自動(dòng)化煉鋼過程控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

王全巍

（河鋼宣鋼公司，河北 張家口 075100）

在煉鋼過程中展開自動(dòng)化控制，不僅是現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)開發(fā)以及技術(shù)探究的具體表現(xiàn)形式，同時(shí)也是我國(guó)整體工業(yè)水平向著高品質(zhì)及高效率方向發(fā)展的關(guān)鍵所在。由此可見，如何在煉鋼過程中有效融入自動(dòng)化控制技術(shù)、明確主要技術(shù)操控要點(diǎn)、分析應(yīng)用效果，成為了當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究的重點(diǎn)。因此，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)必須要提高對(duì)于自動(dòng)化煉鋼過程控制技術(shù)的重視程度，深入探究相應(yīng)的理論知識(shí)，保證在煉鋼過程中能夠得到更加科學(xué)、合理的控制，從而進(jìn)一步提升煉鋼效率以及煉鋼質(zhì)量。

1 自動(dòng)化煉鋼過程控制技術(shù)的基本概述

自動(dòng)化主要就是指機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備在無(wú)人控制或是少量工作人員控制的前提下所展開的生產(chǎn)工作，同時(shí)也屬于一種具有較高安全性及工作效率的技術(shù)策略。自動(dòng)化技術(shù)主要采用計(jì)算機(jī)程序來展開對(duì)數(shù)據(jù)信息的調(diào)控工作，因此，自動(dòng)化技術(shù)的具體實(shí)施包括了數(shù)據(jù)信息處理、操縱控制、目標(biāo)評(píng)估以及自動(dòng)化檢測(cè)等多個(gè)方面。而將自動(dòng)化技術(shù)合理引入到煉鋼過程控制環(huán)境當(dāng)中，就可以根據(jù)鋼鐵生產(chǎn)所涉及到的各個(gè)特定環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化操作以及自動(dòng)化傳輸。關(guān)于煉鋼過程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，在本質(zhì)上屬于一種科學(xué)技術(shù)融入到社會(huì)發(fā)展需求之中的具體體現(xiàn)，站在我國(guó)當(dāng)前鋼鐵工業(yè)的角度上來看，積極探索自動(dòng)化煉鋼過程控制技術(shù)，不僅能夠在最大程度上解決傳統(tǒng)煉鋼過程中存在的各種問題，還可以穩(wěn)步提升煉鋼的控制效率。所以，自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程，也可進(jìn)一步理解為國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提升的關(guān)鍵階段[1]。

2 自動(dòng)化煉鋼過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

2.1 自動(dòng)化煉鋼過程控制的困難性

由于自動(dòng)化煉鋼具有十分顯著的綜合性以及復(fù)雜性的特點(diǎn)，這就使其在控制方面有著相對(duì)較高的難度。首先為供氧操作，在自動(dòng)化煉鋼中，如果槍位相對(duì)較高，很容易在吹煉的前期階段中就出現(xiàn)爐渣噴散的問題，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)產(chǎn)生安全事故，而如果槍位較低，在中期階段爐渣就會(huì)返干，進(jìn)一步引發(fā)沾槍以及金屬噴濺等問題；其次是造渣操作，在有限時(shí)間內(nèi)，如果輔原料填入以及槍位并沒有展開科學(xué)合理的調(diào)節(jié)控制，很容易出現(xiàn)脫磷效果不佳以及返干等情況，這也進(jìn)一步突出了槍位高低控制以及輔原料添加控制工作的重要性；最后是終點(diǎn)控制，由于煉鋼過程中脫碳熱量的提升速度相對(duì)較快，相應(yīng)的終點(diǎn)分析時(shí)間僅僅只有10 s左右，這就很容易出現(xiàn)較大的終點(diǎn)偏差問題；此外，原材料變化、鍋爐狀態(tài)以及檢驗(yàn)儀器所產(chǎn)生的偏差，也都會(huì)引發(fā)返干以及噴散等較為嚴(yán)重的問題，進(jìn)一步加大終點(diǎn)控制的困難性[2]。

