鋼鐵冶金電氣自動化控制技術研究

熊 波

（首鋼水城鋼鐵（集團）有限責任公司鋼軋事業部， 貴州 六盤水 553028）

0 引言

鋼鐵冶金行業是我國的支柱產業，具有高污染、高能耗的特征，鋼鐵冶金生產流程需要消耗大量原材料，且流程較多，對資金、資源需求較高。當前，自動化控制技術已被很多鋼鐵冶金企業所使用，鋼鐵冶金電氣自動化控制技術也不斷升級革新，在鋼鐵冶金工程管理、運行、檢測等多個環節發揮著重要作用，不僅對提高冶金質量、突破冶金技術瓶頸具有促進作用，還有助于更好地開展環境保護工作[1]。

1 鋼鐵冶金電氣自動化控制技術的應用優勢

鋼鐵冶金電氣自動化控制技術是將電氣技術、自動化技術、計算機技術相結合的綜合性技術，能實現鋼鐵冶金工業的智能化控制與數字化轉型[2]。鋼鐵冶金電氣自動化控制技術的應用優勢如下：

1）自動化水平高。鋼鐵冶金工作環節眾多，單靠人力管理難免出現疏漏，應用自動化控制技術后，工作人員在相關設備上錄入參數，在參數控制下設備自動開展鋼鐵冶金生產，不但能提高工作效率，還能減少人為因素引起的冶金質量缺陷。

2）監管效率高。鋼鐵冶金包含多個環節、多種工藝，各環節易受意外因素影響，工作人員必須對生產過程進行嚴格監管，這就需要較多的人力負責不同的環節。而在應用電氣自動化控制技術后，少量工作人員可借助設備對生產過程進行全面監管，從而提高了監管效率[3]。

3）現代化程度高。鋼鐵冶金電氣自動化控制技術能在傳統鋼鐵冶金生產流程的基礎上優化、精簡一些環節，提高生產效率和生產質量[4]。目前，各企業生產部門對工藝機械設備、控制流程的優化方案不斷革新，電氣自動化控制水平持續提升，將進一步改良鋼鐵冶金生產體系，提高現代化生產能力[5]。

2 電氣自動化控制技術在鋼鐵冶金中的應用

2.1 應用環節

2.1.1 熔煉工藝

熔煉工藝是鋼鐵冶金工作的基礎工藝之一，電氣自動化控制技術在該工藝中的應用包括控制燃料、溫度、氧氣、電流等。電氣自動化控制技術可實時監測和控制溫度、氧氣、電流等參數，實現對熔煉過程的自動控制；工作人員可對硫含量、碳含量、溫度進行監測和控制，實現智能化生產，從而提高生產效率。此外，電氣自動化控制技術可減少操作失誤引起的安全隱患，提高生產安全程度。

2.1.2 軋制工藝

軋制工藝是將金屬材料加工成所需形狀、尺寸的工藝環節之一，電氣自動化控制技術在該工藝中的應用包括控制軋制力、控制軋制速度、控制張力和壓力等。此外，電氣自動化控制技術還可智能化管理軋制生產線，對軋制參數進行監測分析，實現生產過程動態調整。電氣自動化控制技術還可對軋制過程進行智能監測與預警，減少設備故障、生產事故。

2.1.3 焊接工藝

焊接工藝是將金屬材料連接起來的工藝，電氣自動化控制技術在該工藝中的應用包括控制焊接時間、控制焊接電流、控制焊接速度等。電氣自動化控制技術可通過焊縫監測等控制焊接質量，并優化焊接參數，滿足不同金屬材料的焊接需求。

2.1.4 表面處理工藝

表面處理工藝即將金屬表面加工成所需質量的工藝，電氣自動化控制技術在該工藝中的應用包括控制表面涂裝、控制表面清潔度、控制表面拋光等。表面處理工藝涉及到除氧化層、增強表面附著力、清除污垢等環節，電氣自動化控制技術可實現對以上工藝步驟的智能化控制，以及實時數據監測與采集，從而對冶金質量進行控制，提高產品質量。

