自動化煉鋼技術(shù)的應(yīng)用與研究

李學科

摘要：隨著社會的發(fā)展，我國的自動化技術(shù)的發(fā)展也有了很大的創(chuàng)新。在當前鋼鐵生產(chǎn)實踐過程中，為能夠使生產(chǎn)效率及生產(chǎn)水平得以提升，越來越多的現(xiàn)代化技術(shù)得以應(yīng)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(nèi)容及任務(wù)，而為能夠?qū)崿F(xiàn)更好過程控制，需要對相關(guān)控制技術(shù)進行合理應(yīng)用，從而保證自動化煉鋼更好進行，使鋼鐵生產(chǎn)取得更加理想的效果，促使鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)得以更好發(fā)展，為社會上提供更多鋼鐵資源。

關(guān)鍵詞：自動化煉鋼技術(shù);應(yīng)用;研究

引言

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

1 自動化煉鋼控制存在的困難性

對于轉(zhuǎn)爐煉鋼而言，其過程控制表現(xiàn)出綜合性及復(fù)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(dǎo)致在吹煉前期出現(xiàn)爐渣噴濺情況，甚至會導(dǎo)致有危險事故發(fā)生。其次，在造渣操作方面，若在十幾分鐘時間內(nèi)，槍位未能夠正確調(diào)節(jié)高度，則很容易造成返干情況出現(xiàn)，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(nèi)容及任務(wù)。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(dǎo)致有較大偏差情況出現(xiàn)。除此之外，轉(zhuǎn)爐原材料變化、檢驗儀表以及爐內(nèi)狀態(tài)偏差等因素均容易導(dǎo)致有噴散以及返干等相關(guān)問題存在，從而導(dǎo)致在對終點進行控制方面增加困難。因此，在對轉(zhuǎn)爐計算機進行控制方面應(yīng)當注意以下幾點：其一，實行遠程預(yù)報，應(yīng)當與當前實際情況及生產(chǎn)鋼種實際需求，對相關(guān)吹煉方式進行正確選擇，對于吹煉時間以及原料量應(yīng)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(nèi)狀況進行監(jiān)測，對計算偏差實時校正，從而對吹煉終點精準預(yù)報。其三，容錯性，對原有條件變化所出現(xiàn)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(yīng)，應(yīng)當在有限時間中實行檢測，對爐內(nèi)狀況進行較好分析，科學合理制定相關(guān)預(yù)報方案。其五，系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性，應(yīng)當使大空間數(shù)據(jù)庫以及人機界面要求得到較好滿足。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)工藝

自動化煉鋼主要包括鐵水預(yù)處理自動化、轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化、控制系統(tǒng)基礎(chǔ)自動化等，以轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)工藝為主，從初期鐵水預(yù)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(jīng)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(jīng)過具體供氧制度，考慮合適的供氧壓力及供養(yǎng)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(jié)合自動化技術(shù)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(yù)處理時一起加入轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)化信息技術(shù)精準控制，并同時結(jié)合脫氧技術(shù)，合理安排脫氧和合金化時間和步驟，自動化技術(shù)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(guān)鍵工藝設(shè)備控制與應(yīng)用

3.1氧槍控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)爐氧槍在煉鋼生產(chǎn)中具有重要作用，需要氧槍持續(xù)升降與位置確定，氧槍定位精準的控制能夠確保冶煉質(zhì)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(wěn)定工作，需要在其行程范圍中設(shè)計相關(guān)的保護方法，例如電氣、機械、程序控制等。經(jīng)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(wěn)定運行。第一，氧槍超速控制參照公式：槍速=檢測碼偏差數(shù)×轉(zhuǎn)換系統(tǒng)/檢測時間。如果結(jié)果高于標準參數(shù)進行輸出報警，操作人員需要進行設(shè)備參數(shù)調(diào)節(jié)。第二，編碼器斷線丟碼控制。在編碼器發(fā)生問題或短路后，容易導(dǎo)致?lián)屛皇д娑霈F(xiàn)錯誤控制。對此，進行檢測碼變化邏輯分析，發(fā)出警報。第三，編碼器掉電控制。經(jīng)過檢測碼動態(tài)控制，輸出報警和動槍關(guān)聯(lián)。第四，編碼器機械連接設(shè)備問題控制。編碼器和氧槍牽引鋼繩滾筒經(jīng)過機械連接，當連接發(fā)生脫落，將導(dǎo)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(xiàn)。想要避免鋼繩事故或是墜槍問題，可以通過應(yīng)力傳感器展開張力測試。如果張力參數(shù)高出限定范圍或低于范圍，發(fā)出警報。通過封閉動槍與動爐，避免事故出現(xiàn)。

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(zhì)量，提升生產(chǎn)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(chǎn)效果。針對這一問題，可以結(jié)合轉(zhuǎn)爐煉鋼具體生產(chǎn)技術(shù)要求，利用氧槍機械與電氣特點緩解矛盾問題。第一，設(shè)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(qū)與恒速區(qū)。其中，減速區(qū)是在槍位具體位置和設(shè)定位置的某一參數(shù)內(nèi)的區(qū)間。在其區(qū)間中，氧槍根據(jù)設(shè)定的減速控制曲線控制，也就是結(jié)合氧槍位置和設(shè)計位置偏差的縮減，平滑地得出持續(xù)減小的氧槍速度控制參數(shù)。結(jié)合實際工藝狀態(tài)與調(diào)試狀態(tài)，減速區(qū)最高參數(shù)設(shè)定在2m。槍位具體參數(shù)和設(shè)計參數(shù)高于2m，即為恒速區(qū)。恒速區(qū)得出最大氧槍速度控制參數(shù)，提升氧槍運行速度。

3.2儀表監(jiān)督控制

第一，雙機熱備利用。儀表監(jiān)視控制選擇2臺熱備用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，主機連接網(wǎng)絡(luò)通知儀表PLC運行。若出現(xiàn)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(shù)據(jù)信息。如果主機重新啟動，輔機自動進行主機中的數(shù)據(jù)信息備份，監(jiān)督控制。第二，畫面監(jiān)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(nèi)讀取系統(tǒng)中的模擬量參數(shù)。

結(jié)語

隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化控制技術(shù)在我國鋼鐵冶煉行業(yè)當中的應(yīng)用越來越普遍，為了能夠提升鋼鐵冶煉質(zhì)量，必須要跟隨智能化設(shè)備儀器創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，提升鋼鐵冶煉自動化水平，大力發(fā)展轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術(shù)。目前轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術(shù)是煉鋼產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向，能夠幫助煉鋼企業(yè)提升鋼鐵產(chǎn)量，降低成本消耗，幫助降低鋼鐵冶煉成本，提升生產(chǎn)效率。

參考文獻：

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

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

[3] 劉明路.轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化控制技術(shù)探究及常見問題分析[J].河北企業(yè)，2016（12）：240-241.

（作者單位：宣化鋼鐵集團有限責任公司）