邯寶煉鋼轉爐自動化控制技術

李景唐

摘要：2018年以來，國際鋼鐵行業發展迅猛，不僅生產的鋼材質量高，而且在煉鋼過程中能源消耗低，這對我國鋼鐵企業造成了巨大壓力，使我國鋼材行業在國際鋼材市場間的競爭中很難有一席立足之地。因此，我國鋼鐵企業必須盡快加強煉鋼技術的改造，通過自動化控制技術在轉爐煉鋼中的應用，提高鋼鐵企業的生產能力和鋼材質量，確保我國鋼鐵企業在國際鋼鐵行業中的有利競爭地位。本文就此展開了論述。

關鍵詞：轉爐煉鋼；自動化；控制技術

1轉爐煉鋼自動化控制技術概論

傳統煉鋼原料為鐵水、廢鋼、鈦合金等主要原料，結合鐵水產生的熱量和廢鋼、鐵合金高溫環境下的化學反應所產生的熱量，在轉爐內主要依靠人為控制的煉鋼過程。隨著計算機網絡技術和工業控制技術的發展，在這兩項技術的基礎上，轉爐煉鋼自動化控制技術逐漸發展起來。相對于傳統轉爐煉鋼技術來說，這種方式更多地以鋼鐵種類、鐵水重量、鋼水成分及溫度為基礎，通過二級計算機計算出氧槍吹煉高度、合金加入量、熔劑加入量、吹氧量、底吹量，并進行數據分析，再根據煉鋼專家模型動態調整數據，從而實現煉鋼的自動化控制，保證達到最終目標。

2轉爐煉鋼自動化控制的優勢

最多見的自動化轉爐煉鋼系統關鍵是二級計算機控制體系，就是一級基礎性智能控制模塊和二級過程的智能控制模塊，其中一級基礎性智能控制模塊關鍵涵蓋了氧槍智能控制體系、底吹控制體系、轉爐智能化儀表系統、副槍智能控制體系、除塵智能控制體系等，二級過程性智能控制模塊關鍵包含數據收集系統、補吹校正運算系統、報表打印系統等。這種轉爐煉鋼智能化控制體系可將過程中的參數集中顯示與管理，并創建強可視性的界面，顯示的內容有模擬的工藝程序、趨勢曲線等，在減輕繁重工作的同時，還讓人直觀地認識工藝與設備的運營狀態。通過實際運用匯總得出，運用轉爐煉鋼智能化控制技術擁有絕對的技術優勢，其體現出的優點主要表現為：一是超過一半的轉爐不需要后吹，直接將終點溫度和碳的命中率提升至90%；二是不再需要較長的冶煉周期，煉鋼速度也加快了；三是降低了30%噴濺率和3.5kg/t的石灰消耗率，同時使得鐵率上升了0.5%左右；四是對煉鋼工經驗的依賴性大幅縮減，有助于標準化、規范化管理水平的提升，顯著減少能耗，增加經濟利潤。

3轉爐煉鋼過程自動化控制功能及關鍵技術分析

3.1轉爐煉鋼自動化控制系統的功能

第一，實現廢鋼、鐵水質量的稱量控制。由轉爐煉鋼工作環境惡劣，廢鋼、鐵水的稱重必須由天車主鉤吊裝廢鋼料槽和鐵水包進行裝料，裝料過程主要通過多個壓式重量傳感器讀出廢鋼或者鐵水的重量，由補償接線盒顯示重量數據，同時能夠通過無線通訊技術將稱重數據傳輸至地面電腦，并及時進行記錄分析。第二，對電氣控制的指示。在轉爐煉鋼過程中考慮到有些電氣操作是應急處理操作，關系到自動化系統的安全性和可靠性，因此電氣控制指示必須獨立構成。如自動化轉爐煉鋼共有六個散裝料料倉，在散料質量測量中，主要通過料倉四角處的壓式稱重傳感器通過監測畫面在儀表器中顯示。第三，轉爐煉鋼系統對儀表監視的控制。計算機的監測畫面是儀表部分的網絡服務器，通過傳感器從儀表中讀取監測廢鋼、鐵水等原料的使用數據；同時，監測畫面還能實時的顯示氧氣、氮氣以及冷卻水的壓力和流量，給操作人員提供有利的數據，供其對氮氣、氧氣、冷卻水進行調整。