2.2 主要技術類型

2.2.1 PLC 技術

PLC 系統是利用信息技術研發的網絡通信技術，具有較強的穩定性與可靠性。鋼鐵冶金行業的生產環節包括加量、除塵、吹氧、水循環等環節，采用先進的PLC 控制系統能對各生產環節進行監控，掌握電網波動和電網中斷的可能性，也能分析各參數變化。PLC技術在化學水處理環節的應用較為普及，配置連接方便，該環節一般采用粒子交換法，需要對粒子進行吸收，易出現運行一段時間后粒子失效的問題，運用PLC 技術則可及時掌握相關參數并提前做出預處理，保障環節作業的安全性、可靠性。

2.2.2 相關電氣元件

1）傳感器。在鋼鐵冶金中，傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器等類型，是關鍵檢測配置，可實時收集、測量信息，使工作人員對各作業環節的數據進行分析、控制，確保達到生產要求的參數條件，保障冶金質量和作業安全。例如，鍋爐上安裝的壓力傳感器具有壓力監控作用，生產車間安裝的溫度傳感器可監控鍋爐爐體和生產車間的溫度，還可通過溫度變化分析輻射值，或對鍛件實際溫度、冶煉基礎溫度進行探測，為生產調整提供幫助。

2）繼電器。繼電器可對電路進行自動控制、安全調整。繼電器是一種自動開關，主要包括輸入和輸出線路，當電路運作出現問題時，自動化控制模塊可斷開故障線路，避免問題惡化，可保障鋼鐵冶金企業生產供電系統的穩定運行。

3）變頻器。變頻器是控制電流的有效工具，借助該工具可調整電源效率，轉換直流電和交流電。鋼鐵冶金企業的內部過濾需使用專業變頻器進行調整、控制、補水，確保鍋爐可以正常運行。另外，使用變頻器進行變頻補水能彌補以往傳統壓力罐的弊端，做到精確補水，節約生產空間。且鍋爐水循環泵變頻控制系統使用變頻器精確調節主管道壓力，可預防爆管，也可及時利用傳感器穩定風壓值，讓鍋爐內燃料完全燃燒，還可減少煤炭、電力消耗。

4）斷電器。在鋼鐵冶金生產中，斷電器可實現自動跳閘、保護電路等作用。高壓斷電器包括高壓負荷、高壓隔離等功能結構，若在生產中發生短路，高壓斷電器開關承受大量電流，則快速斷開負荷電路，完成跳閘。斷電器斷開電源后，還能自動監測設備電路，分析出現問題的位置、原因。

3 鋼鐵冶金電氣自動化控制技術改進建議

3.1 系統實時控制

目前，鋼鐵冶金企業都在采用電氣自動化設備，但在自動化控制技術方面還有一定不足。首先要做的就是增強系統控制的實時性，部分軟件還不適配鋼鐵冶金作業自動化控制系統的硬件設備箱，匹配度較低，對此，要完善硬件和軟件的匹配程度，調整軟件的兼容性。其次，通過數據分析替換一些始終難以兼容的軟件，再進行組合設計，優化自動控制系統的技術細節。

3.2 集中監控與遠程監控

集中監控需要處理較大的信息量，若使用的處理器不佳就無法保證系統安穩運行。對此，可使用CAN總線技術設計集中控制功能，在保證系統運行穩定性的同時，增強網絡組態的靈活性。

遠程監控主要運用無線傳感裝置，對電氣設備進行實時監控，消除距離遠引起的監控阻礙，還可偵測控制對象的動態變化，為設備運行創造穩定條件。

4 結語

鋼鐵冶金行業應用電氣自動化控制技術可優化冶金生產流程，推進各生產環節，促進冶金質量與效率的提升。隨著時代的發展，電氣自動化控制技術會隨著鋼鐵冶金行業的發展實現一體化和低成本，從而推動鋼鐵冶金行業的不斷發展。