自動化煉鋼技術的應用與研究

李學科

摘要：隨著社會的發展，我國的自動化技術的發展也有了很大的創新。在當前鋼鐵生產實踐過程中，為能夠使生產效率及生產水平得以提升，越來越多的現代化技術得以應用，而自動化煉鋼就是比較重要的一種。在自動化煉鋼過程中，對其進行合理控制屬于重要內容及任務，而為能夠實現更好過程控制，需要對相關控制技術進行合理應用，從而保證自動化煉鋼更好進行，使鋼鐵生產取得更加理想的效果，促使鋼鐵生產行業得以更好發展，為社會上提供更多鋼鐵資源。

關鍵詞：自動化煉鋼技術;應用;研究

引言

目前我國鋼鐵行業發展迅速，作為國家重要的原材料工業之一，承載著道路橋梁、機械設施等重工業建設，是國民經濟發展的重要支柱。改革開放以來，我國的煉鋼技術取得了重大成就，同時融合了新型電子信息技術發展，自動化煉鋼技術開始逐漸普及，本文從當前自動化煉鋼技術入手，對其應用范圍及拓展延伸進行研究，完善工藝技術流程，提高煉鋼行業生產效率。

1 自動化煉鋼控制存在的困難性

對于轉爐煉鋼而言，其過程控制表現出綜合性及復雜性特點，在實際控制過程中的難度比較大。首先，在供氧操作方面，在實際操作中槍位比較高則很容易導致在吹煉前期出現爐渣噴濺情況，甚至會導致有危險事故發生。其次，在造渣操作方面，若在十幾分鐘時間內，槍位未能夠正確調節高度，則很容易造成返干情況出現，并且脫磷效果比較差。在實際操作過程中，對原料添加速度進行控制，以及槍位高低控制屬于十分重要的一項內容及任務。第三，終點控制，由于在脫碳過程中熱量升高速度比較快，并且終點分析時間僅僅為10s偏差，很容易導致有較大偏差情況出現。除此之外，轉爐原材料變化、檢驗儀表以及爐內狀態偏差等因素均容易導致有噴散以及返干等相關問題存在，從而導致在對終點進行控制方面增加困難。因此，在對轉爐計算機進行控制方面應當注意以下幾點：其一，實行遠程預報，應當與當前實際情況及生產鋼種實際需求，對相關吹煉方式進行正確選擇，對于吹煉時間以及原料量應當進行準確把握，保證基本能夠命中目標。其二，對于吹煉終點準確命中，通過對爐內狀況進行監測，對計算偏差實時校正，從而對吹煉終點精準預報。其三，容錯性，對原有條件變化所出現偏差及隨機偏差進行校正，從而使運算速度以及分析速度得以提升。其四，快速反應，應當在有限時間中實行檢測，對爐內狀況進行較好分析，科學合理制定相關預報方案。其五，系統安全性及穩定性，應當使大空間數據庫以及人機界面要求得到較好滿足。

2 轉爐煉鋼技術工藝

自動化煉鋼主要包括鐵水預處理自動化、轉爐煉鋼自動化、控制系統基礎自動化等，以轉爐煉鋼技術工藝為主，從初期鐵水預處理開始，作為煉鋼使用的鐵水要有合適的溫度方便冶煉，經過脫硫扒渣工藝處理，將廢鋼、鐵合金以及由石灰、白云石等原料為主的造渣材料準備齊全。經過具體供氧制度，考慮合適的供氧壓力及供養強度，保證噴孔處的氧流速度為超音速即可，在槍位選擇上從多角度入手，尋找最大沖力力度時的巨大沖擊面積的最好的出槍位置，在造渣時以石灰容量作為參考，所需的酸堿中和度適當，不同的鋼鐵材料也可適用不同的造渣方法，在加入石灰時考慮氧化性及流動性，并以計算機自動添加的方法減小誤差，結合自動化技術完成造渣。造渣完成后進行原料出鋼，把握液相線溫度和出鋼溫度，出鋼后進行溫度降低操作，以加入冷卻劑為主，不同煉鋼時期的冷卻劑使用情況也不同，前期以廢鋼作為冷卻劑在鐵水預處理時一起加入轉爐，后期以礦石為主，有效確定出鋼溫度。最后考慮出鋼合金化，在碳鋼溫度上以數據化信息技術精準控制，并同時結合脫氧技術，合理安排脫氧和合金化時間和步驟，自動化技術的使用也避免了人為控制帶來的誤差，最后對出鋼進行清潔處理。

