轉爐煉鋼的自動化控制技術分析

李濤

摘要：近年來工業科技水平不斷提升，自動化控制技術對工業生產產生了不可替代的推動作用。在鋼鐵行業，轉爐煉鋼自動化控制技術也得到了廣泛應用，在大量節省人力和物力的同時有效提高了鋼鐵的產量和質量。本文對轉爐煉鋼以及自動化控制技術進行分析。

關鍵詞：轉爐煉鋼；自動化；控制技術

引言

近年來，國際上的鋼鐵行業發展十分迅猛，不僅鋼鐵質量高、強度大，并且在煉鋼過程中所消耗的能源也相對較少，成本大幅度降低。這對我國的鋼鐵生產行業產生了非常大的壓力。在這樣的形勢下，我國很多鋼鐵生產企業都難以立足。所以，我國的鋼鐵生產必須要提升技術優勢，加快鋼鐵生產技術改造，提升煉鋼技術，在煉鋼過程中應用自動化控制技術，大幅度提升鋼鐵的產量和質量，讓我國在國際鋼鐵市場上占據有利的競爭地位。

一、轉爐煉鋼的自動化控制技術

轉爐煉鋼自動化控制技術是隨著互聯網和計算機技術以工業控制為基礎發展出來的新的控制技術。在傳統的煉鋼過程中，通常要用鐵水、廢鋼和鐵合金為原材料進行煉鋼。廢鋼和鐵合金在鐵水的高溫作用下，能夠產生化學反應，并在轉爐中完成融合，以此達到煉鋼的目的[1]。轉爐煉鋼的自動化控制技術就是根據不同鋼鐵的種類和鐵水溫度，在進行轉爐煉鋼之前，通過計算機技術對氧槍的吹鏈高度、熔劑的使用量、吹氧量以及底吹量進行計算，并且在吹煉之后對鋼水成分和溫度等參數進行檢測，同時將這些數據通過計算機模擬后及時調整，以此來實現煉鋼自動化，提升煉鋼效率。

二、轉爐煉鋼自動化控制技術的優勢

（一）提高生產效率，降低能源消耗

鋼鐵生產產業是一個高耗能的產業，近年來，隨著環保理念不斷深入人心，各行各業更加重視如何在生產中去產能，降低能源消耗，特別是對于鋼鐵產業來說，在保證鋼鐵質量的情況下減少能源消耗更具有重大的意義[2]。而在煉鋼時應用轉爐煉鋼自動化控制技術主要目標之一就是降低能源消耗、減少資源浪費和環境的污染并且有效提升鋼鐵生產效率將鋼鐵行業當前的高能耗低生產模式轉化為低能耗高生產模式。也只有實現了這個目標，鋼鐵企業才能在當前的國際市場中占有一席之地，取得一定的競爭力。

（二）增加煉鋼穩定性，提高產品質量

成品鋼的質量是占據市場的有力保證，而鋼的質量是否合格，主要取決于煉鋼的過程。在傳統的煉鋼過程中，由于不能對煉鋼的各項數據進行及時的監測和把握，在煉鋼過程中很容易出現煉廢或者鋼的質量不合格的情況，這在浪費資源的同時還影響了生產效率。而自動化控制技術則能夠有效提升中點控制的命中效率，根據動態控制轉爐連續分析系統和副槍測溫系統所得到的分析數據，可以大大增加氣體和溫度到達終點的概率，從而實現重點命中效率的提升。此外，自動控制系統能夠在氣體補吹的過程中降低補吹氣體的含氧量，減少鋼水的氧化，提升鋼水的純度，實現成品鋼質量的提升。并且轉爐煉鋼自動化控制系統在調整中點命中和補吹的過程中，能夠加快調整速度，這也使煉鋼的時間大大縮減，同時提高了鋼水溫度，保證了鋼鐵穩定性[3]。

三、煉鋼轉爐自動化控制系統的功能

（一）鐵水和廢鋼質量控制

在進行轉爐煉剛的過程中，需要用到天車吊鉤對裝有廢鋼的材料槽進行稱重測量，同時還要對鐵水路港進行稱重。這些都與要通過自動化控制技術才能完成。其主要的原理是通過多個壓式重量傳感器對廢鋼和鐵水的重量進行采集，通過補償線盒顯示和記錄相關數據，便于之后分析。

