效提升煉鋼的質量，節約煉鋼的原材料，減少爐襯對于爐體的腐蝕程度，提升了轉爐煉鋼的利用率。

3.2 轉爐煉鋼生產自動化技術

轉爐煉鋼生產自動化技術，是轉爐煉鋼的關鍵所在，由人工智能與控制技術組成。人工智能需要計算機技術的支持，推導出原材料配置的公式，并根據檢測結果進行智能化調整，實現生產效率的提升。而控制技術包括計算模型的反饋，以及動態控制模型，動態控制模型強調搜集的信息，如冷卻劑與氧氣是否符合實際需求，轉爐內的含碳量與鋼液的溫度情況。而計算模型的反饋，需要對計算模型中的誤差進行調整，并得出人工智能化模型，降低生產中的誤差。轉爐煉鋼生產自動化技術正處于高速發展中，受到了搜集到的信息影響，以及計算機發展的影響。

4 轉爐煉鋼自動化控制技術的工藝流程

4.1 供氧系統

供氧系統能夠控制氧槍的位置，以及氧槍的供氧量，結合計算模型，進行數據的搜集以及動態控制[5]。氧槍的位置可以自由變更，并根據反饋的數據進行特定部位供氧量的調整，起到降低含氧量，提升鋼鐵純度的效果。供氧系統能夠實時搜集數據，并結合設定的程序，調整吹氧量，控制與鋼液液面間的距離。

4.2 原料系統

原料系統可以對鐵水、鐵合金、廢鋼等原材料進行稱量，使用專業化的設備進行配比的調整，并完成對鐵水去皮稱量的行為。在稱量完畢后，在程序的基礎上，進行配料的動態化配比，控制原材料的比例，直至達到最優比例。原料由于來源廣泛，需要評估鐵液的物理熱及鐵液組分間化學反應，使用降低能耗的數據模型。

4.3 副槍系統

隨著自動化程度的進步，副槍系統開始在鋼鐵生產行業中得到廣泛使用[6]。副槍系統具有較高的自動化程度，可以有效測定鋼液中的碳含量，并測定鋼液的溫度，并與既定的標準進行對比。副槍系統可以使用副槍探頭，將探頭探入到鋼液當中，并采集即時的數據，最后將數據的結果輸送到計算機當中，為數據模型提供具體的數據支持。

4.4 廢棄測量系統

在轉爐煉鋼的過程中，會產生大量的廢氣，嚴重影響生產環境與環境衛生，廢棄測量系統可以對廢氣的種類與含量進行測定。在生產的過程中，一般會產生大量的一氧化碳及二氧化碳，與鋼液的化學反應有著直接關系。廢棄測量系統可以測定廢氣的濃度，并對鋼液碳含量濃度進行測算，并結合副槍系統采集到的數據完善數據模型，提升生產的質量。

5 轉爐煉鋼自動化控制技術的常見問題及解決措施

5.1 開閘跳閘問題

開閘跳閘問題屬于常見問題，一般與變頻器有關。在解決問題的階段，需要檢測人員對變頻器進行故障檢測，如出現合閘工作不良的情況，需要對變頻器的數量進行排查。檢測人員還需要對操作位置誤差進行測算，并控制輸出參數，一般需要將參數控制為零[7]，以完成合閘操作。開閘跳閘問題需要檢測人員具有專業性的知識，能夠及時找到發生故障的儀器，并采用專業化的手段，避免對整條生產線造成不利影響。

5.2 信號傳輸問題

在轉爐煉鋼自動化控制技術中，信號傳輸決定了系統的運轉方向。當出現信號傳輸問題時，會導致顯示單元不顯示或錯誤顯示，執行機構出現執行不動、誤動的情況，影響了鋼液的質量，提升了生產的損失。在出現信號傳輸問題時，一般會出現擋火門無法移動的情況，需要及時對故障進行分析，并讓檢測人員檢測交換機接口，觀察是否出現彈片斷開的情況，并對網絡通信線路是否暢通進行觀察。

5.3 搖爐異常問題

在轉爐煉鋼自動化控制技術中，搖爐的使用一般在電能的輔助下實現，如在通電正常的情況下，仍出現搖爐無法操作的情況，需要檢測人員觀察氧槍的情況，檢測潤滑程度。如在發生搖爐異常問題時，出現網絡問題，且搖爐中裝滿鋼液，會對轉爐的使用壽命造成影響[8]。在此時，需要使用強制執行模式，使用專門線路連接到搖爐，并在主控臺設置操作按鈕，按下按鈕強制執行，降低搖爐異常問題造成的損失。

5.4 氧槍上提問題

氧槍上提問題一般與制冷劑流量異常有關，當制冷劑流量低于標準參數時，會導致氧槍上提。除此之外，再出現特殊條件時，也會出現氧槍上提的狀況，需要完善自動化技術的控制策略，在出現氧槍緊急上提時，能夠及時按下緊急停止按鈕，時氧槍電機抱閘鎖死，讓氧槍保持在原位。在出現類似事故時，會出現電動閥異常的情況，需要及時做好控制措施，在處理完故障后，才能夠繼續系統的運轉。

6 結語

轉爐煉鋼自動化控制技術，能夠有效提升我國鋼鐵企業的發展水平，符合供給側改革的有關精神，解放生產力的同時，提升了鋼鐵的質量，對鋼鐵企業的發展提供了巨大助力。