轉爐自動化控制系統的優化與改造研究

張志會

（承德鋼鐵集團有限公司，河北 承德 067000）

自動化控制在轉爐系統應用后，轉爐的穩定性和控制精確性都得到了大幅度的提高。經過上線運行實踐表明，系統運行可靠、維護方便，達到了改造的目的，真正實現了高效、安全、環標準化操作，為下一步鋼鐵企業生產管理的信息化奠定了堅實基礎。

1 簡介轉爐煉鋼自動化控制技術

轉爐煉鋼是利用爐內鐵水自身的熱量與內部化學反應，借助原料（廢鋼、鐵水和鐵合金等）在外部熱源的影響下實現的冶煉過程。嚴格控制攪拌強度、溫度以及熔劑等是必須的。因為外部影響環境比較險惡，煙氣與熱輻射對其的影響是很大的。而在這樣的環境下的藝參數要求又比較高。煉鋼生產過程出于一些因素的影響較大，在沒有施行轉爐煉鋼自動化控制技術的時候，借助人工實現了很多操作，這應的行為存在很高的危險性，不能有效保證生產質量。

2 轉爐煉鋼自動化控制技術的優點

2.1 煉鋼的效率有所提高

轉爐煉鋼自動化控制技術在供給側改革的實施，我國煉鋼行業需要進行去產能、降能耗的改革的大背景下，能夠在人力物力上有所節約。轉爐煉鋼自動化控制技術是在生產環節利用計算機下達指令，根據生產參數的逐步變化隨時調整物資，在整體上煉鋼的效率提高了，不會產生物資的浪費情況。計算機能夠記錄計算模型，隨時進行動態調整，確保原材料得到高效配備，從這方面來說提高煉鋼的效率，精簡了企業結構。因為是計算機控制系統，節省了人力，工人可以不必在不良的生產環境下進行生產，大大解放了人力。

2.2 煉鋼的質量有所提高

轉爐煉鋼自動化控制技術是通過利用動態控制轉爐氣體連續分析系統和副槍測溫系統，并以計算模型為基礎，估算出溫度與氣體到達終點的概率。在這些系統的使用過程中，借助氣體補吹的方法，鋼水因為氧氣含量降低而不容易被氧化，鋼材的純度和煉鋼的質量得到提高。轉爐自動化控制系統的應用，能源的損耗變小，節省了企業的生產成本。計算機系統的應用控制，煉鋼的各方面因素的影響得到擠壓，確保了鋼材質量的均衡與一致，煉鋼的質量得到提高。

3 轉爐自動化煉鋼技術在應用過程中需要注意的方面

3.1 轉爐煉鋼檢測技術重點

智能化檢測主要包括副槍檢測技術、廢氣分析技術2 個部分，是轉爐自動化煉鋼技術的要害。在施行檢測過程中，轉爐液面高度、熔鋼溫度等相關內容是每次檢測的主要方面。檢測得到的各種參數展現在檢測儀表上，檢測人員通過利用軟件就可以有效處理檢測數據，達到調整有關的煉鋼參數的目的。在廢氣檢測時，目前使用比較多的是爐氣定碳法，對一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氫氣及氧氣等做具體檢測。轉爐中鋼液的殘留情況是借助對煉鋼時各種廢氣排出的速度判定的。獲得的比較精確的速度能夠為鋼鐵生產提供出比較準確的根據。煉鋼過程中利用副槍技術既能在各種原料的使用量上有利于縮減，又能給整個爐體減少有效的侵蝕。

3.2 轉爐煉鋼自動化控制技術重點

自動化控制在詳細地施行過程中囊括人工智能控制和控制技術兩個方面，是轉爐自動化煉鋼技術的要害。這種技術你能夠智能化調整檢測得到的問題，并高效實現原材料配置。反饋計算模型與動態控制模型是控制技術的兩類模型，這兩類模型所檢測的內容在施行控制時有較大的差別。此中反饋計算模型在本質上是再次檢測動態控制模式檢測內容，首要的是指向性的重新調整對模型計算中出現的誤差。而動態控制模型主要是對冷卻劑氧氣是否能夠滿足實際工作要求進行檢測，與此同時在得到的檢測結果基礎上適時調整轉爐內含碳量、鋼液溫度。對轉爐自動化煉鋼技術的優化，這種技術將變得更加成熟。煉鋼的生產效率顯然提高，且在生產過程中投入的人力、物力等成本將獲得顯而易見的減少。