2.2 自動(dòng)化煉鋼的控制程序

首先，在正式煉鋼之前，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合具體的鋼鐵成分與生產(chǎn)目標(biāo)，以及高爐鐵水分與出鋼溫度等指標(biāo)，以此為基礎(chǔ)來啟動(dòng)一次預(yù)算模型，而在模型計(jì)算的過程中，應(yīng)當(dāng)?shù)贸雠c冶煉要求保持一致的廢鋼類型、廢鋼重量以及鐵水量，并在結(jié)合鋼包容積狀況以及目標(biāo)鋼種的前提下來啟動(dòng)二次預(yù)算模型，以保證脫硫操作能夠符合標(biāo)準(zhǔn)。其次，在料裝階段，要根據(jù)主要的廢鋼類型、廢鋼體積以及鐵水量等多方面因素來啟動(dòng)相應(yīng)的噴吹計(jì)算模型，并在這一模型當(dāng)中準(zhǔn)確計(jì)算出該次鋼鐵冶煉的副原料質(zhì)量、副槍測(cè)溫實(shí)踐、吹氧方式以及氧氣流量，從而得出最終的液面高度。最后，在吹氧量為整體的90%左右的前提下，則要展開對(duì)爐氣的持續(xù)性研究，并在實(shí)施模型之中對(duì)鋼水的w（C）進(jìn)行持續(xù)的檢驗(yàn)；除此之外，還要利用副槍來測(cè)試鋼水的實(shí)際溫度，并充分利用所剩余的錘煉時(shí)間來對(duì)測(cè)試結(jié)果展開科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，而在出鋼的前期階段中，如果w（C）與具體的鋼水溫度達(dá)到了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，就代表能夠正常出鋼，如果w（C）與鋼水溫度無(wú)法達(dá)到出鋼標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)當(dāng)補(bǔ)吹模型。

3 自動(dòng)化煉鋼過程控制技術(shù)的具體應(yīng)用措施

3.1 位置控制

從自動(dòng)化煉鋼的實(shí)際情況來看，位置控制的主要作用就在于保證所用的氧槍能夠更加準(zhǔn)確的到達(dá)相應(yīng)的吹煉位置當(dāng)中，有效保障自動(dòng)化煉鋼的整體質(zhì)量，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效果。然而，在實(shí)際的氧槍位置控制中，由于氧槍的升降速度得到了提升，導(dǎo)致位置準(zhǔn)確性方面的控制相對(duì)困難，而在氧槍速度逐步降低的情況下，才可以提升氧槍位置的準(zhǔn)確性，但同時(shí)會(huì)降低具體的生產(chǎn)效果。因此，為了更好地解決這一關(guān)鍵性問題，應(yīng)當(dāng)按照自動(dòng)化煉鋼生產(chǎn)過程中的具體技術(shù)要求，并利用電氣特點(diǎn)以及氧槍機(jī)械來解決速度與準(zhǔn)確性無(wú)法統(tǒng)一的矛盾。首先，應(yīng)當(dāng)對(duì)氧槍的等候位置展開科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，在氧槍的非吹煉工作過程當(dāng)中，等候點(diǎn)位置作為一種安全的等待位置，這就要在保證不會(huì)影響其他工藝的前提下，選擇與吹煉位置距離相對(duì)較近的點(diǎn)位；其次，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提升所用氧槍的升降速度，以保證實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的位置控制，并將其詳細(xì)劃分為兩個(gè)主要區(qū)域，分別為減速區(qū)以及恒速區(qū)，其中的減速區(qū)主要指槍位設(shè)定位置與槍位具體位置的相關(guān)區(qū)間，在這一區(qū)間當(dāng)中，通過有效結(jié)合設(shè)計(jì)位置偏差與氧槍位置，得出平滑的氧槍速度控制參數(shù)，而恒速區(qū)，則是指槍位具體參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)差距在2 m以上的區(qū)域，在恒速區(qū)當(dāng)中，可以更好的控制氧槍速度的參數(shù)，穩(wěn)步提升氧槍的運(yùn)行速度，進(jìn)而保證自動(dòng)化煉鋼過程能夠更好的開展[3]。

