冶金轉爐煉鋼自動化控制的技術研究

楊春江

【摘 要】近年來，冶金轉爐自動化控制技術被廣泛應用在鋼鐵企業的生產過程中，并且取得了良好的應用效果，不但進一步提高了煉鋼的效率與精確度，而且也幫助鋼鐵企業節約了大量的人力與物力成本，促使鋼鐵企業實現可持續發展。基于此，論文首先分析冶金轉爐煉鋼自動化控制的相關技術，然后闡述冶金轉爐煉鋼自動化控制技術的功能與使用價值。

【Abstract】In recent years， automatic control technology of metallurgical converter has been widely used in the production process of iron and steel enterprises， and has achieved good application results. It not only further improves the efficiency and accuracy of steelmaking， but also helps iron and steel enterprises save a lot of manpower and material costs， and promotes the sustainable development of iron and steel enterprises. Based on this， this paper firstly analyzes the related technology of automation control of metallurgical converter steelmaking， and then elaborates the function and use value of automation control technology of metallurgical converter steelmaking.

【關鍵詞】冶金;轉爐煉鋼;自動化控制技術;功能;使用價值

【Keywords】metallurgy; converter steelmaking; automatic control technology; function; use value

【中圖分類號】TF345? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）05-0178-02

1 引言

冶金轉爐煉鋼是一個十分復雜的物理化學反應過程，在這個過程中，很難進行持續測量，因為，在對其進行控制的過程中，不能應用常規的過程控制模式。但是，單純地憑借人工經驗又不能有效保證產品質量以及操作的穩定性，在這種情況下，就應該對煉鋼過程進行自動化控制，以此來保證鋼鐵的質量，降低能源與成本消耗。

2 轉爐煉鋼自動化控制技術概述

隨著計算機技術和工業控制技術的快速發展，轉爐煉鋼自動化控制技術也得到了進一步的發展。和傳統的轉爐煉鋼技術相比，這一技術主要將鋼鐵的類型、鐵水的重量作為前提，使用計算機來計算與分析熔劑加入量、吹氧量等多個數據，并建立起動態的模型對數據進行調整，以此來實現對于煉鋼過程的自動化控制[1]。

3 冶金轉爐煉鋼自動化控制技術

3.1 冶金轉爐煉鋼自動化技術

轉爐煉鋼自動化技術中又包括了控制技術、人工智能技術、煉鋼模型幾種技術。這些技術主要指的就是在轉爐煉鋼過程中，使用計算機技術對檢測技術所體現出來的轉爐內原料不足、廢棄過量等狀況進行自動調整。

3.1.1 轉爐煉鋼的控制技術模型

轉爐煉鋼控制技術中涵蓋了動態控制模型與反饋計算模型，通過應用控制系統對吹煉終點和含碳量進行控制。而對于動態控制模型來說，主要被用來檢測煉鋼過程中對于O2的需求量與冷卻劑量，并能夠參考所檢測到的含碳量、溫度等數值對鋼水的溫度與含碳量進行合理計算，從而也就能夠對其進行合理調整。此外，反饋計算模型通常會被用在計算動態模型測量的數據中，并根據誤差的大小對規劃進行合理調整，對轉爐中的原料進行補充。

3.1.2 轉爐煉鋼中人工智能技術的應用

所謂人工智能技術，主要指的是通過應用計算機科學技術來模擬人思維與行為方式的先進技術[2]。在進程轉爐煉鋼的過程中，人工智能會被用在傳統煉鋼模式下那些需要進行人工處理的工作中，并使用計算機開展相關工作，通過這種方式不但能夠節省人力資源，而且也能夠進一步提高轉爐煉鋼的效率，幫助鋼鐵企業朝著智能化生產的方向發展。

3.1.3 轉爐煉鋼中的模型研究

在進行轉爐煉鋼的時候，控制技術和人工技術通常是建立在模型的前提下。從目前來看，人工智能技術中的核心技術是計算機技術，并在此基礎上通過應用人為模型進行一些模擬工作。此外，與控制技術相關的動態控制模型也是在熱平衡原理和化學反應的基礎上才能夠投入使用的。基于這些方面的因素，對于模型研究是十分重要的，通過這種方式不但可以提高煉鋼效率，而且也能夠合理解決鋼鐵企業中存在的問題。

3.2 冶金轉爐煉鋼檢測技術

3.2.1 轉爐煉鋼廢氣分析檢測技術

在轉爐煉鋼過程中，煉鋼技術會導致CO、CO2、H2、O2等廢氣的產生。所謂轉爐煉鋼廢棄檢測技術，能夠將爐氣定碳法與副槍技術有效結合起來，副槍測定是核心技術，并在此基礎上根據廢氣的實際情況對脫碳速度進行分析，并使用煉鋼中所排放的廢氣成分與流量來計算轉爐中瞬時鋼液殘留碳的含量，然后也就能夠得出轉爐內部碳的含量。此外，對于轉爐氣副槍法的應用，不但能夠進一步提高轉爐中對于含碳量測量的準確性，也可以給使用自動化檢測技術方面提供更多有效數據，改善了傳統的人工作業模式中存在的問題，提高了煉鋼的效率。