4 轉爐煉鋼自動化控制技術的工藝步驟

轉爐煉鋼自動化控制技術的施行需要借助例如轉爐本體、氧槍、裝料設備等多種裝置和設備。在應用過程中裝置和設備的數量過多，將會產生執行過程比較繁雜的后果。詳細地說，轉爐煉鋼自動化控制技術的工藝步驟涵蓋下面四方面：①在轉爐煉鋼自動化控制的運行的初級階段，必要的先自動化控制供氧系統，這中間就囊括了對氧槍位置和轉爐吹氧量的實時調整。在準確設置供氧參數后，通過自動化控制技術能夠使吹氧量和吹氧距離得到很好的掌控并使氧槍按照規定參數良好運行。②轉爐煉鋼自動化控制技術還包含原料自動化控制，這種控制能夠達到對原輔料精準稱量的效果，讓轉爐煉鋼原料得到進一步科學合理的配置。③副槍系統自動化控制技術的實施，檢測鋼液含碳量和鋼液溫度得到的數據更加精確，這種技術而且可以自動傳輸至計算機，對檢測數據實施分析，可以全面監管轉爐煉鋼過程。④為保證轉爐煉鋼過程中煤氣壓力正常，減少空氣進入爐內的概率，煤氣回收自動化控制技術能夠很好地達成這樣的效果，這種技術能對廢氣進行收集和分析，進一步使閘板閥調節準確無誤。

5 以煉鋼數據管理平臺為基礎的程序開發實施

（1）系統運行原理。基于轉爐技術模型才開發了煉鋼數據管理平臺。系統需要先上電自檢，這個過程是初始化各個功能模塊，采擷初始化信號。這個平臺本身就被認為是一個完整的系統，在系統中輸入采集到的數據，接下來就利用轉爐冶金模型計算系統對其實施處置計算。計算出來的數據可以控制轉爐PLC的運行。

（2）系統基本架構。系統的基本架構包含了數據采集模塊、數據跟蹤模塊以及數據通訊模塊等。系統傳輸采集到的數據，上傳是分時的，這樣能夠逐步到達傳輸控制系統。對生產過程起到實時監測作用的是數據跟蹤模塊，其是借助相對應的算法進行自動控制。能夠顯示到二級客戶端，將對應的數據徑直生產報告并發送的是數據通訊模塊起到的作用。

（3）系統數據采擷。因為需要實時監管測量和采集的數據量比較多，經過測定和完善，最后確定了一個比較合理的方案就是每每兩秒采集一次數據進行刷新。這樣的模式達到的效果是采樣頻率高、數據準確。為實現轉爐系統數據管理的需求，系統還需要存儲這些數據到oracle 數據庫中。在這樣的數據采擷過程中，煉鋼程序中的數據采集程序能夠起到獲取并存儲所需要的各種生產過程數據的作用。

6 轉爐系統程序完善改進

（1）轉爐人工送樣時間和化驗時長程序研發。在比較短的時間內實施轉爐吹煉和加料微調控制，實現終點溫度和碳雙命中，提升冶煉的質量，提高化驗分析傳輸的及時性是必須的。需要采取的行動是合理縮短轉爐吹煉時間采樣過程，挑揀并化驗更具典型的樣品，這樣才能優化爐前送樣的及時性。

（2）加添送樣時間按鈕。為達到預期的化驗周期，需要加添送樣時間按鈕，有關工作人員就可以調節時間送樣按鈕。可以通過原來的工作經驗決定送樣時間。為了盡力減少化驗時長，達到保證化驗分析準確的效果，不能影響到冶煉質量以及生產要求的情況下，需要與工程技術人員深度討論。傳輸送樣時間按鈕信號到PLC 模塊中。在這個程序研發試用過程中，會產生不能完成插入操作造成程序報錯、化驗時間為空等導致程序報爐次數據為多條的情況。為促使煉鋼生產終點溫度和碳的雙命中，提升轉爐生產效率，需要有這樣的改進方案。

7 結語

總之，以PLC 為核心的自動化控制系統已經在我國冶金企業得到了較為普遍的應用。轉爐生產不僅周期短，爐內化學反應強烈，而且影響冶煉過程的因素比較多，既有爐況因素、原料因素，也有工藝操作和生產管理的因素。因此，轉爐冶煉的全過程自動化控制有一定的難度，因此需要電氣技術人員不斷加強研究，提升相關技能，確保轉爐實現全過程的自動化控制。