3.2 安全控制

在自動(dòng)化煉鋼的實(shí)際過程中，為了保證所用氧槍能夠安全穩(wěn)定地展開工作，就應(yīng)當(dāng)在具體的行程范圍內(nèi)設(shè)計(jì)好與之對(duì)應(yīng)的保護(hù)方式，例如機(jī)械控制、程序控制以及電氣控制等。利用位置編碼對(duì)氧槍位置進(jìn)行確定，在樣本的搜集過程中，由于氧槍工作具體時(shí)間為20 ms，這就需要將氧槍位置偏差控制在1 cm之內(nèi)，并根據(jù)氧槍的具體位置來展開相應(yīng)的邏輯分析，在最大程度上保證氧槍高速、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。首先，在氧槍的超速控制方面，根據(jù)公式來對(duì)氧槍的速度展開詳細(xì)運(yùn)算，如果運(yùn)算結(jié)果高于標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，就應(yīng)當(dāng)設(shè)置輸出報(bào)警，在這一階段中，相應(yīng)的操作人員要及時(shí)調(diào)整好設(shè)備參數(shù)；其次，要對(duì)編碼器的斷線丟碼展開控制，在自動(dòng)化煉鋼過程中，如果編碼器出現(xiàn)問題或是短路情況，就很容易造成槍位失真的問題，進(jìn)而引發(fā)錯(cuò)誤控制，因此，這就需要對(duì)檢測(cè)碼所產(chǎn)生的變化展開深入的邏輯分析，發(fā)出對(duì)應(yīng)的警報(bào)；最后，在編碼器的釣點(diǎn)控制上，要根據(jù)編碼器的動(dòng)態(tài)控制情況進(jìn)行檢測(cè)，在根本上實(shí)現(xiàn)動(dòng)槍關(guān)聯(lián)以及輸出報(bào)警的目的。除此之外，編碼器當(dāng)中涉及到的機(jī)械連接設(shè)備控制問題，要利用氧槍以及編碼器來對(duì)鋼繩滾筒進(jìn)行科學(xué)合理的牽引，通過機(jī)械來實(shí)現(xiàn)兩者間的連接。通常情況下，如果出現(xiàn)了連接脫落的問題，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)際槍位與檢測(cè)槍位出現(xiàn)偏差，從而喪失安全連接的主要作用，因此要對(duì)連接脫落問題展開分析并輸出報(bào)警。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)在搖爐與動(dòng)槍之間建立穩(wěn)定連接，以此來避免各種問題出現(xiàn)。另外，在自動(dòng)化煉鋼的實(shí)際操作過程中，為了防止鋼繩事故以及墜槍事故發(fā)生，要充分利用應(yīng)力傳感器來對(duì)張力進(jìn)行測(cè)試，如果所得張力參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)不吻合，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，而通過動(dòng)爐封閉以及動(dòng)槍封閉的方式，可以有效避免相應(yīng)安全事故的發(fā)生[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化煉鋼過程控制技術(shù)的分析及應(yīng)用，其在本質(zhì)上屬于數(shù)字化技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)歸納與科學(xué)運(yùn)用。因此，這就需要進(jìn)一步提升對(duì)于自動(dòng)化煉鋼的重視程度，同時(shí)，在自動(dòng)化煉鋼中，也要進(jìn)一步意識(shí)到控制技術(shù)的作用以及意義，利用自動(dòng)化煉鋼過程控制技術(shù)來穩(wěn)步提升生產(chǎn)效果，降低所用的生產(chǎn)成本。除此之外，還要在實(shí)際自動(dòng)化生產(chǎn)之中采用不同方式對(duì)其進(jìn)行控制，以在最大程度上保證自動(dòng)化煉鋼能夠取得更加優(yōu)質(zhì)的效果，為我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用。