3.2.2 轉爐煉鋼副槍檢測技術

在鋼鐵企業持續發展的過程中，對于轉爐煉鋼副槍自動化檢測技術的使用已經成為必然趨勢。從目前來看，大多數鋼鐵企業在轉爐中都配置了副槍。通過使用副槍檢測技術不但能夠控制鋼水的含碳量與溫度，而且也能夠降低對于石灰、鐵合金等多種原材料的損耗，不需要進行鋼水補吹，從而進一步提升了轉爐煉鋼的產量。

4 冶金轉爐煉鋼自動化控制系統的功能與應用價值

4.1 冶金轉爐煉鋼自動化控制系統的功能

4.1.1 轉爐煉鋼自動化系統指示電氣控制

轉爐煉鋼過程中的一些電氣操作是應急處理操作，這些操作的實際情況與自動化系統的安全性有很大的關系，因此，必須要保證電氣控制指示的相對獨立性[3]。在自動化轉爐煉鋼中，包括鐵礦石、白石灰等6個散裝料料倉。在對散料質量進行測量的時候，使用分布在料倉四周的壓式稱重傳感器經過監測畫面在儀表器中進行顯示。

4.1.2 轉爐煉鋼自動化系統對廢鋼、鐵水質量的稱量

通常情況下，轉爐煉鋼都是在惡劣的環境下進行的，在測量鐵水、廢鋼重量的時候需要使用天車主鉤吊裝廢鋼料槽與鐵水爐缸裝料。在裝料的過程中，廢鋼與鐵水的重量會通過多個壓式重量傳感器顯示出來，在這個裹層中，要做好相應的記錄工作。

4.1.3 轉爐煉鋼系統對儀表監視的控制

在進行轉爐煉鋼的時候，計算機技術會被應用在儀表監視控制部分，并使用網絡服務器與主機進行連接，然后能夠實現對儀表PLC的實時監測。這種計算機主機與從機結合的模式，能夠保證在問題產生的時候，從機可以及時替代主機進行工作，從而也就能夠保證系統數據庫的安全性，提高系統的穩定性。

計算機需要監測儀表部分的網絡服務器，并在儀表中顯示監測到的廢鋼、鐵水的用量數據。此外，監測畫面也可以對O2、N2與冷卻水的壓力等進行實時監控與顯示，從而也就能夠為相關的工作人員提供更多有效的參考數據，促使他們更加合理地調整N2、O2等氣體的各方面數值。

4.2 冶金轉爐煉鋼自動化控制技術的使用價值

將自動化控制技術應用在冶金轉爐煉鋼過程中是為了能夠進一步提高鋼鐵的質量與煉鋼效率，并在此基礎上減少煉鋼的成本，降低能源消耗量，從而也就能夠進一步提高鋼鐵企業的市場競爭力。此外，對于自動化控制技術的應用能夠進一步提高煉鋼的命中率，減少煉鋼所需成本，提高能源的利用率，然后也就能夠提高鋼鐵企業的煉鋼效率，保證鋼鐵企業產品的質量。

自動化轉爐煉鋼技術通過把動態控制氣體連續分析系統與副槍測溫系統進行有效結合，進一步提高了轉爐氣體與溫度達到終點的可能性。此外，要想保證鋼水的質量，在進行氣體補吹的時候需要盡可能地降低O2含量，防止鋼水氧化，保證鋼的純度。通過提升終點命中率、降低補吹率，大大減少了鋼鐵冶煉的時間，給連續鑄鋼創造了良好的前提條件。

5 結語

總而言之，近年來，國際鋼材市場上對于鋼鐵產品質量的要求在不斷提高，在這個大背景下，對于我國的鋼鐵企業來說，應該要及時轉變與創新傳統的冶金轉爐煉鋼技術，加強對轉爐煉鋼自動化控制技術的應用，以此來提高鋼鐵企業的生產效率，減少能源消耗與生產成本，進一步提高我國鋼鐵企業的市場競爭力，促使我國鋼鐵企業實現可持續發展。

【參考文獻】

【1】樊利智，張覺靈，曹喜軍，等.轉爐煉鋼自動化控制技術及其系統綜述[J].山西冶金，2017，40（06）：54-55+115.

【2】劉明路.轉爐煉鋼自動化控制技術探究及常見問題分析[J].河北企業，2016（12）：240-241.

【3】楊普，楊杰.轉爐煉鋼終點控制技術現狀研究[J].山西冶金，2017，40（04）：53-54+57.