3.2轉爐煉鋼自動化控制系統關鍵技術

（1）轉爐煉鋼檢測技術。轉爐煉鋼自動化控制系統中的檢測技術主要是監測轉爐煉鋼的過程。轉爐煉鋼中安裝了大量的儀器儀表及各類傳感器，收集煉鋼時的溫度、成分以及轉爐內的煉鋼夜面，生產人員記錄好儀器儀表的參數，檢測技術中實時分析了轉爐煉鋼中的監測數據，為轉爐煉鋼的自動化控制過程提供了有效的數據支持，儀器儀表及傳感器技術是轉爐煉鋼自動化的基礎支持，能夠有效控制自動化煉鋼的過程，預防轉爐煉鋼自動化出現故障或缺陷。（2）廢氣分析檢測技術。廢氣分析檢測技術用于監督轉爐煉鋼自動化控制過程中產生的廢氣。轉爐煉鋼期間會產生大量的廢氣，如氮氣、二氧化碳、一氧化碳等，廢氣可以反饋出轉爐煉鋼內部工藝的指標及運行狀況，現階段很多轉爐煉鋼自動化控制過程中已經取消了廢氣分析檢測技術，部分工藝中仍舊使用，可根據轉爐煉鋼的實際情況確定是否選擇此項技術。（3）副槍技術的應用。副槍是轉爐計算機動態控制最主要的設備，是當前轉爐煉鋼采用的主要手段。轉爐煉鋼工藝水平的進步和自動化程度的進步，很大程度上得益于與成熟科學的冶煉模型相配套的副槍技術。副槍技術完成測溫、測溫定碳、測溫定氧、測鋼水液面四大功能完成溫度及成分測定，使鋼水準確命中終點目標。并且副槍的升降、探頭的裝卸、數據的傳送以及探頭倉的的裝料皆可通過計算機管理做到機械化、自動化。副槍技術提高了脫碳計算的準確性和速率，為自動化控制生產提供了標準的數據參考，維護轉爐煉鋼自動化的高效性。

3.3轉爐煉鋼自動化技術

（1）控制技術。控制系統實現吹煉終點含碳量、熔鋼溫度的估算功能，是利用動態控制模型、反饋計算模型進行控制的，前者對所需氧氣數量及冷卻劑齡進行分析，并通過煉鋼過程各項檢測數據，進行吹煉終點含碳量、熔鋼溫度進行計算，后者具有分析前者誤差和實現調整的功能。（2）數學模型。轉爐煉鋼的控制不管動態控制或者是靜態控制，這個控制過程由數學模型進行實現。動態控制系統在實施過程中，利用化學平衡和熱平衡作為基礎，通過這項基礎對靜態的數學模型進行設計、建設，并通過計算得到起始的氧流量、氧槍高度，并經過吹煉操作，利用副槍檢測的信息來調整控制參數，從而實現自動化控制過程。（3）人工智能技術。轉爐煉鋼自動化控制技術在實施過程中逐漸實現以人工智能代替勞動力的模式。在計算機科學的發展基礎上，逐漸演變出人工智能技術，這項技術能夠將人工操作轉化為人工機械代替的方式，實現降低人工成本，提高生產力和產品質量，實現鋼鐵企業的人工智能化過程。

4結束語

轉爐煉鋼自動化控制是鋼鐵事業發展的必然趨勢，以便提高轉爐煉鋼的生產質量，同時降低鋼鐵生產中的能耗，推進鋼鐵事業的自動化發展。自動化控制決定了轉爐煉鋼的操作狀態，改善煉鋼的狀態，確保鋼鐵企業能夠得到有效的發展。自動化控制在轉爐煉鋼中起到改造的作用，積極引入了模糊控制、智能控制技術，優化轉爐煉鋼的生產工藝，同時提高鋼鐵生產的工作效率及水平。

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（作者單位：河鋼邯鋼邯寶煉鋼廠）