（二）電氣控制系統

電氣控制系統的主要作用是保證自動化控制系統在使用過程中的安全性和穩定性，電氣控制系統實際上就是自動控制系統中的應急處理系統，煉鋼過程溫度較高，很容易產生各種安全問題。所以，為了保證自動控制系統的安全性和可靠性，電氣控制系統與自動控制系統是相對獨立的。自動化轉爐煉鋼通常有六個盛放散裝料的料倉，散裝料質量的測料主要是通過料倉底部的壓式稱重傳感器實現的，壓式質量傳感器所得到的數據可以通過儀表進行顯示。

（三）轉爐煉鋼系統的檢測儀表

煉鋼過程中，最為重要的就是各種材料的實時信息，包括材料質量、溫度，這些數據決定了成品鋼的質量，所以檢測儀表是轉爐煉鋼自動化系統的重要組成部分。轉爐煉鋼系統的儀表通常是通過計算機畫面進行顯示，通過網絡服務器，可以從各個儀表中獲取到廢鋼、鐵水等原料的使用數據，并且監測畫面還可以從各種傳感器中接收到數據，如氧氣含量、氮氣含量、冷卻水的水壓、流量等。操作人員根據這些數據可以及時對各種條件進行調整，保證鋼鐵的質量。

四、轉爐煉鋼自動化控制系統中的關鍵性技術

（一）轉爐煉鋼檢測技術

轉爐煉鋼檢測技術可以劃分為兩個部分，分別是廢氣分析檢測技術和副槍檢測技術。在轉爐煉鋼的過程中，轉爐煉鋼檢測技術的作用就是對熔爐溫度、液面溫度、熔鋼成分等數據進行精確地記錄，同時根據這些數據對煉鋼鐵過程中的溫度和所要添加的原料等進行分析，保證鋼的成分符合標準。而轉爐煉鋼檢測技術的前提就是儀表和傳感器，通過儀表和傳感器收集的數據，才能實現轉爐煉鋼的自動化[4]。

（二）廢氣分析檢測技術

在轉爐煉鋼的過程中，各種元素的比例十分重要，其中最終重要的就是碳的比例。在煉鋼過程中，會產生很多種氣體，如一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氫氣、氧氣等。傳統的測量方法是通過煉鋼產生的氣體，來確定爐內的數據參數，但是這種方法會受到多種因素的影響，得到的結果不夠準確，在當前已經不再適用。當前所采用的檢測方法，是將爐氣定碳法和副槍技術相結合的新的檢測方法。其中以副槍測定為主要技術，同時計算廢氣的脫碳速度，使用排除法確定轉爐中的碳含量。使用此方法碳含量的測量精度能夠得到有效提升，為自動化控制奠定基礎。

五、自動化控制技術

控制系統的主要功能就是計算出吹煉終點所需要的含碳量，以及熔鋼的溫度，通常自動化控制系統分為兩個模塊，一個是動態控制模型，另一個是反饋計算模型。其中動態控制模型能夠計算出吹煉所需要的氧氣含量和冷卻劑量，同時能夠根據采集到的各項數據計算出吹煉終點的碳含量和熔鋼溫度。而反饋計算模型能夠計算出整個過程中的誤差，能夠對各個環節及時進行調整。

結論

轉爐煉鋼自動化控制技術將科技轉化為生產力，通過轉爐煉鋼和自動化控制系統，能夠有效降低能源消耗，提升產品質量，符合當前我國工業生產“去產能，提質量”的目標，有力推動了我國鋼鐵產業的發展，所以轉爐煉鋼自動化控制技術需要大力發展。

參考文獻

[1]祝義. 自動化煉鋼過程控制技術的研究與應用[J]. 自動化應用，2018，（2）.

[2]王振. 轉爐煉鋼的新型自動化電氣控制探討[J]. 自動化應用，2018，（2）.

[3]林楠. 轉爐煉鋼自動化控制技術[J]. 設備管理與維修，2018，（8）.

[4]任鵬. 自動化煉鋼過程控制技術的研究與應用[J]. 環球市場，2018，（12）.

（作者單位：陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司）