3 關鍵工藝設備控制與應用

3.1氧槍控制系統

轉爐氧槍在煉鋼生產中具有重要作用，需要氧槍持續升降與位置確定，氧槍定位精準的控制能夠確保冶煉質量。氧槍控制包含安全控制與位置控制。

3.1.1安全控制

想要確保氧槍穩定工作，需要在其行程范圍中設計相關的保護方法，例如電氣、機械、程序控制等。經過絕對位置編碼進行槍位檢驗，樣品搜集時間在20ms，偏差在±1cm。針對氧槍位置展開邏輯分析，確保氧槍穩定運行。第一，氧槍超速控制參照公式：槍速=檢測碼偏差數×轉換系統/檢測時間。如果結果高于標準參數進行輸出報警，操作人員需要進行設備參數調節。第二，編碼器斷線丟碼控制。在編碼器發生問題或短路后，容易導致搶位失真而出現錯誤控制。對此，進行檢測碼變化邏輯分析，發出警報。第三，編碼器掉電控制。經過檢測碼動態控制，輸出報警和動槍關聯。第四，編碼器機械連接設備問題控制。編碼器和氧槍牽引鋼繩滾筒經過機械連接，當連接發生脫落，將導致檢測槍位和實際槍位偏差，造成安全連接失去作用。針對這一問題，進行程序分析輸出報警。同時，與動槍、搖爐連鎖，能夠有效防止問題出現。想要避免鋼繩事故或是墜槍問題，可以通過應力傳感器展開張力測試。如果張力參數高出限定范圍或低于范圍，發出警報。通過封閉動槍與動爐，避免事故出現。

3.1.2位置控制

位置控制的直接作用是讓氧槍可以精準到達吹煉位置，確保煉鋼質量，提升生產效果。但是，氧槍位置控制精準性與迅速性相互矛盾。因為想要提升氧槍升降速度，就會難以控制位置準確性;減慢氧槍升降速度能夠提升氧槍位置精準性，但將降低生產效果。針對這一問題，可以結合轉爐煉鋼具體生產技術要求，利用氧槍機械與電氣特點緩解矛盾問題。第一，設計氧槍等候點位置。等候點是氧槍非吹煉過程中的安全等待位置，其位置在確保不影響其他工藝時距離吹煉位置最近的點。第二，提升氧槍升降速度，確保位置控制精準效果。氧槍升降分為減速區與恒速區。其中，減速區是在槍位具體位置和設定位置的某一參數內的區間。在其區間中，氧槍根據設定的減速控制曲線控制，也就是結合氧槍位置和設計位置偏差的縮減，平滑地得出持續減小的氧槍速度控制參數。結合實際工藝狀態與調試狀態，減速區最高參數設定在2m。槍位具體參數和設計參數高于2m，即為恒速區。恒速區得出最大氧槍速度控制參數，提升氧槍運行速度。

3.2儀表監督控制

第一，雙機熱備利用。儀表監視控制選擇2臺熱備用的網絡服務器，主機連接網絡通知儀表PLC運行。若出現主機故障，輔機要在短時間中接替主機工作，實時控制且儲存原有數據信息。如果主機重新啟動，輔機自動進行主機中的數據信息備份，監督控制。第二，畫面監督控制。工藝子圖控制計算機作為儀表重要組成部分，能連接通信適配器在儀表PLC內讀取系統中的模擬量參數。

結語

隨著我國科學技術的不斷發展，自動化控制技術在我國鋼鐵冶煉行業當中的應用越來越普遍，為了能夠提升鋼鐵冶煉質量，必須要跟隨智能化設備儀器創新轉變，提升鋼鐵冶煉自動化水平，大力發展轉爐煉鋼自動化控制技術。目前轉爐煉鋼自動化控制技術是煉鋼產業的主要發展方向，能夠幫助煉鋼企業提升鋼鐵產量，降低成本消耗，幫助降低鋼鐵冶煉成本，提升生產效率。

參考文獻：

[1] 樊利智，張覺靈，曹喜軍，胡建利，習娜娜.轉爐煉鋼自動化控制技術及其系統綜述[J].山西冶金，2017，40（6）：54-55，115.

[2] 焦鵬飛.轉爐煉鋼的自動化控制技術研究[J].山東工業技術，2017（22）：33.

[3] 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.

（作者單位：宣化鋼鐵集團有限責任公司）